پلاریته (قطب) چیست؟ تشخیص پلاریته قطعات الکترونیکی

پلاریته یک مفهوم مهم است، به ویژه هنگامی که به ساخت  مدارهای الکترونیکی پرداخته می‌شود. در مونتاژ مدار، توانایی تشخیص قطعات دارای پلاریته و اتصال آن‌ها در جهت درست، اهمیت دارد.در اینجا درباره اینکه کدام قطعات قطب دارند یا ندارند، چگونگی مشخص کردن قطب قطعه و چگونگی تست برخی از قطعات برای تشخیص قطب آن‌ها، بحث خواهیم کرد.

در قلمرو الکترونیک، پلاریته نشان می‌دهد که یک جز مدار متقارن است یا خیر. یک جز غیر پلاریزه می‌تواند در هر جهت وصل شود و همچنان عملکرد خود را حفظ کند. یک جز متقارن به ندرت بیش از دو ترمینال دارد و هر دو ترمینال یکسان هستند. شما می‌توانید اجزای غیر قطبی را در هر جهت متصل کنید و در هر دو حالت جهت اتصال، عملکرد یکسان دارند.

یک جز قطبی شده- یک قطعه با پلاریزه- می‌تواند تنها در یک جهت در مدار متصل شود. یک جز پلاریزه شده ممکن است دارای دو، دوازده یا حتی دویست پایه باشد و هرکدام از آن‌ها یک عملکرد و یا موقعیت منحصر به فرد داشته باشند. اگر یک قطعه دارای پلاریزه به اشتباه به مدار متصل شود، در بهترین حالت وظیفه خود را انجام نمی‌دهد. در بدترین حالت قطعه دارای قطب اشتباه متصل شده، دود می‌کند، جرقه می‌زند و آن قطعه می‌سوزد.

 مجموعه ای از قطعات قطبی: باتری‌ها، مدارهای مجتمع، ترانزیستورها، رگولاتور(مبدل)های ولتاژ، خازن‌های الکترولیت، دیودها و قطعات دیگر

پلاریته یک مفهوم مهم است، به ویژه هنگامی که به ساخت  مدارهای الکترونیکی پرداخته می‌شود. هنگامی که شما قطعات را به برد‌برد وصل می‌کنید، آن‌ها را به پی سی بی لحیم می‌کنید و یا به پروژه پارچه‌های الکترونیکی (همان گجت های پیشدنی و چراغ ها و مداراتی که تازگی ها روی لباس ها میدوزند. مثلا روی کلاه چراغ هست و…) می‌دوزید، توانایی تشخیص قطعات دارای پلاریزه و اتصال آن‌ها در جهت درست، اهمیت دارد. به همین دلیل است که ما اینجا هستیم! در این آموزش درباره اینکه کدام قطعات قطب دارند یا ندارند، چگونگی مشخص کردن قطب قطعه و چگونگی تست برخی از قطعات برای تشخیص قطب قطعات الکترونیک، بحث خواهیم کرد.

اگر تا الان متوجه موضوع نشدید پس ادامه مطلب را با دقت بیشتری بخوانید. پلاریته مفهومی است که بر روی برخی از مفاهیم پایه الکترونیک بنا شده است و برخی دیگر از مفاهیم را تقویت می‌کند.

پلاریته دیود و LED

دیودها اجازه حرکت جریان را تنها در یک جهت می‌دهند و همیشه پلاریته دارند.  دیود دو ترمینال دارد. طرف مثبت آند و طرف منفی کاتد نامیده می‌شود.

نماد مداری دیود، با آند و کاتد مشخص شده

جریان دیود تنها می‌تواند از آند به کاتد جریان یابد، که نشان می‌دهد چرا برای دیود جهت درست اتصال اهمیت دارد. از لحاظ فیزیکی، باید هر دیود نوعی از علامت برای پایه کاتد و آند داشته باشد. معمولا دیود یک خط نزدیک پایه کاتد دارد که خط عمودی مدل مداری دیود را نشان می‌دهد.

در زیر چند نمونه از دیودها وجود دارد. دیود بالا یک یکسوساز 1N4001، با یک حلقه خاکستری کنار کاتد است. زیر آن یک تک دیود 1N4148 است که برای نشان دادن کاتد از یک حلقه سیاه استفاده کرده است. در پایین دیودهای پایه دولایه قرار دارد که هر یک از آن‌ها از یک خط برای تشان دادن پایه کاتد استفاده می‌کنند.

 توجه شود خطوط در هر قطعه نشان دهنده طرف کاتد است که مطابق خط در نماد بالا است.

LEDها

LED مخفف دیود منتشرکننده نور (light-emitting diode) است، بسیار شبیه بقیه خانواده دیود، دارای پلاریته است. چند علامت برای پیدا کردن پایه‌های مثبت و منفی LED وجود دارد. ما می‌توانید پایه بلندتر را پیدا کنید که نشان دهنده پایه مثبت، آند، است. یا اگر کسی پایه را چیده بود، سعی کنید لبه صاف درون چوشش LED را پیدا کنید. پایه نزدیک لبه صاف ، پایه منفی، کاتد، است.

استفاده از مولتی متر برای تست پلاریته

ممکن است شاخص‌های دیگری نیز وجود داشته باشدو دیودهای SMD طیفی از علائم آند/کاتد دارند. گاهی اوقات ساده‌ترین راه، استفاده از مولتی متر برای تست پلاریته است. مولتی متر را در حالت دیودی قرار دهید (معمولا با نماد دیود نشان داده شده است) و هر پروب را به یک پایه LED تماس دهید. اگر LED روشن شود، پروب مثبت به آند و پروب منفی به کاتد متصل است. اگر روشن نشود، جای پروب‌ها را عوض کنید.

پلاریته یک LED سطحی زرد کوچک با یک مولتی متر تست شده است. اگر سر مثبت آند و سر منفی کاتد را لمس کند، باید LED روشن شود.

قطعا دیودها تنها قطعات دارای پلاریته نیستند. تعداد زیادی از قطعات اگر درست متصل نشوند، کار نمی‌کنند. در ادامه درباره تعدادی از قطعات دیگر معمول دارای پلاریته صحبت می‌کنیم. از مدارهای مجتمع شروع می‌کنیم.

پلاریته مدار مجتمع

مدارهای مجتمع (IC ها)، ممکن است 8 پایه یا 80 پایه داشته باشند و هر پایه  IC عملکرد منحصر به فرد دارد. حفظ پلاریته صحیح ICها بسیار مهم است، در غیر این صورت، با اتصال نادرست، در بهترین حالت دود میکنند، ذوب شده و خراب می‌شوند.

معمولا ICهای پایه دار در پکیج دو ردیفه (DIP) قرار دارند. دو ردیف پایه با فاصله 0.1 اینچ تا بر مرکز بردبرد سوار شوند. معمولا ICهای DIP یک شکاف برای نشان دادن پایه اول دارند. اگر شکاف نداشته باشند، ممکن است IC نقطه کوچکی روی بدنه نزدیک پایه 1 داشته باشد.

یک IC با نقطه و فرورفتگی برای نشان دادن پلاریته. گاهی اوقات هر دو نشانه، گاهی اوقات یکی و یا علامت دیگری وجود دارد.

برای تمام پکیج‌های IC، شماره پایه‌ها به صورت متوالی با حرکت چرخش خلاف جهت عقربه‌های ساعت از پایه 1 افزایش می‌یابد.

ICهای نصب سطحی می‌توانند در پکیج‌های QNF، SOIC، SSOP یا سایر ابعاد باشند. معمولا این ICها دارای یک نقطه نزدیک پایه 1 هستند.

یک ATmega32U4 در پکیج TQFP در کنار آرایش پایه‌های دیتاشیت.

خازن‌های الکترولیتی

تمام خازن‌ها قطبی نیستند، ولی وقتی قطبی باشند، خیلی مهم است پلاریته آن‌ها اشتباه نشود. خازن‌های سرامیکی-بسیار کوچک (1µF یا کمتر)، معمولا به رنگ زرد- قطبی نیستند. می‌توانید آنه‌ها را در هر جهت نصب کنید.

خازن سرامیکی 0.1µF، پایه دار و SMD. پلاریزه ندارند.

خازن‌های الکترولیتی (الکترولیت دارند) که شبیه یک قوطی کوچک به نظر می‌آیند، پلاریته دارند. معمولا پایه منفی خازن با علامت “-” و یا نوار رنگی به دور خازن مشخص شده استو ممکن است پایه مثبت بلندتر باشد.

در زیر خازن‌های الکترولیتی 10µF (سمت چپ) و 1mF (سمت راست) را می‌بینید. هریک از آن‌ها یک نماد خط تیره برای مشخص کردن پایه منفی دارند و همچنین پایه مثبت بلندتر است.

اعمال یک ولتاژ منفی برای یک دوره طولانی به خازن الکترولیتی، منجر به شکست کوچ و خرابی فاجعه‌بار می‌شود. یک انفجار کوچک ایجاد شده و بالای خازن باد می‌کند یا می‌ترکد. از آن به بعد خازن از بین رفته و مانند اتصال کتاه عمل می‌کند.

باتری‌ها و منابع توان

بدست آمدن پلاریته صحیح در مدار شما در شروع و پایان با اتصال صحیح منبع توان انجام می‌شود.  اینکه پروژه شما توان را از یک دوشاخ روی دیوار تامین می‌کند یا باتری لیتیوم پلیمر، در اطمینان از اینکه به صورت اتفاقی اتصال اشتباه باشد و ولتاژ 9- یا 4.4- به پروژه اعمال شود، اهمیت دارد.

هرکسی که تا به حال باتری تعویض کرده باشد، چگونگی پیدا کردن پلاریته را می‌داند. اکثر باتری‌ها، ترمینال‌های مثبت و منفی را با علائم “+” و “-” نشان می‌دهند. در دیگر موارد ممکن است سیم قرمز برای مثبت و سیم سیاه برای منفی وجود داشته‌ باشد.

مجموعه ای از باتری‌ها، لیتیوم پلیمر، سکه ای، 9V قلیایی(آلکالاین)، AA قلیایی، و باتری نیکل هیدرید فلز (NiMH). هرکدام دارای روشی برای نشان دادن پایانه‌های مثبت و منفی هستند.

معمولا منابع تغذیه یک رابط استاندارد دارند که معمولا خوددارای پلاریته است. به عنوان مثال، یک Barrel jack دارای دو هادی است: بیرونی و داخلی؛ معمولا هادی داخلی/مرکزی پایانه مثبت است. سایر کانکتورها، مانند JST، به طریقی کلید می‌شوند که نمی‌توان برعکس متصل کرد.

برای محافظت بیشتر در برابر پلاریته معکوس منبع توان، می‌توانید با استفاده از یک دیود یا یک ماسفت محافظ پلاریته معکوس اضافه کنید.

ترانزیستورها، ماسفت‌ها و رگولاتورهای ولتاژ

قطعات پلاریزه شده سه پایه (به طور سنتی) با هم می‌آیند، زیرا انواع پکیج مشابه دارند. معمولا ترانزیستورهای پایه‌دار، ماسفت‌ها و رگولاتورهای ولتاژ در پکیج‌های TO-92 یا TO-220 قرار می‌گیرند که در زیر می‌بینید. برای پیدا کردن اینکه کدام پایه چیست، به لبه صاف در پکیج TO-92 یا هیت سینک فلزی TO-220 نگاه کنید و آن را با آرایش پایه‌های دیتاشیت مطابقت دهید.

در بالا، یک ترانزیستور 2N3904 در پکیج TO-92 قرار دارد. به لبه‌های منحنی و صاف توجه شود. یک رگولاتور 3.3V با پکیج TO-220 نیز قرار دارد. به هیت سینک فلزی در پشت آن توجه شود.

پلاریته سایر قطعات الکترونیکی

این فقط نوک یخی از کوه یخ قطعات قطبی‌شده است. حتی قطعات غیرقطبی، مانند مقاومت‌ها، می‌توانند در پکیج دارای پلاریزه قرار بگیرند. یک بسته مقاومت – گروهی از پنج یا چند مقاومت از قبل مرتب شده- یکی از مثال‌ها است.

یک بسته مقاومت دارای پلاریزه. یک آرایه 5تایی از مقاومت‌های 330Ω که همه از یک طرف یه هم وصل هستند. نقطه نشان دهنده پایه اول مشترک است.

خوشبختانه هر قطعه پلاریزه باید دارای روشی برای شناخت هر پایه، باشد. همیشه با خواندن دیتاشیت‌ها و چک کردن بدنه برای نقطه‌ها یا سایر علائم، مطمئن شوید.

اگر این نوشته‌ برایتان مفید بود لطفا کامنت بنویسید.

مطالعه دیگر جلسات این آموزش

<< جلسه قبلی                    جلسه بعدی >>