آشنایی با قطعات الکترونیکی و تست آنها

آشنایی با اجزای الکترونیکی

درک اجزای الکترونیکی و عملکرد آنها برای هر کسی که به الکترونیک علاقه مند است، چه برای پروژه های سرگرمی، اهداف آموزشی یا کار حرفه ای ضروری است. 

متداول ترین اجزا عبارتند از:

• مقاومت ها: مقاومت ها جریان الکتریکی را در مدار محدود می کنند. 
• خازن ها : خازن ها انرژی الکتریکی را به طور موقت ذخیره می کنند و در صورت نیاز می توانند آن را آزاد کنند. 
• سلف ها: سلف ها انرژی را در میدان مغناطیسی ذخیره می کنند که جریان الکتریکی از آنها عبور کند. 
• دیودها : دیودها اجازه می دهند جریان فقط در یک جهت جریان یابد. 
• ترانزیستورها : ترانزیستورها برای سوئیچ و تقویت سیگنال های الکترونیکی استفاده می شوند. 
• مدارهای مجتمع (IC): IC ها مدارهای کوچکی هستند که بسته به طراحی خود می توانند عملکردهای مختلفی را انجام دهند.
• رله ها: رله ها کلیدهایی هستند که با برق کار می کنند. 
• ترانسفورماتورها: ترانسفورماتورها برای انتقال انرژی الکتریکی بین دو یا چند مدار از طریق القای الکترومغناطیسی استفاده می شوند.
• دیودهای ساطع کننده نور (LED): LED ها به عنوان چراغ های نشانگر در دستگاه ها و برای روشنایی عمومی استفاده می شوند.
• پتانسیومترها و مقاومت های متغیر: پتانسیومترها و مقاومت های متغیر، مقاومت هایی هستند که مقاومت آنها را می توان به صورت دستی تنظیم کرد. 
• کلیدها و دکمه‌های فشاری: کلیدها و دکمه‌های فشاری دستگاه‌های مکانیکی هستند که برای اتصال یا جدا کردن قطعات یک مدار استفاده می‌شوند.
• کانکتورها و پایانه ها: کانکتورها و پایانه ها برای اتصال بخش های مختلف مدار، به طور موقت یا دائم، مانند پورت های USB یا پایانه های باتری، استفاده می شوند.

چرا آزمایش قطعات الکترونیکی مهم است؟

تست قطعات الکترونیکی برای کیفیت، قابلیت اطمینان و ایمنی دستگاه های الکترونیکی ضروری است. این به شناسایی عیوب و عدم انطباق با مشخصات قبل از ادغام اجزا در سیستم های بزرگتر کمک می کند، بنابراین از خرابی های خطرناک و پرهزینه بالقوه جلوگیری می کند.

آزمایش منظم همچنین به حفظ عملکرد سیستم‌های الکترونیکی در طول زمان کمک می‌کند و در برنامه‌هایی که دقت و عملکرد بسیار مهم است، مانند تجهیزات پزشکی، خودروسازی و صنایع هوافضا، بسیار مهم است.

تکنیک های استاندارد تست قطعات الکترونیکی

تکنیک‌های استاندارد تست قطعات الکترونیکی از نظر پیچیدگی متفاوت است و به نوع قطعه و جنبه خاصی از عملکرد آن بستگی دارد که باید تأیید شود. 

در اینجا مروری بر هر یک از تکنیک های تست لیست شده است:

1. بازرسی بصری

بازرسی بصری ساده ترین شکل آزمایش قطعات الکترونیکی است. این شامل بررسی دقیق قطعه از نظر هرگونه آسیب فیزیکی مانند ترک، سوختگی، خوردگی یا هر نشانه ای از گرمای بیش از حد است. 

یک ابزار بزرگ‌نمایی یا میکروسکوپ ممکن است برای اجزای کوچک یا پیچیده استفاده شود. این روش به ویژه قبل و بعد از لحیم کاری قطعات روی برد مدار مفید است و به شناسایی مسائلی مانند اتصالات لحیم سرد یا آثار آسیب دیده کمک می کند.

2. تست مولتی متر

تست مولتی متر یک تکنیک اساسی است که برای اندازه گیری خواص الکتریکی اساسی مانند ولتاژ، جریان و مقاومت استفاده می شود. با استفاده از مولتی متر، می توانید به سرعت مشکلات رایجی مانند مدارهای باز، اتصال کوتاه یا قطعاتی که در محدوده مشخص شده خود کار نمی کنند را تشخیص دهید. 

بررسی مقاومت مقاومت در برابر مقدار نامی آن، آزمایش ویژگی‌های بایاس رو به جلو و معکوس دیود، یا تأیید ولتاژ در یک عنصر مدار، همگی نمونه‌هایی از آزمایش مولتی متر هستند. این روش تقریباً برای همه انواع قطعات الکترونیکی قابل استفاده است.

3. تحلیل اسیلوسکوپ

تجزیه و تحلیل اسیلوسکوپ شامل استفاده از یک اسیلوسکوپ (یا O-scope) برای نمایش بصری و تجزیه و تحلیل شکل موج یک سیگنال الکترونیکی است. این تکنیک برای بررسی ویژگی‌های سیگنال‌های الکترونیکی مانند دامنه، فرکانس، شکل و هرگونه اعوجاج یا نویز آنها بسیار مهم است. 

این به ویژه در مدارهای پیچیده که زمان بندی و شکل سیگنال ها حیاتی است، مانند مدارهای دیجیتال، سیستم های ارتباطی، و الکترونیک قدرت بسیار ارزشمند است. اسیلوسکوپ ها همچنین می توانند برای عیب یابی مسائلی مانند تداخل سیگنال یا محدودیت های پهنای باند استفاده شوند.

4. تست تداوم

تست تداوم بررسی می کند که آیا مسیر کاملی برای جریان در مدار وجود دارد یا خیر. معمولاً با استفاده از یک مولتی متر تنظیم شده روی حالت تداوم انجام می شود، که در صورت وجود تداوم، یک بوق صوتی منتشر می کند.

این تست تضمین می کند که اتصالات ایمن هستند و هیچ قطعی یا اتصال کوتاهی وجود ندارد. این به ویژه برای بررسی اتصالات لحیم کاری، اتصالات سیم، و یکپارچگی مسیرهای رسانا روی بردهای مدار چاپی مفید است.

5. آزمایش ظرفیت و اندوکتانس

آزمایش ظرفیت خازن توانایی یک خازن برای ذخیره بار الکتریکی را اندازه گیری می کند، در حالی که آزمایش القایی توانایی سیم پیچ را برای جلوگیری از عبور جریان الکتریکی از طریق آن بررسی می کند.

برای این اندازه‌گیری‌ها از مترهای تخصصی، اغلب LCR (القایی، خازنی، مقاومت) استفاده می‌شود. این آزمایش در مدارهایی که ویژگی‌های زمان‌بندی، فیلترینگ یا رزونانس به این اجزا بستگی دارد، مانند منابع تغذیه، مدارهای فرکانس رادیویی و نوسانگرها حیاتی است.

6. تست فرکانس

تست فرکانس شامل اندازه گیری تعداد چرخه های تکمیل شده در ثانیه توسط سیگنال های نوسانی در یک مدار است. این را می توان با استفاده از شمارنده فرکانس یا اسیلوسکوپ انجام داد.

در کاربردهایی که فرکانس عملکرد بسیار مهم است، مانند سیستم‌های ارتباطی، مدارهای دیجیتال (مانند ریزپردازنده‌ها و مدارهای ساعت)، و در سیستم‌هایی که سیگنال‌ها مدوله یا دمودوله می‌شوند، ضروری است.

7. استفاده از سیگنال ژنراتور

استفاده از یک مولد سیگنال شامل ایجاد سیگنال های الکترونیکی کنترل شده و قابل پیش بینی برای آزمایش پاسخ مدار است. ژنراتورهای سیگنال می توانند شکل موج های مختلفی (مانند امواج سینوسی، امواج مربعی، پالس ها) را در طیف وسیعی از فرکانس ها تولید کنند. 

این روش به ویژه در آزمایش و کالیبره کردن تجهیزات الکترونیکی، تجزیه و تحلیل پاسخ فرکانسی مدارها و شبیه سازی شرایطی که مدار ممکن است در حین کارکرد عادی با آن مواجه شود مفید است.

تکنیک های پیشرفته قطعات الکترونیکی

تکنیک‌های تست پیشرفته در صنعت الکترونیک مدرن برای اطمینان از قابلیت اطمینان و عملکرد قطعات در سیستم‌های پیچیده‌تر در سراسر جهان مهم هستند. 

رایج ترین تکنیک های پیشرفته تست عبارتند از:

1. تجهیزات تست خودکار (ATE)

تجهیزات تست خودکار (ATE) برای آزمایش قطعات و سیستم های الکترونیکی به روشی سریع، کارآمد و بسیار تکرارپذیر استفاده می شود. تنظیمات ATE معمولاً از تجهیزات کنترل‌شده توسط رایانه تشکیل شده‌اند که به‌طور خودکار آزمایش‌ها را انجام می‌دهند و نتایج را ثبت می‌کنند و آن را برای تولید با حجم بالا ایده‌آل می‌کنند.

ATE می‌تواند طیف گسترده‌ای از آزمایش‌ها را انجام دهد، از اندازه‌گیری پارامترهای اساسی گرفته تا تأییدیه‌های عملکردی پیچیده، که به‌طور قابل‌توجهی زمان آزمایش و خطای انسانی را کاهش می‌دهد.

2. تست درون مدار (ICT)

تست درون مدار (ICT) شامل آزمایش قطعات روی برد مدار چاپی (PCB) به صورت جداگانه در حالی که بخشی از مدار هستند، می باشد. این روش از یک تستر بستر ناخن استفاده می کند - یک سری پین های پوگو با فنر که با نقاط تست روی PCB در تماس هستند. 

ICT می تواند مشکلاتی مانند شورت، باز کردن، مقادیر نادرست اجزا و جهت گیری اشتباه اجزا را تشخیص دهد. برای اطمینان از دقت ساخت بسیار موثر است، اما برای هر طراحی PCB نیاز به یک اتصال سفارشی دارد.

3. تست عملکردی

تست عملکرد تأیید می کند که هر عملکرد سخت افزار الکترونیکی مطابق با مشخصات خود عمل می کند. این تست محیط عملیاتی سخت افزار را شبیه سازی می کند و خروجی صحیح را در پاسخ به ورودی های مشخص بررسی می کند.

تست‌های عملکردی می‌توانند از کارهای ساده، مانند روشن کردن یک دستگاه، تا تست‌های پیچیده نرم‌افزاری که شرایط عملیاتی کامل را شبیه‌سازی می‌کنند، متغیر باشد. این رویکرد برای تأیید محصول نهایی بسیار مهم است.

4. تست استرس محیطی

تست استرس محیطی اجزا یا سیستم های الکترونیکی را در شرایط محیطی شدید قرار می دهد تا از قابلیت اطمینان و دوام آنها اطمینان حاصل شود. 

این می تواند شامل چرخه دما، تست رطوبت، تست لرزش و تست شوک باشد. این آزمایش‌ها برای ارزیابی نحوه عملکرد اجزا در شرایط محیطی سخت، مانند کاربردهای خودرو، هوافضا یا فضای باز، بسیار مهم هستند.

5. بازرسی اشعه ایکس

بازرسی اشعه ایکس برای بررسی ساختار داخلی قطعات الکترونیکی و اتصالات لحیم کاری به روشی غیر مخرب استفاده می شود. این تکنیک به ویژه برای شناسایی عیوب تولید مانند پل های لحیم کاری، حفره ها و ناهماهنگی ها در PCB ها، به ویژه برای دستگاه های نصب سطحی و آرایه های شبکه توپ (BGA) که در آن بازرسی بصری امکان پذیر نیست، مفید است. 

بازرسی اشعه ایکس نمای دقیقی از ساختارهای داخلی ارائه می دهد و از یکپارچگی و کیفیت لحیم کاری و ساختارهای اجزای داخلی اطمینان می دهد.

6. بازتاب سنجی دامنه زمانی (TDR)

بازتاب سنجی دامنه زمانی (TDR) روشی است که برای آزمایش یکپارچگی کابل ها و کانکتورها استفاده می شود. با ارسال سیگنال به پایین کابل و اندازه‌گیری بازتاب‌های برگشتی، TDR می‌تواند مکان و ماهیت خطاهای کابل مانند شکستگی، شورت یا اتصالات ضعیف را مشخص کند.

برای تشخیص مشکلات در سیستم های سیم کشی پیچیده و مسیرهای سیگنال با فرکانس بالا، مانند مواردی که در برنامه های مخابراتی و داده های پرسرعت یافت می شود، ضروری است. 

7. تجزیه و تحلیل شبکه

تجزیه و تحلیل شبکه شامل اندازه گیری پارامترهای شبکه شبکه های الکتریکی مانند تقویت کننده ها و فیلترها است. با استفاده از یک تحلیلگر شبکه، این تکنیک ویژگی هایی مانند افزایش سیگنال، تلفات، تغییر فاز و بازتاب را در فرکانس های مختلف اندازه گیری می کند. 

این تست برای مشخص کردن و تنظیم فرکانس رادیویی (RF) و سیستم‌های مایکروویو مهم است و اطمینان می‌دهد که اجزایی مانند آنتن‌ها، فیلترها و فرستنده‌ها معیارهای عملکرد مشخص شده خود را برآورده می‌کنند.

نحوه تست انواع قطعات الکترونیکی 

آزمایش انواع مختلف قطعات الکترونیکی به روش ها و ابزارهای خاصی برای ارزیابی دقیق عملکرد آنها و شناسایی مشکلات احتمالی نیاز دارد. 

در اینجا یک مرور مختصر از نحوه آزمایش انواع اجزای مختلف آورده شده است:

1. نحوه تست مقاومت ها

تست مقاومت ها معمولاً شامل اندازه گیری مقدار مقاومت آنها با استفاده از مولتی متر است. 

برای تست یک مقاومت، باید:

• برق را خاموش کنید: مطمئن شوید که مدار برق ندارد.
• مقاومت را بردارید: در صورت امکان برای دقت، مقاومت را از مدار خارج کنید.
• تنظیم مولتی متر: مولتی متر را به حالت اندازه گیری مقاومت (Ω) تغییر دهید.
• پروب های اتصال: پروب های مولتی متر را به سیم های مقاومت وصل کنید.
• مقدار خواندن: مقدار مقاومت روی مولتی متر را رعایت کنید.
• مقایسه مقادیر: بررسی کنید که آیا مقدار اندازه گیری شده با مقدار اعلام شده مقاومت مطابقت دارد یا خیر.
• بازرسی از نظر آسیب: مقاومت را برای علائم آسیب فیزیکی بررسی کنید.

2. نحوه آزمایش خازن ها

خازن ها را می توان با استفاده از یک مولتی متر با تابع اندازه گیری ظرفیت آزمایش کرد. 

برای آزمایش خازن ها باید:

• خازن را تخلیه کنید: خازن را با خیال راحت تخلیه کنید تا از هرگونه شوک الکتریکی یا آسیب احتمالی جلوگیری کنید.
• حذف از مدار: در حالت ایده آل، خازن را از مدار خارج کنید تا آزمایش دقیق انجام شود.
• تنظیم مولتی متر: مولتی متر خود را روی حالت اندازه گیری ظرفیت قرار دهید.
• پروب های اتصال: پروب های مولتی متر را به پایانه های خازن وصل کنید.
• مقدار خواندن: مقدار خازن نمایش داده شده روی مولتی متر را بررسی کنید.
• مقایسه مقادیر: این مقدار را با مقدار ظرفیت نامی خازن مطابقت دهید.
• بررسی آسیب فیزیکی: به دنبال علائم برآمدگی، نشتی یا آسیب های دیگر باشید.

3. نحوه تست سوئیچ ها و کانکتورها

سوئیچ های تست:

• تنظیم مولتی متر روی حالت تداوم: مولتی متر را روی تنظیمات تست تداوم تنظیم کنید.
• تست در حالت باز: با سوئیچ در حالت خاموش، پروب های مولتی متر را روی پایانه های سوئیچ قرار دهید. مولتی متر نباید پیوستگی (مقاومت بالا یا مدار باز) را نشان دهد.
• تست در حالت بسته: سوئیچ را در وضعیت روشن قرار دهید و دوباره با پروب ها بررسی کنید. مولتی متر باید تداوم (مقاومت کم) را نشان دهد.

اتصالات آزمایشی:

• تنظیم مولتی متر روی حالت تداوم: مولتی متر خود را به تنظیمات پیوستگی تغییر دهید.
• هر پین را آزمایش کنید: یک پروب را روی یک پین و پروب دیگر را روی نقطه اتصال مربوطه قرار دهید (مانند سر دیگر کابل یا پین منطبق با کانکتور جفت).
• بررسی تداوم: مولتی متر باید تداوم را برای هر جفت پین متصل نشان دهد.
• تست اتصال کوتاه: همچنین بین پین های مجاور را بررسی کنید تا مطمئن شوید که پیوستگی وجود ندارد، که نشان دهنده اتصال کوتاه است.

4. تشخیص مسائل مربوط به نیمه هادی ها

نیمه هادی ها مانند دیودها و ترانزیستورها را می توان با استفاده از عملکرد دیود مولتی متر آزمایش کرد. 

برای دیودها، متر باید مقاومت کم در یک جهت (بایاس رو به جلو) و مقاومت بالا در جهت مخالف (بایاس معکوس) نشان دهد. 

برای ترانزیستورها، آزمایش شامل بررسی اتصالات بین پایه، کلکتور و امیتر برای رفتارهای بایاس رو به جلو و معکوس مشابه است. نیمه هادی های پیچیده تر ممکن است به تجهیزات و روش های تست تخصصی نیاز داشته باشند.

آزمایش تولید نیمه هادی یک مرحله حیاتی در تولید تراشه است.

نکات و ترفندهای تست DIY

اگر از علاقه مندان به انجام کار خودتان هستید یا به کارهای الکترونیکی دستی مشغول هستید، داشتن نکات و ترفندهای آزمایشی عملی در آستین شما می تواند مفید باشد.

در اینجا چند نکته مفید تست DIY برای قطعات الکترونیکی آورده شده است:

• درک عملکرد کامپوننت: قبل از آزمایش، مطمئن شوید که متوجه شده اید که قطعه قرار است در مدار چه کاری انجام دهد. این به شما کمک می کند تا بفهمید کدام آزمایش را باید انجام دهید و انتظار چه نتایجی را دارید.
• فضای کاری خود را سازماندهی کنید: یک فضای کاری تمیز و سازماندهی شده به جلوگیری از از بین رفتن یا آسیب دیدن قطعات کمک می کند و تست را کارآمدتر می کند. از محفظه ها یا سینی ها برای جلوگیری از گم شدن اجزای کوچک استفاده کنید. 
• از ابزار مناسب استفاده کنید: روی یک مولتی متر با کیفیت خوب، آهن لحیم کاری و سایر ابزار ضروری سرمایه گذاری کنید. یک جعبه ابزار مجهز برای آزمایش و عیب یابی موثر بسیار مهم است. 
• از پروتکل های ایمنی پیروی کنید : همیشه قبل از آزمایش برق را قطع کنید و از خطرات ناشی از آن آگاه باشید، به خصوص در مورد مدارهای ولتاژ بالا یا برق. 
• با بازرسی بصری شروع کنید: بازرسی های بصری دقیق می تواند به شما در شناسایی بسیاری از مسائل احتمالی کمک کند. به دنبال علائم آسیب، گرمای بیش از حد، شل شدن اتصالات، یا خوردگی تماس باشید. 
• مقایسه اجزاء در شرایط خوب: برای اطمینان از عملکرد صحیح یک قطعه، آن را با یک یا همان نوع جدید که در شرایط کار خوب شناخته شده است مقایسه کنید.
• یادگیری شماتیک ها: دانستن نحوه خواندن و درک نمودارهای شماتیک ضروری است. این به شما کمک می کند تا اجزا و اتصالات آنها را در مدار شناسایی کنید. 
• قطعات را در یک محیط کنترل شده تست کنید: در صورت امکان، قطعه را برای آزمایش ایزوله از مدار خارج کنید. این کار نتایج دقیق تری را تضمین می کند.