کتاب آشنایی با علم الکترونیک

کتاب آشنایی با علم الکترونیک نوشته‌ی کتلین شیمی با ترجمه‌ی سینا عمرانلو مجموعه‌ای پروژه‌محور برای ورود قدم‌به‌قدم به دنیای مدارها و قطعات الکترونیکی است که نشر آوند دانش آن را منتشر کرده است. این کتاب با تکیه‌بر تجربه‌ی نویسنده در مهندسی برق و کار عملی در حوزه‌هایی مثل الکترونیک پزشکی و مخابرات، الکترونیک را از دل آزمایش و ساخت‌وساز معرفی کرده است نه از دل فرمول‌ها و اثبات‌های پیچیده. ساختار اثر بر پایه‌ی چند پروژه‌ی پی‌درپی شکل گرفته است؛ از خرید و آماده‌کردن قطعات و ابزار ساده شروع می‌شود و به ساخت چراغ‌قوه‌ی جیبی، چراغ راهنمایی دوحالته، چراغ‌خواب هوشمند، چراغ تقاطع راه‌آهن، مدار صدای حساس به نور و درنهایت یک رادیوی ساده می‌رسد. در هر پروژه، فهرست قطعات، شیوه‌ی بستن مدار روی صفحه‌مونتاژ، نکات ایمنی، عیب‌یابی و توضیح این‌که «واقعاً چه اتفاقی می‌افتد» به‌صورت گام‌به‌گام آمده است. تصاویر رنگی، نقشه‌ی چیدمان قطعات و توضیح نمادها و کدهای روی مقاومت‌ها، خازن‌ها، ترانزیستورها و آی‌سی‌ها، متن را برای خواننده‌ای که هیچ پیش‌زمینه‌ای در الکترونیک ندارد قابل‌استفاده کرده است. نسخه‌ی الکترونیکی این اثر را می‌توانید از طاقچه خرید و دانلود کنید.

درباره کتاب آشنایی با علم الکترونیک

کتاب آشنایی با علم الکترونیک با محوریت پروژه‌های عملی نوشته شده و از همان ابتدا روشن کرده است که قرار نیست مثل یک متن خطی از اول تا آخر خوانده شود؛ بلکه بیشتر شبیه مجموعه‌ای از داستان‌های مستقل است که هرکدام پروژه‌ای جداگانه را روایت می‌کنند. کتلین شیمی در مقدمه توضیح داده است که هنگام نوشتن، خواننده‌ای را در نظر گرفته که «شاید هیچ‌چیز درمورد الکترونیک نداند» اما دوست دارد چیزهایی بسازد که هم آسان باشند هم جالب. به همین دلیل، کتاب با پروژه‌ی ۱ یعنی «لذت خرید» شروع می‌شود؛ جایی که نویسنده قدم‌به‌قدم فهرست کامل قطعات و ابزار لازم را می‌آورد: از باتری ۹ ولتی، سیم روکش‌دار، گیره‌ی سوسماری و صفحه‌مونتاژ تا انواع مقاومت‌ها، خازن‌ها، ترانزیستورها، آی‌سی تایمر ۵۵۵، فوتورزیستور، بلندگو و حتی وسایل روزمره‌ای مثل فوم چسب‌دار، سنباده، گیره‌ی کاغذ و فویل آلومینیومی. در ادامه‌ی همین بخش، نکات ایمنی، نمادهای به‌کاررفته در حاشیه‌ی متن و انتظارات نویسنده از مهارت و امکانات خواننده توضیح داده شده است. کتاب آشنایی با علم الکترونیک در ادامه در قالب ۷ پروژه‌ی اصلی پیش می‌رود: «چراغ‌قوه‌ی جیبی»، «چراغ قرمز، چراغ سبز»، «چراغ‌خواب هوشمند»، «چراغ تقاطع راه‌آهن»، «صدای حساس به نور» و «رادیو». هر پروژه ساختاری تقریباً ثابت دارد: معرفی ایده‌ی پروژه و کاربرد آن در زندگی روزمره، معرفی قطعات جدید (مثلاً صفحه‌مونتاژ، کلید تک‌پل دوحالته، فوتورزیستور، ترانزیستورهای 2N3904 و 2N3906، خازن‌ها و آی‌سی ۵۵۵)، توضیح مفاهیم پایه مثل جریان، ولتاژ، مقاومت، ظرفیت خازن، تایمر، امواج رادیویی و آنتن، سپس دستورالعمل گام‌به‌گام بستن مدار همراه با شماره‌ی دقیق سوراخ‌های صفحه‌مونتاژ و در پایان بخش عیب‌یابی و تنظیم مدار. در پروژه‌ی چراغ‌خواب هوشمند، مفهوم حسگر نور و نقش ترانزیستور به‌عنوان «کلید خودکار» توضیح داده شده است؛ در پروژه‌ی چراغ تقاطع راه‌آهن، خازن و تایمر ۵۵۵ به‌عنوان قلب مدار چشمک‌زن معرفی شده‌اند؛ در پروژه‌ی صدای حساس به نور، ترکیب تایمر ۵۵۵، فوتورزیستور و بلندگو به ساخت افکت‌های صوتی مختلف منجر شده است و در پروژه‌ی رادیو، خواننده با مفاهیم موج رادیویی، طول موج، فرکانس، آنتن، القاگر، خازن متغیر، دیود ژرمانیوم و هدفون پیزوالکتریک آشنا می‌شود و یک گیرنده‌ی ساده‌ی موج AM می‌سازد.

خلاصه کتاب آشنایی با علم الکترونیک

کتاب آشنایی با علم الکترونیک بر پایه‌ی این ایده نوشته شده که فهم الکترونیک از دل ساختن مدارهای واقعی ساده‌تر است. نویسنده ابتدا تعریف کوتاهی از الکترونیک به‌عنوان «کنترل جریان الکتریکی در یک مدار بسته» می‌دهد و سه جزء اصلی هر مدار را معرفی می‌کند: منبع تغذیه، مسیر و قطعاتی که جریان را کنترل می‌کنند. سپس در پروژه‌ی ۱، خواننده را به «لذت خرید» می‌برد؛ جایی که فهرست کامل قطعات و ابزار لازم برای تمام پروژه‌ها ارائه شده و در خلال آن مفاهیمی مثل نوع سیم (مفتولی یا افشان)، توان و خطای مقاومت، واحد اهم و کیلواهم و مگااهم، انواع خازن (فیلم و الکترولیتی) و ویژگی‌های ال‌ای‌دی‌ها توضیح داده شده است. در همین بخش، مهارت‌های پایه‌ای مثل بریدن و لخت‌کردن سیم، استفاده از سیم‌چین و سیم‌لخت‌کن، و اهمیت عینک محافظ و احتیاط هنگام کار با سیم‌ها آموزش داده شده است. در پروژه‌ی ۲، مدار یک چراغ‌قوه‌ی جیبی ساخته می‌شود. خواننده با نقش باتری ۹ ولتی به‌عنوان منبع انرژی، جهت‌داربودن ال‌ای‌دی، مفهوم جریان یک‌طرفه و ضرورت استفاده از مقاومت برای محافظت از ال‌ای‌دی آشنا می‌شود. سپس با کمک باتری، یک مقاومت ۴۷۰ اهمی، یک ال‌ای‌دی و کمی فوم و لنت برق، چراغ‌قوه‌ای ساخته می‌شود که با تماس دو پایه روشن و خاموش می‌شود و در پایان برای آن یک جلد فومی طراحی می‌شود. پروژه‌ی ۳ «چراغ قرمز، چراغ سبز» است که در آن صفحه‌مونتاژ معرفی شده و نحوه‌ی شماره‌گذاری ردیف‌ها و ستون‌ها، مسیرهای برق مثبت و منفی و اتصال سوراخ‌ها به‌وسیله‌ی نوارهای فلزی زیر صفحه توضیح داده می‌شود. در این پروژه، خواننده با سرباتری، سیم اتصال، کلید تک‌پل دوحالته، ساخت سیم اتصال از سیم بلند، و نحوه‌ی نصب ال‌ای‌دی‌ها با توجه به آند و کاتد آشنا می‌شود و یک چراغ راهنمایی دوحالته می‌سازد که با جابه‌جاکردن کلید، بین ال‌ای‌دی قرمز و سبز سوئیچ می‌کند و در ادامه با افزودن یک کلید دیگر، مدار به کلید برق مجهز می‌شود. در پروژه‌ی ۴، چراغ‌خواب هوشمند ساخته می‌شود. این مدار از فوتورزیستور به‌عنوان حسگر نور و دو ترانزیستور دوقطبی 2N3904 و 2N3906 به‌عنوان کلیدهای خودکار استفاده می‌کند. نویسنده ابتدا مفهوم حسگر، رفتار فوتورزیستور در نور و تاریکی و رابطه‌ی معکوس نور و مقاومت را توضیح داده است. سپس ترانزیستور به‌عنوان قطعه‌ای سه‌پایه که می‌تواند جریان را تقویت کند یا مانند شیر آب جریان را قطع و وصل کند معرفی شده است. در ادامه، نقشه‌ی پایه‌های بیس، کلکتور و امیتر، اهمیت جهت نصب ترانزیستور و نقش آن‌ها در روشن و خاموش‌کردن ال‌ای‌دی چراغ‌خواب شرح داده شده است. پس از بستن مدار، بخشی مفصل به تنظیم حساسیت مدار اختصاص یافته که در آن با تعویض مقاومت‌های مشخص، رفتار چراغ‌خواب در نورهای مختلف تنظیم می‌شود و خواننده با مفهوم عیب‌یابی و تنظیم مدار آشنا می‌شود. پروژه‌ی ۵ به «چراغ تقاطع راه‌آهن» اختصاص دارد و در آن خازن و آی‌سی تایمر ۵۵۵ وارد صحنه می‌شوند. ابتدا ساختار خازن، مفهوم ظرفیت، واحد فاراد و زیرواحدهایی مثل میکروفاراد، تفاوت خازن فیلم و الکترولیتی و قطبی‌بودن خازن الکترولیتی توضیح داده شده است. سپس مدار مجتمع به‌عنوان تراشه‌ای کوچک با مدارهای فراوان درون خود معرفی می‌شود و روش تشخیص پایه‌های آی‌سی با کمک دایره‌ی جهت‌یابی و تراشه‌نما آموزش داده می‌شود. تایمر ۵۵۵ به‌عنوان تراشه‌ای ۸ پایه که می‌تواند زمان‌بندی روشن و خاموش‌شدن خروجی را کنترل کند معرفی شده و نقش پایه‌ی خروجی در روشن و خاموش‌کردن دو ال‌ای‌دی قرمز به‌صورت چشمک‌زن توضیح داده شده است. در این پروژه، ترکیب دو مقاومت، یک خازن و تایمر ۵۵۵، زمان چشمک‌زدن چراغ‌ها را تعیین می‌کند. در پروژه‌ی ۶ «صدای حساس به نور»، دوباره از تایمر ۵۵۵ استفاده شده اما این‌بار خروجی آن به یک بلندگوی ۸ اهمی وصل شده است. ابتدا بلندگو و نحوه‌ی تبدیل جریان الکتریکی به صدا معرفی شده و چون سیم بلندگو معمولاً افشان است، روش اتصال آن به سیم مفتولی و گیره‌ی سوسماری برای نصب روی صفحه‌مونتاژ توضیح داده شده است. سپس مدار «مصوت» ساخته می‌شود که در آن با ترکیب خازن‌ها و مقاومت‌ها، خروجی تایمر ۵۵۵ موجی تولید می‌کند که بلندگو آن را به صدا تبدیل می‌کند. در گام بعدی، یکی از مقاومت‌ها با فوتورزیستور جایگزین می‌شود تا مدار به نور حساس شود و خواننده با تغییر نور محیط یا تاباندن چراغ‌قوه روی فوتورزیستور، صداهای مختلفی شبیه موتور، آژیر یا ضربه‌ی طبل تولید می‌کند. پروژه‌ی ۷ به ساخت یک رادیوی ساده اختصاص دارد. در این بخش، نویسنده ابتدا امواج الکترومغناطیسی، طول موج، فرکانس، باند رادیویی، تفاوت موج AM و FM و مفهوم مدولاسیون و دمدولاسیون را با مثال‌هایی مثل پرتاب سنگ در آب توضیح داده است. سپس نقش آنتن، تنظیم‌کننده (ترکیب القاگر و خازن متغیر)، دیود ژرمانیوم 1N34A به‌عنوان آشکارساز سیگنال و هدفون پیزوالکتریک به‌عنوان گیرنده‌ی صوتی تشریح شده است. خواننده با استفاده از یک قرقره سیم مغناطیسی، رول خالی دستمال، فویل آلومینیومی، کاغذ و چسب، القاگر و خازن متغیر می‌سازد، آن‌ها را به‌هم وصل می‌کند و همراه با دیود و هدفون، یک گیرنده‌ی موج AM بدون باتری می‌سازد که انرژی خود را از امواج رادیویی دریافت می‌کند.

چرا باید کتاب آشنایی با علم الکترونیک را بخوانیم؟

کتاب آشنایی با علم الکترونیک برای آشنایی تدریجی با مفاهیم پایه‌ی الکترونیک از دل ساخت‌وساز طراحی شده است. متن از همان ابتدا فرض کرده است که خواننده ممکن است «هیچ‌چیز درمورد الکترونیک نداند» و به همین دلیل، هر مفهوم تازه را در بستر یک پروژه‌ی مشخص معرفی کرده است؛ مثلاً جریان و ولتاژ در پروژه‌ی چراغ‌قوه‌ی جیبی، جهت‌داربودن قطعات و مفهوم مدار بسته در چراغ راهنمایی، حسگر و ترانزیستور در چراغ‌خواب هوشمند، خازن و تایمر در چراغ تقاطع راه‌آهن، و امواج رادیویی و آنتن در پروژه‌ی رادیو. این پیوند مداوم بین «چیزی که ساخته می‌شود» و «مفهومی که توضیح داده می‌شود» باعث شده است که مباحث انتزاعی به تجربه‌ی ملموس تبدیل شود. در هر پروژه، علاوه‌بر دستورالعمل ساخت، بخشی برای عیب‌یابی و تنظیم مدار در نظر گرفته شده است. این بخش‌ها خواننده را تشویق می‌کند که فقط مونتاژ نکند بلکه بفهمد چرا مدار کار نمی‌کند، کدام قطعه ممکن است خراب باشد، تغییر کدام مقاومت یا خازن رفتار مدار را عوض می‌کند و چگونه می‌توان حساسیت یک حسگر را تنظیم کرد. به این ترتیب، مهارت مهمی مثل «تفکر مهندسی» و حل مسئله در عمل تمرین می‌شود. همچنین کتاب به جزئیاتی مثل خواندن کد رنگی مقاومت‌ها، تشخیص پایه‌های ال‌ای‌دی و ترانزیستور، استفاده‌ی درست از صفحه‌مونتاژ، ساخت سیم اتصال، رعایت نکات ایمنی و استفاده از ابزار ساده پرداخته است که برای شروع کار با الکترونیک ضروری است. ویژگی دیگر این اثر، استفاده از وسایل در دسترس در کنار قطعات استاندارد الکترونیکی است؛ از رول دستمال و فویل آلومینیومی برای ساخت خازن متغیر تا فوم چسب‌دار برای جلد چراغ‌قوه و قوطی فلزی برای آنتن رادیو. این رویکرد نشان داده است که می‌توان با امکانات محدود هم مدارهای جالب ساخت و مفاهیم نسبتاً پیچیده‌ای مثل مدولاسیون رادیویی یا تایمر ۵۵۵ را تجربه کرد. درنهایت، تنوع پروژه‌ها از نور تا صدا و رادیو، امکان می‌دهد که خواننده بسته‌به علاقه‌ی خود از هرجای کتاب شروع کند و در عین‌حال با تکمیل همه‌ی پروژه‌ها، تصویری نسبتاً منسجم از دنیای الکترونیک به‌دست آورد.

خواندن این کتاب را به چه کسانی پیشنهاد می‌کنیم؟

خواندن کتاب آشنایی با علم الکترونیک به نوجوانان و جوانانی پیشنهاد می‌شود که کنجکاوند بدانند مدارهای ساده چگونه کار می‌کنند و دوست دارند چیزهایی مثل چراغ‌قوه، چراغ‌خواب، مدارهای چشمک‌زن، افکت‌های صوتی و یک رادیوی ساده بسازند. این کتاب به دانش‌آموزان علاقه‌مند به علوم و فناوری، مربیان کلاس‌های رباتیک و الکترونیک مقدماتی، و والدینی که به‌دنبال پروژه‌های مشترک علمی با فرزندان خود هستند نیز پیشنهاد می‌شود. همچنین به کسانی که بدون پیش‌زمینه‌ی تئوریک می‌خواهند با مفاهیم پایه‌ی الکترونیک، قطعات رایج و کار با صفحه‌مونتاژ آشنا شوند می‌تواند کمک کند.