آشنایی با قطعات الکترونیک و الکترومکانیک + نکات و نحوه خرید

حوزه الکترونیک صنعتی مجموعه‌ای از مشکلات را پوشش می‌دهد که باید در عمل صنعتی حل شوند. سیستم‌های الکترونیکی بسیاری از فرآیندها را کنترل می‌کنند که با کنترل دستگاه‌های نسبتاً ساده مانند موتورهای الکتریکی از طریق دستگاه‌های پیچیده‌تر مانند روبات‌ها تا کنترل کل فرآیندهای ساخت آغاز می‌شوند. یک مهندس الکترونیک صنعتی با بسیاری از پدیده‌های فیزیکی و همچنین حسگرهایی که برای اندازه گیری آنها استفاده می‌شود، قطعات الکترونیک و قطعات الکترومکانیک که در پاسخ به اطلاعات ورودی، خروجی متناسب و عملی مطابق آن تولید می‌کنند، سر و کار دارد و می‌بایست میان قطعات الکترونیک و الکترومکانیک صنعتی به کار رفته در خطوط تولید و فرآیندها، ارتباط درست و تعامل صحیح را برقرار کند.

از آنجایی که اکثر فرآیندهای صنعتی نسبتاً پیچیده هستند، یک نیاز ذاتی برای استفاده از سیستم‌های ارتباطی وجود دارد که نه تنها عناصر مختلف فرآیند صنعتی را به هم مرتبط می‌کنند، بلکه هر واحد از محیط صنعتی را خاص و متفاوت می‌نمایند. از طرفی دیگر، کنترل و نظارت کارآمد کارخانه ها مستلزم بکارگیری سیستم های هوشمند در یک ساختار سلسله مراتبی برای رفع نیازهای تمام اجزای به کار رفته در فرآیند تولید است. این نیاز با استفاده از سیستم‌های هوشمند مانند شبکه های عصبی، سیستم‌های فازی و روش‌های تکاملی برای کنترل سیستم‌های الکترونیک و الکترومکانیک محقق می‌شود.

با درک اهمیت و کاربرد قطعات الکترونیک و قطعات الکترومکانیک در پیشبرد مدرن فرآیندهای صنعتی، به تشریح این تجهیزات می‌پردازیم.

قطعات الکترونیک چیست؟

الکترونیک صنعتی نقشی حیاتی در بهبود کارایی و بهره وری صنایعی مانند انرژی، حمل و نقل، نفت، مواد شیمیایی، نیمه هادی‌ها، معدن، کشاورزی و غیره ایفا می کند. تجهیزات و قطعات الکترونیک صنعتی ناشی از علم الکترونیک هستند که شامل سوئیچ‌های الکترونیکی قدرت، حسگرها، محرک‌ها، کنتورها، دستگاه‌های الکترونیکی هوشمند (IEDs)، تجهیزات اتوماسیون، نیمه هادی‌ها، فناوری نانو و غیره می شوند.

قطعات الکترونیک مدرن به ارائه فناوری‌ها و روندهای نوظهور در بخش الکترونیک صنعتی و افزایش بازدهی خطوط تولید صنایع کمک شایانی می نمایند. قطعات الکترونیک صنعتی به عنوان ابراز دقیق شناخته می شوند. در واقع‌ ابزار دقیق، علم اندازه گیری و کنترل خودکار است. کاربردهای این علم در تحقیقات مدرن، صنعت و زندگی روزمره فراوان است.

قطعات الکترومکانیک چیست؟

تقریباً هر دستگاه متحرک توسط یک سیستم الکترومکانیکی تغذیه می شود. این سیستم‌ها در اکثر موتورهای الکتریکی، شیر برقی و مکاترونیک وجود دارند. از شیشه‌های برقی خودرو و صندلی‌های برقی گرفته تا ماشین لباسشویی و خشک کن، بسیاری از محصولاتی که در زندگی روزمره خود استفاده می‌کنیم به این سیستم‌ها متکی هستند. در اینجا سه سیستم و دستگاه الکترومکانیکی رایج و نحوه کار آنها آورده شده است.

1. موتورهای الکتریکی

موتورهای الکتریکی اساساً ماشین‌های الکتریکی هستند که انرژی الکتریکی (الکتریسیته) را با استفاده از یک سیستم چرخ دنده و میدان‌های مغناطیسی که توسط یک سیستم الکتریکی تغذیه می‌شوند، به انرژی مکانیکی (گشتاور) تبدیل می‌کنند. سیستم‌های الکتریکی می‌توانند انرژی را از تعدادی منبع جریان مستقیم (DC) و جریان متناوب (AC) از جمله باتری‌ها و یکسو کننده‌ها (منابع DC) و شبکه‌های برق، اینورترها و ژنراتورهای الکتریکی (منابع AC) دریافت کنند. محصولات رایجی که از موتورهای الکتریکی استفاده می کنند عبارتند از فن، مخلوط کن و شیشه برقی.

 البته موتورهای الکتریکی تنها به کاربردهای خانگی محدود نمی شوند. موتورهای الکتریکی ذاتاً با برخی از چیزهایی که جهانی شدن را ممکن می‌سازند، مرتبط هستند. به عنوان مثال، موتورهای الکتریکی برای به حرکت درآوردن برخی از بزرگترین کشتی‌های باری که کالاها را از سراسر جهان برای مصرف داخلی تحویل می‌دهند، استفاده می‌شود. موتورهای الکتریکی همچنین برای فشرده‌سازی نفت و گاز طبیعی استفاده می‌شوند تا بتواند با خیال راحت از طریق خطوط لوله‌ای که چاه و پالایشگاه را به هم متصل می‌کنند، سفر کند.

به طور خلاصه، انواع و اندازه های زیادی موتور الکتریکی موجود است که سه دسته اصلی در محدوده ولتاژ پایین (6-24 ولت) کار می‌کنند که شامل:

• موتورهای DC برس خورده
• موتورهای بدون براش
• استپر موتور

2. سلونوئید (solenoid)

سلونوئید نوعی الکترومگنت است که با عبور جریان از سیم آن یک میدان مغناطیسی کنترل شده ایجاد می‌کند تا حرکت خطی ایجاد کند. سلونوئید شامل یک سیم پیچ سیم در یک بطری است که دور یک پیستون پیچیده شده و اغلب از آهن ساخته شده است. از آنجایی که سلونوئیدها از آهنرباهای الکتریکی استفاده می‌کنند و می‌توانند توسط یک برنامه کامپیوتری یا با حذف جریان برق، روشن و خاموش شوند، که موجب می‌شود به عنوان کلید یا سوپاپ مفید باشند و معمولاً در محصولاتی مانند کلید ماشین، زنگ در و مجموعه ای از سیستم‌های صنعتی خودکار یافت می‌شوند. سلونوئید انواع مختلفی دارد که از جمله آنها می‌توان به موارد زیر اشاره کرد:

• سلونوئید الکترومکانیکی
• سلونوئید دوار
• سیم پیچ روتاری
• سیم پیچ برقی پنوماتیکی
• سلونوئید هیدرولیک
• سلونوئید استارت خودرو

3. مکاترونیک

مکاترونیک یک حوزه بین رشته‌ای از مهندسی است که مهندسی مکانیک و برق و علوم کامپیوتر را ترکیب می‌کند و اغلب ادغام مجموعه‌های مهارتی در نظر گرفته می‌شود که برای پیشبرد تولید خودکار پیشرفته در آینده مورد نیاز است. افرادی که در پیوند این رشته ها کار می‌کنند ممکن است دانش گسترده ای از رباتیک، الکترونیک و ارتباطات راه دور داشته باشند و درنهایت وظیفه ایجاد سیستم های ساده تر و هوشمندتر را دارند.

یک سیستم مکاترونیک معمولی سیگنال ها را از محیط دریافت می‌کند، آنها را برای تولید سیگنال‌های خروجی پردازش می‌کند و آنها را به نیروها، حرکت‌ها و اعمال تبدیل می‌کند. بسیاری از محصولاتی که قبلاً صرفاً مکانیکی بودند، اکنون برای عملکرد به مکاترونیک متکی هستند، از جمله انواع سیستم‌های خودرو مانند ترمزهای ضد قفل، در صنعت مانند ترمز الکترومغناطیسیEMCO   و همچنین در وسایل خانگی مانند دوربین‌های DSLR.

تاریخچه قطعات الکترومکانیک و قطعات الکترونیک

اولین موتور الکتریکی در سال 1822 توسط مایکل فارادی اختراع شد. این موتور تنها یک سال پس از اینکه هانس کریستین اورستد کشف کرد که جریان الکتریکی یک میدان مغناطیسی متناسب ایجاد می‌کند، توسعه یافت. این موتور اولیه صرفاً سیمی بود که تا حدی در یک لیوان جیوه با آهنربایی در پایین غوطه ور شده بود. هنگامی که سیم به باتری متصل می‌شد، میدان مغناطیسی ایجاد شده و این برهمکنش با میدان مغناطیسی منتشر شده توسط آهنربا باعث چرخش سیم می‌گردید.

ده سال بعد، اولین ژنراتور الکتریکی دوباره توسط مایکل فارادی اختراع شد. این ژنراتور از یک آهنربا تشکیل شده بود که از سیم پیچی عبور و جریان القا می کرد که توسط یک گالوانومتر اندازه گیری می شد. تحقیقات و آزمایشات فارادی در مورد الکتریسیته اساس بسیاری از اصول الکترومکانیکی مدرن است که امروزه شناخته شده است.

سیستم‌های الکترومکانیکی از سال 1910 تا 1945 جهش عظیمی در پیشرفت داشتند، زیرا جهان دو بار وارد جنگ جهانی شد. جنگ جهانی اول شاهد انفجاری از الکترومکانیک های جدید بود که نورافکن ها و رادیوها توسط همه کشورها استفاده می شد.در جنگ جهانی دوم، کشورها ارتش خود را حول تطبیق پذیری و قدرت الکترومکانیک توسعه داده و متمرکز کردند. یکی از نمونه‌های آن‌ها که امروزه هنوز مورد استفاده قرار می‌گیرد، دینام است که برای تامین انرژی تجهیزات نظامی در دهه 1950 ساخته شد و بعداً در دهه 1960 برای خودروها تغییر کاربری داد. آمریکای پس از جنگ تا حد زیادی از توسعه الکترومکانیک ارتش سود برد زیرا کارهای خانگی به سرعت با سیستم های الکترومکانیکی مانند مایکروویو، یخچال و ماشین لباسشویی جایگزین شد. سیستم های تلویزیون الکترومکانیکی اواخر قرن نوزدهم موفقیت کمتری داشتند.

تاریخچه قطعات الکترونیک نیز به اختراع لوله های خلاء باز می گردد. لوله‌های خلاء (دریچه‌های Thermionic) یکی از اولین قطعات الکترونیکی بودند. آنها تقریباً تنها مسئول انقلاب الکترونیک در نیمه اول قرن بیستم بودند. آنها سیستم های بسیار پیچیده تری را در اختیار ما گذاشتند و رادیو، تلویزیون، گرامافون، رادار، تلفن از راه دور و خیلی چیزهای دیگر را به ما دادند. Thermionic ها تا اواسط دهه 1980 در زمینه امواج مایکروویو و انتقال توان بالا و همچنین گیرنده های تلویزیون نقش برجسته ای داشتند. از آن زمان، دستگاه های solid-state همه چیز را به دست گرفته اند. لوله‌های خلاء هنوز در برخی کاربردهای تخصصی مانند تقویت‌کننده‌های RF با قدرت بالا، لوله‌های پرتوی کاتدی، تجهیزات صوتی تخصصی، تقویت‌کننده‌های گیتار و برخی دستگاه‌های مایکروویو استفاده می‌شوند.

دسته بندی قطعات الکترونیک

همانطور که پیش تر ذکر شد، ابزار دقیق یک اصطلاح کلی برای انواعی از قطعات و تجهیزات الکترونیکی است که برای نشان دادن، اندازه گیری و ثبت کمیت های فیزیکی استفاده می شود. به همین جهت به طور کلی بر اساس عملکرد 3 دسته بندی برای آن می توان در نظر گرفت:

1. تجهیزات اندازه گیری

   اولین مرحله در صنعت و شروع یک فرآیند، طبیعتا اندازه گیری است. اگر نتوانیم پدیده های فیزیکی را اندازه گیری کنیم، تلاش برای کنترل آن ها واقعاً بیهوده است.

2. سنسور

   بخش عمده تجهیزات اندازه گیری را سنسور در بر می گیرد. سنسور در هر دستگاه و تجهیز صنعتی، بخش تامین کننده اطلاعات مربوط به پدیده های فیزیکی است و در واقع می توان به عنوان حساس ترین بخش هر فرآیند از آن نام برد؛ چرا که کوچک ترین خطا در این بخش کافیست تا کل فرآیند را با مشکل رو به رو سازد.

3. اتوماسیون صنعتی

   اگر عمل کنترل مقادیر ثبت شده توسط سنسور به صورت خودکار باشد، اتوماسیون صورت می گیرد. اتوماسیون صنعتی فرایندی است که با کمک برنامه نویسی منطقی دیجیتال و سپردن فرماندهی به تجهیزات مکانیزه و در نهایت کاهش مداخله انسان در مراحل مختلف تولید صنعتی، کار توسط ماشین آلات و سایر تجهیزات صنعتی پیش می رود.

دسته بندی قطعات الکترومکانیک

الکترومکانیک بر میانکنش بین سیستم های مکانیکی و الکتریکی و نحوه واکنش آنها متمرکز است. این فرآیندها به طور خاص در سیستم هایی مانند ماشین آلات الکتریکی چرخان نقش برجسته ای دارند. یک قطعه الکترومکانیکی یکی از اجزای الکترومکانیکی است که از سیگنال الکتریکی برای ایجاد نوعی تغییر مکانیکی مانند چرخش موتور استفاده می کند. این‌ها معمولاً از جریان الکتریکی برای ایجاد یک میدان مغناطیسی استفاده می کنند که باعث حرکت فیزیکی می شود.

عملکرد دستگاه های الکترومکانیک به طوری است که هم فرآیند های الکتریکی و هم مکانیکی را انجام می دهند. به همین جهت تجهیزات و قطعات الکترومکانیک به طور کلی به دو دسته زیر تقسیم می گردند:

هیدرولیکی

تجهیزات هیدرولیکی دسته ای از قطعات الکترومکانیکی است که از نیروی هیدرولیک (فشار سیال) برای انجام اهداف خاص استفاده می شود، به عنوان مثال در ساخت و ساز، اهداف نظامی، صنعتی، حمل و نقل، هوا فضا و سایر برنامه های کاربردی که به توان خروجی بالا نیاز دارند.

مکانیکی

تجهیزات مکانیکی یک اصطلاح عمومی برای تمام اجزای غیرالکتریکی است که شامل ابزارهایی از جمله برای تولید و هدایت سیگنال های الکتریکی مانند اتصالات و کابل ها هستند. یک دستگاه مکانیکی دارای قطعاتی است که هنگام عملکرد، حرکت می کنند و اغلب از نیروی موتور یا برق استفاده می نمایند.

انواع قطعات الکترونیک

اگرچه تعداد بیشماری تجهیزات الکترونیک وجود دارند که در این بخش جای می گیرند اما مهم ترین آن ها شامل این موارد هستند:

• انواع انکودر (انکودر kubler)
• انواع HMI (رابط بین انسان و ماشین)
• انواع PLC (کنترلگرمنطقی برنامه پذیر)
• انواع درایو صنعتی
• انواع ترانسدیوسر
• انواع ترانسمیتر
• انواع ترموکوپل
• انواع رگولاتور الکتروپنوماتیک

انواع قطعات الکترومکانیک

تجهیزات الکترومکانیک نیز شامل بخش بزرگی از قطعات صنعتی می شوند:

• انواع رله
• انواع سوئیچ
• انواع کلاچ الکترومغناطیسی
• انواع ترمز الکترومغناطیسی
• انواع پمپ هیدرولیکی
• انواع بلبرنگ
• انواع شیر سروو

نکات و نحوه خرید قطعات الکترونیک و الکترومکانیک چیست؟

در هنگام خرید هر نوع تجهیز صنعتی (الکترونیکی/الکترومکانیکی) می بایست به موارد زیر دقت نمود تا بهترین نتیجه حاصل شود:

1. شرکت سازنده (تولید کننده)
2. اصالت محصول
3. هزینه
4. مشخصات فنی

• میزان ولتاژ
• میزان جریان
• دقت
• حساسیت
• رنج عملکرد
• فرکانس

5. مشخصات مکانیکی

• ابعاد
• وزن
• بسته بندی

با در نظر گرفتن تمامی موارد فوق می توان با اطمینان مناسب ترین قطعه الکترونیکی و الکترومکانیکی را برای برنامه ها و اهداف صنعتی خود خریداری کنید. برای اطمینان از رعایت تمامی این موارد می بایست از شرکت های واردکننده معتبر خرید خود را انجام داد.

مارش شاپ از معدود واردکننده هایی است که به طور مستقیم تمامی قطعات صنعتی را از شرکت های معتبر جهانی همچون کوبلر، EMCO، زیمنس، ABB و... با مناسب ترین قیمت و اطمینان از اصالت کالا، پس از سفارش صنعت گران محترم تامین و وارد کشور می نماید و به دلیل آگاهی کامل از مشخصات فنی هر یک از قطعات صنعتی، امکان ارائه مشاوره تخصصی به صنعت گران ایرانی را دارا می باشد.