تبلیغات
وبلاگ آشـــــــــوب - مطالب برق و الكترونیك
پنجشنبه 20 مرداد 1390  03:58 ب.ظ    ویرایش: - -
نوع مطلب: برق و الكترونیك ،

رشد زیركانه ی گرافین
شنبه 25 خرداد 1387 / 14 ژوئن 2008 ... گرافین (ورقه ای از جنس کربن که تنها یک اتم ضخامت دارد) استفاده های زیادی در صنعت الکترونیک دارد. با این حال سختی و مشکلات تولید این ورقه های کربن 2 بعدی، تا کنون مانع از این گونه استفاده ها شده است. اما به نظر میرسد دانشمندان آزمایشگاه ملی Brookhaven سر انجام راهی برای این مشکل یافته اند ...

[ برق و الكترونیك ]

اختراع روشی برای تولید ورقه های گرافین با كیفیت بالا

روش های كنونی منفرد كردن گرافین هر یك مشكلاتی به همراه دارد. معمولترین این روشها تقسیم مكانیكی است (یعنی جدا كردن ورقه ها از یك كریستال بزرگتر)، اما این روش نمیتواند به گونه ای قابل اعتماد نمونه های گرافین به اندازه كافی بزرگ برای كاربرد را تولید كند.

روش دیگر كه در آن ساختار اتمی یك زیر لایه بعنوان بذری برای رشد گرافین مورد استفاده قرار میگیرد و به رشد همبافته (epitaxial growth) نیز مشهور است، نمونه ای با ضخامت یكنواخت از لایه های گرافین تولید نمیكند در حالی كه پیوند بین لایه عمقی گرافین و زیر لایه ممكن است روی خواص لایه های كربن تاثیر گذار باشد.

گروه آزمایشگاه Brookhaven تكنیك خود را بر اساس این  روش دوم پایه گذاری كرده اند، با این تفاوت كه توانستند گرافین را با یك روش لایه به لایه كنترل شده رشد دهند.

زیر لایه انتخابی آنها یك ماده نادر به اسم روتنیم (ruthenium )است و در حالی كه لایه عمقی گرافین به طور قوی در حال برهمكنش با زیر لایه یعنی روتنیم است،اما لایه بالاتر اغلب بطور كامل جدا شده است و تنها بصورتی ضعیف از نظر الكتریكی با آن جفت شده و بیشتر شبیه یك گرافین ساده رفتار میكند.

Peter Sutter فیزیكدان آزمایشگاه Brookhaven كه رهبری اینكار به عهده اوست میگوید :

" این لایه دوم ساختار الكترونی ذاتی گرافین را حفظ میكند. بنابراین احتمالا یافته های ما روشی مطلوب را برای ساخت معقولانه گرافین و خلق با كیفیت آن برای كاربرد تجهیزات الكترونیكی و سنسورها ارائه میكند. "

طرحی كلی از اولین لایه گرافین (G) رشد یافته بر روی زیر لایه روتنیم (Ru)

گرافین دارای چندین ویژگی است كه آنرا برای كاربرد های الكترونیك مطلوب میسازد. یكی از این خواص قابلیت حركت بسیار بالای حاملهای بار در آن است. الكترونها در گرافین نسبتا آزادانه حركت میكنند. همچنین گرافین به یك تك مولكول گاز میتواند واكنش نشان بدهد و در نتیجه برای ساخت ماده ردیاب در سنسورها از جذابیت زیادی برخوردار است.

فرآیند ابتكاری رشد این گروه در دمای بالا اتفاق می افتد. برای شروع، محققان اتمهای كربن را وادار میكنند تا جذب روتنیم شوند و این كار را با حرارت دادن كل نمونه تا دمای 1150 درجه سلسیوس انجام میدهند. سپس نمونه تا حدود 850 درجه سلسیوس سردمیشود و این كار باعث خواهد شد مقادیر زیادی از اتمهای جذب شده درون روتنیم، به سطح آن بازگردند. این اتمهای كربن بصورت نقطه نقطه روی سطح تك لایه های جزیره ای لنز مانندی با پهنای حدود 100 میكرومتر (یك میلیونیم متر) تشكیل میدهند.

سر انجام،این جزایر رشد میكنند و بصورت یك لایه گرافین اولیه كامل در می آیند و زمانی كه پوشش به حدود 80% رسید رشد لایه بعد شروع میشود.

Sutter و گروهش این رشد را مشاهده كردند و به مطالعه خواص گرافین، با استفاده از تجهیزات مختلفی از جمله یك میكروسكوپ الكترونی پویشی و یك میكروسكوپ الكترونی انرژی پایین پرداختند.

   


نظرات()  
پنجشنبه 20 مرداد 1390  03:56 ب.ظ    ویرایش: - -
نوع مطلب: برق و الكترونیك ،

ترانزیستورهای Northwestern بر روی ایستگاه فضایی
شنبه 8 تیر 1387 / 28 ژوئن 2008 .... ترانزیستورهای مبنی بر نوعی مواد مواد جدید ایجاد شده توسط محققان دانشگاه نورث وسترن با تلاش شاتل فضایی برای آزمایش تشعشع در میان فضای بیرونی بالابرده شده و در بیرون ایستگاه فضایی بین المللی نصب شدند.

[ برق و الكترونیك ]


این قبیل ترانزیستورها می توانند در ماموریتهای طولانی فضایی نظیر ماموریت اخیر فونیكس مریخ ناسا كمك كننده باشند، در حالیكه آزمایشات قدیمی روی زمین نشان داده بودند كه این ترانزیستورها زمانی كه در معرض تابش قرار میگیرند، میتوانند تابش را تحمل كنند.

ترانزیستورها نوع جدیدی ماده ی ورودی دی الكتریك به كار برده اند كه نانو دی الكتریك خود گردآمده (self-assembled nanodielectric )(SAND) نامیده می شود كه در طول یك راهپیمای فضایی در 22 مارس بر روی ایستگاه فضایی قرار داده شد. ترانزیستورها آنجا برای یك سال بعنوان قسمتی از یك آزمایش مواد ناسا باقی خواهند ماند چرا كه قصد آنها پاسخ به این پرسش است اینكه چگونه آنها و مواد دیگر محیط سخت فضا را تحمل می كنند؟!

سند (SAND) توسط گروه تحقیق توبین ماركس (Tobin Marks ) در نورث وسترن و ولادیمیر ایپاتف ( Vladdimir N. Ipatieff ) پروفسور تحقیقی شیمی در دانشكده ی هنر و علوم وینبرگ (Weinberg) و پروفسور علوم مواد و مهندسی در مدرسه ی مهندسی و علوم كاربردی ام سی كورمیك (McCormick ) توسعه یافت.

ماركس می گوید كه علاوه بر امكان اثبات قابل استفاده بودن در فضا، سند می تواند به باز كردن راه برای نوعی از تكنولوژیهای جدید، شامل اجزای الكترونیكی شفاف و قابل چاپ كمك كند.

ترانزیستورها، ابزاری كه برای تقویت یا تبدیل سیگنالها استفاده می شوند قطعاتی ساختمانی در همه ی ابزارهای الكترونیكی هستند و به طور كلی از یك زیر لایه، درگاه و نیمه رسانا تشكیل شده اند. در میان درگاه و نیمه رسانا، عایق (دی الكتریك) قرار گرفته است، كه به عنوان جداكننده ای عمل می كند كه هنگام پایدارسازی شدت جریان حاملان باردار در نزدیك نیمه هادی مانع اتصال كوتاه شود.

در حالی كه سیلیسیوم دی اكسید با سابقه ای تاریخی ماده ی برجسته ی دی الكتریك برای اجزای الكترونیكی مبنی بر سیلیسیوم شده است، ماركس و تیم تحقیقاتی او در حال تلاش برای ایجاد مواد نیمه هادی و دی الكتریك در تولید بعدی به همراه خصوصیاتی هستند كه سیلیسیوم و سیلیسیوم دی اكسید نمی توانند تامین كنند. بعنوان مثال شفافیت،قابلیت چاپ و انعطاف پذیری فیزیكی.

ماده ی دی الكتریك باید دارای شرایطی چون شرایط ذیل باشد:

نازك باشد، عایق خوبی باشد و قادر به تثبیت بارهای موثر در میان نیمه هادی بوسیله ی داشتن چیزی كه ثابت دی الكتریك بالا نامیده می شود، باشد.

این ثابت دی الكتریك بالا با توانایی ماده برای ذخیره ی بار الكتریكی برای یك شدت میدان كاربردی معین متناسب میباشد.

نتیجه سندهایی بود كه ماركس و تیمش بوسیله ی یك فرایند غوطه وری كه غشا های نازك خود گردامده ی مولكولی را بوجود می آورد، بوجود آوردند. نه تنها سند مقتضی همه ی نیازها برای تولید دی الكتریك های اینده است، بلكه آنها مقاوم در برابر تشعشع نیز بنیاد نهاده شده اند.

 علاقه ی ناسا به تولید سند به این دلیل است كه تشعشع در فضا به طور شدیدی به اجزای الكترونیكی به خصوص دی الكتریكها آسیب می زند؛ زیرا سیلیسیوم دی اكسید تشعشع را گیر انداخته و بنابراین باعث به وجود امدن حفره ها و الكترونها و باری مخرب در ترانزیستورها به طور تغییر ناپذیری میشود.

برای سفرهای فضایی طولانی مانند ماموریت در حال اجرای كنونی به مریخ، اینگونه اجزای الكترونیكی در معرض سالها تابش قرار می گیرند . آزمایشات قبلی با راكتورهای هسته ای نشان داده است كه سند در برابر چنین آسیبهای تابشی بیشتر مقاوم است.

ماركس می گوید: "همه متحیر شده بودند. این آزمایشات نشان دهنده ی آن هستند كه سند قدرت متحول كردن همه ی رشته ها را دارد."

ماركس و تیم او ایده ی بهتری خواهند داشت و آن اینكه چطور ترانزیستورهای سند بعد از ماندن آنها روی ایستگاه فضایی در طول یك سال، سر خواهند كرد!

با این حال، آنها بر این امیدند كه به بهبود ترانزیستورها، ساختن نیمه هادی های بهتر همراه دی الكتریكهای نازكتر و حتی ثابت دی الكتریكی بالاتر ادامه بدهند.

در مقاله ای كه به صورت ONLINE در 3 می در روزنامه ی جامعه ی شیمی آمریكا با همكاری مارك رتنر، اتونیو فاچتی، سارا دیبندتو و دیوید فراتارلی چاپ شد، این تیم نشان داده كه مواد منسوب به سند می توانند در میان رسوب سازی با بخار، یك فرآیند معمولی استفاده شده درصنعت نیمه هادی برای تولید غشاهای نازك، ساخته شوند .

تا زمانی كه سند میتواند به محققان كمك كند تا مرز پایانی را بیابند، ماركس و تیم اش به كار كردن روی تكنولوژیهای آینده كه برای هركسی روی زمین مفید باشند ادامه خواهند داد، به عنوان مثال: توانایی چاپ ترانزیستورها مثل روزنامه ها، ایجاد راههایی برای اجزای الكترونیكی بادوامتر و ارزانتر.

ماركس می گوید : "این درست نیست كه این ترانزیستورها تنها برای فضای بیرونی خوب باشند – این فقط یك مثال از كیفیت بادوامی آنها بود- اینجا یك تكنولوژی در زمین است و فقط یكی، كه خیلی تركیبات در واحد زمان همچون یك كارخانه تراشه و یك دستگاه مدرن چاپ روزنامه ایجاد خواهد شد به مانند زمانیكه كاغذ صدها پا در هر ثانیه حركت می كند."

هربار اینتل می خواهد كه یك تراشه ی جدید تولید كند ، بیلیونها دلارهزینه می كند و سالها زمان می گیرد تا انجام شود. و با این وجود هر روز آنها یك نیویورك تایمز جدید چاپ می كنند. بنابراین ما فكر كردیم آیا می توان از چاپ برای ایجاد مدارات الكترونیكی استفاده كرد؟ "

این قبیل تكنولوژی می تواند نمونه های بزرگ شبیه باطریهای خورشیدی و تابلوهای نمایش مسطح را چاپ كند كه به خوبی نمونه های كوچك شبیه مدارات برای باطری های تلفن و تجهیزات پزشكی هستند. یكی از اهداف دور، چاپ برچسب شناسایی فركانس رادیویی برای اقلام برای فروش در یك فروشگاه هست كه می تواند اطلاعات ارزش اقلام، محل ساخت آنها، چگونگی ساخت آن و چگونگی ذخیره ی آن راتامین كند. و هم چنین باعث میشود تا یك صندوقدار كه تمام سبد یك خریدار را به جای چك كردن یك به یك بار كدها یكباره كنترل كند.

ماركس می گوید :" آن شبیه گذرگاه جاده ی دارای عوارض برای بسته ها  است. یك زنگ می تواند به صدا درآمده و اعلام كند: "نه، این انقضا پیدا كرده است!" یا می تواند به كامپیوتری مركزی بگوید:  كه "فروشگاه تقریبا یك جنس را تمام كرده است ."

پیشرفتی دیگر از چنین تكنولوژی می تواند اجزای الكترونیكی شفافی باشند كه می توانند نمونه های جدید شبیه انتقالات را تامین كنند كه در شیشه ی جلوی اتومبیل كه به طور آنی سرعت اتومبیل ، سطح سوخت و سایر اطلاعات داشبورد را نشان خواهد داد، می تواند به كار رود.

بعضی از باطریهای تلفن موجود در بازار قبلا درون اجزای الكترونیكی چاپ می شدند و ماركس و گروهش قبلا چاپ مدارات را بوسیله ی مواد تیم ایجاد كرده بودند.

گروه در حال تلاش است تا مواد مورد نیاز این ترانزیستور را در میان مركب ایجاد كند به دلیل اینكه اجزای الكترونیكی چاپی را به یك واقعیت معمولی مبدل نماید.  

   


نظرات()  
پنجشنبه 20 مرداد 1390  03:55 ب.ظ    ویرایش: - -
نوع مطلب: برق و الكترونیك ،

ترانزیستورهای پلاستیكی - لپ تاپ های انعطاف پذیر
شنبه 22 تیر 1387 / 12 جولای 2008 ... برای مدت های مدید، پلاستیک ماده ای عایق بود که قادر به انتقال الکتریسیته نبود.
اما تحقیقات انجام شده در سالهای 1970 ثابت کرد گروهی از پلاستیکها توانایی انتقال الکتریسیته را دارند. اینک ...

[ برق و الكترونیك ]

برای مدت های مدید، پلاستیك ماده ای عایق بود كه قادر به انتقال الكتریسیته نبود.

اما تحقیقات انجام شده در سالهای 1970 ثابت كرد گروهی از پلاستیكها توانایی انتقال الكتریسیته را دارند. اینك بعد از گذشت بیش از سی سال برخی از كاربردهای این ماده  --بیلبوردهای الكترونیكی ، لپ تاپهای انعطاف پذیر، صفحه تلویزیون با شفافیت بالا و ضخامت -- 1 cm شناخته شده اند. ترانزیستورهای پلاستیكی و نمایشگرهای نورانی آلی تجارت الكترونیك را تكان داده اند.

ترانزیستورها، قطعات بنیادی در ابزارهای مدرن الكتریكی، بطور سنتی از سیلیكون ساخته میشوند . اما ساخت ترانزیستورهای پلاستیكی ارزانتر و آسانتر از مشابه سیلیكونی آنهاست و چون پلاستیك انعطاف پذیر است ما میتوانیم بزودی  لپ تاپهای بسیار نازك و انعطاف پذیری را بسازیم كه ساخت آنها با سیلیكون غیر ممكن است.

نمایشگرهای نورانی مرسوم مورد استفاده در تلویزیون ها، آی پاد ها و ساعتهای دیجیتالی سخت و گران هستند و ساختار پیچیده ای دارند. اما نمایشگرهای نورانی آلی كه بر پایه مهندسی الكترونیك پلاستیك ساخته می شوند ساختار ساده تری دارند، انعطاف پذیرند و انرژی كمتری مصرف می كنند. به همین دلیل است كه سونی، كوداك و سامسونگ زمان و هزینه زیادی را برای گسترش آنها اختصاص می دهند.

پیشرفت جالب دیگر در علم زیست شناسی است كه عبارت است از گسترش موادی حساس ولی به قدر كافی انعطاف پذیر مشابه پوست كه میتوانند در رباتها و در شرایطی كه حس لامسه ضروری است مورد استفاده قرار گیرند .

چاپ جولای Physics World شامل مقاله ای در مورد پیشرفتهای مهیج در این زمینه است.

محققان مینویسند : " ما انتظار داریم در بسیاری از كاربردها این مواد به تدریج جایگزین سیلیكون و فلزات شوند و تكنولوژی های جدیدی را مخصوصا در زمینه زیست شناسی ایجاد كنند كه منجر به پیوند تكنولوژی و سیستمهای بیولوژیكی می شود.

   


نظرات()  
پنجشنبه 20 مرداد 1390  03:52 ب.ظ    ویرایش: - -
نوع مطلب: برق و الكترونیك ،

آموزش برق به زبان ساده
بین الکترونها و پروتونها نیروی جاذبه و بین خودشان باهم نیروی دافعه وجود دارد که ماهیت این نیروها هنوز شناخته نشده است اما برای تحلیل ساده تر بارالکتریکی را مطرح کرده که برای الکترون با علامت منفی و برای پروتون با علامت مثبت مشخص شده است...

[ برق و الكترونیك ]

آموزش برق به زبان ساده

بین الكترونها و پروتونها نیروی جاذبه و بین خودشان باهم نیروی دافعه وجود دارد كه ماهیت این نیروها هنوز شناخته نشده است اما برای تحلیل ساده تر بارالكتریكی را مطرح كرده كه برای الكترون با علامت منفی و برای پروتون با علامت مثبت مشخص شده است.

● الكترون چیست؟

الكترون معنای یونانی كهربا است كهربا ماده ای است كه در مالش به پارچه پشمی باردار شده و خرده های كوچك كاه را جذب می كنداین ربایش بعلت نیرویی مرموز اتفاق می افتد كه یونانیان آن را الكتریسیته نامیده اند
▪ اجزای ماده :
همه مواد از ملكولهای شكل میگیرند كه آنها نیز خود از اتمها ساخته می شوند . اتمها از دو جز’ اصلی الكترون و هسته ساخته می شوند كه الكترونها در مدارهای مشخص بدور هسته در گردش می باشند .
چه عاملی سبب ماندن الكترون در مدار مشخص خود می شود ؟
بین الكترون و هسته نیروی جاذبه الكتریكی وجود دارد كه اندازه آن برابر نیروی دافعه گریز از مركز ناشی از چرخش سریع الكترون بدور هسته می باشد

● درون هسته چیست ؟

هسته شامل ذرات بسیاری است كه مهمتریت آنها از نظر جرم پروتون و نوترون است .

● بار الكتریكی چیست ؟

بین الكترونها و پروتونها نیروی جاذبه و بین خودشان باهم نیروی دافعه وجود دارد كه ماهیت این نیروها هنوز شناخته نشده است اما برای تحلیل ساده تر بارالكتریكی را مطرح كرده كه برای الكترون با علامت منفی و برای پروتون با علامت مثبت مشخص شده است.

● چگونه می توان مواد را باردار كرد ؟

روشهای باردار كردن ماده همان روشهای تولید الكتریسیته است .بعبارت دیگر می توان با استفاده از این روشها الكتریسیته تولید كرد . ساده ترین این روشها مالش دو ماده بهم است كه باعث می شود الكترونها از یك ماده به ماده دیگری بروند و در نتیجه اختلاف بار بین دو ماده ایجاد شود . مثلا مالش یك میله شیشه ای به یك پارچه پشمی سبب باردار شدن هر دو ماده می شود كه یكی بار مثبت ( كمبود الكترون ) و دیگری بار منفی ( ازدیاد الكترون) می یابد.

● نیروی الكتریكی چیست ؟

بین بارهای الكتریكی اعم از مثبت یا منفی نیروی الكتریكی وجود دارد این نیرو به مقدار بار الكتریكی و فاصله آنها از هم بستگی دارد . مطابق قانون كولن مقدار نیرو از حاصل ضرب بارها در ضریب ثابتی كه به جنس محیط بستگی دارد تقسیم بر مجذور فاصله بین دو بار بدست می آید . اما در تحلیل ساده تر هرچه مقدار بارها بیشتر باشد مقدار نیرو نیز بیشتر و هرچه فاصله آنها بیشتر شود مقدار نیرو نیز كمتر می شود .

● مواد در حالت عادی از نظر بار الكتریكی چگونه اند ؟

همه مواد در حالت عادی دارای مقدار الكترون و پروتون مساویند به همین دلیل از نظر برایند بارهای الكتریكی خنثی می باشند .

● چگونه می توان یك ماده خنثی را باردار كرد ؟

هرگاه تعادل بین بارهای مثبت و منفی در یك جسم خنثی بهم بخورد ماده بار دار شده است . بهمین منظور كلیه روشهای تولید الكتریسیته كاری نمی كنند جز برهم زدن تعادل بین بارهای الكتریكی مثبت و منفی . می دانیم كه الكترون نسبت به پروتون قابلیت جابجایی و حركت بیشتری دارد . بنابراین می توان با دادن یا گرفتن الكترون ماده را باردار نمود . اگر تعداد الكترونها بیشتر از تعداد پروتونها شود جسم بار منفی و در صورتی كه عكس این حالت روی دهد جسم بار مثبت پیدا می كند .

● باردار كردن مواد چه ربطی به تولید الكتریسیته دارد ؟

اجازه دهید برای جواب به این سوال نخست مواد را دسته بندی كنیم
▪ مواد از نظر هدایت الكتریكی به چند دسته تقسیم می شوند ؟
همه مواد از نظر هدایت الكتریكی جز یك از سه دسته زیر می باشند
الف) هادی ها :
موادی كه براحتی برق را از خود عبور می دهند
ب) عایقها :
موادی كه برق را از خود عبور نمی دهند
ج) نیمه هادی ها :
این مواد در شرایط خاصی مانند هادی ها یا نیمه هادی ها عمل می كنند . اما در حالت عادی برق را به مقدار ناچیز از خود عبور می دهند

● جریان الكتریكی چیست ؟

هرگاه حاملهای الكتریسیته ( الكترونها ) در یك هادی بحركت درآیند جریان الكتریكی ایجاد می شوند . اما هر حركت الكترونی جریان برق نیست . بلكه این حركت باید در یك مسیر مشخص باشد .هر چقدر الكترونهای بیشتری در زمان كمتری در مسیر مشخص حركت كنند مقدار جریان نیز بیشتر می شود

● آمپر چیست ؟

برای دانستن میزان جریان باید بتوان آن را با عدد بیان كرد كه به همین منظور از واحد سنجش جریان كه همان آمپر است استفاده می شود

● مقدار یك آمپر جریان چقدر است ؟

هرگاه از یك هادی تعداد ۲۸/۶ ضربدر ۱۰ بتوان ۱۸ الكترون در یك ثانیه بگذرد این میزان الكترون در زمان یك ثانیه معرف یك آمپر جریان الكتریكی است.

● ولتاژ چیست ؟

دانستیم هرگاه الكترونها در یك هادی در مسیر مشخصی بحركت در آیند جریان الكتریكی ایجاد می شود . اما الكترونها بدون دریافت نیرو و انرژی از مدار گردش بدور هسته خارج نمی شوند . بنا براین برای تولید جریان نیاز به یك نیرو داریم كه آن را از منابع تولید نیرو مانند باتری می گیریم . بعبارت ساده تر نیروی لازم جهت ایجاد جریان ولتاژ نام دارد كه واحد اندازه گیری آن ولت است.

● چگونه می توان ولتاژ تولید كرد ؟

این سوال پاسخ سوال دیگری نیز می تواند باشد كه همان روشهای تولید الكتریسیته است . می دانیم كه انرژی تولید نمی شود بلكه از صورتی به صورت دیگر تبدیل می گردد . از آنجاییكه الكتریسیته هم انرژی است پس باید تبدیل شده انرژی های دیگر باشد . انرژیهایی كه بصورت متعارف برای تولید برق بكار می رود عبارتند از : انرژی شیمیایی در باتریها - انرژی مغناطیسی در ژنراتورها - انرژی نورانی در باتریهای خورشیدی - انرژی حرارتی در ترموكوپلها - انرژی ضربه ای در پیزو الكتریك و غیره.

● مقاومت چیست ؟

الكترونها در هادی براحتی نمی توانند حركت كنند زیرا در مسیر حركت آنها موانعی وجود دارد كه بطور ساده آنها را مقاومت هادی در برابر عبور جریان می گوییم .هرچه قدر این موانع كمتر باشد عبور جریان بهتر صورت میگیرد و می گوییم جسم هادی بهتری است . این موضوع نخستین بار توسط سیمون اهم یك فیزیكدان آلمانی مطرح شد . به همین دلیل واحد اندازه گیری مقاومت اهم است.

● منظور از مدار الكتریكی چیست ؟

حال با دانستن سه فاكتور اساسی در برق ( جریان ولتاژ مقاومت ) مدار الكتریكی را تعریف می كنیم : هر مدار الكتریكی یك مجموعه از تولید كننده برق - مصرف كننده آن و سیمهای ارتباطی بین ایندو است
▪ چند نوع مدار الكتریكی داریم ؟
دو نوع مدار الكتریكی وجود دارد
۱) مدار الكتریكی باز كه در آن ارتباط بین تولید كننده در نقطه یا نقاطی قطع است و در نتیجه جریان در مدار وجود ندارد
۲) مدار الكتریكی بسته كه مسیر عبور جریان كامل است و مصرف كننده از تولید كننده انرژی دریافت كرده و آنرا به صورتهای دیگر تبدیل میكند مانند یك لامپ كه برق را به نور تبدیل می كند .

● منظور از اتصالی در یك مدار یا اتصال كوتاه چیست ؟

هرگاه در یك مدار بسته جریان از مسیری بجز از مصرف كننده بگذرد و مقدار آن زیاد تر از حد مجاز باشد این وضعیت را اتصال كوتاه می گوئیم . در حالت اتصال كوتاه سیم كشی مدار و تولید كننده برق در معرض آسیب جدی قرار می گیرند زیرا جریان مدار بسیار زیاد شده و باعث داغ شدن سیم كشی و اضافه بار شدن منبع تولید كننده برق می گردند در نتیجه اتصال كوتاه باید سریعا و بصورت خودكار قطع شود كه این وظیفه بعهده فیوز است.

● اساس كار فیوز چیست ؟

فیوز یك عنصر حفاظتی در مدار است كه هرگونه اضافه جریانی را كه بیشتر از مقدار نوشته شده روی فیوز باشد تشخیص داده و آنرا سریع قطع میكند . بدین صورت كه جریان اضافه سبب تولید گرما در فیوز شده و یك سیم حساس به حرارت را كه در مسیر عبور جریان و در داخل فیوز قرار دارد ذوب میكند و در نتیجه مسیر عبور جریان قطع شده و اتصال كوتاه بطور موقت برطرف می شود اما تا زمانی كه عامل ایجاد كننده اتصال كوتاه مرتفع نگردد عوض كردن فیوز فایده ای ندارد.

● خطرات ناشی از برق كدامند ؟

خطراتی كه از برق ناشی می شوند عموما به دو دسته خطرات آتش سوزی و خطرات برق گرفتگی تفسیم میشوند . در صورتیكه در یك مدار الكتریكی اتصال كوتاه پیش آید و برطرف نشود جریان مدار بشدت افزایش یافته و حرارت زیادی تولد می كند . این حرارت سبب آتش گرفتن عایق سیم ها و گسترش آن به مواد آتش گیر دیگر است . خطر ناشی از برق گرفتگی مستقیما شخص را تهدید می كند.

● جریان خطا چیست و چند نوع است ؟

در صورتیكه در مدار الكتریكی جریان از مسیر درست خود جاری نشود آنرا جریان خطا می گویند . این جریان ممكن است از طریق اتصال بدنه به زمین جاری شود یا از مدار اصلی بگذرد كه میزان آن بیشتر از حد مشخص مدار است كه آنرا اتصال كوتاه یا اضافه بار گویند . در حالت اتصال كوتاه دو نقطه ای از مدار كه نسبت به هم دارای ولتاژ هستند بهم اتصال می یابند ( توسط یك مقتومت بسیار كوچك ) و در حالت اضافه بار تعداد مصرف كننده ها بیشتر از مقدار مجاز آنها می شود.

● منظور از برق گرفتگی چیست ؟

اگر جریان برق از بدن انسان یا حیوان بگذرد برگ گرفتگی ایجاد می شود . ممكن است اندازه جریان عبوری از بدن محسوس نباشد كه در این صورت برق گرفتگی قابل تشخیص نیست . اما در صورتیكه میزان جریان عبوری زیاد شود ابتدا شوك به بدن وارد می شود و در صورت زیادتر شدن جریان سبب قطع ضربان قلب - ایست تنفس و در نهایت مرگ مغزی می شود .


● اندازه جریان و ولتاژ مجاز چقدر است ؟

برای جریان متناوب ۱۵ میلی آمپر و برای جریان مستقیم ۶۰ میلی آمپر - ولتاژ متناوب ۶۵ ولت و ولتاژ مستقیم ۴۵ ولت است.

● چگونه می توان شخص را از خطر برق گرفتگی محافظت كرد؟

به این منظور باید تمامی گزینه هایی را كه سبب برق گرفتگی می شود یافت و آنها را بی اثر كرد . مهترین عاملی كه سبب برق گرفتگی می شود اتصال بدنه است . در این حالت بكمك كلید FI یا سیم ارت یا كلید FU یا سیستم نول اتصال بدنه را حذف می كنیم . می توان از دستگاههایی استفاده كرد كه بدنه عایقی دارند و امكان اتصال بدنه در آنها وجود ندارد . می توان ولتاژ كار دستگاهها را كمتر از ولتاژ خطرناك برای بدن - كمتر از ۶۵ ولت - بكار برد و در نهایت می توان از ترانسهای ایزوله استفاده كرد كه باعث جدا سازی فاز برق شهر از تغذیه دستگاه می شود و در نتیجه در صورت اتصال بدنه خطر برق گرفتگی از بین می رود.

● توان الكتریكی چیست ؟

اصولا توان به معنی سرعت تبدیل انرژی است . در دستگاههایی كه برای تبدیل انرژی بكار می روند هر چقدر این سرعت بیشتر باشد قدرت دستگاه نیز بیشتر است . مثلا در ژنراتور توان بیشتر نشاندهنده تولید انرژی برقی ! بیشتری است . در مصرف كننده ها نیز همین موضوع صدق می كند . لامپی كه توان بیشتری دارد نور زیادتری هم تولید می كند .
▪ توان را چگونه محاسبه كنیم ؟
سرعت تبدیل انرژی از تقسیم مقدار آن بر زمانی كه آن انرژی تبدیل شده بدست می آید.( انرژی الكتریكی از حاصل ضرب ولتاژ در جریان در زمان بدست می آید ) . اگر میزان انرژی را بر زمان تقسیم كنیم می ماند حاصل ضرب ولتاژ مدار در جریان آن كه این همان رابطه توان است (توان = ولتاژ × جریان ) . البته این رابطه فقط برای مدارهای دی سی صدق می كند و در مدارات آسی رابطه دیگری دارد كه بعدا به آن می پردازیم .
▪ واحد و دستگاه اندازه گیری توان چیست ؟
توان با واحد وات و در مقادیر بالاتر با كیلو وات و مگاوات سنجیده می شوند كه توسط واتمتر اندازه گیری می شود.

   


نظرات()  
پنجشنبه 20 مرداد 1390  03:48 ب.ظ    ویرایش: - -
نوع مطلب: برق و الكترونیك ،

انواع حسگرها
حسگر یک وسیله الکتریکی است که تغییرات فیزیکی یا شیمیایی را اندازه گیری می کند و آن را به سیگنال الکتریکی تبدیل می نماید. حسگرها در واقع ابزار ارتباط ربات با دنیای خارج و کسب اطلاعات محیطی و نیز داخلی می باشند...

[ برق و الكترونیك ]

انواع حسگرها

حسگر تماسی نشان داده شده است. در صورت برخورد تیغه فلزی به مانع و فشرده شدن كلید زیر تیغه همانند قطع و وصل شدن یك كلید ولتاŽ خروجی سوئیچ تغییر می كند.

حسگر ها


زوج حسگر مافوق صوت

حسگر یك وسیله الكتریكی است كه تغییرات فیزیكی یا شیمیایی را اندازه گیری می كند و آن را به سیگنال الكتریكی تبدیل می نماید. حسگرها در واقع ابزار ارتباط ربات با دنیای خارج و كسب اطلاعات محیطی و نیز داخلی می باشند. انتخاب درست حسگرها تأثیر بسیار زیادی در میزان كارایی ربات دارد. بسته به نوع اطلاعاتی كه ربات نیاز دارد از حسگرهای مختلفی می توان استفاده نمود:  

–        فاصله

–         رنگ

–         نور

–         صدا

–        حركت و لرزش

–         دما

–         دود

–         و...


حسگر حركت

  حسگر رطوبتی

اما چرا از حسگرها استفاده می كنیم ؟ همانطور كه در ابتدای این گفتار اشاره شد حسگرها اطلاعات مورد نیاز ربات را در اختیار آن قرار می دهند و كمیتهای فیزیكی یا شیمیایی موردنظر را به سیگنالهای الكتریكی تبدیل می كنند.مزایای سیگنالهای الكتریكی را می توان بصورت زیر دسته بندی كرد:

 

            –       پردازش راحتتر و ارزانتر

            –         انتقال آسان

            –         دقت بالا

            –         سرعت بالا

            –         و...

حسگرهای مورد استفاده در رباتیك: 

در یك دسته بندی كلی حسگرهای مورد استفاده در رباتها را می توان در یك دسته خلاصه كرد: 

  –     حسگرهای تماسی ( Contact ) 
مهمترین كاربردهای این حسگرها به این شرح می باشد: 

 –      آشكارسازی تماس دو جسم

 –      اندازه گیری نیروها و گشتاورهایی كه حین حركت ربات بین اجزای مختلف آن ایجاد می شود .

میكروسوئیچ

در شكل یك میكرو سوئیچ یا

 

       –  حسگرهای هم جواری (Proximity  )

آشكارسازی اشیا نزدیك به روبات مهمترین كاربرد این حسگرها می باشد.
انواع مختلفی از حسگرهای هم جواری در بازار موجود است از جمله می توان به موارد زیر اشاره نمود:

–        القایی

–         اثرهال

–        خازنی

–        اولتراسونیك

–        نوری



حسگر اثر هال


 


–    حسگرهای دوربرد ( Far away)


كاربرد اصلی این حسگرها به شرح زیر می باشد:
 


              –       فاصله سنج (لیزو و اولتراسونیك)


              –        بینایی (دوربینCCD)



 

حسگر مافوق صوت


 


در شكل یك زوج گیرنده و فرستنده اولتراسونیك (ماورا صوت) نشان داده شده است. اساس كار این حسگرها بر مبنای پدیده داپلر می باشد.


-  حسگر نوری (گیرنده-فرستنده)


 یكی از پركاربردترین حسگرهای مورد استفاده در ساخت رباتها حسگرهای نوری هستند. حسگر نوری گیرنده- فرستنده از یك دیود نورانی (فرستنده) و یك ترانزیستور نوری (گیرنده) تشكیل شده است.


خروجی این حسگر در صورتیكه مقابل سطح سفید قرار بگیرد 5 ولت و در صورتی كه در مقابل یك سطح تیره قرار گیرد صفر ولت می باشد. البته این وضعیت می تواند در مدلهای مختلف حسگر برعكس باشد. در هر حال این حسگر در مواجهه با دو سطح نوری مختلف ولتاژ متفاوتی تولید می كند.



 

حسگر نوری


 


در زیر یك نمونه مدار راه انداز زوج حسگر نوری گیرنده فرستنده نشان داده شده است. مقادیر مقاوتهای نشان داده شده در مدلهای متفاوت متغییر است و با مطالعه دیتا شیت آنها می توان مقدار بهینه مقاومت را بدست آورد.



حسگرها ( سنسورها )

 

   


نظرات()  
پنجشنبه 20 مرداد 1390  03:43 ب.ظ    ویرایش: - -
نوع مطلب: برق و الكترونیك ،

آشنایی با استپ موتور
با پیشرفت روز افزون علم و فناوری همواره نیاز های جدید به وسایل و دستگاه های جدید تر جهت هماهنگی همه بخشهای صنعت با این پیشرفت ، به وجود می آیند. بدین منظور شناخت و طراحی راه کارها و وسایل جدید امری است اجتناب ناپذیر.از جمله این پیشرفت ها ساخت نوع جدید و پیشرفته تری از موتورهای الکتریکی به نام استپ موتور ها یا موتورهای پله ای است که با کاهش انواع هزینه ها در صناع کم کم جای مکانیزم های پیچیده مکانیکی را خواهند گرفت.در این مقاله سعی شده است تا بسیار مختصر و متناسب با محدودیت ها بزبانی ساده و قابل درک ساختار و نحوه کارکرد و کنترل موتورهای استپی بررسی و بیان شود...

[ برق و الكترونیك ]

آشنایی با استپ موتور

نویسنده : عباس صمیمی فر
E-mail: Md.samimi@Gmail.com
 
چكیده:

با پیشرفت روز افزون علم و فناوری همواره نیاز های جدید به وسایل و دستگاه های جدید تر جهت هماهنگی همه بخشهای صنعت با این پیشرفت ، به وجود می آیند. بدین منظور شناخت و طراحی راه كارها و وسایل جدید امری است اجتناب ناپذیر.از جمله این پیشرفت ها ساخت نوع جدید و پیشرفته تری از موتورهای الكتریكی به نام استپ موتور ها یا موتورهای پله ای است كه با كاهش انواع هزینه ها در صناع كم كم جای مكانیزم های پیچیده مكانیكی را خواهند گرفت.در این مقاله سعی شده است تا بسیار مختصر و متناسب با محدودیت ها بزبانی ساده و قابل درك ساختار و نحوه كاركرد و كنترل موتورهای استپی  بررسی و بیان شود.


مقدمه:
 
با درك میدان های مغناطیسی و كشف آنكه می توان انرژی الكریكی را به انرژی مكانیكی تبدیل نمود تحولی عظیم در تاریخ بشری بوجود آمد ، بگونه ای كه بشر روز به روز به تفكر و طراحی و ساخت وسایلی كه بتوانند با استفاده از انرژی الكتریكی ، انرژی مكانیكی تولید نمایند روی آورد. از این رو  انواع موتور های الكتریكی به صحنه وجود آمده و همچنان سیر تكمیلی خود را طی نمودند تا به امروز كه می توان برای هر نوع كاربری ، نوع خاصی از موتورها را بكار برد. اما ساخت اسپ موتور با امكاناتی كه به طراحان و سازندگان ماشین آلات میدهد ، به گونه ای برجسته سبب كاهش هزینه ها در همه زمینه ها می شود. یكی از چندین مزایای بسیار زیاد این نوع الكتروموتورها تبدیل مكانیزم های بسیار پیچیده مكانیكی ، به تنها یك محرك استپی می باشد. در ادامه با این پدیده جالب آشنا تر خواهیم شد.
 

استپ موتور یا موتور پله ای
 
یك استپ موتور وسیله ای الكتریكی است چرخش زاویه ای گسسته یا پله ای دارد و با اتصال به ضربان هایی در فركانسی خاص كار می كند. هر ضربان فرستاده شده به موتور سبب حركت محور موتور تا زاویه ای معین می شود كه این زاویه ، زاویه استپینگ (Stepping Angle) نامیده می شود.
شكل 1 ساختمان ساده شده یك استپ موتور "Bifilar" مگنت دائمی را نشان می دهد.
روتور از جنس آهنربای دائمی است و شش دندانه دارد كه با فاصله های مساوی و یك در میان در قطب های N و S اطراف روتور قرار دارند.استاتور چهار قطب دارد كه هر قطب دارای پیچه ای است كه این پیچه از مركز خروجی V را داراست.
 
پیچه های روی قطب های مختلف به هم وصلند بطوری كه فقط پنج سیم A , B , C , D & +V   از موتور خارج می شوند.پیچه با ارسال جریان به سیم +V  و خروج آن از یكی از سیمهای دیگر فعال می شود.
سیم پیچ ها در دندانه های استاتور به روشی پیچیده می شوند به طوریكه نتایج زیر حاصل می شود :
  • اگر سیم B فعال باشد ، قطب 1 شمال و قطب 2 جنوب خواهند بود و اگر سیم A فعال باشد قطب 1 جنوب و قطب 2 شمال می شود.
 
  • اگر سیم C فعال باشد قطب 3 شمال و قطب 4
جنوب و اگر سیم D فعال باشد قطب 3 جنوب و در عوض قطب 4 شمال خواهند بود.
عملكرد استپ موتورها براساس این قانون است كه وقتی قطبهای مشابه دفع می شوند ، قطبهای مخالف جذب می شوند. اگر سیم پیچ ها در توالی صحیح فعال باشند روتور در مسیر و جهتی معین خواهد چرخید.
شكل 2 نشان می دهدكه روتور هنگامی كه پیچه ها با توالی داده شده در جدول 1 فعال اند چگونه می گردد.

  
  


 همانطور كه در شكل 2 مشاهده می شود ، ترتیب القاهای داده شده در در جدول 1 سبب چرخش روتور در جهت عقربه های ساعت می شود.

 


 اگر توالی این القا ها معكوس شود ، جهت حركت نیز معكوس می شود.

 
 
 


 اگر حتی همه القا ها متوقف شده و هیچ جریانی به موتور وارد نشود ، به علت وجود آهنرباهای دائمی در روتور بازهم مقداری جاذبه میان قطب ها و دندانه ها وجود دارد. از این رو حتی هنگامی هم كه هیچ تغذیه ای به موتور متصل نیست ، بازهم قدری ((گشتاور نگه دارنده)) در  موتور باقی می ماند.
از شكل 2 می توان مشاهده نمود كه موتور زاویه استپینگ یا زاویه مرحله 30 درجه دارد و برای كامل كردن یك چرخه به 12 استپ یا مرحله نیاز دارد. تعداد مرحله ها در هر دور در یك موتور استپی با اضافه كردن دندانه های بیشتر روی روتور می تواند افزایش یابد و با اضافه كردن دندانه هایی به دندانه های استاتور ، زاویه استپینگ یا زاویه طی مرحله یك موتور استپی را می توان تا حد 1.8 درجه كوچك كرد به طوری كه برای طی یك چرخه دویست مرحله نیاز باشد.
برنامه القای پیچه ها در شكل 2 به القای تك فاز معروف است ; از آنجا كه در هر زمان فقط یكی از چهار پیچه فعال است.
 
در هر مرحله دندانه های روتور دقیقا رد مقابل دندانه های فعال استاتور قرار می گیرند. با این حال راه اندازی موتور با دو پیچه حامل جریان در یك زمان امری ممكن است (القای دو فازی). در این حالت دندانه های روتور خود را در میان دوتا از دندانه های فعال استاتور قرار می دهند. جدول 2 برنامه كاری و موقعیت روتور را برای القای دو فاز و تك فاز نشان می دهد.توجه داشته باشید كه زاویه مرحله یا همان Stepping Angle برای دو نوع القا یكی است بجز اینكه موقعیت های روتور با نصف زاویه مرحله تعیین می شوند.
اگر القای تك فاز و دو فاز با هم تركیب شوند ، یك حالت نیم مرحله (Half Step mode) حاصل می شود. در این حالت تعداد مراحل یا استپ ها در هر چرخه دو برابر است ; به طوری كه اگر موتوری در حالت مرحله كامل یا Full – Step برای كامل كردن چرخه به دویست دور نیاز داشته باشد ، در حالت نیم مرحله یا Half – Step به چهارصد دور برای تكمیل آن نیاز دارد. جدول 3 توالی كاركرد برای حالت نیم مرحله نشان می دهد.

 
 
 


استپ موتوری كه در بالا شرح داده شد از دو پیچه با در مقابل هم قرار دادن مگنت های همنام در هر قطب استفاده می كند. به این دلیل است كه این نوع ، استپ موتور "Bifilar" نامیده می شود.

نتیجه گیری

كارایی و امكانات یك استپ موتور بسیار بیشتر از انواع دیگر الكترو موتورها می باشد. بدین لحاظ كه بسیاری مكانیزم ها و حالات مختلف چرخش را می توان از آنها گرفت و همچنین این كه كنترل این موتور ها بسیار آسان تر از سایرین است به طوری كه عمدتا به وسایل كنترل سرعت اضافی از قبیل ترمز های الكتریكی و مكانیكی نیازی ندارند.
پس بر ماست تا با افزایش دانش خود در مورد این نوع كارامد از موتورهای الكتریكی سعی در استفاده هرچه بیشتر از امكانات آنها كنیم.

   


نظرات()  
پنجشنبه 20 مرداد 1390  03:42 ب.ظ    ویرایش: - -
نوع مطلب: برق و الكترونیك ،

اثر هارمونیك ها بر خازن ها
نقش خازنها به عنوان المان های الکتریکی و الکترونیکی کارآمد در صنایع مربوط به تولید و انتقال و توضیع امروزی غیر قابل انکار است بگونه ای که دیگر هرگز نمی توان چنین صنایعی را بدون وجود خازنهای نیرو متصور شد.از این رو شناخت کامل خازنها و عوامل تاثیر گذار برآنها و حفظ و نگهداری و نظارت دقیق بر آنها ، برای افزایش طول عمر خازن ها و کار کرد بهینه آنها امری است الزامی و اجتناب ناپذیر...

[ برق و الكترونیك ]

اثر هارمونیك ها بر خازن ها

نویسنده : عباس صمیمی فر
E-mail: Md.samimi@Gmail.com
  
نقش خازنها به عنوان المان های الكتریكی و الكترونیكی كارآمد در صنایع مربوط به تولید و انتقال و توضیع امروزی غیر قابل انكار است بگونه ای كه دیگر هرگز نمی توان چنین صنایعی را بدون وجود خازنهای نیرو متصور شد.از این رو شناخت كامل خازنها و عوامل تاثیر گذار برآنها و حفظ و نگهداری و نظارت دقیق بر آنها ، برای افزایش طول عمر خازن ها و كار كرد بهینه آنها امری است الزامی و اجتناب ناپذیر.

كلید واژه- خازن قدرت ، فركانس ، هارمونیك ها.
مقدمه

درسالهای اولیه هارمونیكها در صنایع چندان رایج نبودند.به خاطر مصرف كننده های خطی متعادل. مانند : موتورهای القایی سه فاز،گرم كنندها وروشن كننده های ملتهب شونده تا درجه سفیدی و ..... این بارهای خطی جریان سینوسی ای در فركانسی برابر با فركانس ولتاژ می كشند. بنابراین با این تجهیزات اداره كل سیستم نسبتا با سلامتی بیشتری همراه بود. ولی پیشرفت سریع در الكترونیك صنعتی در كاربری صنعتی سبب بوجود آمدن بارهای غیر خطی صنعتی شد. در ساده ترین حالت ، بارهای غیرخطی شكل موج بار غیر سینوسی از شكل موج ولتاژ سینوسی رسم می كنند (شكل موج جریان غیر سینوسی).

پدیدآورنده های اصلی بارهای غیر خطی درایوهای AC / DC ، نرم راه اندازها ، یكسوسازهای 6 / 12 فاز و ... می باشند. بارهای غیرخطی شكل موج جریان را تخریب می كنند. در عوض این شكل موج جریان شكل موج ولتاژ را تخریب می نماید. بنابراین سامانه به سمت تخریب شكل موج  در هر دوی ولتاژ و جریان می شود. در این مقاله سعی شده است تا بزبانی هرچه ساده تر توضیحی در مورد نحوه عملكرد هارمونیك ها و راه كاری برای دوری از تاثیر گذاری آنها بر خازنها ی نیرو ارائه شود.


اساس هارمونیك ها :

اصولا هارمونیك ها آلوده سازی شكل موج را در اشكال سینوسی آنها نشان می دهند. ولی فقط در مضارب فركانس اصلی . تخریب شكل موج را می توان در فركانس های مختلف (مضارب فركانس اصلی) بعنوان یك نوسان دوره ای بوسیله آنالیز فوریه تجزیه و تحلیل كرد. در حال حاضر هارمونیكهای فرد و زوج و مرتبه 3 در اندازه های مختلف ضرایب فركانس های مختلف در سامانه های الكتریكی موجودند كه مستقیما تجهیزات سامانه الكتریكی را متاثر می سازند. در معنایی وسیعتر هارمونیكهای زوج و مرتبه 3 هریك تلاش می كنند كه دیگری را خنثی نمایند. ولی در مدت زمانی كه بار نا متعادل است این هارمونیك های زوج و مرتبه 3 منجر به اضافه بار در نول و اتلاف انرژی شدید می شوند. با تمام احوال هارمونیك های فرد اول مانند هارمونیك پنجم ، هفتم ، یازدهم ، سیزدهم و .... عملكرد این تجهیزات الكتریكی را تحت تاثیر قرار می دهند. برای فهم بهتر تاثیر هارمونیك ها ، شكل زیر تاثیر تخریب هارمونیك پنجم بر شكل موج سینوسی را نشان می دهد :

 
 

هارمونیك های ولتاژ و جریان تاثیرات متفاوتی بر تجهیزات الكتریكی دارند. ولی عموما بیشتر تجهیزات الكتریكی به هارمونیكهای ولتاژ بسیار حساس اند. تجهیزات اصلی نیرو مانند موتورها، خازن ها و غیره بوسیله هارمونیكهای ولتاژ متاثر می شوند. به طور عمده هارمونیكهای جریان موجب تداخل مغناطیسی (Magnetic Interfrence) و همچنین موجب افزایش اتلاف در شبكه های توزیع می شوند. هارمونیكهای جریان وابسته به بار اند ، در حالی كه سطح هارمونیكهای ولتاژ به پایداری سامانه تغذیه و هارمونیكهای بار (هارمونیكهای جریان) بستگی دارد. عموما هارمونیك های ولتاژ از هارمونیك های جریان كمتر خواهند بود.    
 

تشدید:

اساسا تشدید سلفی – خازنی در همه انواع بارها مشاهده می شود. ولی اگر هارمونیك ها در شبكه توضیع شایع نباشند تاثیر تشدید فرونشانده می شود.
در هر تركیب سلفی – خازنی چه در حالت سری و چه در حالت موازی ، در فركانسی خاص تشدید رخ می دهد كه این فركانس خاص فركانس تشدید نامیده می شود. فركانس تشدید فركانسی است كه در آن رآكتنس خازنی (Xc) و رآكتنس القایی (XL) برابر هستند.
برای تركیبی مثالی برای بار صنعتی كه شامل اندوكتانس بار و یا رآكتنس ترانسفورماتور كه بعنوان XL عمل می كند و رآكتنس خازن تصحیح ضریب توان كه بصورت Xc خودنمایی می كند فركانس تشدیدی برابر با LC خواهیم داشت . رآكتنس خازنی متناسب با فركانس كاهش می یابد (توجه : Xc با فركانس نسبت عكس دارد). در حای كه رآكتنس القایی متناسب با آن افزایش می یابد (توجه
: XL با فركانس نسبت مستقیم دارد).این فركانس تشدید به سبب متغیر بودن الگوی بار متغیر خواهد بود. این مساله برای ظرفیت خازنی ثابت كل برای اصلاح ضریب توان پیچیده تر است. برای درك صحیح این پدیده لازم است دو نوع وضعیت تشدید شامل حالت تشدید سری و حالت تشدید موازی مورد توجه قرار گیرند. این دو امكان در زیر توضیح داده می شوند.

 
تشدید سری:

یك تركیب سری رآكتنس سلفی – خازنی ، مدار تشدید سری شكل می دهد كه در شكل زیر نشان داده شده است.
 
 
به خاطر تركیب سری سلف و خازن ، در فركانس تشدید امپدانس كل به پایین ترین سطح كاهش می یابد و این امپدانس در فركانس تشدید طبیعتی مقاومتی دارد. بنا براین در فركانس تشدید رآكتنس خازنی و رآكتنس سلفی (القایی) برابر هستند.این امپدانس پایین برای توان ورودی در فركانس تشدید ، افزایش توانی جریان را نتیجه می دهد.شكل داده شده زیر رفتار امپدانس خالص در وضعیت تشدید سری را نشان می دهد.

 
 


در كاربری صنعتی رآكتنس ترانسفورماتور قدرت به علاوه خازنهای اصلاح ضریب توان در سمت ولتاژ پایین به عنوان یك مدار تشدید موازی برای سمت ولتاژ بالای ترانسفورماتور عمل می كند. اگر این فركانس تشدید تركیب سلف و خازن بر فركانس هارمونیك شایع در صنعت منطبق شود ، بخاطر بستری با امپدانس پایین ارائه شده توسط خازن ها برای هارمونیك ها ، منجر به افزایش توانی جریان خازن ها خواهد شد. از این رو خازن های ولتاژ پایین در سطحی بسیار بالا اضافه بار پیدا خواهند كرد كه همچنین این عمل موجب تحمیل بار اضافی بر ترانسفورماتور می شود. این پدیده منجر به تخریب ولتاژ در شبكه ولتاژ پایین می شود.
 

تشدید موازی:


یك تشدید موازی تركیبی از رآكتنس خازنی و القایی است كه در شكل زیر نمایش داده شده است.
 
 

در اینجا رفتار امپدانس برعكس حالت تشدید موازی خواهد بود كه در شكل داده شده در زیر ، نشان داده شده است.در فركانس تشدید امپدانس منتجه مدار به مقداری بالا افزایش می یابد. این ، منجر به بوجود آمدن مدار تشدید موازی میان خازن های اصلاح ضریب توان و اندوكتانس بار می شود كه نتیجه آن عبور ولتاژ بسیار بالا هم اندازه  امپدانس ها و جریان های گردابی بسیار بالا درون حلقه خواهد بود.

 
 


در كاربری صنعتی خازن اصلاح ضریب توان مدار تشدید موازی با اندوكتانس بار تشكیل می دهد.هارمونیك های تولید شده از سمت بار رآكتنس شبكه را افزایش می دهند. كه موجب بلوكه شدن هارمونیك های سمت تغذیه می شود.این منجر به تشدید موازی اندوكتانس بار و اندوكتانس خازنی می شود. مدار LC (سلفی – خازنی) مواز ی ، شروع به تشدید میان آنها می كند كه منجر به ولتاژ بسیار بالا و جریان گردابی بسیار بالا در درون حلقه مدار سلف – خازن (LC) می شود. نتیجه این امر آسیب به تمام سمت ولتاژ پایین سامانه الكتریكی است.
ایزوله كردن تشدید موازی از ایزولاسیون تشدید سری نسبتا پیچیده تر است.اساسا این امر بخاطر تنوع بار صنعتی از زمانی به زمان دیگر است كه موجب تغییر فركانس تشدید می شود. شكل زیر تاثیر ظرفیت خازنی ثابت و اندوكتانس متغیر را نشان می دهد.
 


 
این تغییر مداوم فركانس تشدید ممكن است موجب تطبیق فركانس تشدید بر فركانس هارمونیك شود كه ممكن است منتج به ولتاژ بالا و جریان بالا كه سبب نقص و خرابی تجهیزات الكتریكی می شوند ، گردد.بنا بر این در هر دو تشدید موازی و سری خازنهای قدرت متاثر هستند كه بكار گیری دستگاه های حفاظتی و ایمنی را برای خازنها ایجاب می نماید. این امر درك صحیح بر خازنهای قدرت را قبل از از اعمال تصحیح بخاطر تاثیر هارمونیك ها و تشدید ایجاب می نماید.

 
خازنهای قدرت:

خازنهای اصلاح ضریب توان نسبت به هارمونیك ها حساس اند و بیشتر عیوب خازنهای قدرت ، عیوبی با طبیعت زیر را نشان می دهند :
هارمونیك ها – هارمونیك های پنجم ، هفتم ، یازدهم ، سیزدهم و ...
تشدید
اضافه ولتاژ
امواج كلید زنی
جریان هجومی
ولتاژ آنی بازگیری جرقه
تخلیه / بازبست ولتاژ
 
بسته به طراحی ساختاری اساسی ، حدود پایداری در مقابل اضافه ولتاژ ، اضافه جریان و هارمونیكها برای دور كردن خازن از خرابی بسیار مهم است.
اساسا خازن ها امواج كلید زنی تولید می كنند كه عموما به عنوان جریان هجومی و اضافه ولتاژ آنی دسته بندی می شوند.
جریان هجومی پدیده ای است كه هنگام به مدار وصل كردن خازن ها رخ می دهد. امپدانس ارائه شده توسط خازن طبیعتا بسیار كم و مقاومتی است. این امر منجر به جریان هجومی به بزرگی 50 تا 100 برابر جریان اسمی می شود كه از خازن عبور می كند ، اما چرا از خازن؟ زیرا امپدانس ترانسفورماتور در زمان روشن كردن خازن ها فقط در مقابل شار جریان مقاومت می كند.
این امر هنگامی پیچیده تر می گردد كه در تركیب موازی بانك خازنی ممكن است جریان هجومی كلید زنی به سطحی بالاتر از 200 تا 300 برابر جریان اسمی برسد. این جریان هجومی نتیجه تخلیه خازن های از پیش شارژ شده موازی با آن می باشد. در زیر این مطلب نشان داده شده است.نوعا جریان هجومی علاوه بر تخریب در شكل موج جریان سبب تخریب در شكل موج ولتاژ می شود.
 
 
در هنگام خاموش كردن (از مدار خارج كردن) خازن ها ، بسته به شارژ ذخیره شده در آن ، اضافه ولتاژ ناگهانی بالاتری در زمان خاموش كردن خازن ها بوجود خواهد آمد كه ممكن است موجب پدید آمدن جرقه در پایه ها شود.
هنگامی كه خازن خاموش می شود شار الكتریكی در خود نگه می دارد و بوسیله مقاومتهای تخلیه ، تخلیه (Discharge) می شود. مدت زمان تخلیه عموما بین 30 تا 60 ثانیه می باشد. تا زمانی كه تخلیه بشكل موثری صورت نگرفته نمی توان خازنها را به مدار باز گرداند. هرگونه بازبست خازن قبل از تخلیه كامل دوباره موجب افزایش جریان هجومی می شود.
 
علاوه بر دستگاه های مسدود كننده هارمونیك ها كه با صحت خازن ها نسبت مستقیم دارند ، و در سر خط بعدی تشریح می شوند ، دستگاه های تحلیل برنده امواج كلید زنی مثل جریان هجومی ، اضافه ولتاژ آنی و غیره نیاز دارند كه بطور دقیق تعریف و بررسی شوند.
 
دستگاه های مسدود كننده هارمونیك ها:
برای كاربری سالم خازن ها لازم است كه فركانس تشدید مدار LC (سلف – خازن) كه شامل ادوكتانس بار و خازنهای اصلاح ضریب توان می شود ، به فركانسی دور از كمترین فركانس هارمونیك تغییر داده شود. برای مثال هارمونیك هایی كه در سامانه تولید می شوند و خازن های قدرت را متاثر می سازند ، هارمونیك های پنجم ، هفتم ، یازدهم ، سیزدهم و غیره هستند. پایین ترین هارمونیكی كه بر خازن ها تاثیر می گذارد هارمونیك پنجم است كه در فركانس 250 هرتز دیده می شود. اساسا اگر خازن ها با سلف ها موازی شده باشند ، انتخاب مقدار اندوكتانس به شكل زیر است :
تركیب سری LC (سلف – خازن) در فركانسی زیر 250هرتز تشدید می كند . بنابراین در همه فركانس های هارمونیك ها تركیب سری سلف و خازن مانند یك تركیب سلفی عمل خواهد كرد و امكان تشدید برای هارمونیك پنجم یا هر هارمونیك بالاتری از بین می رود. شكل زیر نامیزان سازی (De – Tuning) خازن ها را نشان می دهد.
 
 
این تركیب سلف و خازن كه در آن فركانس تشدید در فركانسی دور از فركانس هارمونیك تنظیم شده است ، مدار LC (سلف – خازن) نامیزان شده
(De-Tuned) نام دارد. ضریب نا میزان سازی نسبت رآكتنس به طرفیت خازنی است. در مدار خازنی نامیزان شده ، اساسا سلف مانند دستگاه مسدود كننده هارمونیك ها عمل می كند. برای خازن ها ضریب مناسب نامیزان سازی حدود % 7 است كه فركانس تشدید را در 189 هرتز تنظیم می كند.
اما ، نامیزان سازی % 5.67 همچنین در جایی استفاده می شود كه فركانس تشدیدی معادل 210 هرتز دارد . هر دو درجه نامیزان سازی ، مسدود كردن (بلوكه كردن) هارمونیك ها از خازن ها را تضمین می كنند. شكل زیر درجه نامیزان سازی را نمایش می دهد.

 
 
 


بانك های نامیزان سازی خازن:


بانك های نامیزان سازی خازن نیازمند آن هستندكه با نكات اساسی زیر مشخص شوند :
انتخاب درجه نامیزان سازی
محاسبه خازن كل خروجی مورد نیاز
محاسبه افزایش ولتاژ بوسیله سلف های سری
درجه نامیزان سازی مطلوب بر پایه هارمونیك موجود است. لازم است كه هارمونیك های سمت بار اندازه گیری شوند تا در درجه نامیزان تصمیم گیری شود.
*
خروجی خازن و سطح ولتاژ نیاز به انتخاب صحیح بر اساس درجه نامیزان سازی دارند. برای مثال برای %7 نامیزان سازی برای رسیدن به 200 كیلو ولت آمپر رآكتیو خروجی (KVAR) در 400 ولت ، نیاز به آن داریم كه خازن 240 KVAR خروجی با ولتاژ 400 ولت انتخاب نماییم. این بدلیل افزایش ولتاژ بوسیله اندوكتانس سری است. مشابها برای رسیدن به 200 KVAR خروجی در ولتاژ 440 ولت به خازن های 240 KVAR خروجی 480 ولتی نیاز است.
محاسبه افزایش ولتاژ به سبب رآكتنس سری ، بر اساس نامیزان سازی است و به روش زیر انجام می گیرد :
( درجه نامیزان سازی – 1) / (ولتاژ نرمال مجاز) = ولتاژ خازن
 

سامانه خازنی ایده آل:

برای تصحیح ضریب توان در بار صنعتی كنونی كه شامل هارمونیك ها و تشدید می شود ، یك سامانه اتصال خازنی اساسا باید خصوصیات زیر را دارا باشد :
ظرفیت خازنی متغیر بر اساس توان رآكتیو برای دوری از تغییر فركانس تشدید. این امر انتخاب صحیح پنل های APFC را ممكن می سازد. پنل APFC باید خصوصیات زیر را داشته باشد.
حسگرها باید به طور مداوم سطح هارمونیك های ولتاژ را نمایش دهد و خازن ها را تحت زیر سطوح بالاتر هارمونیك ها محافظت نماید.
انتخاب محدوده هارمونیك های پنجم ، هفتم ، یازدهم ، سیزدهم و همچنین شناخت تخریب همه هارمونیك ها برای تنظیم حدود ایمن و همچنین پیش بینی تغییرات بعدی هارمونیك ها.
مونیتورینگ جریان RMS برای محافظت خازن ها تحت هر حالت تشدید.
كنترل مشخصات ، برای دوری از بكارگیری ظرفیت مازاد خازنی تحت حالت كم بار.
انتخاب خازن با عمر بالا و با تضمین مشخصات زیر :
ظرفیت اضافه بار : حداقل دو برابر جریان اسمی به طور مداوم و 350 برابر آن هنگام جریان هجومی.
قابلیت پایداری در مقابل اضافه ولتاژ :بیشتر از %10 و بالاتر از ولتاژ مجاز بصورت پیوسته.
قابلیت پایداری در مقابل هارمونیك ها : تضمین محدوده های هارمونیك های پنجم ، هفتم ، یازدهم ، سیزدهم و همچنین برای محدوده های THD.
مدار سلفی De – Tuned برای مسدود كردن هارمونیك ها (الگوی هارمونیك بار باید قبل از تعیین درجه نامیزان سازی (De – Tuning) اندازه گیری شود).
انتخاب سطح خازن و سطح ولتاژ براساس درجه نامیزان سازی.
دستگاه های كلیدزنی با تقلیل دهنده های داخلی برای تقلیل امواج كلید زنی برای خازن های قدرت.
اساسا این خصوصیات با مطالعه متناسب هارمونیك های ولتاژ بار همراه است كه تضمین می كند كه تاثیر مخرب هارمونیك ها و تشدید از خازن ها دور شود كه بدین وسیله عمر خازن ها و كارایی كل سامانه الكتریكی را افزایش می دهد.
 

نتیجه گیری

علم به شرایط و خصوصیات خازن ها و عوامل موثر بر آنها از جمله هارمونیك ها نه تنها موجب افزایش امنیت و سلامتی و طول عمر آنها خواهد شد بلكه سبب كاهش هزینه های پیش بینی شده و نشده در بكار گیری انرژی الكتریكی می شود.

   


نظرات()  
پنجشنبه 20 مرداد 1390  03:36 ب.ظ    ویرایش: - -
نوع مطلب: برق و الكترونیك ،

پیشبرد ابر رساناها با كمك فشار
پنجشنبه 23 خرداد 1387 / 12 ژوئن 2008 .... ابررساناها میتوانند 150 بار بیشتر از سیم های مسی الکتریسیته را هدایت کنند.چون این مواد حرکت الکترونها که اساس رسانش هستند را محدود نمیکنند ....

[ برق و الكترونیك ]

ابررساناها میتوانند 150 بار بیشتر از سیم های مسی الكتریسیته را هدایت كنند.چون این مواد حركت الكترونها كه اساس رسانش هستند را محدود نمیكنند.اما برای رسیدن به شرایط ابر رسانایی،مواد باید تا زیر یك دمای بسیار پایین (به اصطلاح دمای گذار)سرد شوند كه این موضوع استفاده گسترده از آنها را غیر عملی میسازد.

اكنون برای اولین بار دانشمندان كشف كرده اند كه علاوه بر دستكاری های شیمیایی،شرایط ابر رسانایی با اعمال فشار بالا روی ابررساناهای به اصطلاح دمای زیاد( high-temp)نیز میتواند رخ دهد.این كشف پنجره جدیدی را برای درك و كنترل این مواد جادویی میگشاید.

در گذشته ابر رساناها باید تا دماهای بینهایت كم (زیر  20 k یا -423 F )سرد میشدند. اما در دهه 1980 دانشمندان دسته دیگری از مواد از جنس اكسیدهای مس سرامیكی (كاپریتها)كشف كردند كه ابررساناهای دمای بالا نامیده شدند.دانشمندان دریافتند كه در دمای بالایی در حدود 135 k این مواد به حالت ابررسانایی گذار میابند.فهم چگونگی كاركرد این مواد و همچنین دستكاری آنها،برای عمل كردن در دماهای بالاتر،اكنون یكی از مهم ترین مسائل حل نشده فیزیك است.

Viktor Struzhkin از همكاران این مطالعه در آزمایشگاه ژئوفیزیك موسسه كارنگی میگوید:

"در ابر رساناهای كاپریتی،اتم ها در یك ساختار لایه لایه منظم شده اند.وقتی ماده به حالت ابررسانایی گذار می یابد،تغییراتی در صفحات اكسید- مس رخ میدهد.اسپینهای الكترونی متفاوت رفتار میكنند،انرژی ارتعاشی دستخوش تغییر میشود،بارها متفاوت رفتار میكنند و از این دست اتفاقات."

همكار دیگر این مطالعه Alexander Goncharov چزئیات را اینطور شرح میدهد:

"بعد از سالها دانشمندان فهمیدند كه دمای انتقال با مقادیر خاصی از دوپینگ میتواند افزایش یابد.عمل دوپینگ در این حالت افزودن ذرات باردار است.( چه الكترونهای با بار منفی و چه حفره های با بار مثبت)ما میخواستیم اثر فشار بالا را روی یك كاپریت دمای بالا با پایه بیسموت (Bismuth )ببینیم.فشار این حسن را دارد كه میتواند به تدریج و در یك رنج پیوسته اعمال شود؛درست مثل تنظیم یك رادیو؛ما به تدریج فشار را روی ابررسانا تنظیم كردیم و توانستیم مشاهده كنیم كه در یك بازه گسترده فشار چه اتفاقی می افتد."

این محققان اثرات زیر اتمی را در مواد در فشار نزدیك به350,000  برابر فشار اتمسفر در سطح دریا (35 Gpa)با كمك گرفتن از یك حفره سندان مانند الماسی برای فشرده كردن نمونه و هم چنین تكنیكهای اندازه گیری تغییرات مثل طیف نگاری رامن (Raman ) یا پراش پرتو X مشاهده كردند.

Tanja Cuk رهبر گروه و دانشجوی دانشگاه استنفورد كه این كار را به عنوان قسمتی از تحقیقات تز دكتری خود انجام داده،خاطر نشان می كند:

" 21 GPa   عددی جادویی بود؛ یك فشار بحرانی؛ با فشرده سازی ساختار ما توانستیم تغییرات را در 6 خاصیت فیزیكی مشاهده كنیم.نكته هیجان انگیز اینجا بود كه این تغییرات،شبیه به چیزهایی بود كه پس از دوپینگ مواد تا حالت بهینه مشاهده میشود و این موضوع به این معنی است كه فشار بحرانی احتمالا با دوپینگ مرتبط است.علاوه بر آن ما با این كشف  كه فشار میتواند جایگزین دما و عمل دوپینگ شود،به رویكردی كاملا جدید،برای مطالعه خواص پشت پرده ابررساناهای با تكنولوژی بالا (high-Tc) دست یافته ایم."

به گفته Struzhkin این مطالعه با ایجاد یك دورنمای كاملا جدید از ابررساناهایی كه با كمك تغییر فشار بدست آمده اند یك گام مارا به فهم مكانیسم ابررسانایی دمای بالا نزدیك میكند.

مشاهده میشود كه ابررسانش مرز بین عایق بودن و حالت فلزی است.ممكن است با كاربرد این فشارهای بالا ما بتوانیم كلید گم شده در مكانیسم ابررسانش دمای بالا را كشف كنیم و چندین قدم به استفاده ابررساناها در زندگی روزمره نزدیك شویم.موضوعی كه میتواند كل سامانه های انرژی ما را تغییر دهد.

   


نظرات()  
پنجشنبه 20 مرداد 1390  03:33 ب.ظ    ویرایش: - -
نوع مطلب: برق و الكترونیك ،

نمایشگر سه‌بعدی با كرم‌های شب‌تاب مكانیكی
نسل تازه تصاویر سه‌بعدی، از نقاطی نورانی تشکیل شده که قرار است که در هوا معلق باشند. هرنقطه درواقع، هلیکوپتر بسیار کوچک و نورانی است که با حرکت هزاران عدد از آنها، تصاویر سه‌بعدی خلق خواهند شد.

[ برق و الكترونیك ]

نمایشگر سه‌بعدی با كرم‌های شب‌تاب مكانیكی

http://khabaronline.ir/images/position1/2010/2/flyfire-3dfaces-small-660x426.jpg

نسل تازه تصاویر سه‌بعدی، از نقاطی نورانی تشكیل شده كه قرار است كه در هوا معلق باشند. هرنقطه درواقع، هلیكوپتر بسیار كوچك و نورانی است كه با حركت هزاران عدد از آنها، تصاویر سه‌بعدی خلق خواهند شد.

بهنوش خرم‌روز:‌ نسل تازه تصاویر سه‌بعدی، از نقاطی نورانی تشكیل شده كه قرار است كه در هوا معلق باشند. در حقیقت این نقاط نورانی به اصطلاح كرم‌های شب‌تاب مكانیكی هستند؛ كرم‌های شب‌تاب زیستی كه در ساخت‌ آن‌ها از فناوری ال.ای.دی استفاده شده و می‌توان گفت هلیكوپتر‌های بسیار كوچكی هستند كه از راه دور قابل كنترلند.

به گزارش وایرد،‌ پژوهشگران موسسه فناوری ماساچوست (ام.آی.تی) پروژه جدیدی را ارائه كرده‌اند كه در آن می‌توان با استفاده از میكروهلیكوپتر‌های قابل كنترل از راه دوری كه نقش یك كرم شب‌تاب مكانیكی را دارند،‌ تصاویر و اشكال سه‌بعدی معلق در هوا خلق كرد. در این پروژه كه پرواز نور (فلای‌فایر- كه معكوس نام كرم‌شب‌تاب در زبان انگلیسی یعنی فلای‌فایر هم هست) نامیده شده،‌ از هلیكوپتر‌های كنترل‌شونده‌ای مانند هلیكوپترهای دارای كنترل از راه دور اسباب‌بازی،‌ استفاده می‌شود.

به گفته ای‌رون كانگ، سرپرست گروه پژوهشگران ام.آی.تی كه این پروژه را در دست دارند، هر یك از این میكروهلیكوپترها به عنوان یك به اصطلاح پیكسل هوشمند عمل خواهد كرد. وی می‌افزاید:‌ «ما از طریق كنترل آن‌ها،‌ پیكسل‌هایی را خواهیم داشت كه در هوا حركت می‌كنند.»

از آن جا كه این پروژه هنوز در مراحل بسیار ابتدایی خود به سر می‌رود،‌ می‌توان گفت كه هنوز بیشتر در حد یك نظریه است. پژوهشگران دو آزمایشگاه موسسه فناوری ماساچوست، آزمایشگاه شهر هوشمند و آزمایشگاه روباتیك هوا فضا و سیستم‌های جاساز (ARES)، با همكاری هم روی این ایده كار می‌كنند.

در نمایشگرهای سنتی،‌ پیكسل‌ها موقعیت ثابتی دارند و روی یك سطح مسطح چیده شده‌اند. از مدت‌ها پیش،‌ پژوهشگران به راهی فكر می‌كردند كه بتوانند نمایشگرها را سه‌بعدی بسازند،‌ اما علیرغم دهه‌ها تلاش در این زمینه،‌ در عمل نتیجه‌ای به دست نیامده است.

اما این بار،‌ پژوهشگران ام.آی.تی با اطمینان عنوان كرده‌اند كه اگر واقعا هر پیكسلی كه ساخته می‌شود بتواند در هوا شناور باشد و بتوان آن را از راه دور به درستی كنترل كرد،‌ یك نمایشگر سه‌بعدی فوق‌العاده خواهند ساخت.

علاوه بر این‌ها، این پروژه را می‌توان اولین گام در راستای رسیدن به غبار هوشمند دانست. به گفته پوهشگران موسسه فناوری ماساچوست، اگر چنین باشد،‌ می‌توان دستگاه‌های پردازنده بسیار كوچك و در عین حال بسیار كاملی را بدین وسیله تولید كرد.

   


نظرات()  
پنجشنبه 20 مرداد 1390  03:29 ب.ظ    ویرایش: - -
نوع مطلب: برق و الكترونیك ،

فتوولتاییك
فتوولتاییک(به انگلیسی: Photovoltaics) یا به اختصار PV به یکی از انواع سامانه‌های تولید برق از انرژی خورشیدی می‌پردازد. در این روش با بکارگیری سلول‌های خورشیدی، تولید مستقیم الکتریسیته از تابش خورشید امکان پذیر می‌شود. سلول‌های خورشیدی از نوع نیمه رسانا می‌باشند که از سیلیسیوم یعنی دومین عنصر فراوان پوسته زمین ساخته می‌شوند. وقتی نور خورشید به یک سلول فتوولتاییک می‌تابد، بین دو الکترود منفی و مثبت اختلاف پتانسیل بروز کرده و این امر موجب جاری شدن جریان بین آنها می‌گردد. می توان فتوولتایک را در دسته فناوری‌های انرژی‌های تجدید پذیر (نوشو) قرار داد.

[ برق و الكترونیك ]

فتوولتاییك(به انگلیسی: Photovoltaics) یا به اختصار PV به یكی از انواع سامانه‌های تولید برق از انرژی خورشیدی می‌پردازد. در این روش با بكارگیری سلول‌های خورشیدی، تولید مستقیم الكتریسیته از تابش خورشید امكان پذیر می‌شود. سلول‌های خورشیدی از نوع نیمه رسانا می‌باشند كه از سیلیسیوم یعنی دومین عنصر فراوان پوسته زمین ساخته می‌شوند. وقتی نور خورشید به یك سلول فتوولتاییك می‌تابد، بین دو الكترود منفی و مثبت اختلاف پتانسیل بروز كرده و این امر موجب جاری شدن جریان بین آنها می‌گردد. می توان فتوولتایك را در دسته فناوری‌های انرژی‌های تجدید پذیر (نوشو) قرار داد.

انرژی خورشیدی

مقدار انرژی تابشی خورشید بر روی كره زمین ۶۰۰۰ برابر كل مصرف انرژی‌های سالیانه بر روی زمین است كه این مطلب نشان دهنده اهمیت توجه به این منبع در تامین نیازهای روزمره بشر است. اگر تا به حال انرژی خورشیدی رقیبی جدی برای سوخت‌های فسیلی محسوب نمی‌شده است، به دلیل پایین بودن تاریخی قیمت سوخت‌های فسیلی بوده است. اگر چه هنوز هم فناوری استفاده از انرژی خورشیدی به بلوغ خود نرسیده است، اما رسیدن به این تكامل نزدیك است. بسیاری از كشورهای جهان در تلاشند تا با جایگزینی انرژی خورشیدی در تولید حرارت و الكتریسیته حداكثر استفاده از این منبع انرژی را به دست آورده و زیان‌های ناشی از مصرف سوخت‌های فسیلی را كاهش دهند.

تاریخچه فتوولتاییك

عبارت فتوولتاییك "Photovoltaic" تـركـیـبی از كلمه یونانـی "Photos" به معـنی نـور با "Volt" به معنای تولید الكتریسیته از نور است. كشف پدیده فتوولتاییك به فیزیكدان فرانسوی Edmond Becquerel نسبت داده می‌شود كه در سال ۱۸۳۹ با چاپ مقاله‌ای (Becquerel , ۱۸۳۹) تجربیات خود را با باتری‌تر (Wet Cell) ارائه نمود. او مشاهده نمود كه ولتاژ باتری وقتی كه صفحات نقره‌ای آن تحت تابش نور خورشید قرار می‌گیرند، افزایش می‌یابد.

اما اولین گزارش از پدیده PV در یك ماده جامد در سال ۱۸۷۷ بود وقتیكه دو دانشمند كمبریج R.E. Day و W.G.Adams در مقاله‌ای به انجمن سلطنتی تغییراتی كه در خواص الكتریكی سلنیوم وقتی كه تحت تابش نور قرار می‌گیرد را، توضیح دادند ( Adams and Day , ۱۸۷۷ ).

در سـال ۱۸۸۳ Charles Edgar Fritts كه یك مهندس برق اهل نیویورك بود، یك سلول خـورشـیدی سلنیومی ساخت كه از برخـی جهات شـبـیه به سـلـولـهای خورشـیـدی سیلیكونی امروزی بود. این ســلـول از یك ویـفـر نازك سـلنیوم تشـكیـل شده بـود كه با یك تـوری از سـیـمـهـای خیـلی نازك طـلا و یك ورق حفاظـتی از شـیشه پوشانده شده بود. اما سـلول سـاخت او خـیلی كم بازده بود. بازده یك سـلول خورشیدی عبارت از درصدی از انرژی خورشیدی تابیده به سطح آن می‌باشد كه به انرژی الكتریكی تبدیل شده باشد. كمتر از ٪۱ انرژی خورشیدی تابیده شده به سطح این سلول ابتدایی به الكتریسیته تبدیل می‌شد. با وجود این، سلول‌های سلنیومی سرانجام در نورسنج‌های عكاسی به طور وسیعی بكار گرفته شد.

پرونده:Solar cell.pngسلول‌های خورشیدی (فتوولتاییك)

عنصر اصلی فناوری فتوولتاییك، سلول خورشیدی است. سلول‌های فتوولتاییك (PV) كه عموم آن را با نام سلول‌های خورشیدی می‌شناسند، از مواد نیمه رسانای حالت جامد تشكیل شده‌اند. سیلیكون، عمومی‌ترین ماده نیمه رسانا است كه به واسطهٔ فراوانی آن در سلول‌های PV مورد استفاده قرار می‌گیرد. اگر چه سلیكون عنصر فراوانی است و درصد زیادی از پوسته زمین را تشكیل می‌دهد، ولی سلول‌های سیلیكونی به خاطر فرآیند ساخت و خالص سازی سیلیكون، قیمت بالایی دارند .

فناوری‌های مختلف سلول‌های خورشیدی

سیستم‌های فتوولتاییك كه در حال حاضر به صورت صنعتی تولید می‌شوند، از نظر فناوری به دو دسته كلی سیلیكون كریستالی به عنوان فناوری نسل اول و فیلم-نازك به عنوان فناوری نسل دوم دسته‌بندی می‌گردد. سلول‌های سیلیكون كریستالی به انواع مونوكریستالی، پلی‌كریستالی و كریستال نواری تقسیم می‌گردد. فناوری‌های كلیدی و مهم فیلم-نازك را نیز می‌توان شامل a-Si، CIS و CIGS و CdTe دانست. نسل سوم سلول‌های فتوولتاییك نیز كه بیشتر در سطح آزمایشگاهی تولید می‌شوند و مراكز پژوهشی در حال توسعه آن‌ها می‌باشند، به سلول‌هایی اطلاق می‌شود كه توانایی عبور از حد Shockley-Queisser را دارند یعنی دارای بازده نامی بالاتر از ۳۲٪ می‌باشند. از انواع این سلول‌ها می‌توان به نانوسازه‌های سیلیكونی، مبدل‌های Up/Down، سلول‌هایHot Carrier و سلول‌های ترموالكتریك یا Hot Lattice اشاره كرد.

تولید سلول‌های خورشیدی در جهان

بازار جهانی تولید سلول‌های PV با رشد چشمگیری در حال پیشرفت است. این رشد از سال ۲۰۰۳ در حدود ۵۰٪ در سال بوده است. در سال ۲۰۰۶ ظرفیت تولید سلول‌های فتوولتاییك در سطح جهان به ۲،۵۲۰ مگاوات رسید. در این سال سهم سلول‌های فتووولتاییك كریستالی بیش از ۹۰٪ و سهم سلول‌های PV فیلم-نازك در حدود ۸٪ بوده است. با توجه به رشد سریعتر تولید سلول‌های PV فیلم-نازك (سالامه در حدود ۸۰٪) پیش بینی می‌گردد تا سال ۲۰۱۰ رقم سهم این سلول‌ها به ۲۵٪ تا ۳۰٪ برسد.

رقم تولید سلول‌های فتوولتاییك در سال ۲۰۰۷ به بیش از ۳٫۴ گیگاوات رسیده است. در این بین شركت‌های ژاپنی كه با روند رو به كاهش سهم خود از تولید سلول‌های فتوولتاییك در جهان مواجه هستند، در حدود ۲۶٪ بازار را در اختیار داشته اند. شركت‌های چینی ولی با رشد خیره كننده از سهم ۲۰٪ در سال ۲۰۰۶ به ۳۵٪ در سال ۲۰۰۷ دست یافته اند.

نصب سلول‌های خورشیدی در جهان

ظرفیت نصب شده فتوولتاییك در سال ۲۰۰۷ در جهان به ركورد بیش از ۲٫۸26 مگاوات رسیده است. در این بین، كشور آلمان با در دست داشتن ۴۷٪ ظرفیت نصب شده جهان به ۱٫۳۲۸ مگاوات رسیده است. پس از آلمان، اسپانیا با رشد خیره كننده ۴۸۰ درصدی و در دست داشتن ۲۳٪ از ظرفیت جهان به رقم ۶۴۰ مگاوات رسیده است. پس از این دو كشور، ژاپن با ۲۳۰ مگاوات و آمریكا با ۲۲۰ مگاوات و در دست داشتن حدود ۸٪ بازار جهانی در رتبه‌های بعدی قرار دارند.

   


نظرات()  
پنجشنبه 20 مرداد 1390  03:26 ب.ظ    ویرایش: - -
نوع مطلب: برق و الكترونیك ،

نیروگاه خورشیدی كه شب نیز برق تولید می‌كند
نیروگاه عظیم خورشیدی «جِماسولار» در نزدیکی «سِویل» در جنوب اسپانیا اولین نیروگاه خورشیدی در جهان است که می تواند در تاریکی شب نیز انرژی خورشیدی تولید کند.

[ برق و الكترونیك ]

نیروگاه عظیم خورشیدی «جِماسولار» در نزدیكی «سِویل» در جنوب اسپانیا اولین نیروگاه خورشیدی در جهان است كه می تواند در تاریكی شب نیز انرژی خورشیدی تولید كند.

به گزارش مهر، این نیروگاه خورشیدی شاید از دور به شكل یك پروژه هنری بزرگ به نظر بیاید، اما در اصل این منطقه متقارن و دایره ای شكل و مملو از آینه های خورشیدی اولین نیروگاه خورشیدی است كه می تواند شب ها نیز الكتریسیته پاك تولید كند.

نیروگاه «جماسولار» از دو هزار و 650 صفحه خورشیدی تشكیل شده است كه در 185 هكتار زمین گسترده شده اند. این آینه ها كه به «هلیواستات»ها شهرت دارند می توانند 95 درصد از نور و پرتوهای خورشید را بر روی گیرنده ای بزرگ و مركزی متمركز كنند.

حرارت 900 درجه سلسیوسی ناشی از این تمركز نور، برای گرم كردن تانك نمك مذاب استفاده می شود كه در نهایت در این تانك بخار كافی برای انرژی رسانی به توربین های 260 میلیون دلاری این نیروگاه تولید می شود اما بر خلاف تمامی نیروگاه های خورشیدی دیگر، حرارت ذخیره شده در این تانكها می توانند به مدت 15 ساعت در طول شب و یا در زمانی كه نور خورشید وجود ندارد نیز آزاد شود. با توجه به شدت بالای تابش خورشید در جنوب اسپانیا می توان به این نتیجه رسید كه این نیروگاه می تواند اغلب شب ها بدون نور خورشید به فعالیت خود ادامه دهد و 270 روز از سال را به صورت كامل به تولید انرژی بپردازد.

ساخته شدن این نیروگاه كه پروژه ای مشترك میان شركت اماراتی «مصدر» و شركت اسپانیایی «تورسول انرژی» بوده، دو سال زمان و 260 میلیون دلار هزینه صرف كرده است.

انتظار می رود این نیروگاه سالانه 100 گیگاوات ساعت الكتریسیته تولید كند، انرژی كه برای تامین نیازهای 25 هزار خانه در منطقه آندلس كافی خواهد بود

   


نظرات()  
پنجشنبه 20 مرداد 1390  03:23 ب.ظ    ویرایش: - -
نوع مطلب: برق و الكترونیك ،

چگونه یك باریكه‏ ی الكترونی ایجاد می‏شود؟
همان‏گونه که در مقاله‏ ی قبلی دیدیم، به دلیل ویژگی‏ های منحصر به فرد الکترون‏ ها، برای بررسی دقیق‏ تر ساختار ماده از میکروسکوپ‏ های الکترونی استفاده می‏ نماییم. اما شاید این سوال پیش آید که این الکترون‏ ها چگونه تهیه می‏ شوند؟ مگر آن‏ها اجزایی از ساختار اتم‏ ها نیستند؟ پس چگونه می‏ توانیم آن‏ها را جدا کرده و در دسته‏ های پر انرژی به ماده بتابانیم؟ در این مقاله به روش‏ های تولید پرتوهای الکترونی می‏ پردازیم.

[ برق و الكترونیك ]

  • مقدمه:
    همان‏گونه كه در مقاله‏ ی قبلی دیدیم، به دلیل ویژگی‏ های منحصر به فرد الكترون‏ ها، برای بررسی دقیق‏ تر ساختار ماده از میكروسكوپ‏ های الكترونی استفاده می‏ نماییم. اما شاید این سوال پیش آید كه این الكترون‏ ها چگونه تهیه می‏ شوند؟ مگر آن‏ها اجزایی از ساختار اتم‏ ها نیستند؟ پس چگونه می‏ توانیم آن‏ها را جدا كرده و در دسته‏ های پر انرژی به ماده بتابانیم؟ در این مقاله به روش‏ های تولید پرتوهای الكترونی می‏ پردازیم.
  • تفنگ الكترونی:
    وجود یك منبع قابل اعتماد برای تولید باریكه‏ های الكترونی، یكی از مسائل مهم در میكروسكوپی TEM است. خوشبختانه منابع زیادی برای تولید الكترون وجود دارند. اما باید از این میان، بهترین انتخاب ممكن را برای دست‏یابی به بهترین حالت تصویربرداری برگزید. یك باریكه‏ ی الكترونی مناسب برای TEM، دارای مشخصاتی است كه تنها با استفاده از دو دسته از منابع الكترونی می‏ توان آن‏ها را فراهم آورد. این منابع عبارتند از منابع گرمایونی و منابع نشر میدانی. هر یك از این منابع ویژگی‏ های خاص خود را دارا بوده و بر اساس ساز و كار ویژه‏ای باریكه‏ های الكترونی را ایجاد می‏ كنند. منبع الكترونی در مجموعه‏ ای از قسمت‏ های یك TEM قرار دارد كه به آن به اصطلاح «تفنگ الكترونی» می‏ گوییم.
  • منابع گرمایونی:
    همان‏گونه كه از نام این دسته از منابع برمی‏ آید، آن‏ها با گرم شدن، شروع به تولید الكترون می‏ كنند. مواد مورد استفاده در این نوع منبع در گذشته بیشتر از فیلمان‏ های تنگستن و امروزه بیشتر از بلورهای لانتانیوم هگزابوراید (LaB6) بوده است.  

پرسش 1: قبل از مطالعه‏ ی ادامه‏ ی مقاله، آیا می‏ توانید دلایل استفاده از این دو نوع كاتد را برای نشر گرمایونی بیان كنید؟

برای این‏كه بتوانیم الكترونی را از ماده جدا كنیم، باید به آن به قدری انرژی بدهیم تا بتواند از سطح ماده خارج شود. این مقدار انرژی كه به عنوان یك سد برای خروج الكترون شناخته می‏ شود، تابع كار نام دارد و غالبا آن را با حرف یونانی فی (Φ) نمایش می‏ دهیم. این مقدار برای مواد مختلف غالبا در حدود چند الكترون ولت است. 

الكترون ولت (eV) واحدی است كه برای بیان انرژی یك الكترون استفاده می‏ شود. یك الكترون ولت برابر است با مقدار انرژی یك الكترون، هنگامی‏كه در میدان پتانسیل الكتریكی برابر با یك ولت قرار گرفته باشد. این مقدار برابر با J 1.6.02*10-19 می‏ باشد.

 هنگامی‏كه به یك ماده انرژی حرارتی وارد می‏ كنیم و دمای آن به حد كافی بالا می‏ رود، الكترون‏ ها به مقدار كافی انرژی دریافت می‏ كنند تا بر این سد انرژی (تابع كار) فائق آیند. در این صورت الكترون‏ ها از ماده بیرون آمده و برای تشكیل یك باریكه‏ ی الكترونی آماده هستند. اما یك مشكلی وجود دارد! هنگامی‏كه ماده را تا چند الكترون ولت گرما می‏ دهیم، ماده ذوب و یا بخار می ‏شود. بنابراین، تنها منابع در دسترس برای نشر گرمایونی الكترون‏ ها، مواد دیرگداز (موادی كه دمای ذوب بالایی دارند) و یا مواد دارای تابع كار بسیار كم می‏ باشند. ماده‏ ای كه سال‏ های طولانی برای TEMها و امروزه برای SEMها به عنوان كاتد استفاده می‏ شود، تنگستن با دمای ذوب در حدود  3660 كلوین می‏ باشد. هم‏چنین تنها ماده‏ای كه امروزه برای TEMها به كار می‏ رود، LaB6 است كه تابع كار بسیار پایینی  (2.4eV) دارد. برخی مشخصه‏ های این كاتدها در جدولی در انتهای این مقاله درج شده‏ اند. می‏ توانید آن‏ها را با مشخصات دیگر منابع نیز مقایسه نمایید.

  • منابع نشر میدانی:
    یك منبع نشر میدانی یا به اختصار FEG (مخفف Field Emission Gun)، ابزاری است كه با برقرار شدن یك پتانسیل الكتریكی بزرگ بین آن و یك آند، شروع به تولید الكترون می‏ نماید. ساخت این نوع منبع با استفاده از سوزن‏ های بسیار ظریف تنگستن امكان‏ پذیر است. الكترون‏های تولید شده توسط منابع نشر میدانی نسبت به الكترون‏ های حاصل از منابع گرمایونی انرژی‏ های بسیار نزدیك‏تری به هم دارند. بنابراین به اصطلاح می‏ توانیم باریكه‏ ی الكترونی تك‏فام‏ تری داشته باشیم. اصطلاح تك‏فام (یا تك‏رنگ) برای باریكه‏ هایی از نور مرئی و یا پرتوهای X به كار می‏ رود كه تمام طول موج‏ های موجود در آن تقریبا با هم برابر باشند. در این‏جا با توجه به این‏كه الكترون رفتار موجی نیز دارد، این اصطلاح به كار می‏ رود. گرچه با توجه به این‏كه طول موج مربوط به یك الكترون با انرژی (یا سرعت) آن رابطه دارد، از یك‏سان بودن انرژی الكترون‏ ها می‏ توان یك‏سان بودن طول‏ موج آن‏ها را نتیجه گرفت.
    اساس كار FEGها كاملا با منابع گرمایونی متفاوت است. همان‏گونه كه می‏ دانید، قدرت یك میدان الكتریكی در نقاط تیز بسیار شدید است. هنگامی‏ كه اختلاف پتانسیل V به یك نقطه‏ ی تیز (قسمتی از دایره به شعاع r) اعمال شود، آن‏گاه مقدار میدان برابر با

E=V/r

خواهد بود. مشاهده می‏ كنید كه با تیز شدن نقطه‏ ی مورد نظر (كاهش r)، مقدار میدان به شدت افزیش خواهد یافت. یكی از موادی كه به راحتی می‏ توان از آن یك سوزن نوك تیز ساخت، تنگستن است. اگر به یك نوك تیز تنگستن با شعاع نوك كمتر از  0.1μm اختلاف پتانسیلی برابر با 1kV اعمال نماییم، مقدار E برابر با 1010V/m به دست خواهد آمد. این مقدار بزرگ میدان، به راحتی سد انرژی (تابع كار) را از میان
برمی‏ دارد و الكترون‏ ها می‏ توانند از ماده خارج شوند. اما چنین میدان‏ های خارجی اعمالی بر ماده موجب ایجاد فشار زیادی بر آن می‏ شود. بنابراین ماده‏ ی مورد نظر باید استحكام بسیار بالایی داشته باشد تا سالم بماند. برای رخ دادن پدیده‏ ی نشر میدانی، سطح نوك سوزن باید كاملا عاری از هرگونه آلودگی و اكسید باشد. برای رسیدن به این شرایط، می‏ توان از خلاءهای بسیار قوی (در حدود  Pa) استفاده كرد. در این صورت می‏ توان دمای كاری منبع را تا حدود دمای اتاق پایین آورد. به این فرآیند، نشر میدانی سرد (Cold-FE) می‏ گوییم.

پرسش 2: به نظر شما استفاده از خلاءهای بسیار قوی چگونه می‏ تواند موجب رفع مشكل آلودگی‏ ها و اكسیدهای سطحی احتمالی موجود بر روی نوك سوزن تنگستنی شود؟ آیا می‏ دانید تكنیك استفاده از خلاء برای از بین بردن اكسیدهای سطحی و آلودگی‏ ها در چه مواردی كاربرد دارد؟

  • منابع شاتكی:
    در این دسته از منابع، ساز و كار حاكم بر تولید الكترون، تلفیقی از گرمایونی و نشر میدانی می‏ باشد.

جدول 1- برخی ویژگی‏ های منابع الكترونی مختلف

  فیلمان تنگستن بلور LaB6 نشر میدانی شاتكی نشر میدانی سرد
تابع كار (eV) 4.5 2.4 3 4.5
دمای كاری (K) 2700 1700 1700 300
دانسیته جریان تولیدی در ولتاژ kV100 (A/m2) 5 100 100000 1000000
مقدار خلاء مورد نیاز (Pa) 0.01 0.0001 0.000001 0.000000001
مدت عمر (ساعت) 100 1000 بیش از 5000 بیش از 5000

 

پرسش 3: با توجه به جدول بالا مشاهده می‏ شود كه فیلمان تنگستنی مورد استفاده در روش گرمایونی طول عمر بسیار كوتاه‏تری نسبت به سوزن تنگستنی مورد استفاده در روش نشر میدانی دارد. آیا می‏ توانید دلایل این موضوع را بیان نمایید؟

   


نظرات()  
  • کل صفحات:3  
  • 1
  • 2
  • 3
  •   

وبلاگ آشـــــــــوب

همــــــه چـــــی بــــرای همــــــه چـــــی