مفاهیم پایه لامپ پرتوی کاتدی

مفاهیم پایه لامپ پرتوی کاتدی

این وسیله از نظر ظاهر و ساختمان شبیه لامپی است که برای بررسی اثر میدانهای الکتریکی و آهنربایی پرتوهای کاتدی به کار می‌رود. تفاوت اساسی در این است که قبلا کاتد سرد بود و به علت بمباران با یونها ، الکترون گسیل می‌کرد. حالا چشم الکترون تفنگ الکترونی است که در قسمت باریک لامپ قرار دارد.

تفنگ الکترونی

تفنگ الکترونی عبارت است از کاتد التهابی (رشته) که الکترون گسیل می‌کند و آند که به شکل قرصی با سوراخ کوچک با قطری برابر با 1 تا 3mm ساخته می‌شود. اختلاف پتانسیلی از چند صد تا چند هزار ولت بین کاتد و آند برقرار می‌شود که در فضای بین آنها میدان الکتریکی شدیدی تشکیل می‌شود.

این میدان به الکترودهایی که از کاتد گسیل می‌شوند تا سرعتهای بسیار بالایی شتاب می‌دهند.

کاتد داخل استوانه فلزی است که به آن ولتاژ مثبتی (نسبت به کاتد) اعمال می‌شود که اندکی از ولتاژ آند کمتر است. عمل مشترک این استوانه و آند باعث می‌شوند که تقریبا تمام الکترونها در سوراخ آند جمع (کانونش پرتوهای کاتدی) و از آن به شکل نوار باریکی ، یعنی باریکه الکترونی ، خارج شوند. در محلی که این باریکه به پرده می‌خورد (ته لامپ که با ماده لیان پوشیده شده است)، نقطه تابان روشنی ظاهر می‌شود.

طرز کار لامپ پرتوی کاتدی

باریکه الکترونی خارج شونده از تفنگ الکترونی ، در مسیرش به طرف پرده ، از بین دو جفت صفحه‌های فلزی موازی می‌گذرند. اگر به جفت صفحه‌های اول ، ولتاژی اعمال شود، میدان یکنواختی ایجاد می‌شود و الکترونهایی را که از آن می‌گذرند به طرف صفحه‌ای مثبت منحرف می‌کند و لکه روشن روی پرده در امتداد افقی به طرف چپ یا راست منحرف خواهد شد. به همین ترتیب ، اگر ولتاژی به جفت صفحات دوم اعمال شود تا باریکه به طرف صفحه مثبت منحرف می‌گردد و لکه روشن روی پرده در امتداد قائم به طرف بالا یا پایین تغییر مکان می‌دهند.

سپس از روی جا بجایی لکه روشن روی پرده می‌توان در مورد ولتاژ اعمال شده بر صفحات منحرف کننده ، نظر داد. در اینجا چیز مهم و حائز اهمیت این است که به علت جرم اینرسی ناچیز الکترونها ، به هر تغییر ولتاژ روی صفحات خیلی سریع واکنش نشان می‌دهد. بنابراین لامپ پرتوی کاتدی را می‌توان برای ردیابی فرآیندهایی که در آنها تغییرات بسیار سریع ولتاژ و جریان روی می‌دهند بکار برد. مسائلی از این نوع در مهندسی رادیو که در آنجا جریانها و ولتاژها چندین میلیون بار در ثانیه تغییر می‌کنند بسیار حائز اهمیت است.

نوسان نگار پرتو کاتدی

با مجهز کردن لامپ پرتو کاتدی با وسایل مناسبی جهت بررسی فرآیندهایی شبیه تغییر سریع ولتاژ و جریان وسیله‌ای ساخته می‌شود که نوسان نگار پرتوی کاتدی نامیده می‌شود. این وسیله نه فقط در مهندسی رادیو بلکه در بعضی شاخه‌های دیگر علم و تکنو لوژی نیز ابزار پژوهشی مهمی است و کار پژوهش در آزمایشگاههای علمی و صنعتی بدون آن دشوار است.

کاربردهای لامپ پرتوی کاتدی

تلویزیون یکی از وسایلی است که مجهز به لامپ پرتوی کاتدی است. می‌توان گفت که لامپ پرتوی کاتدی مهمترین قسمت دستگاههای تلویزیونی است. در دستگاههای تلویزیونی ، لامپهایی که بجای کنترل الکتریکی ، باریکه الکترونی را بطور مغناطیسی کنترل می‌کنند، نیز بطور عمده‌ای بکار می‌روند.

تلویزیون

با اعمال ولتاژ مناسب به جفت صفحات ، باریکه الکترون تمام صفحه (پرده) را با دسته خطوطی موازی و با سرعتی بالا هاشور می‌زند (روبش خط 4). اگر روشنایی نقطه لیان ، که با انرژی جنبشی الکترونها معین می‌شود، همواره ثابت بماند، پرده بطور یکنواخت تابان دیده خواهد شد. ولی سیگنالهایی که توسط ایستگاه پخش تلویزیونی انتقال می‌یابند و توسط دستگاه تلویزیون دریافت می‌شوند بسته به روشنایی تصویری که منتقل می‌شود بطور دائم ولتاژ شتاب دهنده الکترونها را افزایش یا کاهش می‌دهند بنابراین ، نقاط روی پرده روشنایی متفاوتی دارند و تصویر انتقال یافته و برای دریافت چشم انسان باز سازی می‌شود. تفنگ الکترونی که برای بدست آوردن پرتوهای کاتدی در کینسکوپ (لامپ تصویر تلویزیون) بکار می‌رود از یک کاتد گرم و یک آند با سوراخ مرکزی که مقابل کاتد قرار دارد و باریکه الکترون را جدا می کند ساخته شده است.

لامپ اشعه ایکس

ساختمان لامپ اشعه ایکس

پرتوهای ایکس را بوسیله بمباران هدفی فلزی با باریکه‌ای از الکترونهای سریع تولید می‌کنند. قطعات اصلی لامپ اشعه ایکس شامل کاتد برای گسیل الکترونها و آندی در نقش هدف می‌باشند، که هر دو درون لامپ خلا جای گرفته‌اند. کاتد پیچه‌ای رشته‌ای از جنس تنگستن است، این لامپ یک پیچه کانونی جهت جمع کنندگی باریکه الکترونی نیز دارد و در ساختمان آن از پمپ تخلیه نیز استفاده می‌کنند.

نحوه عمل لامپ اشعه ایکس

جریان الکتریکی با ولتاژ کم از میان رشته کاتد برای گرم کردن آن و التهاب و تحریک گسیل گرما یونی الکترونها می گذرد. اختلاف پتاسیل الکتریکی زیادی (ولتاژ لامپ) بین کاتد و هدف آندی ، برای شتاب دهی الکترونها در فاصله فضایی بین آن دو وجود دارد. معمولا گستره ولتاژی لامپ اشعه ایکس بین kv50 تا Mv1 است.
فنجانک متمرکز کننده‌ای یا پیچه کانونی را نزدیک کاتد قرار می‌دهند که این پیچه به عنوان عدسی الکترومغناطیسی برای متمرکز کردن گسیل گرما یویی به صورت باریکه‌ای که به مرکز هدف آندی هدف گیری شده است، عمل می‌کند. آند از قطعه کوچکی از فلز هدف تشکیل شده است که معمولا از جنس تنگستن است و در پوشش مسی جای گرفته است.
تنگستن را به عنوان ماده هدف بکار می‌برند، زیرا گسیل کننده بسیار مؤثر پرتوهای ایکس است و نقطه ذوب فوق العاده بالایی (3380 درجه سانتیگراد) دارد. از این رو دماهای بسیار بالایی را که بوسیله برخورد الکترونهای سریع ایجاد می‌شود، می‌تواند تحمل کند. قطعه تنگستن را درون مکعبی مسی که با آب یا روغن خنک می‌شود جای می‌دهند. بدین ترتیب انرژی گرمایی تولید شده را با رسانش از طریق مس می‌توانند به آسانی از بین ببرند.

کپسول لامپ اشعه ایکس

کپسول لامپ اشعه ایکس را ممکن است از شیشه ، ماده سرامیکی همچون آلومینا ، فلز یا ترکیبی از مواد بسازند. بیشتر لامپهای اشعه ایکس که امروزه ساخته می‌شوند، ساختمانی از جنس سرامیک _ فلز دارند، که آنها را در مقایسه با لامپهای شیشه‌ای_ فلزی برای هر ولتاژ بخصوصی می‌توان کوچکتر ساخت.
کپسول لامپ باید استحکام ساختمانی خوبی در دماهای بالا داشته باشد، تا اثرهای ترکیبی گرمای تابیده از آند و نیروهای اعمالی به محفظه خلا بوسیله فشار اتمسفر را بتواند تحمل کند. شکل کپسول ممکن است با میزان ولتاژ لامپ و ماهیت طرح آند و کاتد تغییر کند.
کپسول باید دارای دریچه‌ای در مقابل آند برای امکان خروج باریکه اشعه ایکس از لامپ باشد. این دریچه از عنصری با عدد اتمی پایین برای حداقل جذب اشعه ایکس ساخته شده است. معمولا دریچه را از بریلیوم به ضخامت 3 تا 4 میلیمتر می‌سازند.
اتصالات الکتریکی آند و کاتد به دیواره‌های کپسول جوش داده می‌شود. لامپ پرتو درون محفظه‌ای فلزی قرار دارد که برای محافظت در مقابل شوک الکتریکی با ولتاژ بالا کاملا عایق بندی شده است و معمولا این محفظه پریز و دوشاخه ولتاژ قوی دارد که امکان قطع سریع کابلهای الکتریکی اتصال دهنده لامپ به ژنراتور فشار قوی را بوجود می‌آورد.

طراحی لامپ اشعه ایکس

دستگاههای قابل حمل اشعه ایکس که در کارگاهها بکار می‌روند، معمولا همه چیز سر خود دارند و مجهز به ژنراتور فشار قوی و لامپ اشعه ایکس هستند که درون یک محفظه قرار دارند. در این حالت هیچ کابل فشار قوی در خارج از محفظه وجود ندارد. جریان الکتریکی حاصل از ولتاژ ضعیف از میان رشته کاتد می‌گذرد و با گرم کردن آن ابر الکترونی در پیرامون رشته با گسیل گرما یونی بوجود می‌آید.
هنگامی که ولتاژ قوی در میان لامپ در بین کاتد و آند اعمال می شود، الکترونها در عرض فضای تخلیه شده برای برخورد به هدف شتاب می‌گیرند. باریکه الکترونی طوری متمرکز می‌شود که تنها به سطح کوچکی از هدف برخورد می‌کند، که این سطح کوچک را نقطه کانونی می‌نامند. بیشتر انرژی باریکه الکترونی به انرژی گرمایی که ناگزیر از بین می‌رود، تبدیل می‌شود و مقداری از آن به اشعه ایکس تبدیل می‌شود.
هر چقدر نقطه کانونی روی هدف کوچکتر باشد، تصویر پرتو نگاری بدست آمده روشنتر خواهد بود. در هر حال آن مقدار از گرمایش آندی که بوجود می‌آید مانع استفاده از نقطه کانونی بسیار کوچک خواهد شد. طراحی آند و هدف بر مبنای شرایط بهینه‌ای از عمر طولانی هدف و پرتو نگاری بیشینه صورت می‌گیرد.
در بسیاری از طراحیهای لامپ اشعه ایکس صفحه آند را نسبت به باریکه الکترون شیبدار می‌سازند. باریکه الکترونی طوری متمرکز می‌شود که نقطه کانونی مربع کوچکی بر روی صفحه عمود بر باریکه الکترونی بوجود می‌آورد. درحالی که این نقطه کانونی به صورت دراز و باریک بر روی صفحه شیبدار هدف بوجود می‌آید.

پارامترهای فیزیکی کنترل کننده باریکه

متغیرهای مهم لامپ اشعه ایکس که مکانیزم عمل و کنترل باریکه حاصل را سبب می‌شوند، عبارتند از:

جریان الکتریکی رشته: تغییر در جریان رشته سبب تغییر در دمای رشته می‌شود و تغییر در آهنگ گسیل گرما یونی الکترونها را به دنبال دارد.
ولتاژ لامپ: افزایش در ولتاژ لوله و اختلاف پتاسیل الکتریکی بین کاتد و آند ، انرژی باریکه الکترونی و در نتیجه انرژی و توان نفوذ اشعه ایکس تولید شده را افزایش خواهد داد.
جریان الکتریکی لامپ: جریان لامپ برابر مقدار شارش الکترونی بین کاتد و آند است و مستقیماً به دمای رشته مربوط می‌شود (از جریان لامپ معمولا به عنوان میلی آمپراژ لامپ یاد می‌کنند). شدت باریکه اشعه تولید شده بوسیله لامپ تقریبا متناسب با میلی آمپراژ لامپ است.

لامپ سدیم

دید کلی

لامپهای سدیم به دو دسته معمولا تقسیم می‌شود: لامپ سدیم با فشار زیاد و لامپ سدیم با فشار کم. لامپ سدیم با فشار کم شامل یک لوله داخلی با دو الکترو د اصلی می‌باشد که در آن قوس الکتریکی ایجاد می‌شود با توجه به اینکه درجه حرارت این لوله زیاد و در حدود 270 درجه می‌باشد برای جلوگیری از اتلاف حرارتی از یک حباب خارجی استفاده می‌شود که در آن خلاء ایجاد شده و سطح داخلی ان با یک ماده منعکس کننده اشعه حرارتی مادون قرمز مثل اکسید انیدیوم پوشیده شده است. برای اینکه لوله داخلی که برای طول قوس الکتریکی بلند ساخته می‌شود جای زیادی را نگیرد. آن را به شکل u می‌سازند، با این عمل هم حجم لامپ کم می‌شود و هم از تلفات انرژی حرارتی جلو گیری می‌شود.

ادامه این مقاله را درادامه مطلب ببینید

ادامه مطلب

-1- انتقال انرژي الكتريكي :
1-1-1- انتقال الكتريسيته

انرژي الكتريكي را مي توان بطور اقتصادي به فاصله هاي دور انتقال داد برق از نيروگاه تا مراكز بار به وسيله خطوط انتقال فشار قوي انتقال مي يابد يكخط انتقال را مي توان به يك لوله آب تشبيه كرد كه هر چه فشار آب بيشتر ولوله بزرگتر باشد آب بيشتري در لوله جريان خواهد يافت . به همين طريق هر چه ولتاژ بيشتر باشد وقطر سيم بزرگتر باشد انرژي الكتريكي بيشتري از خط انتقال عبور خواهد كرد .

ادامه این مقاله را درادامه مطلب ببینید

مايكل فارادي

مايكل فارادي فرزند نعل بند فقيري بود كه در بيست و دوم سپتامبر 1791 در انگلستان متولد شد. او به رغم آموزش رسمي كمي كه ديده بود اديسون زمان خود شد. در سيزده سالگي در دكان صحافي به عنوان شاگرد مشغول كار شد و هنگام فراغت به مطالعه كتابهاي موجود در دكان صحافي مي پراخت. مطالعه يكي از تأليفات شيمي دان سوئيسي ژان مارسه او را به خط سير علوم وارد نمود. فارادي از آن پس در كلاس سر همفري ديوي (شيمي دان مشهور) حاضر مي شد و مقالاتي هم در اين باره مي نوشت و براي استاد مي فرستاد. او با خودآموزي در علم تا آنجا پيش رفت كه برجسته ترين فيزيكدان آزمايشگر عصر خود شد. در سال 1813 سر همفري ديوي او را به عنوان دستيار خود انتخاب نمود. در آغاز فارادي مي بايست فقط كارهاي جزئي و بي اهميت از قبيل جارو كشيدن كف آزمايشگاه و تميز كردن آزمايشگاه را انجام مي داد ولي او هميشه چشم و گوشش را باز نگه مي داشت و هرگاه فرصت دست مي داد تجربيات آزمايشگاهي خود را انجام مي داد. فارادي به مبحث الكتريسيته علاقه خاصي داشت. در آن زمان مي دانستند كه هرگاه جريان هاي الكتريكي از ميان مايعات خاصي عبور داده شوند جريان الكتريكي مايع را به عناصر تشكيل دهنده آن تجزيه مي كند بنابراين مثلاً جريان الكتريكي مي تواند آب را به دو ماده گازي شكل اكسيژن و هيدروژن تجزيه كند يا اگر مثلاً جرياني الكتريكي را از ميان محلول نيترات نقره عبور دهند نقره خالص رسوب مي كند. اين فرايند را الكتروليز مي نامند. فارادي در سال 1821 نخستين موتور الكتريكي (الكترو موتور) را ساخت. البته اين هنوز موتوري بسيار ساده و ضعيف تر از آن بود كه بتواند كاري انجام دهد ولي به هر حال اين موتور اختراع معركه اي بود كه روزي پي از بهينه سازي و تكامل ماشينهاي پرقدرتي را براي هر خط كاري قابل تصوري به كار مي انداخت. فارادي به اين ترتيب توجه جهان علمي ان روز را به خود جلب كرد و در سال 1824 به عنوان استاد انجمن سلطنتي انگلستان در لندن برگزيده شد. ديوي نسبت به فارادي نظر خوبي نداشت و او را همان شاگرد فقير سابق مي دانست در صورتي كه در اين هنگام فارادي مقامي همانند ديوي كسب نموده بود. فارادي درسال 1831 روندي را كه طي آن نخستين موتور الكتريكي را به كار انداخت به طور معكوس تجزيه كرد. در موتور الكتريكي او از الكتريسيته براي ايجاد حركت استفاده كرده بود. حال مي خواست از حركت براي توليد الكتريسيته براي ايجاد حركت استفاده كند. او زماني به اين فكر افتاد كه در حال انجام آزمايشهايي با آهنربا بو. آهن رباي فارادي از جنس آهن بود. نيروي مغناطيسي يا جاذبه آهنربا به طور نامرئي در فضاي اطراف آهن ربا گسترده است كه اين فضا را ميدان مغناطيسي يا ميدان نيرو مي نامند. فارادي كشف كرد كه چگونه مي توان برق توليد كرد. نخستين ژنراتور يا به عبارت ديگر مولد برق فارادي از يك صفحه مدور مسي تشكيل مي شد كه ميان دو انتهاي يك آهن رباي نعل اسبي به وسيله محوري استقرار يافته بود و بوسيله يك اهرم حركت دستي چرخانده مي شد. وقتي اين صفحه مدور با سرعت در ميدان مغناطيسي مي چرخيد جريان الكتريكي ايجاد مي شد كه اين جريان از طريق يك جفت سيم مسي به نقطه دلخواه هدايت مي شد. فارادي در سالهاي 1831 و 1832 اثر خود را كه شامل «الكتريسيته القايي» بود به جامعه پادشاهي داد و همين اثر بود كه نام او را در دنياي ابدي ساخت. شهرت او بيش از هرچيز به پاس كشف پديده القاء الكترومغناطيسي است كه سبب توفيق وي در آن آزمايش مقدماتي هانس كريستين اورستد بود. آن آزمايش نشان مي داد كه عقربه قطب نمايي كه در مجاورت يك سيم حامل جريان برق واقع باشد از راستاي خود منحرف ميشود. فارادي دريافت كه در هر دو زمينه الكتريسيته و مغناطيس، خواص بوسيله نيروهايي كه در راستاهاي نامرئي به نام راستاي خطوط نيرو يا ميدان اثر مي كنند منتقل مي شود. اين كشف او آغازگر نظريه ميدانها و در حكم برداشتن يك قدم در آن زمينه بود. كمك مهم فارادي به پيشرفت فيزيك جلب توجه دست اندركاران به ميدان نامرئي نيرو بود كه امروزه از اهداف اصلي پژوهش در كليه زمينه ها از ذرات درون هسته اتم گرفته تا فضاهاي بين كهكشاني است. بررسي هاي الكتروشيميايي فارادي نيز او را قانع ساخت كه ماده از اتم هايي مختلف الجنس با بار الكتريكي موازنه شده يعني از اتمهايي كه داراي مقادير برابري بار الكتريكي مثبت و منفي هستند درست شده است.
فارادي كه در زمان حياتش از لحاظ علمي به درجه اي عالي رسيده بود مردي متواضع ، محجوب و ساده بود. او عنوان اشرافي بارون را كه به وي پيشنهاد كرده بودند نپذيرفت و گفته بود: چون اين لقب چيزي به من نمي آموزد بنابراين مورد استفاده ام نخواهد بود. فارادي ايجاد كننده الكتروتكنيك در بيست و پنجم اوت 1867 در سن 76 سالگي درگذشت

موتورهاي اولتراسونيك

موتورهاي اولتراسونيك موتورهايي هستند كه بر اساس ارتعاشات مكانيكي در رنج مافوق صوت كار مي كنند.

گوش انسان امواجي را كه در رنج 50 هرتز تا 20 كيلو هرتز قرار داشته باشند ، احساس ميكند ، كه اين مقدار رنج شنوايي انسان است.

امواج اولتراسونيك به سراميك هاي پيزو الكتريك بر مي گردند كه در يك ميدان الكتريكي منقبض و منبسط مي شود.

در موتورهاي اولتراسونيك ولتاژي به المنتهاي پيزو الكتريك اعمال مي شود و باعث مي شود تا الترناتور انقباض و انبساط اتفاق بيفتد.

قطعات سراميكي در داخل يك بدنه فلزي قرار دارند.

بزرگي اين نوسان بسيار كوچك است ، در حدود يك ميكرو متر ، براي بيشتر كردن ** بايد اثرات رزونانس را بيشتر نمود.

اين نوسانات در موتور يكسو مي شوند تا تبديل به حركت در يك جهت شوند.

با استفاده از اين پديده مي توان به موتورهايي با سرعت بيشتر از موتورهاي الكتريكي رسيد.

مزيت ديگر اين موتورها كمي نويز مغناطيسي در اطراف آن و همچنين كوچكي آنهاست.

واژه نامه

Ultrasonic Wave امواج مافوق صوت:

امواج برگشت پذير كه فركانس بالاتر از 20 كيلو هرتز دارند.

Ultrasonic Drill دريل مافوق صوت:

دريلي كه با يكي از نوسانات ما فوق صوت در اجسام سختي نظير كاربيد تنگستن سوراخ ايجاد نمايد.

موتورهاي خطي

موتورهاي خطي جز آن دسته از موتورهايي قرار دارند كه مستقيما انرژي الكتريكي را به انرژي مكانيكي جابجايي تبديل مي نمايند.DC و Ac

موتورهاي خطي را مي توان به چهار كلاس زير تقسيم نمود:

موتورهاي DC

موتورهاي القايي

موتورهاي سنكرون، شامل موتورهاي رلوكتانسي و موتورهاي استپر

موتورهاي نوساني

موتورهاي هيبريدي

البته در اين بين موتورهاي القايي از همه كاربردي تر ميباشند[LIM]

كه در بسياري از كشورها با كاربردهاي متفاوت مورد استفاده قرار مي گيرند.

استفاده از اين موتورها در 150سال اخير باب شد و اولين نمونه آن در سال 1841 ساخته شده است.

اولين نمونه LIM در سال 1890 ساخته شد.

كاربرد اين موتورها بسيار وسيع است.

كاربرد جديد آن در استفاده از قطارهاي مغناطيسي است كه بر روي بالشتكي از هوا حركت مي نمايند.

علت عدم استفاده اين تكنولوژي در سطح وسيع هزينه بالاي نصب و همچنين حجم زياد مصرف انرژي است.

مثلا براي هر مايل ريل گذاري براي قطارهاي مغناطيسي هزينه اي حدود 10 تا 30 ميليون دلار پيش بيني

مي شود.

همچنين از تكنولوژي ابر رساناها نيز در اين قطارها استفاده مي شود.

از كاربردهاي ديگر اين موتورها:

1-درايورهاي عمودي مثل آسانسورها

2- درايورهاي صنعتي مثل درايورهاي دستگاه تراش

3- كنترل كننده هاي اتوماتيك و روباتيك مثل كنترل كننده هاي بازوها

4- تسترهاي صنعتي كه براي آزمايش قطعات صنعتي به كار برده مي شوند.

فرهنگ ماركوس

:Linear Actuator دستگاهي كه به طور خطي و متناسب با انرژي الكتريكي ، يك حركت مكانيكي به وجود مي آورد.

:Linear Electric Motor

موتور الكتريكي خطي ، نوعي موتور الكتريكي با ساختمان خاصي كه حركت بين روتور و استاتور آن به عوض چرخشي ، به صورت خطي مي باشد.

ديود زنر:
ديود هاي زنر يا شكست ، ديود هاي نيمه هادي با پيوند p-n هستند كه در ناحيه باياس معكوس كار كرده و داراي كاربردهاي زيادي در الكترونيك ، مخصوصآ به عنوان ولتاژ مبنا و يا تثبيت كننده ي ولتاژ دارند.

هنگاميكه پتانسيل الكتريكي دو سر ديود را در جهت معكوس افزايش دهيم در ولتاژ خاصي پديده شكست اتفاق مي افتد، بد ين معني كه با افزايش بيشتر ولتاژ ، جريان بطور سريع و ناگهاني افزايش خواهد داشت. ديود هاي زنر يا شكست ديود هايي هستند كه در اين ناحيه يعني ناحيه شكست كار ميكنند و ظرفيت حرارتي آنها طوري است كه قادر به تحمل محدود جريانمعيني در حالت شكست مي باشند، براي توجيه فيزيكي پديده شكست دو نوع مكانيسم وجود دارد.
مكانيسم اول در ولتاژهاي كمتر از 6 ولت براي ديودهايي كه غلظت حامل ها در آن زياد است اتفاق مي افتد و به پديده شكست زنر مشهور است. در اين نوع ديود ها به علت زياد بودن غلظت ناخالصي ها در دو قسمت p و n ، عرض منطقه ي بار فضاي پيوند باريك بوده و در نتيجه با قرار دادن يك اختلاف پتانسيل v بر روي ديود (پتانسيل معكوس) ، ميدان الكتريكي زيادي در منطقه ي پيوند ايجاد مي شود.
با افزايش پتانسيل v به حدي مي رسيمكه نيروي حاصل از ميدان الكتريكي ، يكي از پيوند هاي كووالانسي را مي شكند. با افزايش بيشتر پتانسيل دو سر ديود از انجايي كه انرژي يا نيروهاي پيوند كووالانسي باند ظرفيت در كريستال نيمه هادي تقريبأ مساوي صفر است ، پتانسيل تغيير چنداني نكرده ، بلكه تعداد بيشتري از پيوندهاي ظرفيتي شكسته شده و جريان ديود افزايش مي يابد.
آزمايش نشان ميدهد كه ضريب حرارتي ولتاژ شكست براي اين نوع ديود منفي است ، يعني با افزايش درجه حرارت ولتاژ شكست كاهش مي يا بد. بنابر اين ديود با ولتاژ كمتري به حالت شكست مي رود (انرژي باند غدغن براي سيليكن و ژرمانيم در درجه حرارت صفر مطلق بترتيب 1.21 و0.785 الكترون_ولت است، و در درجه حرارت 300 درجه كلوين اين انرژي براي سيليكن ev 1.1و براي ژرمانيم ev0.72 خواهد بود). ثابت مي شود كه مي دان الكتريكي لازم براي ايجاد پديده زنر در حدود 2*10است.
اين مقدار براي ديود هايي كه در آنها غلظت حامل ها خيلي زياد است در ولتاژهاي كمتر از 6 ولت ايجاد مي شود . براي ديودهايي كه داراي غلظت حاملهاي كمتري هستند ولتاژ شكست زنر بالاتر بوده و پديده ي ديگري بنام شكست بهمني در آنها اتفاق مي افتد (قبل از شكست زنر) كه ذيلأ به بررسي آن مي پردازيم.
مكانيسم ديگري كه براي پديده شكست ذكر مي شود ، مكانيسم شكست بهمني است. اين مكانيسم در مورد ديودهايي كه ولتاژ شكست آنها بيشتر از 6 ولت است صادق مي باشد . در اين ديود ها به علت كم بودن غلظت ناخالصي ، عرض منطقه ي بار فضا زياد بوده و ميدان الكتريكي كافي براي شكستن پيوندهاي كووالانسي بوجود نمي آيد ، بلكه حاملهاي اقليتي كه بواسطه انرژي حرارتي آزاد مي شود ، در اثر ميدان الكتريكي شتاب گرفته و انرژي جنبشي كافي بدست آورده و در بار فضا با يون هاي كريستال برخورد كرده و در نتيجه پيوندهاي كووالانسي را مي شكنند . با شكستن هر پيوند حاملهاي ايجاد شده كه خود باعث شكستن پيوند هاي بيشتر مي شوند .
بدين ترتيب پيوندها بطور تصاعدي يا زنجيري و يا بصورت پديده ي بهمني شكسته مي شوند و اين باعث مي شود كه ولتاژ دو سر ديود تقريبأ ثابت مانده و جريان آن افزايش يافته و بواسطه ي مدار خارجي محدود مي شود . چنين ديود هايي داراي ضريب درجه ي حرارتي مثبت هستند . زيرا با افزايش درجه ي حرارت اتمهاي متشكله كريستال به ارتعاش در آورده ، در نتيجه احتمال برخورد حاملهاي اقليت با يونها ، بهنگام عبور از منطقه بار فضا زيادتر مي گردد . به علت زياد شدن برخوردها احتمال اينكه انرژي جنبشي حفره يا الكترون بين دو برخورد متوالي بمقدار لازم براي شكست پيوند برسد كمتر شده و در نتيجه ولتاژ شكست افزايش مي يابد.

کار با مولتی متر

آیا تا کنون به آزمایشگاه برق – الکترونیک وارد شده اید؟ ممکن است که ترس از برق گرفتگی و یا هر حاد ثه ای دیگر سدی برای کنجکاوی شما گردد. اما در واقع چنین نیست . با رعایت کردن کلیه نکات ایمنی بی شک شما نیز می توان از لذت کشفیات جدید و یا حتی شنیدن صدای یک بوق ساده که ساخته دست خود شماست برخوردار گردید.

در این پست قصد داریم شما را با ساده ترین دستگاه اندازگیری در آزمایشگاه برق آشنا کنیم.

مولتی متر:

مولتی متر ها امروزه در انواع مختلف دیجیتالی با قابلیت های متفاوت در بازار یافت می شود. برای شروع بد نیست با ساده ترین آن "مولتی متر selector ی " کار خود را آغاز کنیم.

در شمای کلی این دستگاه یک صفحه مدرج به همراه یک selector مشاهده می کنید. همانطور که از اسم آن مشهود است این دستگاه برای اندازگیری کمیت هایی مانند اختلاف پتانیسل- مقاومت- جریان طراحی گردیده و برای استفاده از selector دستگاه به ترتیب بر روی واژه های volt- ohm – ampere کمک گرفته می شود.
لازم به تذکر است روی دسته سلکتور نشانگری مو جود است که تعیین کننده دامنه کاری در اندازگیری های شما می باشد.
این دستگاه نیز مانند هر سیستم دیگری دارای دو ترمینال آند و کاتد می باشد. برای استفاده صحیح از دستگاه بایستی سیم مشکی را به ترمینال منفی و سیم قرمز را به ترمینال مثبت متصل کنید. حال دکمه power دستگاه را زده و هر نوع اندازگیری را می توانید شروع کنید.

حال فرض می کنیم که مقاوتی را که می خواهیم آزمایش کنیم 100 اهم باشد. با تو جه به اینکه سلکتور روی 1*R ایستاده عقربه عدد 100 را نشان میدهد و چنانچه رنگهای روی مقاومت پاک شده باشند در خواهیم یافت که مقاومت ما 100 اهمی است ولی اگر مقاومت ما از 5 کیلو اهم بیشتر باشد عقربه تقریبا روی علامت بینهایت می ایستد و ما در این مبنا نمی توانیم مقدار مقاومت را بخوانیم . از این رو سلکتور را روی R*10 قرار میدهیم.
R*10 به این معنی است که اگر عقربه هر عددی را نشان دهد آن عدد باید ضربدر 10 شود تا مقدار اصلی مقاوت را بتوانیم بخوانیم.

به عنوان مثال اگر مقاومت ما 10 کیلو اهم باشد عقربه روی یک کیلو اهم می ایستد و اگر یک کیلو را ضربدر 10 کنیم مقدار اصلی مقاومت که همان 10 کیلو اهم است به دست می آید. در این ردیف Range یا مبنا نیز بیشتر از 50 کیلو اهم را نمی توان خواند. پس اگر مقاومت ما از این مقدار بیشتر باشد باید سلکتور را روی R*100 قرار دهیم و همانطور مانند قبل هر چه عقربه نشان داد باید این دفعه ضربدر 100 کنیم.

مطلبی را که باید یاد آور شویم این است که هر وقت ما مبنا و یا رنج را در قسمت آزمایش مقاومتها عوض کنیم باید عقربه را "میزان" یا Adjust کنیم.

طریقه میزان کردن عقربه(calibration):
به این ترتیب است که اگر سلکتور را روی RX قرار دادیم باید دو سیم اهم متر را به هم وصل کنیم. در این صورت عقربه منحرف می شود و باید روی عدد صفر بایستد. چون مقاوتی بین دو سیم اهم متر وجود ندارد. ولی اگر اینطور نشد باید عقربه را با ولومی که سمت راست اهم متر با علامت اهم نشان داده شده میزان کنیم تا روی عدد صفر بی حرکت بماند و بعد مقاومت مورد نظر را آزمایش می کنیم .

حال به قسمت ولتاژها می پردازیم:
ابتدا از ولتاژ مستقیم DC.V شروع می کنیم. همانطور که میبینید این قسمت دارای شش مبنای اندازگیری است که از 0.25 ولت تا 1000 ولت مستقیم را می تواند اندازه بگیرد. طرز کار این قسمت نیز تقریبا مانند اهم است یعنی اگر سلکتور را روی 10 ولت قرار دهیم دستگاه ما حداکثر تا 10 ولت را می تواند نشان دهد.
این طبقه بندی اعداد را روی صفحه قسمتی که سه طبقه عدد قرار دارد می توانید ببینید. سمت چپ مدار نیز با DC.V و میلی آمپر مشخص شده . حال اگر شما خواسته باشید که یک باتری و یا منبع تغذیه جریان مستقیم را آزمایش کنید باید سیم مثبت دستگاه را به مثبت منبع تغذیه و سیم منفی دستگاه را به منفی منبع تغذیه وصل نمایید. اگر چنانچه باتری شما به عنوان مثال شش ولت است باید سلکتور را روی عدد 10 قرار دهید. در این صورت عقربه عدد 6 را نشان می دهد ولی اگر باتری شما از 10 ولت بیشتر و از 50 ولت کمتر بود باید سلکتور را روی عدد 50 قرار داد و چنانچه بیشتر بود روی 1000 ولت.

برای اندازگیری جریان مستقیم نیز مانند ولتاژ عمل میکنیم . یعنی اگر سلکتور را روی عدد 0.5 قرار دهیم دستگاه حداکثر تا 0.5 میلی آمپر میتواند اندازه بگیرد و اگر روی 10 باشد حداکثر 10 میلی آمپر و چنانچه روی 250 باشد تا 250 میلی آمپر.

در پست های آینده به توضیحات بیشتری در مورد دیگر دستگاه های اندازگیری خواهیم پرداخت.

مدولاسيون:
در انواع وسيعي از سيستم هاي مهندسي مفهومي بنام مدولاسيون نقشي محوري ايفا مي نمايد. در حالت كلي ، يك سيستم مدولاسيون سيستمي است كه در آن سيگنالي جهت كنترل پارامتري از سيگنالي ديگر بكار گرفته مي شود .

از ميان كاربردهاي مدولاسيون دامنه ، بكار گيري آن در سيستم هاي مخابراتي از اهميت خاصي برخوردار است . بطور معمول براي هر يك از انواع كانالهاي مخابراتي محدوده اي از فركانس وجود دارد كه براي ارسال سيگنال مناسبترين محدوده بشمار مي رود . به عنوان مثال ، جو به سرعت سيگنالهاي واقع در محدوده فركانسي صوتي ( 10Hz تا 20Hz ) را تضعيف مي كند، در حاليكه سيگنالهاي واقع در محدوده فركانسهاي بالاتر را تا فواصل زيادي منتسر مي كند.

بدين لحاظ ،ارسال سيگنالهاي صوتي مانند صحبت و يا موسيقي از طريق كانالهايي كه از انتشار در جو زمين استفاده مي كنند ، به كمك يك سيستم مدولاسيون كه سيگنال مورد نظر را بر يك سيگنال حامل فركانس بالا سوار مي كند ، صورت مي گيرد . يكي از سيستم هاي مدولاسيون معمول براي اين منظور " مدولاسيون دامنه سينوسي" است كه در آن سيگنال حاوي اطلاعات ، مثلأ صحبت و يا موسيقي ، به منظور ايجاد تغيير در دامنه يك سيگنال حامل سينوسي كه فركانس آن در محدوده مناسب قرار دارد ، بكار مي رود .

با بكار گيري سيستم هاي مدولاسيون ، ارسال همزمان بيش از يك سيگنال با طيفهاي رويهم افتاده نيز از طريق يك كانال مشترك امكان پذير است ، به اين عمل مولتي پلكس كردن گفته مي شود.

كاربرد ديگري از اصول مدولاسيون دامنه در فرايندي است كه طي آن قطاري از پالسهاي مستطيلي با فواصل و اندازه هاي مساوي در سيگنال حاوي اطلاعات ضرب مي شود ، به اين فرايند مدولاسيون دامنه پالس گفته مي شود . اين روش مدولاسيون ، علاوه بر اينكه خود داراي اهميت زيادي در سيستم مخابراتي است ، ارتباط نزديكي نيز با مفهوم نمونه برداري دارد. بر اساس اين مفهوم تحت شرايطي خاص يك سيگنال مي تواند توسط آن كه با فواصل زماني مساوي از يكديگر قرار دارند معرفي شود.

كاربرد عمده مدولاسيون دامنه در سيستم هاي پيوسته در زمان و در تبديل سيگنالهاي پيوسته در زمان به سيگنالهاي گسسته در زمان است . انواع مهم ديگري از مدولاسيون نيز وجود دارد؛ مثلأ مدولاسيون فركانس و يا فاز سينوسي ، كه در آن سيگنال حاوي اطلاعات براي تغيير فركانس و يا فاز يك حامل سينوسي حول يك فركانس مركزي به كار گرفته مي شود .

دید کلی: ممکن است تصور شود که ساخت مدارهای مجتمع ، شامل تعداد زیادی قطعه بهم متصل شده روی یک بستر Si از جنبه فنی و اقتصادی مخاطره آمیز باشد، در حالی که روشهای نوین امکان انجام اینکار را بصورت مطمئن و نسبتا کم هزینه فراهم ساخته است. در بیشتر مواقع یک مدار کامل روی تراشه Si را می‌توان بسیار ارزانتر و مطمئنتر از یک مدار مشابه با استفاده از قطعات مجزا تولید کرد. دلیل اصلی این امر امکان ساخت صدها مدار مشابه بطور همزمان روی پولک Si است که این فرآیند تولید گروهی Batch Fabrication نامیده می‌شود. این مدارها که بطور کامل روی یک تراشه نیم رسانا قرار می‌گیرند مدارهای یکپارچه نامیده می‌شوند.
واژه یکپارچه از لحاظ ادبی که به معنای تک سنگی بوده و به مفهوم آن است که کل مدار در یک قطعه واحد از نیم رسانا جا داده شده است. مهمترین عنصر تکنولوژی IC تراشه یکپارچه است که می‌تواند دارای هزاران یا میلیونها ترانزیستور منفرد باشد، این مدارها روی پولک Si به قطر 6 یا 8 اینچ ساخته می‌شوند. پس این مدارها با استفاده از زدایش انتخابی ، برش یا خراش توسط تیغه الماسی یا لیزر و شکستن آن به مربعها یا مستطیلهای کوچک از مدارهای منفرد تفکیک می‌شود و پس از آن هر مدار روی یک بستر مناسب نصب شده و اتصال زنی و بسته بندی انجام می‌گیرد.

فرآیند ساخت
نقاب گذاری و آلایش انتخابی
هدف از فرآیند ساخت ، آلایش انتخابی نواحی معین از نیم رسانا و اتصال مناسب عناصر بدست آمده بوسیله یک الگوی فلز کاری است. با منظور کردن مراحل اکسایش ، تعداد عملیات بکار رفته در ساخت یک مدار می‌تواند کاملا زیاد باشد به عنوان مثال ترانزیستور نفوذ داده شده را در نظر می‌گیریم، مراحل اساسی عبارتند از:

رشد لایه اکسید اول
بازکردن یک پنجره در SiO2 برای نفوذ بیس
انجام نفوذ بر
رشد یک لایه اکسید دوم
باز کردن یک پنجره برای نفوذ امیتر
انجام نفوذ فسفر
رشد یک لایه اکسید سوم
باز کردن پنجره‌هایی برای اتصالات بیس و امیتر
تبخیر Al روی سطح
برداشتن Al بجز در الگوهای فلز کاری مورد نظر
در این مثال ساده دو مرحله اکسایش ، دو نفوذ و یک فلز کاری بکار رفته است. تعداد نقابهای لازم 4 عدد است، دو تا برای نفوذ ، یکی برای پنجره‌های اتصالات و یکی برای تعریف فلز کاری. برای مدارهای مجتمع مراحل خیلی بیشتر و در نتیجه نقابهای خیلی زیادی لازم است. نکته مهم کاهش ابعاد هر مدار و استفاده از پولکهای بزرگ به منظور افزایش تعداد قطعات قابل استفاده از تولید گروهی است. مفهوم این امر این است که نقابهای مختلف باید بسیار دقیق بوده و در طی هر مرحله لیتوگرافی نوری بخوبی همراستا شوند.
در حالت کلی یک نسخه دقیق از الگوی مورد نظر برای یکی از مراحل نقاب گذاری ، برای عضوی از آرایه مدارها تهیه می‌شود. این نسخه اولیه عکسبرداری شده و ابعاد آن کاهش می‌یابد. سپس یک دوربین با تکرار مرحله‌ای برای عکسبرداری از الگوی کوچک شده و انجام کوچک سازی نهایی مورد استفاده قرار گرفته و این روند را برای هر مستطیل در آرایه نهایی که می‌تواند دارای صدها الگوی مشابه باشد تکرار می‌کند. آرایه الگوی نهایی روی یک نقاب شیشه‌ای چاپ شده و این نقاب در مرحله لیتوگرافی روی پولک Si قرار داده می‌شود

لیتوگرافی خط - ریز Fine - Line Lithography
تلاش در جهت جا دادن چگالی عملیاتی مدام در حال افزایش روی یک تراشه Si اشتیاق شدیدی برای هر چه کوچکتر ساختن اجزاء مدار بوجود آورده است. شرایط بدعت و مصرف توان نیز طراحان را به استفاده از ابعاد کوچکتر متمایل می‌کند. لیتوگرافی نوری عامل محدود کننده فرآیند کاهش ابعاد است، اگر از نور فرابنفش برای تاباندن به لایه حساس به نور از طریق یک نقاب استفاده شود. حداقل پهنای خطوط در نهایت به دلیل آثار تفرقی یا پراش به چند طول موج محدود می‌شود.
برای مثال برای یک ماوراء بنفش به طول موج 0.35 میکرو متر نباید انتظار داشت که پهنای خطوط کمتر از حدود 1 میکرو متر باشد. بدیهی است که برای ابعاد هندسی زیر میکرونی لازم است که طول موجهای کوتاهتر به لایه حساس نور تابانده شود. بنابه قضیه دوبروی که طول موج یک ذره بطور معکوس با ممان تغییر می‌کند پس برای دستیابی به طول موجهای کوتاهتر باید ذرات سنگینتر یا فوتونهای پر انرژی در نظر گرفته شود. لکترونها ، یونها یا پروتوهای ایکس بهترین مورد در این خصوص هستند.
عایق سازی Isolon ati
یک مرحله مهم در فرآیند ساخت مدار مجتمع ایجاد عایق الکتریکی بین عناصر مدار است، اگر ترانزیستور دو قطبی روی یک تراشه ساخته می‌شود تمام نواحی کلکتور مشترک می‌بودند پس لازم است که بیشتر عناصر عایق سازی شده و سپس توسط الگوهای فلز کاری به یکدیگر متصل شوند. مثلا برای ترانزیستور n - p - n یک روش عایق سازی ، نفوذ الگویی از خندقهای نوع p در یک لایه رونشستی نوع n واقع در بستر از نوع p است. بستر نوع p پشتیبانی مکانیکی ساختار را بر عهده دارد و به همراه الگوی نفوذی نوع p نواحی عایق شده برای ماده نوع n را تعریف می‌کند.
چون هر قطعه را می‌توان در جزیره‌ای از نوع n قرار داد، با نگه داشتن ماده بستر نوع p در منفی‌ترین پتانسیل موجود در مدار ، عایق سازی خوبی بدست خواهد آمد. یک عیب این روش ظرفیت ذاتی موجود در پیوند نهایی عایق ساز p - n است. ظرفیت ایجاد شده بین دیواره‌های جانبی ناحیه n و پیوندهای نفوذ داده شده را می‌توان با استفاده از ترکیبهای مختلف عایق اکسیدی حذف کرد.
یک طرح عایق سازی که بویژه برای مدارهای با چگالی بالا مفید است در برگیرنده تشکیل چاله‌های نسبتا عمیق و پر کردن آن با پلی سیلیسیوم است. در این فرآیند یک لایه نیترید الگوسازی شده و به عنوان نقاب برای زدایش ناهمسانگرد سیلیسیوم به منظور تشکیل چاله بکار می‌رود. اکسایش داخل چاله تشکیل یک لایه عایق داده و بعد از آن با استفاده از روش نشست بخار شیمیایی چاله از پلی سیلیسیوم پر می‌شود

ساخت مقاومتها و خازنها بیرون از تراشه Si [i][u]

فرآیند لایه ضخیم
مقاومتها و الگوهای اتصالات داخلی روی یک بستر سرامیکی به روش سیلک اسکرین Silk Screen__ (نوعی سیستم چاپ که در آن روی چهار چوبی پارچه مخصوص توری کشیده می‌شود و طرح مورد نظر روی این پارچه پیاده می‌شود و با عبور رنگ در سوراخهای باز و بسته توری نقش دلخواه روی هر چه که بخواهیم چاپ می‌شوند) چاپ می‌شوند خمیرهای مقاومتی و هدایتی متشکل از پودرهای فلزی در شکل سازمان یافته روی بستر چاپ شده و در یک اجاق حرارت داده می‌شوند.

فرآیند لایه نازک
از دقت و کوچک سازی بیشتری برخوردار بوده و عموما در جایی که فضا اهمیت دارد ترجیح داده می‌شود الگوهای اتصال بندی و مقاومتهای لایه نازک را می‌توان به روش خلا روی یک بستر سرامیکی شیشه‌ای یا لعابی نشاند. لایه‌های مقاومتی معمولا از جنس تانتالیوم یا سایر فلزات مقاومتی بوده و رساناها نیز غالبا آلومینیوم یا طلا هستند.
مزایای مدارات مجتمع
معایب ناشی از اتصال لحیم کاری شده در مدارهای با قطعات مجزا به میزان بسیار زیادی کاهش می‌یابد.
بسیاری از عملیات مداری را می‌توان در یک فضای کوچک جا داد، امکان بکار گیری تجهیزات الکترونیکی پیچیده در بسیاری از کاربردها که در آنها وزن و فضا اهمیت حیاتی دارد، نظیر وسایل نقلیه هوایی و فضایی وجود خواهد داشت.
زمان پاسخ و سرعت انتقال سیگنال بین مدارها
درصد قطعات مفید که در فرآیند تولید گروهی حاصل می‌شود، معمولا بر اثر وجود نقصهایی در پولک Si یا در مراحل ساخت قطعات معیوب نیز بوجود می‌آید.

تکنولوژی stepper motor

آیا تا کنون به واژه motion (حرکت) فکر کرده اید. امروزه اهمیت جابه جایی در کلیه زمینه ها احساس می شود. حرکت و سرعت تعریف جدیدی را از جهان امروز ارائه می دهد.

کنترل حرکتی در حوزه الکترونیک به معنی کنترل صحیح حرکت یک شی بر اساس فاکتور هایی مانند سرعت - مسافت- بارگیری و یا ترکیبی از کلیه موارد می باشد. امروزه سیستم های کنترل حرکتی بسیار زیادی مو جود است که می توان از stteper motors- linear stepper motors- Dc brush-... نام برد. در اینجا به توضیحات مختصری از تکنولوژی step motor ها اکتفا می کنیم.

در تئوری از stepper motor به عنوان یک شگفتی در ساده سازی یاد می شود. اساسا هر stepper یک مو تور با یک میدان مغناطیسی می باشد که خود به صورت الکتریکی رو شن شده و باعث چرخش دایرهای آرماتور آهنربا می شود.
قسمت کنترل کننده حرکت از یک کابل میکرو پروسسور جهت تولید پالس های پله ای و ایجاد سیگنال های مسیر حرکت تشکیل شده است. و هر indexer بایستی قادر به انجام دستورات اجرایی باشد.
motion driver و یا همان آمپلی فایر دستورات سیگنال های رسیده از منبع را به قدرت مورد نیاز برای چرخش پره های مو تور می شود. امروزه تعداد زیادی driver با قدرت های مختلف جریان و ولتاژ در ساختار تکنولوژی یافت می شود.

هر stepper motor یک وسیله مغناطیسی است که هر پالس دیجیتال را به یک چرخش مکانیکی مانند چرخش پره تبدیل می کند. از مزیت های آن به هزینه پایین- امنیت بالا - ساده بودن و قابل استفاده بودن در هر محیط می توان اشاره کرد.

انواع stepper motor ها :
variable reluctance
permanent magnet
hybrid

چگونگی طراحی هر driver تعیین کننده نوع خروجی هر stepper motor است که دارای سه نوع full- half- microstep می باشد.
Full step:
استاندارد طراحی دارای 50 چرخندا دندانه دار و تو لید کننده 20 پالس پله ای برای چرخش مکانیکی هر عنصر است.

Half step:
به معنی آن است که مو تور می تواند دارای 400 حرکت پله ای در هر دوره باشد. در این سیستم یک چرخنده خود دارای انرژی ست که باعث چرخش تناوبی دو چرخنده دیگر می شود. half stepping یک راه حل عملی تر در صنعت است.

microstep:
یک تکنولوژی نسبتا جدید است که جریان چرخش هر چرخنده را کنترل می کند. این کنترل در سطحی انجام می شود که تقسیم کننده ای فرئی دور تری در بین قطبها قرار گیرد.

از معروفترين نرم افزارهای مهندسی برق(الکترونيک) می توان به pspice،
protel،orcad و EWB اشاره نمود.
pspice و orcad(که نسخهء کامل آن شامل pspice نيز هست)برای طراحی و آناليز مدارات الکترونيکی استفاده می شوند و بيشتر جنبهء آموزشی برای دانشجويان دارند و در دو نسخهء آموزشی و تجاری عرضه می گردند که جديدترين نسخه های آن،کتابخانه های وسيعی از قطعات الکترونيکی را شامل می شوند.
برای ديدن اطلاعات بيشتر می توانيد به www.orcad.comمراجعه نماييد.
اما protel برای طراحی فيبر مدار چاپی(pcb) مورد استفاده قرار می گيرد که جديدترين نسخهء آن يعنی protel DXP فقط برای ويندوزهای xp و 2000 طراحی شده است.شما می توانيد اطلاعات بيشتر را در www.protel.com ببينيد.

بسم الله الرحمان الرحیم

شاخه های مهندسی برق-الکترونیک

مقدمه

مغز متفکر و مبتکرا انسان است که در سبقتی بی سابقه خالق علومی جدید مانند کامپیوتر و الکترونیک و شبکه های اطلاعاتی و....است و تا حدودی او را با نوعی ترس کاذب مواجه ساخته است. شاید داستان رباطی را شنیده باشید که در قرن 19 میلادی سازنده خود را به اتش کشید.
اما پس از گذشت 2 قرن دیگر اکنون در قرن 21 میلادی شاهد تاثیر بسیار عمیق این علوم به ویژه الکترونیک در عرصه زندگی بشر هستیم.هر یک از ما حتی اگر صاحب یک زندگی اجتماعی بسیار ساده باشیم از زمانی که چشمهایمان را باز می کنیم خواه نا خواه با وسایل الکترونیکی سرو کار داریم. چراغ خواب- ریش تراش- قهوه جوش... تا عظیم ترین ژنراتور هاو توربینها مواجه هستیم.
به یاری ایزد منان سهی و تلاشی در جهت معرفی قسمتی بسیار کوچک از دنیای الکترونیک و پیشرفتهای ان خواهیم داشت.

شاخه های مهندسی برق-الکترونیک
1) الکترونیک(انالوگ-دیجیتال)
2) ارتباطات(انالوگ-دیجیتال)
3) سیستم های قدرت power system
4) کنترول سیستم ها(انالوگ-دیجیتال)control system
5) تئوری شبکه های الکترونیکی network theory
6) مهندسی پزشکی biomedical enjineering
7) پردازش سیگنال های دیجیتال digital signal processing
8) ابزار دقیق instrumentation
9) تئوری میدانهای الکترومغناطیس
Electro-magnetic(EM)field theory
10)الکترونیک حالت جامدsolid state electronic
11)هوش مصنوعی Artifitial inteligence

فرکانسهای رادیویی:
امواج رادیویی با داشتن بلند ترین طول موج و کمترین بسامد و کمترین پالس در هر ثانیه مهمترین راه برای ارسال اطلاعات بین وسایل کنترل از راه دور و دستگاههای مادر محسوب میشوند.امروزه به صورت گسترده در هواپیماهاو هلیکوپتر هاو برجهای مراقبت- ارسال قمر های مصنوعی- ارسال اطلاعات به شبکه های ماهوارها و ارسال انواع مکالمات مورد استفاده قرار می گیرد.

الکترونیک مدرن:
مفاهیم بنیادین فیزیک هسته ای که شامل فوتون- کوانتوم انرژی- پدیده فتو الکتریک و .... الفبای الکترونیک مدرن را تشکیل می دهند. مهمترین کاربرد این شاخه از الکترونیک تولید قطعات با ویژگی های متفاوت و توانایی های خارق العاده در منتاژ برد های الکترونیکی محسوب می شود.برای مثال دیود به عنوان قطعه یکسو کننده جریان امروزه به صورت گستردهای در زمینه منتاژبردهای اکترونیکی مورد بحث قرار گرفته است.

میکرو الکترونیک:
طیف گسترده امواج الکترو مغناطیس- قدرت و پالس انها در هر ثانیه مفاهیم اولیه این زمینه را تشکیل می دهند. گاما- ایکس- فرا بنفش- فرو سرخ- امواج رادیویی دامنه گستردهای از موارد استفاده را در پیش پای انسان قرار داده است.

هوش مصنوعی:
مهمترین و جذاب ترین بخش از شاخه های مهندسی برق- الکترونیک محسوب می شود.انجام کلیه کارهای زندگی انسان از موارد سادهای مانند جارو زدن- تا کنترول قمر های مصنوعی- انجام اعمال جراحی و .. تعریفی کامل برای نشان دادن گستردگی این رشته خواهد بود که در دو بخش R- vision وR-motive مطرح خواهد شد.

تازه ها:
محصولی از شرکت intel 875P
Cpu:socket 478
Chipset:intel 875p + ich5R
Fsb:400/533/800MHZ
Memory:4/DIMM Dual DDR400 ECC/NON-ECC memory
Expansion:(1)AGP 8X-(5)PCI-(1)CMR(chaintech Multimedia Riser)
Audio:7.1 cH(VIA ENVY 24PT) w/ spdif out
Dual lan:PRO/1000CT NETWORK CONNECTION &REALTEK 10/100 MB
IDE:ATA100
S-ATA RAID:2.S-ATA150 w/RAID
IEEE 1394:3. IEEE 1394

قابلیتها:
1) قابلیت پشتیبانی از این تکنولوژی اختصاصی اینتل که مو جب افزایش قابل توجه راندمان همانند یک سیستم دو پر دازنده ای می شود.
2) پشتیبانی از سریعترین فر کانس موجود برای پردازنده های اینتل
3) بهرگیری از تکنولوژی اینتل برای کاهش تاخیر در مبادله اطلاعات بین پردازنده و حافظه به منظور افزایش بازده
4) پشتیبانی از حافظه هایECC مساوی است با سرعت و بازده بالاتر
5) پشتیبانی از سریعترین نوع حافظه با معماری 128 بیت برای رسیدن به حداکثر سرعت.
6) دارای سریعترین رابط گرافیکی با پهنای باند 2.1 گیگا بایت در ثانیه- معادل با دو برابر AGP4X
7) این پورت به شما امکان انتقال اطلاعات را با سرعت 480 مگا بایت در ثانیه می دهد.

طراحی و مدلسازی مدارهای دیجیتال VERILOG HDL

سرعت- دقت و سادگی زبانهای توسیف سخت افزار انقلاب بزرگی را در زمینه طراحی دیجیتال ایجاد کرده است. از بین این زبانها زبان برنامه نویسی verilog یکی از ابزارهای بسیار قوی برای توصیف سخت افزار دیجیتال می باشد. این زبان به دلیل شباهت زیاد به زبان برنامه نویسی C از مقبولیت بالایی برخوردار است.
علاوه بر سهولت یادگیری این زبان دارای قابلیت کارکرد موازی است که درمدلسازی مدارهای دیجیتال ضروری می باشد. نر م افزارهای شبیه ساز قادرند مدار مدلسازی شده به کمک این زبان را با دقت و سرعت بسیار بالایی شبیه سازی کنند.
طراح به کمک این زبان قادر است ساختار سلسله مراتبی لازم برای مدار دیجیتال را ایجاد کرده و ان را در چهار لایه مختلف از نظر خلاصه سازی تو صیف کند .در بالاترین لایه تنها عملکرد و الگوریتم رفتاری مدار مستقل از نحوه پیاده سازی ان توصیف شده و در پائین ترین لایه عملکرد مدار به کمک کلید های الکترونیکی توصیف می شود.
علاوه بر این به کمک توابع سیستمی اماده طراح به راحتی می تواند نتایج شبیه سازی را ذخیره کرده یا بر روی صفحه نمایش دهد و یا در صورت نیاز توابع دلخواه خود را ایجاد کند.

به کمک ساختارهای مو جود در این زبان می توان برای بررسی صحت عملکرد مدار مدلسازی شده از انواع روش های تست استفاده کرد. با برنامه نویسی مناسب و به کمک ابزار های سنتزی مدار تو صیف شده قابل پیاده سازی بر روی سخت افزار واقعی است.این سخت افزار می تواند مدارات دیجیتال قابل برنامه ریزی FPGA/PLD با مدارهای مجتمع با کاربرد خاص ASCI باشد . قابلیت مدلسازی اخیر این زبان را قادر ساخته است تا مدار را در شرایطی معادل با شرایط فیزیکی مدلسازی کند.
زبان توصیف سخت افزار verilog یکی از دو زبان استاندارد مورد تائید انجمن بین المللی مهندسی برق و کامپیوتر IEEE می باشد. این انجمن با معرفی استاندارد جدید VERILOG-2001 قابلیت بیشتری را به این زبان اضافه کرده است.