ساده ترین مثال برای شروع کدگذاری داده های آنالوگ به سیگنال دیجیتال، صوت است. چطور صدای خود راروی کامپیوتر ذخیره می‌کنید و در اینترنت به اشتراک می‌گذارید؟

خروجی میکروفن، داده آنالوگ است که در کامپیوتر به صفر و یک تغییر می‌کند. کامپیوتر با روش‌هایی داده های انالوگ را طوری به صفر و یک تبدیل می‌کند که بتواند از روی آن دوباره صدا را بازسازی کند.

ابزاری که داده های انالوگ را به دیجیتال تبدیل می‌کند کُدِک نام دارد. این وسیله با نام های دیگری چون رقمی ساز، مبدل انالوگ به دیجیتال که به ترتیب ترجمه عبارت های Digitizer و Analog to Digital Convertor هستند، نیز شناخته می‌شود.

هدف اصلی این ابزار تبدیل کردن داده انالوگ به دنباله ای از بیت های صفر و یک است به گونه ای که اطلاعات اولیه را بتوان از روی آن بازسازی کرد و انها را به صورت کد های NRZ یا هر کد دیگری نمایش و انتقال داد.



مدولاسیون دامنه (Pulse Amplitude Modulation)

اولین مرحله از مدولاسیون داده های آنالوگ به دیجیتال PAM نام دارد. در این تکنیک یاد می‌گیریم چطور از داده های آنالوگ نمونه برداری کنیم. نمونه برداری در اینجا بدین معناست که که دامنه سیگنال را در فواصل زمانی مشخص اندازه می‌گیریم. هر چه اندازه این فاصله زمانی کمتر باشد، نمونه بر داری دقیق تر است.

روش PAM به تنهایی روشی برای انتقال و کد گذاری داده های آنالوگ نیست. زیرا در این روش سیگنال آنالوگ به سیگنال نمونه برداری تبدیل می‌شود و همچنان این سیگنال را نیز نمی توانیم در رسانه ی انتقال دیجیتال عبور دهیم. زیرا داده ها هنوز آنالوگ هستند.

تکنیک PAM در واقع مقدمه ای برای روش مدولاسیون کد پالس (Pulse Code Modulation) یا به اختصار PCM است که در ادامه به توضیح ان می پردازیم.

مدولاسیون کد پالس (Pulse Code Modulation)

سیگنال خروجی که از روش PAM به دست آوردیم را به عنوان سیگنال ورودی برای این روش به کار می‌بریم. اولین قدم کوانتیزه کردن پالس های PAM است.

گفتیم در PAM در فاصله های زمانی مشخص از سیگنال آنالوگ نمونه بر داری می‌کنیم. نمونه های گرفته شده ممکن است دارای مقادیر غیر صحیح باشند. برای انتقال داده ها ابتدا مجبوریم داده هایی که مقدار آنها ناصحیح است را کوانتیزه کرده و به مقادیر صحیح تبدیل کنیم.



پس از کوانتیزه کردن نمونه ها، کار ساده می‌شود. می توانید حدس بزنید؟

تنها کافیست اندازه های کوانتیزه شده را به مبنای دو تبدیل کنیم. با این کار رشته ای از صفر و یک ها تولید خواهد شد و این صفر و یک به راحتی در رسانه ی انتقال دیجیتال منتشر می شوند. در این تکنیک گیرنده نیز از روش کار مطلع است و از روی مقادیر خوانده شده بر اساس فاصله زمانی نمونه برداری شده، سیگنال مورد نظر را بازسازی می کند.



با توجه به مطالب گفته شده، واضح است که هر چه میزان نرخ نمونه برداری بیشتر باشد (البته بستگی به نوع سیگنال دارد) و بازه های لازم برای کوانتیزه کردن اعداد PAM کوچک تر باشد، سیگنال بازسازی شده در سمت گیرنده دقیق تر خواهد بود و به این ترتیب کیفیت صدای انتقال یافته از فرستنده به گیرنده افت کمتری خواهد داشت.





نرخ نمونه برداری

میزان نرخ نمونه برداری در این روش حرف اساسی را می‌زند. اگر بازه نمونه برداری درست انتخاب نشود، سیگنال آنالوگ شکل خود را از دست می دهد و در سمت گیرنده نمی تواند بازسازی شود.

تکنیک های نمونه برداری متفاوتی وجود دارند که سه روش ایده آل، طبیعی و سر تخت را می توان نام برد. نمونه برداری مانند عمل سوئیچ رفتار می کند که به طور متناوب با پریود زمانی مشخص باز و بسته می شود. معکوس فاصله نمونه برداری، فرکانس نمونه برداری خوانده می شود.

بر اساس قضیه نایکوئیست (Nyquist Theorem)، نرخ نمونه برداری باید حد اقل دو برابر بالاترین مولفه فرکانسی (دو برابر پهنای باند) سیگنال آنالوگ باشد. عددی که این قضیه بیان می کند حداقل عددی است که گیرنده توسط آن می تواند سیگنال فرستاده شده را بازسازی کند.

 

(( در منزل یا خودروی خود نشسته‌اید. رادیو را روشن می‌کنید تا به آن گوش دهید، گوينده راديو در حال اعلام ساعات پخش برنامه‌ها وفرکانس رادیویی ایستگاه مربوطه است، پخش برنامه‌ها و فركانس راديويي ايستگاه مربوطه است، " موج FM ، رديف ......،  موج AM فركانس ......... مگاهرتز".

تا به حال فكر كرده‌ايد كه AM و FM يعني چه؟چه تفاوتی دارند واصلا" به چه  کار می آیند؟  

دراین شماره، شما را با دو روش  رایج مدولاسیون امواج رادیویی ومختصری هم " سرويس پخش همگاني " آشنا مي‌كنيم.))

سرويس پخش همگاني يا  Broad casting  به معنای انتشار و ارسال صدا و یا تصویر (یا هر دو )به تعداد زیادی از گیرنده‌ها رادیو و یا تلويزیوني گفته می‌شود.    در ایالات متحده  اولین ایستگاه رادیویی پخش همگانی در سال1920 آغاز به کار نمود واز دو سال بعد از ان رفته  رفته ایستگاه رادیویی تجاری کار خود را شروع کردند. اين روند همچنان ادامه يافت تا اينكه در سال ‌2003 تعداد ايستگاه‌هاي تجاري به 804/4 ايستگاه، تنها باند در   AMرسيد.

جالب آنكه تعداد ايستگاه‌هاي FM در سال 1983 از ايستگاه‌هاي AM پيشي گرفت، چنانكه تا سال 1998 تعداد آنها به 179/6 ايستگاه تجاري و 2400  ایستگاه غیر تجاری رسید. از طرف دیگر پخش همگانی تلويزیونی نیز که در همان دهه1920 آغاز به کارکرده بود، با مصادف شدن با جنگ  جهانی دوم، دستخوش اختلال و رشد کند شد اما امسال تا سال 1996 تعداد ایستگاه‌های پخش تلويزیونی تجاری به 1340  و غیر تجاری به 600  ایستگاه رسید.

رانزیستور چیست؟

تذکر:هنگام کار با مدار ها جدا احتیاط کنید و نکات ایمنی را رعایت نمایید و تا جاییکه امکان دارد از افراد آشنا به برق راهنمایی بطلبید.

ترانزیستورها یکی از قطعات اساسی در الکترونیک هستند.ترانزیستور ها سوئیچ هایی هستند که برای خاموش و روشن کردن بکار می روند.اگر چه ترانزیستور ها یک قطعه ی ساده هستند اما یکی از مهم ترین قطعات الکترونیکی هستند.مثلا ترانزیستور تنها قطعه ای است که در ساخت یک پردازشگر پنتیوم استفاده می شود.یک چیپ پنتیوم تقریبا 3.5 میلیون ترانزیستور دارد.ترانزیستور هایی که در پنتیوم وجود دارند کوچکتر از ترانزیستوری هستند که ما استفاده خواهیم کرد اما عملکرد آن ها یکسان است.شکا زیر ترانزیستوری که ما استفاده خواهیم کرد را نشان می دهد:

ترانزیستور دارای سه پایه به نام های کلکتور (Collector) و بیس (Base) و امیتر (Emitter) می باشد.معمولا کلکتور با حرف C و بیس با حرف B و امیتر با حرف E نمایش داده می شود.گاهی اوقات این پایه ها در طرف مسطح ترانزیستور مشخص شده اند.ترانزیستور دارای یک طرف صاف و یک طرف گرد می باشد.اگر طرف گرد آن رو به روی شما باشد پایه ی کلکتور سمت چپ,بیس در وسط و امیتر در سمت راست خواهد بود.

از نماد زیر برای رسم یا نمایش ترانزیستور در مدار استفاده می شود.

بیس,سوئیچ خاموش و روشن ترانزیستور می باشد.اگر جریان به سمت بیس جاری شود,جریان از کلکتور به سمت امیتر جاری خواهد شد (سوئیچ روشن است) و اگر جریانی به سمت بیس نداشته باشیم,جریان نمی تواند از کلکتور به سمت امیتر جاری شود (سوئیچ خاموش است).در شکل زیر مدار پایه ای را که ما برای ترانزیستور ها داریم مشاهده می کنید:

برای ساخت مدار ما باید ترانزیستور را همراه یک مقاومت دیگر به مداری که قبلا ساخته ایم اضافه کنیم.قبل از هرگونه تغییری در بردبورد (BreadBoard) منبع قدرت خاموش یا قطع کنید.برای قرار دادن ترانزیستور ابتدا پایه های آن را به آرامی جدا کنید و هر پایه را در سطری جداگانه در بردبورد قرار دهید.پایه ی کلکتور ترانزیستور باید با پایه ی مقاومتی که زمین شده است (با سیم مشکی) در یک سطر باشد.حالا یک سیم پرشی از مین به مقاومت 2.2 کیلواهمی و به امیتر ترانزیستور ببرید.سپس یکی از پایه های دیگر مقاومت را در یک سطر خارجی قرار دهید,حالا بردبورد شما باید شبیه شکل زیر باشد:

حال یک سر سیم پرشی زرد را در سطر مثبت (کنار خط قرمز) و سر دیگر آن را در همان سطر مقاومت 100 کیلو اهمی قرار دهید (به بیس متصل نشود).با روشن کردن منبع قدرت ال ای دی نیز رو شن خواهد شد.حال یک سر سیم پرشی زرد را از سطر مثبت به سطر زمین (کنار خط آبی) جابجا نمایید.با اینکار دیگر جریان به سمت پایه ی بیس ترانزیستور جاری نمی شود.

حال می خواهیم با استفاده از قانون اهم جریان وارد شده به ترانزیستور و جریانی که از ال ای دی عبور می کند را محاسبه کنیم.برای اینکار ما باید دو نکته را در مورد ترانزیستور ها در نظر داشته باشیم:

1)اگر ترانزیستور روشن باشد ولتاژ بیس آن 0.6 ولت بیشتر از ولتاژ امیتر خواهد بود.

2)اگر ترانزیستور روشن باشد ولتاژ کلکتور 0.2 ولت بیش تر از ولتاژ امیتر خواهد بود.

پس هنگامی که مقاومت 100 کیلو اهمی  به منبع جریان مستقیم 12 ولت (12VDC) متصل باشد,مدار مانند شکل زیر خواهد بود:

بنابراین جریان جاری شده در مقاومت 100 کیلو اهمی برابر است با :

(12 – 0.6) / 100000 =
0.000114 A = 0.114 mA.

جریان جاری شده در مقاومت 2.2 کیلو اهمی برابر است با:

(10.6 – 0.2) / 2200 = 0.0047
A = 4.7 mA

اگر بخواهیم جریان جاری شدخ در ال ای دی افزای ش یابد,می توانیم از مقاومت کوچکتری نسبت به جای مقاومت 2.2 کیلو
اهمی استفاده کنیم و از این طریق ما بدون اینکه جریان ورودی را تغییر دهیم افزایش جریان در ال ای دی را خواهیم داشت.این یعنی اینکه ما می توانیم وسایلی را که با
قدرت بالایی کار می کنند (مانند موتورهای الکتریکی) را توسط مدارهایی با قدرت پایین و سبک کنترل کنیم.اگر چه میکرو کنترلر در نمی تواند جریان کافی برای روشن و خاموش کردن لامپ و موتور را  تامین کند اما قادر است که ترانزیستور را خامنوش و روشن کند و ترانزیستور می تواند جریان زیاد لامپ ها و موتورها را کنترل کند.

همچنین بخاطر داشته باشید که وقتی که ترانزیستور خاموش است جریانی در آن جاری نمی شود.

    
 
TRANSISTOR PAGE INDEX
   Select a transistor topic from the list below.

Please visit our 101 Science Store
+++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++

The Transistor Story -

"The transistor was probably the most important invention of the 20th Century, and the story behind the invention is one of clashing egos and top secret research." 

The First Point ContactTransistor

This picture shows the workbench of John Bardeen and Walter Brattain at Bell Laboratories. They were supposed to be doing fundamental research about crystal surfaces. The experimental results hadn't been very good, though, and there's a rumor that their boss, William Shockley, came near to canceling the project.  But in 1947, working alone, they switched to using tremendously pure materials.  It dawned on them that they could build the circuit in the picture. It was a working amplifier!  John and Walter submitted a patent for the first working point contact transistor.  Shockley was furious and took their work and invented the junction transistor and submitted a patent for it 9 days later. The three shared a Nobel Prize. Bardeen and Brattain continued in research (and Bardeen later won another Nobel). Shockley quit to start a semiconductor company in Palo Alto. It folded, but its staff went on to invent the integrated circuit (the "chip") and to found Intel Corporation. By 1960, all important computers used transistors for logic, and ferrite cores for memory. Memory chips replaced core in the 1970's.

---

   
1. INTRODUCTION  - A transistor is a small electronic device that can cause changes in a large electrical output signal by small changes in a small input signal.  That is, a weak input signal can be amplified (made stronger) by a transistor.  For example, very weak radio signals in the air can be picked up by a wire antenna and processed by transistor amplifiers until they are strong enough to be heard by the human ear.  A transistor consists of three layers of silicon or germanium semiconductor material.  Impurities are added to each layer to create a specific electrical positive or negative charged behavior.   "P" is for a positive charged layer and "N" is for a negative charged layer.  Transistors are either NPN or PNP in the configuration of the layers.  There is no particular difference here except the polarity of voltages that need to be applied to make the transistor operate. The weak input signal is applied to the center layer called the base and usually referenced to ground which is also connected to the bottom layer called the emitter.  The larger output signal is take from the collector also referenced to ground and the emitter.  Additional resistors and capacitors are required along with at least one DC power source to complete the transistor amplifier.  You should have already studied the basic electricity and basic electronics sections of this web site and have a fairly good understanding of how resistors and capacitors effect electrical circuits.   A typical transistor amplifier is shown below.

Transistors

This page covers practical matters such as precautions when soldering and identifying leads. The operation and use of transistors is covered by the Transistor Circuits page.

Types | Connecting | Soldering | Heat sinks | Testing | Codes | Choosing | Darlington pair

Also see: Heat sinks | Transistor Circuits

Function

Transistors amplify current, for example they can be used to amplify the small output current from a logic IC so that it can operate a lamp, relay or other high current device. In many circuits a resistor is used to convert the changing current to a changing voltage, so the transistor is being used to amplify voltage.

A transistor may be used as a switch (either fully on with maximum current, or fully off with no current) and as an amplifier (always partly on).

The amount of current amplification is called the current gain, symbol h_FE.
For further information please see the Transistor Circuits page.

---

Types of transistor

Transistor circuit symbols

There are two types of standard transistors, NPN and PNP, with different circuit symbols. The letters refer to the layers of semiconductor material used to make the transistor. Most transistors used today are NPN because this is the easiest type to make from silicon. If you are new to electronics it is best to start by learning how to use NPN transistors.

The leads are labelled base (B), collector (C) and emitter (E).
These terms refer to the internal operation of a transistor but they are not much help in understanding how a transistor is used, so just treat them as labels!

A Darlington pair is two transistors connected together to give a very high current gain.

In addition to standard (bipolar junction) transistors, there are field-effect transistors which are usually referred to as FETs. They have different circuit symbols and properties and they are not (yet) covered by this page.

---

Transistor leads for some common case styles.

Connecting

Transistors have three leads which must be connected the correct way round. Please take care with this because a wrongly connected transistor may be damaged instantly when you switch on.

If you are lucky the orientation of the transistor will be clear from the PCB or stripboard layout diagram, otherwise you will need to refer to a supplier's catalogue to identify the leads.

The drawings on the right show the leads for some of the most common case styles.

Please note that transistor lead diagrams show the view from below with the leads towards you. This is the opposite of IC (chip) pin diagrams which show the view from above.

Please see below for a table showing the case styles of some common transistors.

---

Crocodile clip Photograph © Rapid Electronics.

Soldering

Transistors can be damaged by heat when soldering so if you are not an expert it is wise to use a heat sink clipped to the lead between the joint and the transistor body. A standard crocodile clip can be used as a heat sink.

Do not confuse this temporary heat sink with the permanent heat sink (described below) which may be required for a power transistor to prevent it overheating during operation.

---

Heat sink Photograph © Rapid Electronics

Heat sinks

Waste heat is produced in transistors due to the current flowing through them. Heat sinks are needed for power transistors because they pass large currents. If you find that a transistor is becoming too hot to touch it certainly needs a heat sink! The heat sink helps to dissipate (remove) the heat by transferring it to the surrounding air.

For further information please see the Heat sinks page.

---

Testing a transistor

Transistors can be damaged by heat when soldering or by misuse in a circuit. If you suspect that a transistor may be damaged there are two easy ways to test it:

Testing an NPN transistor

1. Testing with a multimeter

Use a multimeter or a simple tester (battery, resistor and LED) to check each pair of leads for conduction. Set a digital multimeter to diode test and an analogue multimeter to a low resistance range.

Test each pair of leads both ways (six tests in total):

• The base-emitter (BE) junction should behave like a diode and conduct one way only.
• The base-collector (BC) junction should behave like a diode and conduct one way only.
• The collector-emitter (CE) should not conduct either way.

The diagram shows how the junctions behave in an NPN transistor. The diodes are reversed in a PNP transistor but the same test procedure can be used.

A simple switching circuit to test an NPN transistor

2. Testing in a simple switching circuit

Connect the transistor into the circuit shown on the right which uses the transistor as a switch. The supply voltage is not critical, anything between 5 and 12V is suitable. This circuit can be quickly built on breadboard for example. Take care to include the 10k resistor in the base connection or you will destroy the transistor as you test it!

If the transistor is OK the LED should light when the switch is pressed and not light when the switch is released.

To test a PNP transistor use the same circuit but reverse the LED and the supply voltage.

Some multimeters have a 'transistor test' function which provides a known base current and measures the collector current so as to display the transistor's DC current gain h_FE.

---

Transistor codes

There are three main series of transistor codes used in the UK:

• Codes beginning with B (or A), for example BC108, BC478
  The first letter B is for silicon, A is for germanium (rarely used now). The second letter indicates the type; for example C means low power audio frequency; D means high power audio frequency; F means low power high frequency. The rest of the code identifies the particular transistor. There is no obvious logic to the numbering system. Sometimes a letter is added to the end (eg BC108C) to identify a special version of the main type, for example a higher current gain or a different case style. If a project specifies a higher gain version (BC108C) it must be used, but if the general code is given (BC108) any transistor with that code is suitable.
• Codes beginning with TIP, for example TIP31A
  TIP refers to the manufacturer: Texas Instruments Power transistor. The letter at the end identifies versions with different voltage ratings.
• Codes beginning with 2N, for example 2N3053
  The initial '2N' identifies the part as a transistor and the rest of the code identifies the particular transistor. There is no obvious logic to the numbering system.

---

Choosing a transistor

Most projects will specify a particular transistor, but if necessary you can usually substitute an equivalent transistor from the wide range available. The most important properties to look for are the maximum collector current I_C and the current gain h_FE. To make selection easier most suppliers group their transistors in categories determined either by their typical use or maximum power rating.

To make a final choice you will need to consult the tables of technical data which are normally provided in catalogues. They contain a great deal of useful information but they can be difficult to understand if you are not familiar with the abbreviations used. The table below shows the most important technical data for some popular transistors, tables in catalogues and reference books will usually show additional information but this is unlikely to be useful unless you are experienced. The quantities shown in the table are explained below.

NPN transistors
Code	Structure	Case style	IC max.	VCE max.	hFE min.	Ptot max.	Category (typical use)	Possible substitutes
BC107	NPN	TO18	100mA	45V	110	300mW	Audio, low power	BC182 BC547
BC108	NPN	TO18	100mA	20V	110	300mW	General purpose, low power	BC108C BC183 BC548
BC108C	NPN	TO18	100mA	20V	420	600mW	General purpose, low power
BC109	NPN	TO18	200mA	20V	200	300mW	Audio (low noise), low power	BC184 BC549
BC182	NPN	TO92C	100mA	50V	100	350mW	General purpose, low power	BC107 BC182L
BC182L	NPN	TO92A	100mA	50V	100	350mW	General purpose, low power	BC107 BC182
BC547B	NPN	TO92C	100mA	45V	200	500mW	Audio, low power	BC107B
BC548B	NPN	TO92C	100mA	30V	220	500mW	General purpose, low power	BC108B
BC549B	NPN	TO92C	100mA	30V	240	625mW	Audio (low noise), low power	BC109
2N3053	NPN	TO39	700mA	40V	50	500mW	General purpose, low power	BFY51
BFY51	NPN	TO39	1A	30V	40	800mW	General purpose, medium power	BC639
BC639	NPN	TO92A	1A	80V	40	800mW	General purpose, medium power	BFY51
TIP29A	NPN	TO220	1A	60V	40	30W	General purpose, high power
TIP31A	NPN	TO220	3A	60V	10	40W	General purpose, high power	TIP31C TIP41A
TIP31C	NPN	TO220	3A	100V	10	40W	General purpose, high power	TIP31A TIP41A
TIP41A	NPN	TO220	6A	60V	15	65W	General purpose, high power
2N3055	NPN	TO3	15A	60V	20	117W	General purpose, high power
Please note: the data in this table was compiled from several sources which are not entirely consistent! Most of the discrepancies are minor, but please consult information from your supplier if you require precise data.
PNP transistors
Code	Structure	Case style	IC max.	VCE max.	hFE min.	Ptot max.	Category (typical use)	Possible substitutes
BC177	PNP	TO18	100mA	45V	125	300mW	Audio, low power	BC477
BC178	PNP	TO18	200mA	25V	120	600mW	General purpose, low power	BC478
BC179	PNP	TO18	200mA	20V	180	600mW	Audio (low noise), low power
BC477	PNP	TO18	150mA	80V	125	360mW	Audio, low power	BC177
BC478	PNP	TO18	150mA	40V	125	360mW	General purpose, low power	BC178
TIP32A	PNP	TO220	3A	60V	25	40W	General purpose, high power	TIP32C
TIP32C	PNP	TO220	3A	100V	10	40W	General purpose, high power	TIP32A
Please note: the data in this table was compiled from several sources which are not entirely consistent! Most of the discrepancies are minor, but please consult information from your supplier if you require precise data.

Structure	This shows the type of transistor, NPN or PNP. The polarities of the two types are different, so if you are looking for a substitute it must be the same type.
Case style	There is a diagram showing the leads for some of the most common case styles in the Connecting section above. This information is also available in suppliers' catalogues.
IC max.	Maximum collector current.
VCE max.	Maximum voltage across the collector-emitter junction. You can ignore this rating in low voltage circuits.
hFE	This is the current gain (strictly the DC current gain). The guaranteed minimum value is given because the actual value varies from transistor to transistor - even for those of the same type! Note that current gain is just a number so it has no units. The gain is often quoted at a particular collector current IC which is usually in the middle of the transistor's range, for example '100@20mA' means the gain is at least 100 at 20mA. Sometimes minimum and maximum values are given. Since the gain is roughly constant for various currents but it varies from transistor to transistor this detail is only really of interest to experts. Why hFE? It is one of a whole series of parameters for transistors, each with their own symbol. There are too many to explain here.
Ptot max.	Maximum total power which can be developed in the transistor, note that a heat sink will be required to achieve the maximum rating. This rating is important for transistors operating as amplifiers, the power is roughly IC × VCE. For transistors operating as switches the maximum collector current (IC max.) is more important.
Category	This shows the typical use for the transistor, it is a good starting point when looking for a substitute. Catalogues may have separate tables for different categories.
Possible substitutes	These are transistors with similar electrical properties which will be suitable substitutes in most circuits. However, they may have a different case style so you will need to take care when placing them on the circuit board.

---

Darlington pair

This is two transistors connected together so that the amplified current from the first is amplified further by the second transistor. This gives the Darlington pair a very high current gain such as 10000. Darlington pairs are sold as complete packages containing the two transistors. They have three leads (B, C and E) which are equivalent to the leads of a standard individual transistor.

Atmospheric physics: Heating up the heavens Battling rumours of death beams and mind control, an ionosphere research facility in Alaska finally brings science to the fore. Sharon Weinberger reports. Sharon Weinberger E. KENNEDY/NAVAL RES. LAB. The HAARP facility includes 180 antennas.E. KENNEDY/NAVAL RES. LAB. It's a Strangelovian scenario that only the Pentagon could dream up: North Korea, in the throes of a military coup, launches a nuclear weapon that explodes 120 kilometres above the Earth. The blast fills the atmosphere with 'killer' electrons that would within days knock out the electronics of all satellites in low-Earth orbit. It would cause hundreds of billions of dollars of damage, and affect military, civilian and commercial space assets. If this doomsday scenario sounds outlandish, then the possible response may sound even more improbable: injecting radio waves into the atmosphere to force these energetic electrons out of orbit. Yet this is exactly what the US Department of Defense is looking at in a major ionospheric research facility in Alaska. The High Frequency Active Auroral Research Program (HAARP) has been entwined with controversy since its birth. Originally envisioned as a way to facilitate communications with nuclear-armed submarines, HAARP took almost two decades to build and has incurred around US$250 million in construction and operating costs. It consists of 360 radio transmitters and 180 antennas, and covers some 14 hectares near the town of Gakona about 250 kilometres northeast of Anchorage. SOURCE: AFRL/ONR Click to see how HAARP works.SOURCE: AFRL/ONR With 3.6 megawatts of power at its command, HAARP is the most powerful ionospheric heater in the world. At its heart is a phased-array radar that emits radio waves that are partially absorbed between 100 kilometres and 350 kilometres in altitude, accelerating electrons there and 'heating' the ionosphere (see graphic, right). In effect, HAARP allows scientists to turn the ionosphere, the uppermost and one of the least understood regions of the atmosphere, into a natural laboratory. It is one of several ionospheric heaters scattered around the world. The facilities create unique opportunities to study the fundamental physics behind how plasma and electromagnetic waves interact. Researchers have already used HAARP to create an artificial aurora and otherwise study the basic physics of how charged particles behave in the ionosphere. Experiments have been ongoing for several years, but the facility didn't reach full power until last June. As yet it may be too early to assess whether its research potential has been worth the time and money invested in it, particularly given the ever-changing justifications for building it. The facility, which has been passed around varying military agencies, including the Office of Naval Research, the Air Force Research Laboratory and the Defense Advanced Research Projects Agency (DARPA), is perhaps the only research facility that has had to justify itself as being neither a death beam aimed at Russia nor a mind-control device. So prevalent are the conspiracy theories that HAARP has even been referred to in a Tom Clancy novel, in which a fictional facility is used to induce mass psychosis in a Chinese village. In fact, HAARP is a unique case of cold war-era military goals meshing with scientific research, and then maintaining that linkage even after the end of the war. If the conspiracy theories surrounding HAARP draw on fantastical ideas of death beams, then the real history of the facility is almost as colourful. Death beams and submarines HAARP traces its origins back to cold war-era concerns over nuclear annihilation, when US and Soviet submarines prowled the deep seas, engaged in an elaborate game of hide and seek. By staying underwater, the submarines avoided detection, but they also couldn't communicate well — the deeper they went, the weaker the contact signal became. Then, in 1958, Nicholas Christofilos, a physicist at the Lawrence Livermore National Laboratory in California, proposed using extremely low frequency (ELF) waves to communicate with submarines underwater. His idea, adopted as Project Sanguine, eventually led to the development of operational facilities in Michigan and Wisconsin. But these were mired in controversy. They were huge — needing 135 kilometres of antenna wire to transmit the signal — and many took exception to their goals and to the possible detrimental effects on the health of people living nearby. The Navy eventually closed them down in 2004, saying that they were no longer needed. Another approach to ELF submarine communication was to take advantage of electrojets — currents of charged particles that flow through the ionosphere and could act as a virtual antennas, transmitting messages to submarines. Once this idea was proven experimentally1 in the mid-1980s, physicist Dennis Papadopoulos, then of the Naval Research Laboratory in Washington, DC, began trying to drum up support for a new facility. At the time the Pentagon was shutting down over-the-horizon radar sites that had been designed to detect Soviet bombers attacking the United States — including one in Gakona, an ideal location because it is underneath an electrojet. So Papadopoulos, who is now at the University of Maryland in College Park and has served as a scientific adviser for HAARP since the project's inception, argued for building an ionospheric heater there. The facility would help the Navy to study ELF waves, it would provide scientists with an ionospheric heater and it would guarantee continued life for the military site in Alaska, something that Alaskan Senator Ted Stevens, famous for steering congressional dollars to his home state, also liked. “That,” says Papadopoulos, “was the genesis.” But even before construction began, people started to speculate about what the facility could be used for and why it was being built. In a news conference in 1990, Stevens talked about bringing energy from the aurora borealis “down to Earth so it could be used” to solve the world's energy crises, earning him the mockery of physicists. Others such as Nick Begich, the son of another Alaskan lawmaker, began claiming that HAARP was really intended as a missile defence weapon. According to Papadopoulos, these claims, although far-fetched, were based on a sliver of truth: Bernard Eastlund, a consultant to one of the firms building HAARP, had filed a series of patents making extraordinary claims that HAARP-like technology could be used as a defence shield by transforming natural gas into microwaves, which would knock out incoming Soviet missiles. The idea, jokingly dubbed the “killer shield”, was even reviewed by the JASON defence advisory group, but was dismissed as “nonsense”, according to Papadopoulos. From annihilation to defence With the breakup of the Soviet Union, submarine communications no longer seemed as crucial, and HAARP needed a new raison d'être. Supporters proposed new tactics, such as studying ELF waves' ability to map out underground bunkers like those found in North Korea, a goal that quickly drew scepticism. “Scientific research to better understand Earth's ionosphere is a worthwhile endeavour.” Philip Coyle After the terrorist attacks of 9/11, however, the military found a new use for HAARP. In 2002, a panel headed by Anthony Tether, the director of DARPA, recommended that the facility be used to study ways to counter the effects of a high-altitude nuclear detonation, which would release energetic electrons that could cripple low-Earth satellites. Electrons are produced naturally in this region when the solar wind, a stream of energetic particles flowing from the Sun, slams into the magnetic envelope that protects Earth. The planet has its own self-cleaning mechanism to rid itself of the particles: it eventually dumps them lower into the atmosphere through natural auroras and lightning. Scientists are now looking at whether they can accelerate this process by creating 'whistler' waves, which would kick the electrons into low enough altitudes — around 100 kilometres — where they would rain out naturally. No one knows for sure whether it will work. “It is what we call a data-starved area — theory is ahead of actual observations,” says Paul Kossey, HAARP's programme manager at the Air Force Research Laboratory at Hanscom Air Force Base, Massachusetts. Several experiments are being done to look at this possibility. Stanford University in Palo Alto, California, for example, is involved in the One Hop Experiment, which uses HAARP to inject very-low-frequency waves into the magnetosphere to create whistlers. The investigators use a buoy and ships in the South Pacific, where the waves fall back to Earth, to measure the presence of whistler waves2. Mitigating the radiation from an atmospheric nuclear detonation would require an entirely new facility, and the technology would be daunting. In 2006, a New Zealand-led group of scientists published a paper3 arguing that any attempt to remediate radiation could lead to worldwide blackouts of high-frequency radio waves, disrupting communications and navigation. And some say that countering such high-altitude nuclear detonations is simply unrealistic. “I think scientific research to better understand Earth's ionosphere is a worthwhile endeavour,” says Philip Coyle, a former associate director of the Livermore laboratory who served as the Pentagon's chief weapons tester during the administration of President Bill Clinton. But, he adds, they don't know how much energy they would need to flush the electrons, or how, ultimately, injecting this much energy would change the ionosphere. In the meantime, there are plenty of straightforward science questions for HAARP to look into. The ionized part of the atmosphere has long captivated researchers, going back to the days of Nikola Tesla, who dreamed of using it to send electricity around the world. In 1933, scientists found that changing the electron density in the ionosphere could alter the propagation of radio signals4. That discovery eventually led to the development of ionospheric heaters to study these and other effects. Bells and whistles Radiation from solar flares is one area of interest. “These things are really important because it is the radiation coming off the Sun that is the main cause of satellite failure or potential death in human space exploration,” says Michael Kosch, the deputy head of the communication systems department at Lancaster University, UK. Other areas include looking at the processes that cause an aurora — when electrons in the magnetosphere collide with the uncharged particles of the atmosphere, creating the optical emissions often seen as brilliantly coloured lights in the night sky. One of HAARP's most cited accomplishments is the creation of the first artificial aurora visible to the naked eye5. On zapping the ionosphere, HAARP created a green aurora between 100 and 150 kilometres high — in the middle of a natural aurora. “That was something you couldn't predict,” says Michael Kelley, a physicist at Cornell University in Ithaca, New York, who has been involved with HAARP. Scientists want to better understand the B. MARTINSON/AP processes involved in creating auroras.B. MARTINSON/AP Other ionospheric heaters around the world include a lower-power US facility in Arecibo, Puerto Rico, which has been offline since a flood several years ago (although plans are under way to refurbish it), and one in the Russian city of Vasilsursk, which has struggled with funding issues. HAARP's closest peer is a powerful ionospheric heater at the European Incoherent Scatter (EISCAT) Scientific Association in northern Scandinavia. EISCAT's heater has cost roughly $24 million to build and operate to date, and was the first to create an artificial aurora, even before HAARP. HAARP, though, has the highest power as well as the most advanced optics and diagnostic equipment. But most of all, its phased-array radar means that the signals can be steered and controlled digitally. It can also create multiple beams, which can be shaped, or changed instantaneously to sweep north, south, east and west. “I think the main thing that makes it unique is that it has a much wider frequency operating range,” adds Kosch, who has also worked extensively at EISCAT. HAARP operates between 2.8 and 10 megahertz, whereas EISCAT operates between 3.9 and 8 megahertz. “It can operate in a much lower frequency range than the one we can use here in Europe,” Kosch says. As HAARP was only finished in 2007, scientists and Pentagon officials involved in the project concede that management issues, such as allocating time at the facility, are still in the formative stages. In fact, one of the most recent HAARP experiments is something that's not likely to show up in the scientific literature at all: an experiment done in January that involved sending radio waves to the Moon and then having amateur radio enthusiasts and a receiving antenna in New Mexico measure the reflected signals. But Papadopoulos says that the experiment was more for the amateur radio community than for scientists. “HAARP can operate in a much lower frequency range than the one we can use here in Europe.” Michael Kosch At the moment, time at the facility is divided between researcher-directed work, which takes place during 'campaigns' of two to three weeks, and military needs. “It's a fairly complicated situation in which we support new researchers, and new people, by getting them involved in the campaigns, which is relatively cheap,” says Kossey. “Then of course we also fund [military] proposals and contracts that come in under broad agency announcements, in which researchers propose research that is of interest to the various organizations.” And even though HAARP is a military-owned facility, academics say that access has not been a problem. Umran Inan, the lead scientist for the Stanford work, says that Stanford has been one of the most frequent users, with numerous graduate students and foreign scientists working at the site. “Obviously, there are security arrangements, because it's a US Department of Defense facility,” says Kosch. “I'm a foreigner — escort required — but I am already so familiar to the people there, and so familiar with the facility, that it's not really a major problem.” ADVERTISEMENT HAARP's evolution may not have been straightforward, but it is, in the minds of many scientists who work there, a success. “HAARP has been a boon to science in this area, and I think the managers that run HAARP, from the very beginning, have involved the community,” says Inan. So unlike many other Department of Defense facilities that are built before there is a clear rationale, “in this case the community was involved from the very beginning, so the properties of the facilities were all defined with the involvement of the community. Now, I think it's a thriving success,” he says. As for HAARP's original legacy, as an antenna to send signals to submarines, that era has come and gone with the end of the cold war. “The communications for submarines is not as important any more,” says Papadopoulos. “There are,” he acknowledges, “no submarines from the other side.”

مقاومت الکتریکی یک مقاومت ایده‌ال عنصری است با یک مقاومت الکتریکی که صرفنظر از ولتاژ اعمالی به دو سرش یا جریان الکتریکی عبوری از آن ، ثابت می‌ماند. اما بدلیل اینکه مقاومتهای جهان واقعی نمی‌توانند این شرایط ایده‌ال را برآورده سازند، آنها را بگونه‌ای طراحی می‌کنند که در برابر تغییرات دما و دیگر عوامل محیطی ، نوسانات کمی در مقاومت الکتریکی شان ایجاد شود. مقاومتها ممکن است که ثابت یا متغییر باشند. مقاومتهای متغیر پتانسیومتر یا رئوستا نیز خوانده می‌شوند و این اجازه را می‌دهند که مقاومت وسیله توسط تنظیم یک میله یا لغزش یک ابزار کنترلی ، تغییر کند. برخی از مقاومتها بلند و نازک هستند و ماده مقاوم حقیقی در وسط آنها قرار دارد و یک پایه هادی در هر انتهای آن نصب شده است. به این مقاومت بسته محوری گفته می‌شود. تصویر سمت راست یک ردیف از مقاومتهایی را نشان می‌دهد که عموما در یک بسته بندی قرار داده می‌شوند. مقاومتهای استفاده شده در کامپیوترها و دیگر وسایل ، نوعا خیلی کوچکتراند و اغلب در بسته‌های با پایه سطحی (فن آوری پایه سطحی) بدون سیمهای رابط بکار می‌روند. مقاومتهای با توان بالاتر را در بسته‌های محکمتری قرار می‌دهند و بگونه‌ای طراحی شده‌اند که گرما را بطور موثری از بین ببرند، اما تمامی آنها دارای همان ساختار قبلی مقاومتها هستند. مقاومتها به عنوان بخشی از شبکه‌های الکتریکی بکار می‌روند و در علم میکرو الکترونیک و ابزارهای نیمه هادی شرکت دارند. اندازه گیری دقیق یک مقاومت بصورت نسبت ولتاژ به جریان است و واحد آن در دستگاه SI، اهم است. یک عنصر دارای مقاومت 1 اهم است اگر یک ولتاژ 1 ولتی دو سر عنصر منجر به یک جریان 1 آمپر شود که معادل جریان یک کولمب بار الکتریکی (تقریبا 6.242506 X 10 18 الکترون) در ثانیه در جهت مخالف است. یک جسم فیزیکی نوعی مقاومت است. اکثر فلزات، مواد هادی هستند و در برابر جریان الکتریسته مقاومت کمی دارند. بدن انسان ، یک تکه پلاستیک ، یا حتی یک خلا دارای مقاومتهایی هستند که قابل اندازه گیری است. موادی که دارای مقاومتهای بسیار بالایی هستند عایق نامیده می‌شوند. رابطه بین ولتاژ ، جریان و مقاومت در یک جسم توسط یک معادله ساده که از قانون اهم گرفته شده و اغلب با آن اشتباه می‌شود، بیان می‌شود: V = IR که در آن V ولتاژ دو سر مقاومت بر حسب ولت ، I جریان عبور کننده از مقاومت بر حسب آمپر و R مقدار مقاومت بر حسب اهم است. اگر V و I دارای یک رابطه خطی باشند که به مفهوم ثابت بودن R در یک محدوده است، آنگاه این ماده در آن محدوده اهمی خوانده می‌شود. یک مقاومت ایده آل دارای مقاومت ثابت در تمامی فرکانسها و مقادیر ولتاژ و جریان است. مواد ابر رسانا در دماهای بسیار پایین دارای مقاومت صفر هستند. عایقها ( نظیر آزمایشهای مربوط به هوا ، الماس ، یا مواد غیر هادی) ممکن است دارای مقاومتهایی بسیار بالا (اما نه بینهایت) باشند. لکن تحت ولتاژهای به میزان کافی زیاد، دچار شکست می شوند و جریان بزرگی را از خود عبور می‌دهند. مقاومت یک عنصر را می‌توان از مشخصه‌های فیزیکی آن محاسبه کرد. مقاومت با طول عنصر و مقاومت ویژه (یک خاصیت فیزیکی ماده) آن بطور مستقیم متناسب است و با سطح مقطع آن رابطه عکس دارد. معادله محاسبه مقاومت یک بخش ماده مانند زیر است: R = rL/A که در آن r مقاومت ویژه ماده ، L طول و A مساحت سطح مقطع است. این معادله را می‌توان برای موادی که از نظر شکل پیچیده‌ترند، بصورت انتگرالی نیز نوشت. اما این فرمول ساده برای سیمهای استوانه‌ای و اغلب هادیهای عمومی قابل استفاده است. این مقدار می‌تواند در فرکانسهای بالا به علت اثر پوستی ، که سطح مقطع در دسترس را کاهش می‌دهد، تغییر کند. مقاومتهای استاندارد را در مقادیری از چند میلی اهم تا حدود یک گیگا اهم به فروش می‌رسانند. تنها محدوده مشخصی از مقادیر که مقادیر ترجیح داده شده نام دارند در دسترس هستند. در عمل ، اجزای گسسته فروخته شده به عنوان مقاومت ، یک مقاومت کامل آنگونه که در بالا تعریف شد، نیستند. مقاومتها معمولا توسط خطایشان (حداکثر تغییرات مورد انتظار نسبت به مقاومت مشخص شده) بیان می‌شوند. در یک مقاومت با رنگ کد گذاری شده باند منتهی الیه سمت راست. اگر به رنگ نقره‌ای باشد خطای 10 درصد ، اگر به رنگ طلایی باشد خطای 5 درصد ، اگر به رنگ قرمز باشد خطای 2 درصد و اگر به رنگ قهوه‌ای باشد خطای 1 درصد را نشان می‌دهد. مقاومتهای با خطای کمتر هم وجود دارند که مقاومتهای دقیق خوانده می‌شوند. یک مقاومت دارای حداکثر ولتاژ و جریانی است که فراتر از آنها ، مقاومت ممکن است تغییر کند (در بعضی موارد به شدت) یا از نظر فیزیکی از بین برود (برای مثال بسوزد). اگر چه که برخی از مقاومتها دارای ولتاژ و جریان نامی‌اند، اغلب آنها توسط یک توان فیزیکی حداکثر که توسط اندازه فیزیکی تعیین می‌شود، ارزیابی می‌شوند. عموما توان نامی برای مقاومتهای کامپوزیت کربن و مقاومتهای ورقه فلزی 1.8 وات ، 1.4 وات و 1.2 وات است. مقاومتهای ورق فلزی نسبت به مقاومتهای کربنی در برابر تغییرات دما و گذر زمان پایدارترند. مقاومتهای بزرگتر قادرند که گرمای بیشتری را بدلیل سطح وسیعترشان از بین ببرند. مقاومتهای سیم پیچی شده و پر شده با شن هنگامی بکار می‌روند که توان نامی بالاتری مانند 20 وات مورد نیاز باشد. بعلاوه تمامی مقاومتهای حقیقی کمی خواص سلفی و خازنی از خود نشان می‌دهند که رفتار دینامیکی مقاومت ، ناشی از معادله ایده آل آن را تغییر می‌دهد. هر کدام از مقاومتهای یک ساختار مداری سری و موازی دارای اختلاف پتانسیل (ولتاژ) یکسان هستند. برای محاسبه مقاومت معادل کل آنها: Req-1 = 1/R1 + 1/R2 + … + 1/Rn خاصیت موازی بودن را می‌توان برای ساده سازی معادله ، با دو خط موازی (مانند هندسه) در معادلات نمایش داد. برای دو مقاومت موازی داریم: (Req = R1R2/(R1 + R2 جریان هر مقاومت در مدارهای سری و موازی ثابت است، اما ولتاژ در طول هر مقاومت ممکن است متفاوت باشد. مجموع اختلاف پتانسیلها (ولتاژ) برابر ولتاژ کلی است. برای محاسبه مقاومت کلی آنها: R = R1 + R2 + … + Rn یک شبکه مقاومتی که ترکیبی از مدارهای سری و موازی است را می‌توان به اجزا کوچکتری تجزیه کرد که یکسان یا غیر یکسانند. برای مثال: Req = R1R2/(R1 + R2) + R3 مقاومتهای متغیر مقاومت متغیر مقاومتی است که مقدارش می‌تواند توسط یک حرکت مکانیکی تعیین شود، برای مثال توسط دست تنظیم شود. مقاومتهای متغیر می‌توانند از نوع ارزان و تک دور یا از نوع چند دور با یک عنصر مارپیچی باشند. برخی از آنها حتی دارای نمایشگر مکانیکی تعداد دور نیز هستند. بطور سنتی مقاومتهای متغیر نامطمئن بوده‌اند، چرا که سیم یا فلز خورده یا فرسوده می‌شوند. (یک روش دیگر کنترل که در واقع یک مقاومت نیست اما شبیه آن عمل می‌کند، شامل یک سیستم سنسور فتو الکتریک است که چگالی نوری یک ورقه را اندازه می‌گیرد. بدلیل اینکه سنسور ورقه را لمس نمی‌کند، پوسیدگی رخ نمی‌دهد.) یک پتانسیومتر نوعی از مقاومتهای متغییر است که بسیار عام است. یکی از استفاده‌های عمومی آن به عنوان کنترل صدا در تقویت کننده‌های صوتی است. یک واریستور اکسید فلزی ، یا MOV نوع بخصوصی از مقاومت است که دارای دو مقدار مقاومت بسیارمتفاوت است، یک مقاومت بسیار بالا در ولتاژ پایین (زیر ولتاژ راه انداز) و یک مقاومت بسیار کم در ولتاژ بالا (بالاتر از ولتاژ راه انداز). این نوع از مقاومت معمولا برای حفاظت اتصال کوتاه در برقگیر تیر برق خیابانها یا به عنوان یک اسنابر استفاده می‌‌‌شود. یک مقاومت با ضریب دمایی مثبت/PTC یک مقاومت وابسته به دما است که دارای یک ضریب دمایی مثبت است. وقتی که دما افزایش می‌یابد، مقاومت هم زیاد می‌شود. PTC ها اغلب در تلویزیونها بصورت سری با سیم پیچ دمغناطیس کننده یافت می‌شوند که یک جرقه جریان کوتاه را از طریق سیم پیچ در هنگام روشن کردن تلویزیون ایجاد می‌کند. یک نسخه تخصصی یک PTC چند سوییچ است که مانند یک فیوز خود تعمیر عمل می‌کند. یک مقاومت با ضریب دمایی منفی/NTC نیز یک مقاومت وابسته به دماست، اما دارای یک ضریب دمایی منفی است. وقتی که دما افزایش می‌یابد مقاومت NTC کاهش می‌یابد. NTC ها عموما در آشکار سازهای دمای ساده و در ابزارهای اندازه گیری بکار می‌روند. سنسور با استفاده از تاریکی PNP تاریک سنسور اتوماتیک را می توان با استفاده از ترانزیستور PNP (BC557). همانطور که نور محیط در حال سقوط در کاهش LDR ، چراغ تابد. حساسیت مدار را می توان با استفاده از تنظیم مقاومت متغیر VR1. در زیر نوشته شده توسط مدیر در تاریخ 2010 مارس 17 در 09:15 مرتبط با پروژه های مادون قرمز ، پروژه های ترانزیستوری . نظر شما در مورد این پست . تاریک و سنسورهای نور با استفاده از رله تاریک حسگر با استفاده از دو ترانزیستور این کار همان مدار آشکارساز دیگر تاریک است. وقتی که نور در حال سقوط در LDR ، کم خود را درایوهای مقاومت ترانزیستور Q1 - BC547 به هدایت. این باعث میشود که ترانزیستور Q2 برش پایه به دلیل غرض ورزی کم است. D1 رهبری می کند قدرت می کنید تا زمانی که نور محیط می افتد در تاریخ LDR. هنگامی که مقاومت LDR بالا باشد در تاریکی ، ترانزیستور Q1 را متوقف و سپس اجرا و شروع به ترانزیستور Q2 انجام در D1 به رهبری تبدیل شود. اینجا کلیک کنید به دانش چگونه کار رله؟ آشکارساز تاریکی با استفاده از رله مدار در زیر آورده شده آشکارساز خودکار تاریک است. وقتی که نور در حال سقوط در LDR قطع می شود ، RL1 - 6Vrelay فعال می شود ، قطب می شود با شماره (بطور معمول باز متصل) ترمینال رله و D1 رهبری می شود قدرت را از طریق مقاومت R2 - 470R. آشکارساز نور با استفاده از رله پس از مدار همان ردیاب فوق تاریک. در این مورد ، پیکربندی رله تغییر یافته است. در حال حاضر ، شماره ترمینال (به طور معمول باز شده است سمت چپ باز شود. در صورت نرمال ، D1 - چراغ روشن باقی می ماند. وقتی که نور در حال سقوط در LDR است قطع شود ، قطب رله متصل به ترمینال شماره. از این رو ، NC (به طور معمول) متصل به ترمینال می کند قدرت گرفتن نیست و این که سوئیچ ها D1 - چراغ خاموش است. ارسال شده در ساعت توسط مدیر در تاریخ 2010 مارس 17 در 08:31 تحت نحوه استفاده از اجزاء ، پروژه های ترانزیستوری . نظر شما در مورد این پست . عکس Theremin و تلفن نشانگر سوء استفاده theremin عکس مدار ساده موسیقی است که تولید صدا با توجه به شدت نور در حال سقوط در LDR. موسیقی توسط جفت darlington تکمیلی ترانزیستور Q1 Q2 و تولید می شود. این دو ترانزیستور Q1 که از این سو به ان سو افتادن می شود قدرت را از طریق LDR. تلفن سوء استفاده نشانگر - ترکیب تقسیم ولتاژ و مدار theremin عکس وقتی خط تلفن در حالت (غیر فعال در قلاب) ، ولتاژ 48V پر از دی سی از تبادل نظر می رسد در سراسر خط. هنگامی که گوشی توسط بلند کردن دست را ، در سراسر ولتاژ خط مشغول سقوط به پایین در حدود 12V. بنابراین ، تحت شرایط غیر فعال (48V) ، تنظیم VR1 است برای دادن biasing ولتاژ مثبت به پایه Q3. به عنوان Q1 Q3 انجام می شود را به غرض ورزی معکوس و هدایت متوقف می شود. اگر تلفن مشغول است ، متوقف می شود Q3 انجام به علت افت ولتاژ در سراسر خطوط ، و به دنبال آن ، شروع می شود و Q1 Q2 beeping نوسان می کند و به گوش میرسد. بنابراین ، این مدار می تواند به عنوان شاخص برای تلفن بهره برداری و سوء استفاده توسط افراد غیر مجاز استفاده می شود. لینک های مرتبط : قانون تقسیم ولتاژ در زیر نوشته شده توسط مدیر در تاریخ 2010 مارس 17 در 08:31 پروژه های ترانزیستوری . نظر شما در مورد این پست . نور راه اندازی سوئیچ این نور مدار سوئیچ عمل است که ساخته شده است با استفاده از دو مدار - تیره حسگر با استفاده از 2 ترانزیستور و با استفاده از گزینه ضامنی 555 می باشد. برای دانستن بیشتر در مورد مدار بالا ذکر شد ، رفتن به : www.ldrengineering.com. در حال حاضر ، ما از منطق این مدار نور راه اندازی سوئیچ به سوئیچ از راه دور اداره می شود. شما نیاز به درک مدارهای زیر به منظور درک این مدار است. آ. سنسور به صورت خودکار با استفاده از تاریکی 2 ترانزیستور. ب عملیات رله. ج تعویض سوئیچ با استفاده از 555. ارسال شده در ساعت توسط مدیر در تاریخ 2010 مارس 17 در 08:30 تحت 555 پروژه ، پروژه های ترانزیستوری . نظر شما در مورد این پست . آشکارساز تاریکی با استفاده از 2 ترانزیستور این آثار به عنوان مدار آشکارساز دیگر تاریک است. وقتی که نور در حال سقوط در LDR ، کم خود را درایوهای مقاومت ترانزیستور Q1 - BC547 به هدایت. این باعث میشود که ترانزیستور Q2 برش پایه به دلیل غرض ورزی کم است. D1 رهبری می کند قدرت می کنید تا زمانی که نور محیط می افتد در تاریخ LDR. هنگامی که مقاومت LDR بالا باشد در تاریکی ، ترانزیستور Q1 را متوقف و سپس اجرا و شروع به ترانزیستور Q2 انجام در D1 به رهبری تبدیل شود. سعی کنید این نمونه در تاریخ در زیر نوشته شده توسط مدیر در تاریخ 2010 مارس 17 در 20:30 پروژه های ترانزیستوری . نظر شما در مورد این پست . خودکار تاریک / ترانزیستور با استفاده از حسگر نور آشکارساز خودکار تاریک تاریکی حواس. همانطور که کاهش سطح نور و LDR ملاقات بالاترین مقاومت در برابر آستانه ، مدار به طور خودکار D1 سوئیچ ها در چراغ. سعی کنید در نمونه تاریک آشکارساز خودکار با استفاده از مقاومت متغیر آشکارساز تاریک را می توان با استفاده از یک مقاومت متغیر. حساسیت مدار را می توان با یک مقاومت متغیر تنظیم کرده است. بالا مقاومت> برای اطلاعات بیشتر به تاریکی روشن چراغ. کم مقاومت> کمتر به تاریکی روشن چراغ. خودکار آشکارساز نور با استفاده از مقاومت متغیر آشکارساز نور نور حواس. به عنوان سطح افزایش می دهد و نور LDR ملاقات کمترین مقاومت آستانه ، مدار به صورت خودکار در تاریخ D1 چراغ روشن. ما می توانیم با استفاده از حساسیت از پیش تعیین شده VR1 - 10K ، تنظیم کند. مقاومت کمتر (VR1) --> کمتر به تاریکی خاموش چراغ مقاومت بالا (VR1) --> برای اطلاعات بیشتر به تاریکی خاموش چراغ فقط سنسور مبادله مقاومت و تاریک LDR تبدیل به سنسور به نور در زیر نوشته شده توسط مدیر در تاریخ 2010 مارس 17 در 20:29 پروژه های ترانزیستوری . نظر شما در مورد این پست . تاریک حسگر با استفاده از دو ترانزیستور در نمونه اطلاعات بیشتر در مورد نمونه اول (اینجا را کلیک کنید) ساختمان مدار در نمونه (تاریکی سنج با استفاده از 2 ترانزیستور) بیایید مدار در زیر آورده شده در تاریخ نمونه. قبل از تلاش در مدار نمونه ، پس از گرفتن اجزاء : NPN ترانزیستور BC547 - BC147 یا BC548 یا نگاهی 2 ترانزیستور مقاومت 1K - مقاومت - 330Ohm چراغ دیود (چراغ) -- هر رنگ مقاومت وابسته به نور (LDR) اتصال سیم استفاده هسته پلاستیکی پوشش سیم تک 0.6mm قطر (اندازه استاندارد) شما می توانید شبکه استفاده از سیم که برای کامپیوتر استفاده می شود. 6V باتری (4 - AA باتری اندازه) Step1 : 1 قرار دهید ترانزیستور Q1 - BC547 در تاریخ به عنوان نمونه نشان داده شده در عکس. مرحله 2 : به عبارت دیگر ترانزیستور Q2 - BC547 در تاریخ به عنوان نمونه در مرحله 1. مرحله 3 : قرار سیم در سراسر پین ساتع کننده از هر دو ترانزیستور و فهمیدم - پایین ترین ردیف پایین از نمونه. گام 4 : قرار سیم در سراسر گردآورنده پین از ترانزیستور Q1 و پایه پین از ترانزیستور Q2. گام 5 : قرار 1K مقاومت در سراسر ترمینال مثبت باتری (از ردیف بالاترین نمونه) جمع آوری و پین از ترانزیستور Q1. گام 6 : قرار مقاومت وابسته به نور (LDR) در سراسر ترمینال مثبت باتری (از ردیف بالاترین نمونه) و ترمینال پایه ترانزیستور Q1 گام 7 : به عبارت مقاومت 330 اهم در سراسر - پایگاه پین از ترانزیستور Q1 و ترمینال منفی باتری (پایین ترین ردیف پایین نمونه). گام 8 : قرار 330R مقاومت در سراسر ترمینال مثبت باتری (از ردیف بالاترین نمونه) و ترمینال آند از چراغ (دیود ساطع نور) و اتصال ترمینال کاتد از منجر به جمع آوری پین از ترانزیستور Q2. در حال حاضر ، مدار آماده است برای آزمایش. پایانه اتصال باتری و خروجی را ببینید. همانطور که نور در حال سقوط در LDR شما بلوک (مقاومت وابسته به نور) ، چراغ تابد. به یاد داشته باشید! این مدار بسیار حساس به تاریکی. آزمایش مدار ها در اتاق بسیار روشن. تابد چراغ را هم در تاریکی کمتری دارد. در زیر نوشته شده توسط مدیر در تاریخ 2010 مارس 17 در 8:28 نمونه تمرینات ، پروژه های ترانزیستوری . نظر شما در مورد این پست . فرستنده اف ام و حسگر تاریک سنسور تاریک را می توان به فرستنده ساده اف ام با استفاده از اجزای زیر تبدیل می شود. این فرستنده اف ام است بسیار حساس و آن را تا به انتقال دامنه از 30 متر می باشد. در زیر نوشته شده توسط مدیر در تاریخ 2010 مارس 17 در 20:27 رادیو پروژه های مرتبط ، پروژه های ترانزیستوری . نظر شما در مورد این پست . نشانگر سطح آب ما می توانیم منطق ساخت آشکارساز خودکار نور را به سطح آب ساده indicator.We استفاده تنها کاری که باید حذف LDR از مدار قرار داده و به سیم های آب ، آن را صرفا به عنوان نشانگر سطح آب کار می کند. است مقاومت خاصی بین سیم است که به آب آغشته وجود دارد. حساسیت می توان با استفاده از تنظیم VR1 - 470K

خازنها خازن المان الکتریکی است که می‌تواند انرژی الکتریکی را توسط میدان الکترواستاتیکی (بار الکتریکی) در خود ذخیره کند. انواع خازن در مدارهای الکتریکی بکار می‌روند. خازن را با حرف C که ابتدای کلمه capacitor است نمایش می‌دهند. ساختمان داخلی خازن از دو قسمت اصلی تشکیل می‌شود: الف – صفحات هادی ب – عایق بین هادیها (دی الکتریک) ساختمان خازن هرگاه دو هادی در مقابل هم قرار گرفته و در بین آنها عایقی قرار داده شود، تشکیل خازن می‌دهند. معمولا صفحات هادی خازن از جنس آلومینیوم ، روی و نقره با سطح نسبتا زیاد بوده و در بین آنها عایقی (دی الکتریک) از جنس هوا ، کاغذ ، میکا ، پلاستیک ، سرامیک ، اکسید آلومینیوم و اکسید تانتالیوم استفاده می‌شود. هر چه ضریب دی الکتریک یک ماده عایق بزرگتر باشد آن دی الکتریک دارای خاصیت عایقی بهتر است. به عنوان مثال ، ضریب دی الکتریک هوا 1 و ضریب دی الکتریک اکسید آلومینیوم 7 می‌باشد. بنابراین خاصیت عایقی اکسید آلومینیوم 7 برابر خاصیت عایقی هوا است. انواع خازن الف- خازنهای ثابت • سرامیکی • خازنهای ورقه‌ای • خازنهای میکا • خازنهای الکترولیتی o آلومینیومی o تانتالیوم ب- خازنهای متغیر • واریابل • تریمر انواع خازن بر اساس شکل ظاهری آنها 1. مسطح 2. کروی 3. استوانه‌ای انواع خازن بر اساس دی الکتریک آنها 1. خازن کاغذی 2. خازن الکترونیکی 3. خازن سرامیکی 4. خازن متغییر خازن کروی خازن مسطح (خازن تخت) دو صفحه فلزی موازی که بین آنها عایقی به نام دی الکتریک قرار دارد، مانند (هوا ، شیشه). با اتصال صفحات خازن به یک مولد می‌توان خازن را باردار کرد. اختلاف پتانسیل بین دو سر صفحات خازن برابر اختلاف پتانسیل دو سر مولد خواهد بود. ظرفیت خازن (C) نسبت مقدار باری که روی صفحات انباشته می‌شود بر اختلاف پتانسیل دو سر باتری را ظرفیت خازن گویند؛ که مقداری ثابت است. C = kε0 A/d C = ظرفیت خازن بر حسب فاراد Q = بار ذخیره شده برحسب کولن V = اختلاف پتانسیل دو سر مولد برحسب ولت ε0 = قابلیت گذر دهی خلا است که برابر است با: 8.85 × 12-10 _ C2/N.m2 k (بدون یکا) = ثابت دی الکتریک است که برای هر ماده‌ای فرق دارد. تقریبا برای هوا و خلأ 1=K است و برای محیطهای دیگر مانند شیشه و روغن 1 A = سطح خازن بر حسب m2 d =فاصله بین دو صفه خازن بر حسب m چند نکته • آزمایش نشان می‌دهد که ظرفیت یک خازن به اندازه بار (q) و به اختلاف پتانسیل دو سر خازن (V) بستگی ندارد بلکه به نسبت q/v بستگی دارد. • بار الکتریکی ذخیره شده در خازن با اختلاف پتانسیل دو سر خازن نسبت مستقیم دارد. یعنی: q a v • ظرفیت خازن با فاصله بین دو صفحه نسبت عکس دارد. یعنی: C a 1/d • ظرفیت خازن با مساحت هر یک از صفحات و جنس دی الکتریک (K )نسبت مستقیم دارد. یعنی: C a A و C a K شارژ یا پر کردن یک خازن وقتی که یک خازن بی بار را به دو سر یک باتری وصل کنیم؛ الکترونها در مدار جاری می‌شوند. بدین ترتیب یکی از صفحات بار (+) و صفحه دیگر بار (-) پیدا می‌کند. آن صفحه‌ای که به قطب مثبت باتری وصل شده ؛ بار مثبت و صفحه دیگر بار منفی پیدا می‌کند. خازن پس از ذخیره کردن مقدار معینی از بار الکتریکی پر می‌شود. یعنی با توجه به اینکه کلید همچنان بسته است؛ ولی جریانی از مدار عبور نمی‌کند و در واقع جریان به صفر می‌رسد. یعنی به محض اینکه یک خازن خالی بدون بار را در یک مدار به مولد متصل کردیم؛ پس از مدتی کوتاه عقربه گالوانومتر دوباره روی صفر بر می‌گردد. یعنی دیگر جریانی از مدار عبور نمی‌کند. در این حالت می‌گوییم خازن پرشده است. دشارژ یا تخلیه یک خازن ابتدا خازنی را که پر است در نظر می‌گیریم. دو سر خازن را توسط یک سیم به همدیگر وصل می‌کنیم. در این حالت برای مدت کوتاهی جریانی در مدار برقرار می‌شود و این جریان تا زمانی که بار روی صفحات خازن وجود دارد برقرار است. پس از مدت زمانی جریان صفر خواهد شد. یعنی دیگر باری بر روی صفحات خازن وجود ندارد و خازن تخلیه شده است. اگر خازن کاملا پر شود دیگر جریانی برقرار نمی‌شود و اگر خازن کاملا تخلیه شود باز هم جریانی برقرار نمی‌شود. تأثیر ماده دی‌الکتریک در فضای بین دو صفحه موازی یک خازن وقتی که خازنی را به مولدی وصل می‌کنیم؛ یک میدان یکنواخت در داخل خازن بوجود می‌آید. این میدان الکتریکی بر توزیع بارهای الکتریکی اتمی عایقی که در درون صفحات قرار دارد اثر می‌گذارد و باعث می‌شود که دو قطبیهای موجود در عایق طوری شکل گیری کنند؛ که در یک سمت عایق بارهای مثبت و در سمت دیگر آن بارهای منفی تجمّع کنند. توزیع بارهایی که در لبه‌های عایق قرار دارند؛ بر بارهای روی صفحات خازن اثر می‌گذارد. یعنی بارهای منفی روی لبه‌های عایق؛ بارهای مثبت بیشتری را روی صفحات خازن جمع می‌کند؛ و همینطور بارهای مثبت روی لبه‌های عایق بارهای منفی بیشتری را روی صفحات خازن جمع می‌کند. بنابراین با افزایش ثابت دی الکتریک (K) می‌توان بارهای بیشتری را روی خازن جمع کرد و باعث افزایش ظرفیت یک خازن شد. با گذاشتن دی الکتریک در بین صفحات یک خازن ظرفیت آن افزایش می‌یابد. میدان الکتریکی درون خازن تخت در فضای بین صفحات خازن بار دار میدان الکتریکی یکنواختی برقرار می‌شود که جهت آن همواره از صفحه مثبت خازن به سمت صفحه منفی خازن است. اندازه میدان همواره یک عدد ثابت می‌باشد. E=V/d E: میدان الکتریکی V: اختلاف پتانسیل دو سر خازن d: فاصله بین دو صفحه خازن میدان الکتریکی با اختلاف پتانسیل دو سر خازن نسبت مستقیم و با فاصله بین صفحات خازن نسبت عکس دارد. به هم بستن خازنها خازنها در مدار به دو صورت بسته می‌شوند: 1. موازی 2. متوالی (سری) بستن خازنها به روش موازی در بستن به روش موازی بین خازنها دو نقطه اشتراک وجود دارد. در این نوع روش: • اختلاف پتانسیل برای همة خازنها یکی است. • بار ذخیره شده در کل مدار برابر است با مجموع بارهای ذخیره شده در هریک از خازنها. ظرفیت معادل در حالت موازی مولد V = V1 = V2 = V3 بار کل Q = Q1 + Q2 + Q3 CV = C1V1 + C2V2 + C3V3 ظرفیت کل : C = C1 + C2 + C3 اندیسها مربوط به خازنهای 1 ؛ 2 و 3 می‌باشد. هرگاه چند خازن باهم موازی باشند، ظرفیت خازن معادل برابر است با مجموع ظرفیت خازنها. بستن خازنها بصورت متوالی در بستن به روش متوالی بین خازنها یک نقطه اشتراک وجود دارد و تنها دو صفحه دو طرف مجموعه به مولد بسته شده ؛ از مولد بار دریافت می‌کند. صفحات مقابل نیز از طریق القاء بار الکتریکی دریافت می‌کنند. بنابراین اندازه بار الکتریکی روی همه خازنها در این حالت باهم برابر است. در بستن خازنها به طریق متوالی: • بارهای روی صفحات هر خازن یکی است. • اختلاف پتانسیل دو سر مدار برابر است با مجموع اختلاف پتانسیل دو سر هر یک از خازنها. ظرفیت معادل در حالت متوالی: بار کل Q = Q1 + Q2 + Q3 اختلاف پتانسیل کل V = V1 = V2 = V3 q/C = q1/C1 + q2/C2 + q3/C3 C-1 = 1/C1 + 1/C2 + 1/C3 ظرفیت کل در حالت متوالی ، وارون ظرفیت معادل ، برابر است با مجموع وارون هریک از خازنها. انرژی ذخیره شده در خازن پر شدن یک خازن باعث بوجود آمدن بار ذخیره در روی آن می‌شود و این هم باعث می‌شود که انرژی روی صفحات ذخیره گردد. کل کاری که در فرآیند پر شدن خازن انجام می‌شود از طریق محاسبه بدست می‌آید. کاربرد خازن با توجه به اینکه بار الکتریکی در خازن ذخیره می‌شود؛ برای ایجاد میدانهای الکتریکی یکنواخت می‌توان از خازن استفاده کرد. خازنها می‌توانند میدانهای الکتریکی را در حجمهای کوچک نگه دارند؛ به علاوه می‌توان از آنها برای ذخیره کردن انرژی استفاده کرد. خازن در اشکال مختلف ساخته می‌شود. دید کلی خازن یک از اجزای مدارهای الکترونیکی است که وقتی در مدار قرار می‌گیرد برخلاف مقاومت ، بارالکتریکی را از خود عبور نمی‌دهد، بلکه آن را در خود ذخیره می‌کند و به این دلیل کاربرد مهمی در مدار دارند. اگر خازن با صفحات موازی را در نظر بگیریم و یک گالوانومتر به آن وصل کنیم، بعد از بستن کلید برای مدت کوتاهی عبور جریانی را در مدار نشان می‌دهد. جریان اخیر Q را روی یک صفحه خازن انباشته می‌کند و از صفحه دیگر بار Q+ را دور می‌کند و باعث می‌شود بار خالص Q- در آن باقی بماند، در چنین وضعیتی خازن بار Q را در خود ذخیره کرده ، هر چه اختلاف پتانسیل دو سر منبع بیشتر باشد مقدار باری که روی صفحات خازن انباشته می‌شود بیشتر خواهد بود، بطوری که نسبت Q به V برای یک خازن معین مقداری است ثابت، این مقدار ثابت را با C نمایش داده ، ظرفیت خازن می‌نامیم. فاراد واحد ظرفیت در SI فاراد است که با F نشان داده می‌شود و آن ظرفیت خازنی است که هرگاه اختلاف پتانسیل بین صفحات آن یک ولت باشد، بار ذخیره شده روی هر یک از صفحات یک کولن شود. واحدهای دیگر ظرفیت: میکروفاراد (F 10-6) ، نانوفاراد و (F 10-9) ، پیکوفاراد (F 10-12). پرکردن خازن ساده‌ترین راه برای باردار کردن یک خازن این است که دو سر آن را به یک باتری متصل کنیم، جریانی که به هنگام بستن کلید برای بار اول تنها برای چند لحظه در مدار برقرار می‌شود بار را روی تیغه‌ها انباشته می‌کند. ظرفیت هر خازن محدود است، به همین دلیل خازن پس از گرفتن مقدار معینی بار (Q = CV) پر می‌شود. در این حالت با آنکه کلید همچنان بسته است جریانی از مدار عبور نمی‌کند، لذا نتیجه می‌گیریم که جریان مستقیم در مداری که شامل خازن است نمی‌تواند بطور دائمی برقرار باشد. نمودار شدت جریان مدار با زمان نمودار شدت جریان در مدار به هنگام پر شدن خازن کاهش می‌یابد و بار ذخیره شده در خازن برابر با مساحت زیر نمودار است. تخلیه خازن اگر خازن پر شده‌ای را در مدار قراردهیم خواهیم دید که هنگامی که کلید برای بار اول بسته می‌شود جریانی برای مدت کوتاهی در مدار برقرار می‌شود تا زمانی که بار روی صفحه‌های خازن وجود دارد جریان برقرار است، پس از آن جریان صفر می‌شود، در این موقع می گوییم که خازن خالی شده است. عواملی که بر اندازه ظرفیت یک خازن اثر می‌گذارد • ظرفیت خازن با فاصله دو صفحه از یکدیگر نسبت عکس دارد. • ظرفیت خازن با مساحت بخشی از دو صفحه که در مقابل هم قرار دارد نسبت مستقیم دارد. • اگر بین دو صفحه خازنی که عایق آن هواست، قطعه‌ای از یک ماده عایق قرار دهیم ظرفیت آن زیاد می‌شود. مقدار این افزایش به جنس ماده عایق بستگی دارد، ضریب این افزایش برای مواد مختلف را ثابت دی الکتریک آن ماده می‌نامند. ماده‌ای که برای پر کردن فضای بین دو صفحه خازن بکار می‌رود باید عایق خوبی باشد و برای آنکه ظرفیت خازن زیاد شود باید ثابت دی الکتریک بالایی داشته باشد. ظرفیت خازن دی الکتریک با صفحات موازی C = Kε0A/d که ε0 = 8.85X10-12 C²/Nm² K به جنس ماده دی الکتریک بستگی دارد و برای هوا تقریبا 1 است. برخی ثابت دی الکتریک متداول در جدول زیر آورده شده است. دی الکتریکهای جامد شیشه 6 - 10 میکا 5.6 - 6.6 کاغذ پارافینی 2.1 - 2.3 پارافین (در Cْ 20) 2.1 - 2.5 دی الکتریکهای مایع الکل 25 روغن 2 - 2.2 آب 80 - 83 دی الکتریکهای گازی دی اکسید کربن 1.00097 هوا 1.00060 هیدروژن 1.00026 وجود ماده دی الکتریک چگونه باعث افزایش ظرفیت خازن می‌شود؟ بارهای مثبت و منفی که بر روی صفحه‌های خازن انباشته می‌شوند یک میدان الکتریکی یکنواخت در فضای بین دو صفحه برپا می‌کنند. هنگامی که یک ماده عایق در این میدان الکتریکی قرار می‌گیرد توزیع بارالکتریکی اتمهای آن به دلیل نیروهایی که در میدان الکتریکی بر بارهای الکتریکی وارد می شود اندکی تغییر می‌کند. دو سطح تیغه دی الکتریک یکی بار مثبت و دیگری بار منفی بدست می‌آورد. وجود این بارها باعث می‌شود که خازن بتواند به ازای اختلاف پتانسیل ثابتی ، بار بیشتری روی صفحه‌های خود انباشته کند، زیرا بارهای مثبت و منفی روی دو سطح دی الکتریک اکنون می‌توانند بارهای بیشتری بسوی صفحه‌های خازن بکشانند، یعنی دی الکتریک ظرفیت خازن را افزایش می‌دهد. محاسبه ظرفیت خازن برای محاسبه ظرفیت خازن ابتدا از قانون گاوس استفاده کرده، برای این منظور سطح گاوسی فرضی مناسبی اختیار کنید، با استفاده از این روش E بدست می‌آید (E.ds = q/ε0∫). پس توسط رابطه (V = -∫E.ds) ، اختلاف پتانسیل را بدست آورده و آن را در رابطه Q = CV قرار دهید، با این روش C بدست می‌آید. برای مثال برای خازن استوانه‌ای و کروی به روش فوق بدست می‌آوریم: ظرفیت خازن کروی خازنی که از دو صفحه کروی تو در تو با بارهای مخالف بوجود آمده است، برابر است با (C=4πε0 ab/(b-a که a شعاع کره کوچکتر و b شعاع کره بزرگتر است. ظرفیت خازن استوانه‌ای خازنی که از دو صفحه استوانه‌ای تو در تو با بارهای مخالف بوجود آمده است. (C=2πε0 l/ln(b/a که a و b شعاع سطح مقطع استوانه‌ها و l طول استوانه است. ظرفیت یک کره متروی پتانسیل یک کره رسانای متروی به شعاع R و حامل بار q برابر V = q/4πε0R این کره را می‌توان مانند یکی از صفحات خازنی در نظر گرفت که صفحه دیگر آن کره رسانایی به شعاع بی‌نهایت و V بر روی این کره در بی نهایت صفر است، پس ظرفیت این کره C = 4πε0R است. دید کلی این نوع خازن‌ها شامل مایع یا خمیری است که آن را الکترولیت می‌نامند. در این الکترولیت ، جوشن آلومینیومی جای داده شده ‌است که سطح نسبتا زیادی دارد. ترکیب ماده الکترولیت متفاوت است و هر کارخانه ترکیب مخصوص خود دارد که به‌صورت مایع یا خمیر داخل ظرف استوانه‌ای شکل آلومینیومی آب‌بندی شده قرار دارد. عملکرد وقتی که فشاری بین الکترولیت و آلومینیوم گذاشته می‌شود (آلومینیوم به پتانسیل مثبت متصل می‌شود) ، جریانی که برقرار می‌شود، باعث تجزیه الکترولیت می‌گردد و پوششی از آلومین (اکسید آلومینیوم) به دور جوشن آلومینیومی بسته می‌شود و چون به این ترتیب آن را عایق می‌کند، باعث قطع شدن جریان می‌گردد. چون ضخامت این پوشش کم است (چند هزارم میلی‌متر) ، بخوبی فهمیده می‌شود که ظرفیت این خازن ها که آلومینیوم و الکترولیت دو جوشن آن را تشکیل می‌دهند تا چه اندازه زیاد است. خازنهای الکترولیت بر خلاف خازنهای معمولی"پلاریزه" یعنی جهت‌دار هستند و اجبارا باید قطب مثبت فشار را به آلومینیوم متصل کرد. اگر قطبها را برعکس متصل کنیم، خطر از بین بردن خازن پیش می‌آید. بنابراین نباید به چنین خازنی فشار متناوب وارد کرد. هر نوع از این خازنها برای فشار معین و کار مشخص از طرف کارخانه سازنده ساخته شده ‌است و از حدود آن نباید تجاوز کرد. حتی ظرفیت این خازن بستگی به فشاری که به دو جوشن آن گذاشته می‌شود، دارد. هر چه فشار بالاتر رود، ظرفیت کم می‌شود. خازن الکترولیت تحت فشار بالا اگر خازن الکترولیت تحت فشار ، لحظه ای زیادتر از حد مجاز قرار گیرد، انفجار بوجود می‌آید (یعنی دو جوشن ، جرقه زده و صدای انفجار بگوش می‌رسد). ولی خطر زیادی متوجه خازن نمی‌شود، زیرا بزودی پوشش ، آلومین دوباره تشکیل می‌گردد. در مورد خازنهای کاغذی اینطور نیست، زیرا کاغذ در اثر جرقه می‌سوزد و تبدیل به کربن می‌شود و باین ترتیب خاصیت عایق بودن خود را از دست می‌دهد و کم و بیش دو جوشن را به یکدیگر اتصال کوتاه می‌دهد. مشخصات خازنهای الکترولیتی • خازنهای الکترولیتی در اندازه‌های مختلف وجود دارد و از لحاظ اتصال به مدار دو قطب مثبت و منفی کاملا مشخص است تا بطور صحیح به مدار بسته شود و گرنه غشاء نازک عایق آن از میان می‌رود و به اجزائی از مدار که قبل از خازن قرار دارد آسیب می‌رسد. • خازنهای الکترولیت با ظرفیت و ولتاژ مجاز زیاد دارای حجم نسبتا بزرگی است و بوسیله سیم پیچ و مهره و پولک یا بست روی شاسی نصب و محکم می‌شود. قطب مثبت با رنگ قرمز و قطب منفی با رنگ سیاه کاملا مشخص است. گاهی نیز قطب مثبت به بدنه آلومینیومی متصل است و گیره مخصوص ندارد. • خازنهای الکترولیت معمولا دارای جلد فلزی هستند که به این ترتیب با ماده الکترولیت ارتباط داشته و به قطب منفی متصل می‌شوند. • ظرفیت خازنهایی که بیشتر مورد استفاده قرار می‌گیرند، بین 8 تا 32 میکروفاراد است. کاربرد • خازنهای الکترولیتی بیشتر در جایی که احتیاج به ذخیره مقدار انرژی زیادی باشد، استفاده می‌شود. از این نوع خازنها تا ظرفیت 20000 میکروفاراد با حجم نسبتا کوچک می‌توان تهیه نمود. • این خازنها اغلب به عنوان صافی بکار می‌روند. اغلب در فرکانسهای پایین ، برای دکوپلاژ استفاده می‌شود. بخصوص در مورد دکوپلاژ مقاومتهای پلاریزاسیون

اسیلوسکوپ اسیلوسکوپ یک دستگاه اندازه گیری است که می توان از ان برای مشاهده و اندازه گیری ولتاژً,فرکانس , زمان تناوب , اختلاف فاز و همچنین مشخصه های ولت وآمپر عناصر نیمه هادی ( مانند دیودها ,ترانزیستورها ,و...) استفاده کرد. صفحه نمایشگر: هر اسیلوسکوپ دارای یک صفحه نمایشگر است که دو قسمت اصلی تشکیل شده است: الف) محور زمان , ب ) محور ولتاژ در اسیلوسکوپ درجه بندی بر حسب سانتیمترو میلیمتر می باشد (خانه های بزگ 1 سانتی متری وخانه های کوچک 2میلیمتری میباشد.) کانال : ورود هر اسیلوسکوپ کانال نامیده می شود که هر اسیلوسکوپبر اساس تعداد کاتالهایی که می توان به ان اعمال کرد تقسیم بندی می شود : یک کاناله , دو کاناله , سه کاناله و چهار کاناله که اسیلوسکوپهای 3و4 کاناله دیجیتال می باشند. الف) اسیلوسکوپ انالوگ :بر اساس انحراف الکترون در میدان الکتروستاتیکی کار می کند لامپ پرتو کاتدی اسیلوسکوپ از یک لامپ پرتو کاتدی که قلب دستگاه است و تعدادی مدار برای کار کردن لامپ پرتو کاتدی تشکیل شده است. قسمتهای مختلف لامپ پرتو کاتدی عبارتند از: تفنگ الکترونی : تفنگ الکترونی باریکه متمرکزی از الکترونها را بوجود می‌‌آورد که شتاب زیادی کسب کرده‌اند. این باریکه الکترون با انرژی کافی به صفحه فلوئورسان برخورد می‌کند و بر روی آن یک لکه نورانی تولید می‌‌کند. تفنگ الکترونی از رشته گرمکن ، کاتد ، شبکه آند پیش شتاب دهنده ، آند کانونی کننده و آند شتاب دهنده تشکیل شده است. الکترونها از کاتدی که بطور غیر مستقیم گرم می‌شود، گسیل می‌‌شوند. این الکترونها از روزنه کوچکی در شبکه کنترل می‌‌گردند. شبکه کنترل معمولا یک استوانه هم محور با لامپ است و دارای سوراخی است که در مرکز آن قرار دارد. الکترونهای گسیل شده از کاتد که از روزنه می‌‌گذرند (به دلیل پتانسیل مثبت زیادی که به آندهای پیش شتاب دهنده و شتاب دهنده اعمال می‌‌شود)، شتاب می‌‌گیرند. باریکه الکترونی را آند کانونی کننده ، کانونی می‌‌کند. صفحات انحراف دهنده : صفحات انحراف دهنده شامل دو دسته صفحه است. صفحات انحراف قائم که بطور افقی نسب می‌شوند و یک میدان الکتریکی در صفحه قائم ایجاد می‌‌کنند و صفحات y نامیده می‌‌شوند. صفحات انحراف افقی بطور قائم نصب می‌شوند و انحراف افقی ایجاد می‌‌کنند و صفحات x نامیده می‌‌شوند. فاصله صفحات به اندازه کافی زیاد است که باریکه بتواند بدون برخورد با آنها عبور کند. صفحه فلوئورسان : جنس این پرده که در داخل لامپ پرتو کاتدی قرار دارد، از جنس فسفر است. این ماده دارای این خاصیت است که انرژی جنبشی الکترونهای برخورد کننده را جذب می‌‌کند و آنها را به صورت یک لکه نورانی ظاهر می‌سازد. قسمتهای دیگر لامپ پرتو کاتدی شامل پوشش شیشه‌ای ، پایه که از طریق آن اتصالات برقرار می‌‌شود، است. مولد مبنای زمان اسیلوسکوپها بیشتر برای اندازه گیری و نمایش کمیات وابسته به زمان بکار می‌‌روند. برای این کار لازم است که لکه نورانی لامپ روی پرده با سرعت ثابت از چپ به راست حرکت کند. بدین منظور یک ولتاژ مثبت به صفحات انحراف افقی اعمال می‌‌شود. مداری که این ولتاژ مثبت را تولید می‌‌کند، مولد مبنای زمان یا مولد رویش نامیده می‌‌شود. مدارهای اصلی اسیلوسکوپ سیستم انحراف قائم چون سیگنالها برای ایجاد انحراف قابل اندازه گیری بر روی صفحه لامپ به اندازه کافی قوی نیستند، لذا معمولا تقویت قائم لازم است. هنگام اندازه گیری سیگنالهای با ولتاژ بالا باید آنها را تضعیف کرد تا در محدوده تقویت کننده‌های قائم قرار گیرند. خروجی تقویت کننده قائم ، از طریق انتخاب همزمانی در وضعیت داخلی، به تقویت کننده همزمان نیز اعمال می‌‌شود. سیستم انحراف افقی صفحات انحراف افقی را ولتاژ رویش که مولد مبنای زمان تولید می‌‌کند، تغذیه می‌کند. این سیگنال از طریق یک تقویت کننده اعمال می‌‌شود، ولی اگر دامنه سیگنالها به اندازه کافی باشد، می‌‌توان آن را مستقیما اعمال کرد. هنگامی ‌که به سیستم انحراف افقی ، سیگنال خارجی اعمال می‌‌شود، باز هم از طرق تقویت کننده افقی و کلید انتخاب رویش در وضعیت خارجی اعمال خواهد شد. اگر کلید انتخاب رویش در وضعیت داخلی باشد، تقویت کننده افقی ، سیگنال ورودی خود را از مولد رویش دندانه‌داری که با تقویت کننده همزمان راه اندازی می‌‌شود، می‌‌گیرد. همزمانی هر نوع رویشی که بکار می‌‌رود، باید با سیگنال مورد بررسی همزمان باشد. تا یک تصویر بی حرکت بوجود آید. برای این کار باید فرکانس سیگنال مبنای زمان مقسوم علیه‌ای از فرکانس سیگنال مورد بررسی باشد. مواد محو کننده در طی زمان رویش ، ولتاژ دندانه‌دار رویش اعمال شده به صفحات x ، لکه نورانی را بر یک خط افقی از چپ به راست روی صفحه لامپ حرکت می‌دهد. اگر سرعت حرکت کم باشد، یک لکه دیده می‌‌شود و اگر سرعت زیاد باشد، لکه به صورت یک خط دیده می‌‌شود. در سرعتهای خیلی زیاد ، ضخامت خط کم شده و تار به نظر می‌‌رسد و یا حتی دیده نمی‌‌شود. کنترل وضعیت وسیله‌ای برای کنترل حرکت مسیر باریکه بر روی صفحه لازم است. با این کار شکل موج ظاهر شده بر روی صفحه را می‌‌توان بالا یا پائین یا به چپ یا راست حرکت داد. این کار را می‌‌توان با اعمال یک ولتاژ کوچک سیستم داخلی (که مستقل است) به صفحات انحراف دهنده انجام داد. این ولتاژ را می‌‌توان با یک پتانسیومتر تغییر داد. کنترل کانونی بودن الکترود کانونی کننده مثل یک عدسی با فاصله کانونی تغییر می‌‌کند. این تغییر با تغییر پتانسیل آند کانونی کننده صورت می‌‌گیرد. کنترل شدت شدت باریکه با پتانسیومتر کنترل کننده شدت که پتانسیل شبکه را نسبت به کاتد تغییر می‌‌دهد، تنظیم می‌‌شود. مدار کالیبره سازی در اسیلوسکوپهای آزمایشگاهی معمولا یک ولتاژ پایدار داخلی تولید می‌‌شود که دامنه مشخصی دارد. این ولتاژ که برای کالیبره سازی مورد استفاده قرار می‌گیرد، معمولا یک موج مربعی است ب) اسیلوسکوپ دیجیتال :اساس کار این نوع اسیلوسکوپ نمونه برداری از شکل موج ورودی میباشد , هر چه نمونه برداری بیشتر باشد شکل موج نمایش داده شده دقیقتر خواهد بود.(که بلوک دیاگرام ان را در شکل زیر میبینید) کلیدهای روی اسیلوسکوپ در سه دسته تقسیم بندی می شود. اگرچه کلیدهای کنترلی اسکوپ های مختلف کمی با هم فرق می کنه ولی در مجموع در اسکوپ های آنالوگ یک سری کلید های اساسی وجود داره که اگرچه در ظاهر تفاوت هایی وجود داره ولی در نهایت وظیفه ی اونا در مدل های مختلف یکیه و در شکل زیر یکی از ساده ترین مدل ها رو می بینید 1- قسمت vertical : 1-1 ) CH1 :ورودی شماره یک اسیلوسکوپ 1-2 ) CH2 :ورودی شماره دو اسیلوسکوپ 1-3 ) کلید (AC-GND-DC ) 1-3-1)مد AC : اگر کلید روی این قسمت قرار گیرد فقط سیگنال جریان متناوب وارد اسیلوسکوپ می شود واز نمایش ولتا ژ DC جلوگیری می شود. 1-3-2)مد DC : اگر کلید روی این حالت تنظیم شود سیگنال ورودی هر چه باشد ( اعم از DC یا AC یا ترکیبی از هر دو)روی صفحه نمایش داده می شود . 1-3-3) مد GND : اگر این حالت انتخاب شود , ورودی اسیلوسکوپ به زمین وصل می شود و ارتباط الکتریکی بین پروپ و اسیلوسکوپ قطع می شود. این حالت برای تنظیم صفر اسیلوسکوپ کاربرد دارد. 1-4 ) ولوم VARIABLE : که بر روی سلکتور VOLT/DIV قرار دارد و برای کالیبره کردن دستگاه بکار می رود که باید همیشه در منتها علیه سمت راست قرار گیرد(جهت عقربه های ساعت بچرخونیم) تا ضریب 1 داشته باشد.(برای صفر کردن خطای ولتاژ) 1- 5) ولوم POSITION : بااین ولوم می توان شکل موج روی صفحه نمایش را عمودی حرکت داد. 1-6 ) کلید mode : این کلید چهار وضعیت دارد: الف)CH1 ب)CH2 ج) DUAL د) ADD بسته به این که بخواهیم از کدوم یک از ورودی های اسکوپ استفاده کنیم می تونیم کلید MODE رو تنظیم کنیم که به ترتیب از بالا به پایین اسکوپ، روی صفحه نمایش، کانال یک، کانال دو، دو موج راهمزمان و در وضعیت ADD، جمع ریاضی دو موج را نشان خواهد داد 1-7) ولوم VOLT/DIV : با تغییر این پتانسیومتر دامنه ی موجی که در صفحه نمایش ظاهر می شود , تغییر میکند نکته: با تغییر مقیاس(مقدار VOLT/DIV ) میتوان هر شکل موجی رابر روی صفحه نمایش نشان داد .اسیلوسکوپ هیچ نوع دخل وتصرفی در(مقدار دامنه یا پریود) موج نمی کند وتنها مقیاس را تغییر می دهد.(صحیح ترین انتخاب مقیاس برای نشان دادن موج این است که شکل موج در ماکزیمم دامنه قابل دید(بزرگترین حالت پیک تو پیک)وداشتن 1یا2 پریود میباشد.) 1-8) دکمه فشاری ALT :با فشار دادن این دکمه هر دو کانال با هم موج به اسیلوسکوپ داده وموج هر دو کانال با هم رسم می شود ولی شکل موج های ان در تمام لحظات با هم در صفحه اسیلوسکوپ دیده نمی شود . بلکه یک در میان روی صفحه حساس ظاحر می شوند. 1-9) دکمه فشاری CHOP :با فشار دادن این دکمه کنال 1و2 هر دو روشن شده وموان دو موج جداگانه را توسط ورودی های این دو کانال به طور مجزا در صفحه سیلوسکوپ مشاهده نمود. نکته:یک دوره تناوب از یک موج رو به طور کامل و بسیار سریع نمایش میده و بعد موج کانال دیگه رو. اما این تغییر انقدر سریع انجام میشه که ما اون رو حس نمی کنیم. اما وضعیت CHOP به صورت انتخابی بریده هایی از یک موج و بریده هایی ازیک موج دیگه رو هم زمان نشون میده که ممکنه شکل موج در فرکانس های پایین با نقطه هایی خالی نشون داده بشه. 1- قسمت TRIGER : 2-1) SOURSE : برای نمایش یک شکل موج پایدار در صفحه اسیلوسکوپ لازم است شکل موج جاروب کننده (SWEEPR)با شکل موج ورودی سنکرون(همزمانی) داسته باشد لذا برای سنکرون کردن لازم است یک شکل موج به ان اعمال شود که نوع این سیکنال سنکرون کننده در محل SOURSE بصورت زیر تعیین می شود. 2-1-1)CH1 وch2 :اگر در یکی از این دو وضعیت باشد , باید برای پایدار بودن موج هر کانال در قسمت vertical در وضعیت مشابه sourse باشد یعنی اگر CH1 بود,SOURSE هم CH1 و اگر CH2 بود, SOURSE هم باید CH2باشد (در این صورت اگر موج ثابت نشد از کلید LEVEL برای نگه داشتن موج استفاده می کنیم.) 2-1-2) EXT :اگر در این وضعیت قرار گیرد می توان سیگنال جاروب کنده را از خارج توسط ترمینال (EXT-TRIG)راه انداز خارجی موج با فرکانس لازم را به صفحات افقی داد. 2-1-3) اگر فرکانس سیگنال همان فرکانس برق شهر باشد از دکمه ی INE برای تامین سیگنال جاروب کننده استفاده می کنیم. 2-2) HEVEL :برای نگه داشتن موج به کار می رود . 2-3) SLOP : نمودار را نسبت به محور V قرینه می کند. 2-4) TRIC : تحریک کننده مدار می باشد. 2- قسمت HORIZONTAL : 3-1)ولوم POSITION : با این ولوم می توان شکل موج روی صفحه نمایش گر را در جهت افقی حرکت داد. 3-2) سلکتور TIME/DIV :با تغییر این کلید پریود موج تغییر میکند . در نتیجه واحد زمان بر روی محور Tها عوض می شود .برای خواندن مقدار پریودواقعی یک موج تعداد واحدهای دیده شده را در عدد TIM/DIV می کنیم. ذ0633در روی این سلکتور سه دسته تنظیمات بر حسب ثانیه (S) میلی ثانیه(MS) و میکرو ثانیه ( ) وجود دارد که در موقع تبدیل باید به این واحدها توجه نمود 3-3)ولوم SWP VAR :با این ولوم می توان تعداد بیشتری شکل موج را روی صفحه منعکس کرد.(برای صفرکردن خطای فرکانس) 3-4)کلید فشاری MAG10:با فشار دادن این کلید موج 10 برابر می شود. پروب(PROBE):برای مشاهده ی شکل موج اعمال به اسیلوسکوپ در ابتدا با پروب سیگنال الکتیریکی را به ورودی اسیلوسکوپ وصل میکنیم. سیم رابط اسیلوسکوپ از سه قسمت تشکیل شده است 1)مغزی فلزی که به کانال اسیلوسکوپ وصل می شود وB.N.C نامیده می شود 2)پروب که به مدار متصل می شود 3) وسیم shild که پروب را به b.n.c متصل کرده است. در روی پروب کلید (1*) و(10*) وجود دارد .چنانچه دامنه سیگنال ورودی کم باشد از حالت 1* وچنانچه دامنه سیگنال ورودی بزرگ باشد از حالت 10* استفاده می شود .(در حالت ورودی 10* سیگنال ورودی 10 برابر تضعیف می شود). مدار داخلی پروب نحوه ی اندازه گیری با اسیلوسکوپ: قبل از شروع کار با اسیلوسکوپ باید دو کار انجام دهیم: الف)تنظیمات اولیه: کلید های Gain Variable Control رو که به صورت کلیدی کوچکتر بر روی کلیدهایVolt/DiV و Time/Div(طوسی رنگ) وجود داره تا انتها در جهت عقربه های ساعت بچرخونید. در اسیلوسکوپهای انالوگ کلیدهای کشویی رو به بالا وکلیدهای فشاری همه بیرون باید باشد. ب) کلید سه حالته ی AC GND DC رو برای هر دو کانال در حالت GND قراربدید و با دستگیره ی Position محور عمودی رو روی صفر قرار بدید. بوسیله ی کلیدهای Intensity و Focus به ترتیب شدت نور و نازکی موج رو تنظیم کنید و بعد از تنظیم زمین کلیدها رو در وضعیت DC قرار بدید. 1- انداره گیری ولتاژ(دامنه): تعداد خونه های عمودی محصور شده رو از قله تا پایین ترین نقطه ی موج بشمارید و در Volt/Div اون کانال ضرب کنید. عدد به دست اومده اندازه ی دامنه ی P-P موج خواهد بود. به عنوان مثال اگر در حالتی که VOLT/DIV روی عدد 2 وتعداد خانه های محصور شده توسط موج در راستای عمودی برابر 3.4 باشد انگاه برای بدست اوردن مقدار ولتاژاز ضرب این دو عدد داریم: دامنه(ولتاژ) = عدد volt/div × تعداد خونه های عمودی 3.4 × 2 = 6.8 V 1- اندازه گیری پریود یا فرکانس: الف )تعداد خونه های افقی رو که در امتداد یک دوره ی تناوب قرار گرفته اند در واحد Time/Div ضرب کنید و عدد به دست اومده رو معکوس کنید تا فرکانس موج بدست بیاد.مثلا عدد time/div روی ms50 وتعداد خونه های افقی در یک دوره برابر 5.2 (پریود) T = عدد time/div × تعداد خونه های افقی 5.2 × 50ms =260ms F=1/T=1/260ms=3.8hz <=فرکانس ب)روش تطبیق: در این روش تطبیق موجی را که فرکانسش را می خواهیم بدست اوریم را با موجی که می توانیم فرکانسش را اندازه بگیریم مقایسه می کنیم , فرکانس معلوم را انقدر تغییر می دهیم تا با فرکانس مجهول برابر شود به این ترتیب می توانیم مقدار فرکانس مجهول را بخوانیم . 3- اندازه گیری جریان: همانطور که می دانیم از اسیلوسکوپ فقط برای اندازه گیری ولتاژ می توان استفاده کرد و نمی توانیم جریان را با ان اندازه بگیریم , برای این کار یک مقامت 1 اهمی در مدار سری می کنیم وطبق قانون اهم در این حالت داریم V=RI و R=1Ω پس داریم V=1×I (یعنی V با I برابر خواهد بود ) وبا اندازهگیری ولتاژ در واقع جریان را هم اندازه گرفته ایم. 4- اندازه گیری اختلاف پتانسیل: کلید INV :این کلید سیگنال را معکوس می کند وبرای محاسبه اختلاف پتانسیل استفاده می شود.به این صورت که اگر V1 ورودی CH1 وV2 ورودی CH2 باشد برای اختلاف پتانسیل V2-V1 به صورت زیر عمل می کنیم: CH1 را با معکوس CH2 جمع می کنیم(یعنی روی مد ADD قرار میدهیم وبرای کانال دو دکمه INV زده می شود.) CH1 [ADD] ([INV] CH2) =CH2-CH1=V2-V1 5- اندازه گیری اختلاف فاز: الف) روش حوزه ی زمانی : در این روش اسیلوسکوپ را در مد DUAL قرار داده وسیگنال های کانال 1و2 رابا هم نمایش میدهیم سپس از روی نمودار و با توجه به مقادیر T و T0 و از روابط زیر اختلاف فاز را محاسبه می کنیم. ب) روش ایساجوس : در روش لیساجوس برای محاسبه اختلاف فاز , اسیلوسکوپ را در مد X-Y قرار می دهیم و بعد از ظاهر شدن شکل موج لیساجوس پایدار با توجه به شکل ظاهر شده و رابطه زیر اختلاف فاز را محاسبه می کنیم .(بعد از وصل دو سیگنال به کانال ها ابتدا هر دو کانال را روی مد GND قرار می دهیم تا نقطه نورانی ایجاد شده را در وسط محور مختصات تنظیم کنیم.وسپس روی مد DC قرار دادده تا اختلاف فاز را به دست اوریم.)

An oscilloscope is easily the most useful instrument available for testing circuits because it allows you to see the signals at different points in the circuit. The best way of investigating an electronic system is to monitor signals at the input and output of each system block, checking that each block is operating as expected and is correctly linked to the next. With a little practice, you will be able to find and correct faults quickly and accurately. An oscilloscope is an impressive piece of kit: The diagram shows a Hameg HM 203-6 oscilloscope, a popular instrument in UK schools. Your oscilloscope may look different but will have similar controls. Faced with an instrument like this, students typically respond either by twiddling every knob and pressing every button in sight, or by adopting a glazed expression. Neither approach is specially helpful. Following the systematic description below will give you a clear idea of what an oscilloscope is and what it can do. The function of an oscilloscope is extremely simple: it draws a V/t graph, a graph of voltage against time, voltage on the vertical or Y-axis, and time on the horizontal or X-axis. As you can see, the screen of this oscilloscope has 8 squares or divisions on the vertical axis, and 10 squares or divsions on the horizontal axis. Usually, these squares are 1 cm in each direction: Many of the controls of the oscilloscope allow you to change the vertical or horizontal scales of the V/t graph, so that you can display a clear picture of the signal you want to investigate. 'Dual trace' oscilloscopes display two V/t graphs at the same time, so that simultaneous signals from different parts of an electronic system can be compared. Up ________________________________________ . Setting up 1. Someone else may have been twiddling knobs and pressing buttons before you. Before you switch the oscilloscope on, check that all the controls are in their 'normal' positions. For the Hameg HM 203-6, this means that: • all push button switches are in the OUT position • all slide switches are in the UP position • all rotating controls are CENTRED • the central TIME/DIV and VOLTS/DIV and the HOLD OFF controls are in the calibrated, or CAL position Check through all the controls and put them in these positions: 2. Set both VOLTS/DIV controls to 1 V/DIV and the TIME/DIV control to 2 s/DIV, its slowest setting: VOLTS/DIV TIME/DIV 3. Switch ON, red button, top centre: The green LED illuminates and, after a few moments, you should see a small bright spot, or trace, moving fairly slowly across the screen. 4. Find the Y-POS 1 control: What happens when you twiddle this? The Y-POS 1 allows you to move the spot up and down the screen. For the present, adjust the trace so that it runs horizontally across the centre of the screen. 5. Now investigate the INTENSITY and FOCUS controls: When these are correctly set, the spot will be reasonably bright but not glaring, and as sharply focused as possible. (The TR control is screwdriver adjusted. It is only needed if the spot moves at an angle rather than horizontally across the screen with no signal connected.) 6. The TIME/DIV control determines the horizontal scale of the graph which appears on the oscilloscope screen. With 10 squares across the screen and the spot moving at 0.2 s/DIV, how long does it take for the spot to cross the screen? The answer is 0.2 x 10 = 2 s. Count seconds. Does the spot take 2 seconds to cross the screen? Now rotate the TIME/DIV control clockwise: With the spot moving at 0.1 s/DIV, it will take 1 second to cross the screen. Continue to rotate TIME/DIV clockwise. With each new setting, the spot moves faster. At around 10 ms/DIV, the spot is no longer separately visible. Instead, there is a bright line across the screen. This happens because the screen remains bright for a short time after the spot has passed, an effect which is known as the persistence of the screen. It is useful to think of the spot as still there, just moving too fast to be seen. Keep rotating TIME/DIV. At faster settings, the line becomes fainter because the spot is moving very quickly indeed. At a setting of 10 µs/DIV how long does it take for the spot to cross the screen? 7. The VOLTS/DIV controls determine the vertical scale of the graph drawn on the oscilloscope screen. Check that VOLTS/DIV 1 is set at 1 V/DIV and that the adjacent controls are set correctly: The Hameg HM 203-6 has a built in source of signals which allow you to check that the oscilloscope is working properly. A connection to the input of channel 1, CH 1, of the oscilloscope can be made using a special connector called a BNC plug, as shown below: : Like a televison screen, the screen of an oscilloscope consists of a cathode ray tube. Although the size and shape are different, the operating principle is the same. Inside the tube is a vacuum. The electron beam emitted by the heated cathode at the rear end of the tube is accelerated and focused by one or more anodes, and strikes the front of the tube, producing a bright spot on the phosphorescent screen. The electron beam is bent, or deflected, by voltages applied to two sets of plates fixed in the tube. The horizontal deflection plates, or X-plates produce side to side movement. As you can see, they are linked to a system block called the time base. This produces a sawtooth waveform. During the rising phase of the sawtooth, the spot is driven at a uniform rate from left to right across the front of the screen. During the falling phase, the electron beam returns rapidly from right ot left, but the spot is 'blanked out' so that nothing appears on the screen. In this way, the time base generates the X-axis of the V/t graph. The slope of the rising phase varies with the frequency of the sawtooth and can be adjusted, using the TIME/DIV control, to change the scale of the X-axis. Dividing the oscilloscope screen into squares allows the horizontal scale to be expressed in seconds, milliseconds or microseconds per division (s/DIV, ms/DIV, µs/DIV). Alternatively, if the squares are 1 cm apart, the scale may be given as s/cm, ms/cm or µs/cm. The signal to be displayed is connected to the input. The AC/DC switch is usually kept in the DC position (switch closed) so that there is a direct connection to the Y-amplifier. In the AC position (switch open) a capacitor is placed in the signal path. As will be explained in Chapter 5, the capacitor blocks DC signals but allows AC signals to pass. The Y-amplifier is linked in turn to a pair of Y-plates so that it provides the Y-axis of the the V/t graph. The overall gain of the Y-amplifier can be adjusted, using the VOLTS/DIV control, so that the resulting display is neither too small or too large, but fits the screen and can be seen clearly. The vertical scale is usually given in V/DIV or mV/DIV. The trigger circuit is used to delay the time base waveform so that the same section of the input signal is displayed on the screen each time the spot moves across. The effect of this is to give a stable picture on the oscilloscope screen, making it easier to measure and interpret the signal. Changing the scales of the X-axis and Y-axis allows many different signals to be displayed. Sometimes, it is also useful to be able to change the positions of the axes. This is possible using the X-POS and Y-POS controls. For example, with no signal applied, the normal trace is a straight line across the centre of the screen. Adjusting Y-POS allows the zero level on the Y-axis to be changed, moving the whole trace up or down on the screen to give an effective display of signlas like pulse waveforms whihc do not alternate between positive and negative values. Up ________________________________________ . Other oscilloscope controls The diagram below is a clickable image map of the Hameg HM 203-6 oscilloscope. Click on any control to discover its function. Some controls are more useful than others and one or two are rarely if ever used in an introductory electronics course. Click on the small diagram of each control to return to the image map. ________________________________________ . screen: usually displays a V/t graph, with voltage V on the vertical axis and time t on the horizontal axis. The scales of both axes can be changed to display a huge variety of signals. ________________________________________ . on/off switch: pushed in to switch the oscilloscope on. The green LED illuminates. ________________________________________ . X-Y control: normally in the OUT position. When the X-Y button is pressed IN, the oscilloscope does not display a V/t graph. Instead, the vertical axis is controlled by the input signal to CH II. This allows the oscilloscope to be used to display a V/V voltage/voltage graph. The X-Y control is used when you want to display component characteristic curves, or Lissajous figures. (Links to these topics will be added later.) ________________________________________ . TV-separation: Oscilloscopes are often used to investigate waveforms inside television systems. This control allows the display to be synchronised with the televsion system so that the signals from different points can be compared. You must not try to investigate television systems because of the dangerously high voltages inside. The correct postion for this control is OFF. ________________________________________ . TIME / DIV: Allows the horizontal scale of the V/t graph to be changed. ________________________________________ . trigger controls: This group of controls allows the oscilloscope display to be synchronised with the signal you want to investigate. When the AT/NORM button is in the OUT position, triggering is automatic. This works for most signals. If you change the AT/NORM button to its IN position, the most likely result is that the signal will disappear and the oscilloscope screen will be blank. However, if you now adjust the LEVEL control, the display will be reinstated. As you adjust the LEVEL control, the display starts from a different point on the signal waveform. This makes it possible for you to look in detail at any particular part of the waveform. The EXT button should normally be in its OUT position. When it is pushed IN, triggering occurs from a signal connected to the trigger input, TRIG INP, socket. The slide switch to the left of TIME/DIV gives additional triggering options. AC is the normal postion and is suitable for most waveforms. In the DC position, you use the LEVEL control to select a particular DC voltage on the signal waveform where triggering will occur. The +/- button gives triggering on the upward slope of the signal waveform in the OUT position, and triggering on the downward slope in the IN position. The green TRIG LED illuminates when a trigger point is detected. HF gives triggering in response to high frequency parts of the signal, LF gives triggering for low frequency components and indicates that triggering will occur at 50 Hz, corresponding to UK mains frequency. You are not likely to need any of these slide switch positions. The HOLD OFF control allows you to introduce a delay relative to the trigger point so that a different part of the signal can be seen. Normally, you will want to leave the HOLD OFF control in its minimum position, as illustrated. With more experience of using the oscilloscope, you will develop a clear understanding of the functions of the important trigger controls and be able to use them effectively. ________________________________________ . intensity and focus: Adjusting the INTENSITY control changes the brightness of the oscilloscope display. The FOCUS should be set to produce a bright clear trace. If required, TR can be adjusted using a small screwdriver so that the oscilloscope trace is exactly horizontal when no signal is connected. ________________________________________ . X-POS: Allows the whole V/t graph to be moved from side to side on the oscilloscope screen. This is useful when you want to use the grid in front of the screen to make measurements, for example, to measure the period of a waveform. ________________________________________ . X-MAG: In the IN position, the horizontal scale of the V/t graph is increased by 10 times. For example, if TIME/DIV is set for 1 ms per division and X-MAG is pushed IN, the scale is changed to 0.1 ms per division. ________________________________________ . CAL outputs: The top terminal gives a 0.2 V peak to peak square wave, while the lower terminal gives a 2 V peak to peak square wave, both at 50 Hz. The signals from these outputs are used to confirm that the oscilloscope is correctly calibrated. ________________________________________ . component tester: The output socket provides a changing voltage which allows component characteristic curves to be displayed on the oscilloscope screen. When the button is IN, the oscilloscope displays a V/V graph, with the component tester voltage connected internally to provide the horizontal axis. To get normal V/t graph operation the component tester button must be in the OUT position. ________________________________________ . Y-POS I and Y-POS II: These controls allow the corresponding trace to be moved up or down, changing the position representing 0 V on the oscilloscope screen. To investigate an alternating signal, you adjust Y-POS so that the 0 V level is close to the centre of the screen. For a pulse waveform, it is more useful to have 0 V close to the bottom of the screen. Y-POS I and Y-POS II allow the 0 V levels of the two traces to be adjusted independently. ________________________________________ . invert: When the INVERT button is pressed IN, the corresponding signal is turned upside down, or inverted, on the oscilloscope screen. This feature is sometimes useful when comparing signals. ________________________________________ . CH I and CH II inputs: Signals are connected to the BNC input sockets using BNC plugs. The smaller socket next to the BNC input socket provides an additional 0 V, GROUND or EARTH connection. ________________________________________ . VOLTS / DIV: Adjust the vertical scale of the V/t graph. The vertical scales for CH I and CH II can be adjusted independently. ________________________________________ . DC/AC/GND slide switches: In the DC position, the signal input is connected directly to the Y-amplifier of the corresponding channel, CH I or CH II. In the AC position, a capacitor is connected into the signal pathway so that DC voltages are blocked and only changing AC signals are displayed. In the GND position, the input of the Y-amplfier is connected to 0 V. This allows you to check the position of 0 V on the oscilloscope screen. The DC position of these switches is correct for most signals

سوزن مغناطیسی می‌توانیم از سوزن مغناطیسی آویزان از یک رشته کشان برای مقایسه القای مغناطیسی میدانهای مختلف استفاده کنیم. برای این منظور می‌توان از ترازوی پیچشی مشابه با ترازوی پیچشی کولن بهره گرفت، که جهت اندازه گیری زوایای پیچش رشته صفحه مدرجی در بالا به آن نصب شده است و محل دو اتمهای سوزن با کمک درجات روی استوانه بیرونی معین می‌شود. چنین وسیله‌ای مغناطیس سنج نامیده می‌شود. سوزنی که از رشته کشان آویزان باشد، برخلاف سوزن آزاد ، فقط وقتی در تعادل است که گشتاور نیروی حاصل از میدان از نظر اندازه مساوی و از لحاظ جهت مخالف گشتاور نیروی رشته پیچیده باشد. با پیچش رشته به اندازه زاویه معین ، می‌توان برای هر سمت گیری سوزن به تعادل رسید. گشتاور نیروی وارد بر رشته (گشتاور نیروی میدان) با محاسبات یا درجه بندی اولیه وسیله‌ای از روی زاویه پیچش معین می‌شود. بنابراین می‌توان با چرخش مناسبی گشتاور نیروی ماکزیمم Mmax به دست آورد، یعنی مکانی را تعیین کرد که در آن راستای سوزن بر راستای میدان مغناطیسی عمود باشد. از این وسایل به وسایل مغناطیس سنج استاتیک (ایستا) معروف هستند، که به اندازه کافی حساس و دقیق نیستند. وسایل حساس و دقیق اندازه گیری مغناطیس به دلیل حساسیت پایین سوزن مغناطیسی ، در بسیاری موارد بهتر است که گشتاور نیروی وارد بر سوزن مغناطیسی با مشاهده نوسانهای سوزن اندازه گیری شود. یک سوزن مغناطیسی که در میدان مغناطیسی از موضع تعادلش تغییر مکان داده باشد قبل از برگشت به این مکان ، نظیر آونگی که از مکان تعادل جابجا شده باشد، حول این مکان چه نوسان انجام می‌دهد. اگر جرم سوزن زیاد و در معرض اصطکاک کوچکی باشد، قبل از متوقف شدن چند نوسان انجام می‌دهد. بنابراین دوره نوسانها ، یعنی زمانی را که در آن یک نوسان کامل انجام می‌شود (از مکان انتهایی تا برگشت) می‌توان با دقت اندازه گیری کرد. محاسبات نشان می‌دهد که هر چه گشتاور نیروی وارده از طرف میدان بر سوزن بزرگتر ، یعنی هر چه القای مغناطیسی میدان بزرگتر باشد دوره این نوسانها کمتر است. بنابراین ، دوره‌های نوسان برای یک سوزن در میدانهای مختلف ، می‌توان به طور قابل اطمینانی مقادیر القای مغناطیسی برای میدانهای مختلف را مقایسه کرد. این نوع ابزارها را مغناطیس سنج دینامیکی گویند. از این وسایل برای اندازه گیری القای مغناطیسی میدانهای ضعیفی نظیر میدان مغناطیسی زمین با موفقیت به کار گرفته می‌شود. مارپیچ بیسموت علاوه بر روشهای مبتنی بر اندازه گیری گشتاور نیرو که توسط میدان بر سوزن مغناطیسی وارد می شود القای مغناطیسی میدان را می توان با کمک پدیده های دیگری که اثرهای میدان مغناطیسی را آشکار می کنند اندازه گرفت. مثلا ، آن خاصیت بیسموت که مقاومت الکتریکی ان بر اثر میدان مغناطیسی تغییر می کند، اغلب بر این منظور به کار می رود. مارپیچ مسطحی که از بیسموت ساخته شده است، در میدان مغناطیسی تحت بررسی قرار داده می شود. با اندازه گیری مقاومت الکتریکی مارپیچ در میدان و خارج از آن ، می‌توان از تغییر مقاومت الکتریکی سیم القای مغناطیسی میدان را به دست آورد. طبیعی است که مارپیچ بیسموت باید قبلا مدرج شده باشد، یعنی تغییر میدان الکتریکی آن در میدانهای مغناطیسی با القای معلوم معین باشد. مارپیچ بیسموت را می توان برای اندازه گیری میدانهای شدید ، مثلا میدان آهنربای الکتریکی که دارای القایی هزاران برابر القای میدان مغناطیسی زمین است، به کار برد. ساخت مغناطیس سنج ویژه و نانو باتری با قابلیت ذخیره الکتریسیته یک شرکت متخصص mPhase Technologies در ارائه فناوریهای نوین در آمریکا که در عرصه نانو و دستگاههای مغناطیس سنج که در نیوجرسی آمریکا فعال دستاوردی در دنیای فناوریهای نوین داشته است که طی آن مغناطیس سنج فوق العاده حساسی را برای کاربردهای گوناگون ساخته است. بر اساس گزارش گیز مگ ، مزیت اصلی این مغناطیس سنج ، اندازه ، ضریب بالای حساسیت و هزینه پایین آن است که بدین ترتیب امکان طراحی و ساخت نسل بعدی تجهیزات و حسگرهای امنیتی مورد نیاز ارتش فراهم خواهد شد. پیش بینی شده است که در آینده فروش تجاری چنین محصولاتی قابل ملاحظه باشد. مغناطیس سنج ENVI این دستگاهها به جای میدان مطلق ، تغییرات میدان مغناطیسی را اندازه گیری می‌کنند. هر چند طرحها بطور قابل ملاحظه‌ای متنوع هستند، ولی یک دو قطبی مغناطیسی حساس به عنوان عنصر آشکار ساز دارا می‌باشند. برخی از این سنجنده‌ها برای اندازه گیری مؤلفه افقی و تعداد کمی برای اندازه گیری میدان کلی و یا زاویه میل طراحی شده‌اند. سنگها از نظر خاصیت مغناطیسی از هم متفاوتند و کار این دستگاهها اندازه گیری این تفاوتها و تعیین آنهاست. سنگهای رسوبی در مقایسه با سنگهای آذرین و دگرگونی میدان مغناطیسی ضعیفی دارند. مغناطیس سنج ها بیشتر برای اکتشافات نفتی در جایی که ساختار سازندهای نفتی از رخنمون توپوگرافیک منطقه مثل درز گسل تبعیت می کند، کار می‌کند. مزایا مغناطیس سنجها بیشتر برای اکتشافات نفتی در جایی که ساختار سازندهای نفتی از رهنمون توپوگرافیک منطقه مثل درز گسل تبعیت می‌کند، کار می‌کند. مغناطیس سنج پروتونی - مدل GSM-19 مدل: GSM-19 v6.0 Overhauser کاربردهای GSM-19 v6.0 دارای ثبات بلند مدت ، مدل پیش ساخته و قیمت مناسب است که این دستگاه را به یک دستگاه ایده آل تبدیل کرده است. مانند: شیب مغناطیسی نقشه برداری زمین شناسی ساختار و سنگ شناسی شیب مغناطیسی نقشه برداری باستان شناسی ، محیط زیست و ژئوتکنیکی قابلیت آشکار سازی برای کارهای مفید UXO نقشه برداری اکتشاف معدنی بازبینی ایستگاه پایه از تغییر میدان مغناطیسی میز فرمان GSM-19 v6.0 میز فرمان این مدل با یک صفحه نمایش گرافیکی و یک صفحه کلید 16 تایی مجهز شده است. صفحه نمایش گرافیکی یک 8 خط بازتابنده LCD تک فام دارد که می تواند کاراکتر 30x8 را نمایش دهد. مدل GSM-19 v6.0 یک مدل توسعه یافته با حساسیت بالا است. هسته پیشرفت شامل یک ریزپردازنده جدید RISC همراه با یک مسیر آدرس داخلی 32-bit ، گسترش حافظه و یک موتور GPS همراه با زمان واقعی انتخابی و یا تصحیح تفاضل ستون پردازش است. این مدل دارای ظرفیت داخلی بالا برای ذخیره سازی اطلاعات است که این اطلاعات را بسرعت از وسایل فیلد به کامپیوتر برای دسترسی بیشتر برای کاهش کار داده‌ها انتقال می‌دهد. خصوصیات GPS جامع و زمان واقعی کشتیرانی افزایش حساسیت از 0.02 nT تا 0.015 nT/eHz همراه با خطای شیب یکسان از 10,000 nT/meter دقت مطلق و وضوح بالا حافظه بیشتر از32 Mbytes اتصال داده دیجیتالی با سرعت بالا و 4 آنالوگ خروجی در دسترس حساسیت مبنی بر یک الگوریتم پردازنده دیجیتالی ، حساسیت اندازه گیری 25 درصد از ورژن قبلی بیشتر است. این مزیت جهندگی در برابر اختلال پس زمینه را افزایش می‌دهد و عملیات را سریعتر و داده‌ها را بهتر می‌کند. GPS جامع و زمان واقعی کشتیرانی: تجهیزات نقشه برداری فیزیکی. اثر این مزیت قدرت بهره‌وری را در حالتهای مختلف افزایش می‌دهد. اتصال داده‌های آنالوگی و دیجیتالی: اتصال داده‌ها با سرعت بالا انتقال سریع داده‌های دیجیتالی و 4 خروجی آنالوگی را فراهم می‌کند

اثر هال یکی از پدیده های هال جالب توجه مبحث مغناطیسی است که در سال 1879 به وسیله ادوین هر برت هال کشف شد و اثر هال نامیده شد. هال در آن زمان دانشجوی دانشگاه جانزها پکینز بود و بعدها به استادی دانشگاه هاروارد رسید. اثر هال از حرکت ذرات باردار در دو میدان توام الکتریکی، مغناطیسی ناشی می شود. وقتی یک جریان الکتریکی در طول یک رسانا یا نیم رسانای تیغه ای شکل بر قرار باشد در این رسانا ( یا نیم رسانا ) در میدانی مغناطیسی عمود بر سطع تیعه باشد بر همکنش حامل های بار و میدان مغناطیسی موجب می شود که یک اختلاف پتانسیل الکتریکی به تدریج در راستای عمود بر میدان مغناطیسی، جریان الکتریکی در رسانا یا نیم رسانا به وجود آید. فرض کنید که در یک تیغه رسانا یا نیم رسانا به شکل مکعب مستطیل و به سطح مقطع ab، جریانی الکتریکی به شدت I، در راستای محور x بر قرار باشد.پس از برقراری جریان الکتریکی، حامل Y بار یک سرعت پیشروی Vd پیدا می کنند که در مورد الکترون 2 در خلاف جهت و در مورد حفره ها در جهت میدان الکتریکی است. در غیاب میدان مغناطیسی، اختلاف پتانسیل بین نقاط P و Q دیواره های جانبی، که در روی یکی از صفحات هم پتانسیل قرار دارند. برابر صفر است. اکنون اگر یک میدان مغناطیسی B، در جهت محور Z ( عمود برE سطح تیغه)بر این تیغه اعمال شود در نتیجه نیروی لورنتس ناشی از میدان مغناطیسی حامل های بار به قسمت دیواره های جانبی منحرف می شوند و در این دیواره ها انباشته میشوند و در نتیجه یک اختلاف پتانسیل فزاینده: VH بین دیواره های جانبی به وجود می آید که نتیجه آن تولید یک میدان الکتریکی E در جهت محور Y است پس حامل های بار تحت تاثیرنیروی حاصل از این میدان الکتریکی اضافی هم قرار می گیرند وقتی دو نیروی ناشی از میدان الکتریکی هال و میدان مغناطیسی اعمال شد.( که در دوجهت مخالف یکدیگرند) مساوی هم شوند حامل های بار دیگر تمایلی به تجمع در دیواره ها نشان نمی دهند و حالت تعادل بر قرار و افزایش اختلاف پتانسیل متوقف می شود. البته اگر شدت میدان B افزایش یابد- الکترون های بیشتری به طرف دیواره منحرف می شوند و در نتیجه اختلاف پتانسیل افزایش می یابد. این پتانسیل به پتانسیل هال معروف است. تجربه نشان داده است که در مواقعی که میدان مغناطیسی خیلی قوی نیست VH با القای مغناطیسی B و شدت جریان I و عکس ضخامت تیغه متناسب است: چگالی متوسط جریان حامل ها بار در نمونه ضریب CH را ثابت هال گویند. نیروی لورنتس وارد بر هر الکترون با بار e : میدان حاصل از تجمع بارها در دیوارها ناشی ازنیروی لورنتس : نیروی وارد بر حامل بار ناشی از EH : تجمع بارها در دیواره های تا زمانی ادامه پیدا می کند که داشته باشیم: پس از این لحظه عمل تجمع یافتن حامل های بار متوقف می شود و حامل های بار چنان حرکت می کنند که گویی فقط تحت تاثیر میدان الکتریکی اعمال شده هستند پیشروی آن ها در امتداد محور X خواهد بود. از طرفی چگالی جریان در هر رسانا عبارت است از j=envکه در آن n غلظت الکترون های است \ بنابراین به طور نظری برای VH رابطه ای به دست می آید که با آنچه از آزمایش حاصل شده بود سازگار است پس ثابت هال عبارت است از: حدود صد سال پس از کشف اثر کلاسیک هال، کادوس کلیتسینک، دردا و پیر رفتار عجیبی را در مقاومت هال مشاهده کردند در این آزمایش کوانتینه، بودن مقاومت هال کشف شد یعنی متوجه شدندتغییرات مقاومت هال به صورت پله ای است و مقدار مقاومت مربوط به هر یک از این پله ها یا سکوها به طوراعجاب انگیزی ثابت است. این مقدار به جنس ماده مورد آزمایش، شکل هندسی نمونه و سایر عوامل بستگی ندارند و با دقت زیاد فقط تابع دو"ثابت بنیادی فیزیک، عدد پلانک h و بار الکتریکی الکترون e است.از همه مهمتر این که، مقدار مقاومت هال از یک سکوبه سکوی دیگر به صورت تقسیماتی از یک واحد بنیادی کوانتوحی تغییر می کند: همزمان با ثابت بودن مقاومت هال در سکوها، مقاومت الکتریکی طولی نمونه نیز به شدت افت می کند و به مقداری به مراتب کمتر از مقاومت بهترین فلزات معمولی می رسد. اثر کوانتومی هال تحت شرایطی مشاهده شده است که در مقایسه با شرایط اثر کلاسیک هال غیر عادی است. بدین معنی که در این اندازه گیری ها میدان مغناطیسی بسیار قوی (B>10T) و دمای نزدیک به صفر کلوین(T<4K) مورد نیاز است.نمونه به کار رفته نیز به خودی خود استثنایی است. اولین نمونه به کار رفته، نوع بسیار مرغوب ترانزیستوری به نام ماسفت(MOSFET) بوده است. (Metal- Oxide- Semiconductor – Field – Effect Transistor) یک نوع ترانزیستور اثر میدان که از فلز- اکسید- نیمرسانا ساخته شده و با کمک یک میدان الکتریکی می توان غلظت حاملهای بار را در آن تغییر داد. اولین نمونه به کار رفته، ماسفت سیلسیوم بود. این گونه قطعات نیم رسانا که برای اندازه گیری اثر هال به کار می روند، مکعب مستطیلی به عرض چند دهم میلیمتر و به طول چند میلیمترند.بدنه یا بستر این ترانزیستور معمولاً سیلسیوم نوع P است. که یک لایه نازک اکسید سیلسیوم به ضخامت 300 تا 1500 )آنگستروم)بر سطح آن رشد داده شده است و در این لایه سوراخهایی درست می کنند تا بتوانند سراتصال های چشمه و دررو(درین)را بسازند که به عنوان اتصالهای جریان وپروپهای پتانسیل مورد استفاده قرار می گیرند آن گاه یک لایه رسانا که به آن گیت ( دریچه ) گفته می شود از جنس یک فلز و یا سیلسیوم زیاد تزریق شده در روی این لایه اکسیدی می نشاند. مجموعه فلز- لایه اکسیدی و سیلسیوم یک خازن مسطح موازی تشکیل می دهند- وقتی ولتاژی به دریچه اعمال نشود جریانی بین چشمه و درروبرقرار نمی شود، زیرا این دو ناحیه در واقع دواتصال p-n پشت به پشت را تشکیل می دهند. اعمال یک ولتاژ به دریچه که نسبت به بدنه مثبت باش. حفره ها را از فصل مشترک si-sio2به عقب می راندو در عوض یک لایه الکترون را به سمت فصل مشترک جلب می کند.این لایه الکترونی رااصطلاحاً لایه معکوس می نامند زیرا در واقع با اعمال ولتاژ به دریچه،قطبیت حامل های اکثریت رادر فصل مشترک سیلسیوم معکوس کرده ایم . لایه معکوس مقاومت کمی دارد و وقتی ولتاژی بین چشمه و درروبرقرار شود، جریان الکتریکی بین این دو جاری می شود. خاصیت مهم ماسفت سیلسیوم این است که غلظت حامل های بار لایه معکوس آن با ولتاژ دریچه تناسب مستقیم دارد. پس غلظت حامل های بار موجود در فصل مشترک si-sio2و در نتیجه شدت جریان بین چشم و در رو رامی توان بهآسانی با تغییر ولتاژ دریچه تغییر داد.لایه معکوس بسیار نازک و حداکثر ضخامت آن به 80(آنگستروم) هم نمی رسد و در نتیجه حامل های بار در یک ناحیه بسیار باریک در سطح مشترک بین دو ماده محصور شده اند و فقط می توانند در این لایه صفحه (x-y) آزادانه حرکت کنند ولی برای حرکت در امتداد عمود بر فصل مشترک ( امتدادzها)آزادی عمل ندارند. پس الکترون ها درچاه باریکی به ضخامت حداکثر 80(آنگستروم) محصورند و در نتیجه از دیدگاه مکانیک کوانتومی، درست مثل، ذره داخل جعبه به فصل مشترک دو ماده وابسته اند و حرکتشان، بویژه در دماهای خیلی کم عمدتاً دو بعدی است. به این سیستم الکترونی گاز الکترونی دو بعدی می گویند. اگر بتوان لایه معکوس تشکیل داد، رفتار الکترون هایی که در چاه پتانسیل باریک این لایه محبوس می شوند رفتاری کلاسیک نخواهد بود و انرژیشان کونتومی است. امروزه از دیدگاه مکانیک کوانتومی ثابت شده است که در گاز الکترونی دو بعدی،حرکت الکترون ها امروزه در جهت عمود بر فصل مشترک به صورت زیر – باندهای الکتریکی گسسته …, E2,E1,E0 کوانتومی است. در حالی که حرکت الکترون ها، در سطح موازی با فصل مشترک si-sio2 محدودیتی ندارد، زیرا در صفحه لایه معکوس یک دسته حالت های الکترونی تقریباً پیوسته در اختیار الکترونها است. اکنون برای مشاهده؛ اثر هال یک میدان مغناطیسی قوی عمود بر این لایه دو بعدی الکترونی اعمال می شود. روابط بین مقاومت هال، RH ( یا مقاومت عرضیRxy )،مقاومت طولی RFPRIVATE "TYPE=PICT;ALT=" یا Rxx) این نمونه دوبعدی با مقاومت ویژه هال pxy و مقاومت ویژه طولی pxx آن به صورت زیر است. در دما های نسبتاً زیاد به این لایه های الکترونی دو بعدی، اثر کلاسیک هال( اما نوع دو بعدی آن ) از خو دبروز می دهند. بدین معنی که مقاومت هال با میدان مغناطیسی به طور خطی تغییر می کند و تغییرات آن بر حسب چگالی حامل های بار ns یک منحنی همواره نزولی خواهد بود. در هر حال چون چگالی حامل ها نسبتاً کم است مقاومت هال بسیار بزرگ خواهد بود. همچنین بستگی مقاومت ویژه طولی pxx به میدان مغناطیسی ضعیف است.مقدار مقاومت ویژه طولی pxx عملاً معادل مقدار مقاومت نمونه در حالت B=0 خواهد بود. ولی در دماهای به اندازه کافی کم تقریبا (2k ) و میدان های مغناطیسی به اندازه کافی شدید تقریبا (13 T) اوضاع بکلی فرق می کند و رفتار گاز الکترونی دو بعدی با تغییر چگالی حامل ها( که با ولتاژ دریچه متناسب است) و با اندازه میدان مغناطیسی کاملاً دگرگون می شود. در این منحنی ها، علاوه بر اینکه RH سکوها با دقت زیادی به دو "ثابت بنیادی فیزیک " یعنی ثابت پلانک،h، و بار الکتریی، e،بستگی دارد،ابدا به جنس نمونه و نوع ترکیب آن، نحوه ساخت و پرداخت و شکل هندسی و میزان یکنواختی آن و سایر عوامل خارجی و حتی میزان یکنواختی میدان مغناطیسی ، بستگی ندارد و این خاصیتی بی نظیر است. بر خلاف مقاومت معمولی هال که مثل همه مقاومت ها به خواص مذکور وابسته است. با پایین رفتن تدریجی دما، سکوها نیز صاف و صافتر می شوند. Rxاین نواحی نیز با کاهش دما کاهش می یابد و قله های منحنی باریکتر می شوند. واضع است که در دمای T=0 در شرایط سکوها، هر جریان الکتریکی که در نمونه برقرار باشد بدون هیچگونه اتلافی از آن عبور خواهد کرد. در نتیجه یک گاز الکترونی دو بعدی واقع در یک میدان مغناطیسی قوی مناسب ،بدون مقاومت است و نمایشگر یک رسانای الکتریکی ایده ال می باشد. حال در سوال پیش می آید: علت وجودی سکوهای کوانتومی چیست؟ گفتیم مقاومت هال برای یک سیستم دو بعدی عبارت است از: گفتیم که ساختمان الکترونی لایه معکوس به صورت زیر باندهای گسسته است (کوانتیزاسیون ابعادی ) در یک میدان مغناطیسی قوی عمود بر لایه معکوس ویژگی های دیگری در این سیستم الکترونی بروز می کند.به این معنی که حرکت الکترون ها در صفحه لایه معکوس را نیز می توان کاملاً کوانتیزه کرد. ( کوانتیزاسیون مولدی ) و به صورت ترازهای گسسته ای با انرژی که اصطلاحاً به آن ها ترازهای لاندائو می گویند ،که در آن عبارت را فرکانس سیکلوترونی و m* را جرم موثر الکترون در فضای دو بعدی می نامند. توجیه این کوانتیز اسیون ترازهای انرژی به تعبیر نیم کلاسیک چنین است: الکترون های متحرک که فقط در یک میدان مغناطیسی قرار می گیرند،مسیر دایره ای شکل را طی می کنند که شعاع آن با عکس B متناسب است. پس همین طور که شدت B افزایش می یابد، شعاع مدار کلاسیک سیکلوترونی الکترون کاهش می یابد. در میدان های شدید که شعاع مدار به حدود 100(آنگستروم) می رسد، اثرات کوانتومی اهمیت پیدا می کنند،زیرا محیط مدار با طول موج دو بروی الکترون قابل مقایسه می شود.چون این محیط باید مضرب صحیحی از طول موج باشد، الکترون نمی تواند هر مداری را اختیار کند . یعنی برای حرکت الکترون های این سیستم دو بعدی به موازات لایه معکوس، فقط یک دسته مدارهای گسسته در اختیار الکترون ها قرار دارد. در نتیجه این الکترون ها فقط می توانند حالتهای گسسته ای با انرژی مشخص را اشغال کنند. در اینجا با دو موضوع روبرو هستیم. الف) تعداد خیلی زیاد الکترون ها ب) اصل طرد پائولی که عملاً همپوشانی مدارهای سیکلوترونی را مجاز نمی شود.در نتیجه تعداد الکترون هایی که می توانند در واحد سطح هر که از تراز لاندائو را اشغال می کنند محدود می کند. این تعداد را که برابر است با تعداد مدارهای سیکلوترونی موجود در واحد سطح دژنرسانس یا چندگانگی تراز لا ندائو می نامند،و با رابطه زیر بیان می شود: با افزایش B ،NL افزایش می یابد.زیرا با افزایش B ، شعاع مدار سیکلوترونی کاهش می یابد؛ پس تعداد بیشتری مدار نا همپوشان را می توان در هر واحد سطح جا داد. در دماهای خیلی کم، الکترون ها ترازهای مجازیی را اشغال می کنند که انرژیشان کمترین مقدار ممکن است. پس در سیستمی متشکل از الکترون های دو بعدی با تعداد ns الکترون در واحد سطح تعداد Ne الکترون، پایین ترین تراز لا ندائو را اشغال می کند و انرژی هر یک از آن ها خواهد بود . همین تعداد نیز تراز بعدی را که انرژیش است پر خواهد کرد. به همین ترتیب تا آخر معمولاً آخرین تراز کاملاً پر نمی شود و قسمتی از آن انتقال نشده باقی می ماندزیرا معمولاً ns مضرب صحیح از Ne نیست. نکته مهم این است که در موقع توزیع الکترون ها میان تراز های مختلف، هر وقت که یک یا چند تراز لا ندائو به طور کامل پر شود یعنی داشته باشیم: سوال 2: علت صفر شدن مقاومت طولی چیست؟ هر الکترون که با یک مرکز ناکاملی بلور روبرو شود،پراکنده شده و از مدارش ( حالت اولیه) به مدار جدیدی ( حالت نهایی ) منتقل می شود.چنین پراکندگی فقط موقعی می تواند روی دهد که مدارهای خالی در دسترس الکترون پراکنده شده قرار داشته باشد. پس پراکندگی الکترون ها محدود به تعداد مدار های خالی موجود در یک تراز لا ندائو است وقتی تمام مدارهای موجود در تراز های اشغال شده لا ندائو ، کاملاً پروتمام ترازهای بالاتر لاندائو به طور کامل، خالی باشند پراکندگی نمی تواند روی دهد. در نتیجه به از بین رفتن مقاومت الکتریکی طولی نمونه می انجامد سنسورهاي اثرهال Hall Effect Sensors يك عنصر هال از لايه نازكي ماده هادي با اتصالات خروجي عمود بر مسير شارش جريان ساخته شده است وقتي اين عنصر تحت يك ميدان مغناطيسي قرار مي گيرد، ولتاژ خروجي متناسب با قدرت ميدان مغناطيسي توليد مي كند. اين ولتاژ بسيار كوچك و در حدود ميكرو ولت است. بنابراين استفاده از مدارات بهسازي ضروري است. اگر چه سنسور اثرهال، سنسور ميدان مغناطيسي است ولي مي تواند به عنوان جزء اصلي در بسياري از انواع حسگرهاي جريان، دما، فشار و موقعيت و … استفاده شود. در سنسورها، سنسور اثر هال ميداني را كه كميت فيزيكي توليد مي كند و يا تغيير مي دهد حس مي كند. ويژگيهاي عمومي ويژگيهاي عمومي سنسورهاي اثرهال به قرار زير مي باشند: 1 - حالت جامد ؛ 2 - عمر طولاني ؛ 3 - عمل با سرعت بالا-پاسخ فركانسي بالاي 100KHZ ؛ 4 - عمل با ورودي ثابت (Zero Speed Sensor) ؛ 5 - اجزاي غير متحرك ؛ 6-ورودي و خروجي سازگار با سطح منطقيLogic Compatible input and output ؛ 7 - بازه دمايي گسترده (-40C ~ +150C) ؛ 8 - عملكرد تكرار پذيرعالي Highly Repeatable Operation ؛ 9 - يك عيب بزرگ اين است كه در اين سيستمها پوشش مغناطيسي مناسب بايد در نظرگرفته شود، چون وجود ميدان هاي مغناطيسي ديگر باعث مي شود تا خطاي زيادي در سيستم اتفاق افتد. تاريخچه اثرهال توسط دكتر ادوين هال (Edvin Hall) درسال 1879 در حالي كشف شد كه او دانشجوي دكتراي دانشگاه Johns Hopkins در بالتيمر(Baltimore) انگليس بود. هال درحال تحقيق بر تئوري جريان الكترون كلوين بود كه دريافت زماني كه ميدان يك آهنربا عمود بر سطح مستطيل نازكي از جنس طلا قرار گيرد كه جرياني از آن عبور مي كند، اختلاف پتانسيل الكتريكي در لبه هاي مخالف آن پديد مي آيد. او دريافت كه اين ولتاژ متناسب با جريان عبوري از مدار و چگالي شار مغناطيسي عمود بر مدار است. اگر چه آزمايش هال موفقيت آميز و صحيح بود ولي تا حدود 70 سال پيش از كشف آن كاربردي خارج از قلمرو فيزيك تئوري براي آن بدست نيامد. با ورود مواد نيمه هادي در دهه 1950 اثرهال اولين كاربرد عملي خود را بدست آورد. درسال 1965 Joe Maupin ,Everett Vorthman براي توليد يك سنسور حالت جامد كاربردي وكم هزينه از ميان ايده هاي متفاوت اثرهال را انتخاب نمودند. علت اين انتخاب جا دادن تمام اين سنسور بر روي يك تراشه سيليكن با هزينه كم و ابعاد كوچك بوده است اين كشف مهم ورود اثر هال به دنياي عملي و پروكاربرد خود درجهان بود. تئوري اثرهال اگر يك ماده هادي يا نيمه هادي كه حامل جريان الكتريكي است در يك ميدان مغناطيسي به شدت B كه عمود برجهت جريان عبوري به مقدار I مي باشد قرار گيرد، ولتاژي به مقدار V در عرض هادي توليد مي شود. اين خاصيت در مواد نيمه هادي داراي مقدار بيشتري نسبت به مواد ديگر است و از اين خاصيت در قطعات اثرهال تجارتي استفاده ميشود. ولتاژها به اين علت پديد مي آيد كه ميدان مغناطيسي باعث مي شود تا نيروي لرنتز برجريان عمل كند و توزيع آنرا برهم بزند[BF=q(V)]. نهايتا حاملهاي جريان مسير منحني را مطابق شكل بپيمايند. حاملهاي جريان اضافي روي يك لبه قطعه ظاهر مي شوند، ضمن اينكه در لبه مخالف كمبود حامل اتفاق مي افتد. اين عدم تعادل بار باعث ايجاد ولتاژ هال مي شود، كه تا زماني كه ميدان مغناطيسي حضور داشته و جريان برقرار است باقي مي ماند براي يك قطعه نيمه هادي يا هادي مستطيل شكل با ضخامت t ولتاژهايV توسط رابطه زير بدست مي آيد: ضريب هال براي ماده مورد نظر است كه بستگي به موبيليته بار و مقاومت هادي دارد آنتيمونيد ايريديم تركيبي است كه در ساخت عنصر اثرهال استفاده مي شود و مقدار KH براي آن 20 است. ولتاژهال در رنج در سيليكن بوجود مي آيد و تقويت كننده براي آن حتمي است. سيليكن اثر پيز و مقاومتي دارد و بنابراين براثر فشار مقاومت آن تغيير مي كند. در يك سنسور اثر هال بايد اين خصوصيت را به حداقل رساند تا دقت و صحت اندازه گيري افزوده شود. اين عمل با قرار دادن عنصر هال بريك IC براي به حداقل رساندن اثر فشار و با استفاده از چند عنصر هال انجام ميشود. بطوري كه بر هر يك از دو بازوي مجاور مدار پل يك عنصر هال قرار گيرد، در يكي جريان بر ميدان مغاطيسي عمود است و ولتاژ هال ايجاد مي شود و در ديگري جريان موازي با ميدان مغناطيسي مي باشد و ولتاژ هال ايجاد نميشود. استفاده از 4 عنصر هال نيز مرسوم مي باشد اساس سنسورهاي اثرهال عنصرهال، سنسور ميدان مغناطيسي است. باتوجه به ويژگيهاي ولتاژ خروجي اين سنسور نياز منديك طبقه تقويت كننده و نيز جبران ساز حرارتي است. چنانچه از منبع تغذيه با ريپل فراوان استفاده كنيم وجود يك رگولاتور ولتاژ حتمي است. رگولاتور ولتاژ باعث مي شود تا جريان I ثابت باشد بنابراين ولتاژ هال تنها تابعي از شدت ميدان مغناطيسي مي باشد. اگر ميدان مغناطيسي وجود نداشته باشد ولتاژي توليد نمي شود. با وجود اين اگر ولتاژ هر ترمينال اندازه گيري شود مقداري غير ا ز صفر به ما خواهد داد. اين ولتاژ كه براي تمام ترمينال ها يكسان است با (CMV) Common Mode Voltage شناخته ميشود. بنابراين تقويت كننده بكار گرفته شده مي بايست يك تقويت كننده تفاضلي باشد تا تنها اختلاف پتانسيل را تقويت كند. سنسورهاي ديجيتال هال در اين سنسورها وقتي بزرگي ميدان مغناطيسي به اندازه مطلوبي رسيد سنسور ON مي شود و پس از اينكه بزرگي ميدان از حد معيني كاهش يافت سنسور خاموش مي شود. لذا در اين سنسورها خروجي تقويت كننده تفاضلي را به مدار اشميت تريگر مي دهند تا اين عمل را انجام دهد، براي جلوگيري از پرش هاي متوالي از تابع هسترزيس زير استفاده مي كنند. سنسورهاي آنالوگ سنسورهاي آنالوگ ولتاژ خروجي خود را متناسب با اندازه ميدان مغناطيسي عمود بر سطح خود، تنظيم مي كنند. با توجه به كميت هاي اندازه گيري اين ولتاژ مي تواند مثبت يا منفي باشد. براي اينكه سنسورهاي ولتاژ خروجي منفي توليد نكند و همواره خروجي تقويت كننده تفاضلي را با يك ولتاژ مثبت را پاس مي كنند. در شكل بالا توجه داريم كه يك نقطه صفر وجود دارد كه در آن ولتاژي توليد نمي شود . از ويژگيهاي اثرهال نداشتن حالت اشباع است و نواحي اشباع در شكل مربوط به آپ امپ در سنسور اثر هال مي باشد . معمولا خروجي تقويت كننده تفاضلي را به ترانزيستور پوش-پول مي د هند. سيستم هاي مغناطيسي سنسور اثر هال درحقيقت بدين ترتيب عمل ميكند كه توسط يك سيستم مغناطيسي كميت فيزيكي به ميدان مغناطيسي تبديل مي شود. حال اين ميدان مغناطيسي توسط سنسور اثر هال حس مي شود. بسياري از كميت هاي فيزيكي با حركت يك آهنربا اندازه گيري مي شوند. مثلاً دما و فشار را مي توان بوسيله انقباض و انبساط يك Bellows كه به آهنربا متصل است اندازه گيري نمود. روش هاي مختلفي جهت ايجاد ميدان مغناطيسي وجود دارد. ] Unipolar head-on mode در اين حالت آهنربا نسبت به نقطه مرجع سنسور حركت مي كند همانطور كه در شكل بالا ديده مي شود منحني تغييرات فاصله وميدان مغناطيسي در اين شكل آمده است (منحني بدست آمده غير خطي است) و دقت درحد متوسط است. مثلاً اگر يك سنسور اثرهال ديجيتالي را در نظر بگيريم در اين حالت در فاصله أي كه G1 حاصل مي شود سوئيچ عمل مي كند و On ميشود و وقتي كه فاصله به حدي رسيد كه G1 حاصل شود سوئيچ OFF ميكند. ] Unipolar slide-by mode در اين حالت آهنربا در يك مسير افقي نسبت به سنسور تغيير مكان مي كند منحني تغييرات مكان نسبت به ميدان مغناطيسي بازهم غير خطي است- دقت اين روش كم است و لي حالت تقارني كاملاً ديده مي شود. مثلاً سنسور اثرهال ديجيتالي را در نظر بگيريد كه در اثر ميدان G1 روشن شده و در ميدان G2 خاموش مي شود وقتي آهنربا از سمت راست حركت مي كند و به موقعيت +D1 مي رسد آنگاه سنسور عمل ميكند. اين حركت ادامه مي تواند داشته باشد تا به موقعيت –D2 برسد، در اين هنگام سنسور آزاد مي شود و به همين ترتيب. Bipolar Slide –By made در اين حالت از 2 آهنربا كه قطب S,N هر كدام بصورت ناهمنام در مجاورت هم قرار گرفته است استفاده مي كنيم. دقت در اين روش درحد متوسط است- حالت تقارن وجود ندارد ولي مي توان در بخش هايي، از خاصيت خطي منحني استفاده نمود. اگر همان سنسور ديجيتالي قبلي را در نظر بگيريم در حركت از راست به چپ وقتي كه فاصله به D2 مي رسد آنگاه سنسور عمل مي كند و تا به مرحله D4 پيش مي رود. بنابراين در يك حركت پيوسته از راست به چپ سنسور در بخش شيب تند عمل مي كند و در بخش شيب كند رها ميكند. جهت حذف شيب تند در بخش مبدأ از يك تكنيك ديگر استفاده مي شود. بدين ترتيب كه در ميان ايندو آهنربا فاصله معيني قرار مي دهند اين عمل بطور چشمگيري دقت را افزايش مي دهد. حالت ديگري نيز به كار ميرود كه در آن منحني حاصل بصورت يك تابع پالس است. در اين روش در ميان دو آهنربا، آهنرباي ديگري قرار مي دهند كه پهناي پالس متناسب با پهناي اين آهنربا مي باشد. مقايسه اي از اين سيستمها در زير آمده است : منظور از All حركتهاي چرخشي، پيوسته و رفت و برگشتي است. سنسورهاي موقعيت تشخيص پره ( Vane Operated Position Sensor) اين سنسورها گاهاً تحت عنوان سنسورهاي پره شناخته مي شوند و شامل يك آهنربا و يك سنسور اثرهال با خروجي ديجيتالي مي باشند. شكل زير اين دو بخش را در يك بسته نشان ميدهد. اين سنسور داراي يك فاصله هوايي ميان آهنربا و سنسور اثرهال مي باشد و توانايي موقعيت سنجي خطي و نيز موقعيت سنجي زاوايه اي را نيز دارد. پره خطي پره يكنواخت پره دايروي اساس عملكرد شكل مقابل را در نظر بگيريد. وقتي كه پره در فاصله هوايي بين اهنربا وسنسور اثرهال قرار گيرد خطوط شار مغناطيسي پراكنده مي شوند و توسط سنسوراثر هال احساس نمي شوند، بنابراين خروجي سنسور در سطح منطقي صفر (OFF) قرار مي گيرد. شكل بالا نشان ميدهد كه وقتي كه يك پره ميان اين سنسور مي رود چه اتفاقي مي افتد. درحركت از چپ به راست وقتي لبه جلوي پره به ناحيه b مي رسد، آنگاه سنسور از حالت ON به حالت OFF تغيير وضعيت مي دهد و اين حالت تا زماني كه لبه انتهايي پره به ناحيه d برسد ادامه پيدا مي كند تا در آن لحظه از OFF به ON تغيير وضعيت دهد. بنابراين مدت زماني كه خروجي سنسور OFF است برابر با فاصله بين d ,b بعلاوه پهناي پره مي باشد. درحركت از راست به چپ نيز وضعيت كاملاً مشابه است. در اكثر مواقع پره ها بصورت به هم پيوسته مي باشند. اين حالت در شكل زير در نظر گرفته شده است. توجه كنيد كه اين دو حالت هيچ تفاوتي باهم ندارند. رابطه بين مدت زمان OFF ,ON براي حالت پره دندانه اي به پيوسته در جدول زير خلاصه شده است. نمونه هايي از اين سنسور ها در زير آمده است 2AV series 4AV series SR 17 / 16 series Sequence Sensors شكل زير را در نظر داشته باشيد. تعدادي ديسك آهني بر روي يك شفت قرار گرفته اند. اين ديسكها از فاصله هوايي سنسورهاي پره (Vane Sensor) عبور مي كنند. شكل هر كدام از اين ديسكها بگونه اي است كه يك مجموعه از آنها منجر به توليد كدهاي خاصي مي شود. سنسور پره در اثر حضور ديسك در فاصله هوايي خروجي را صفر و در اثر عدم حضور آن خروجي را يك مي گويند. به اين ترتيب كد حاصل از اين روش موقعيت يا وضعيت شفت را نشان مي دهد. به جاي استفاده از ديسك ها و سنسورهاي پره مي توان از آهنرباي حلقه اي متصل به شفت و سنسورهاي اثرهال دو قطبي (bipolar) استفاده نمود. سنسورهاي مجاورتي Proximity Sensor در دو طرح زير 4 سنسور اثرهال با خروجي ديجيتالي كه بر يك صفحه آلومينيومي قرار گرفته اند نشان داده شده است .در شكل اول سنسورها تك قطبي و در شكل دوم سنسورها دو قطبي هستند. تك قطبي دوقطبي سنسور ماشين هاي اداري دستگاههاي فتوكپي، فاكس، پرينترهاي كامپيوتر از اين سنسورها مي توانند استفاده كنند. براي مثال پرينتر، جهت دريافت وجود كاغذ و نيز جريان كاغذ ازسوئيچ هاي اثرهال استفاده مي كنند. ويژگي : بدون تماس - بدون اعمال نيروي اضافي - عمر طولاني سنسور موقعيت چندگانه (Multiple position sensor) شكل مقابل سنسور اثرهال را در كنار 3 مقايسه كننده ولتاژ نشان مي دهد اين سنسور چندگانه داراي 3 خروجي ديجيتالي است. سنسور ضد لغزشي Anti-Skid sensor شكل زير راه حلي را براي كنترل نيروي ترمز يك چرخ نشان ميدهد. هدف اين است بدون اينكه چرخ به اصطلاح قفل شود اتومبيل درحداقل زمان ممكن متوقف شود. در اين سيستم سنسور بگونه اي قرار گرفته است كه يك چرخ دنده داخلي را حس مي كند. زمان عكس العمل سيستم توقف بر مبناي فركانس سيگنالي كه سنسور توليد مي كند تخمين زده مي شود. سنسور موقعيت پيستون (Piston detection sensors) در شكل مقابل روشي جهت موقعيت سنجي پيستون در يك سيلندر غير آهني داده شده است. درحالت نخست آهنربا هايي را در درون پيستون به گونه اي قرار مي دهند تا توسط چند سنسور اثرهال با خروجي خطي دريافت شوند. در حالت دوم از يك پيستون آهني و آهنربا و سنسور اثرهال استفاده مي شود. در اين حالت نياز است تا مشخصات سيستم مغناطيسي بطور مطلوبي در دسترس باشد. برقراري هاي استفاده از اثرهال در اين موقعيت سنجي به شرح زير مي باشد: 1- ابعاد كوچك سنسورها 2 - عدم نياز به منبع قدرت خارجي براي آهنرباها 3 - رنج دمايي بزرگ از 40°c تا 150°c 4 - توانايي عمل در محيط كثيف و آلوده برخي از نمونه ها در اين بخش برخي از سنسورهاي شركت Honeywell به همراه اطلاعات كلي آنها آمده است. SS552MT Series Surface Mount Sensor 230k SS49E/SS59ET Series Economical Linear Position Sensor 260k RPN Series Hall-Effect Rotary Position Sensor 112k GTN Series Hall-Effect Gear-Tooth Sensor 103k SS 520 Series Dual Hall-effect Digital Position Sensor with speed and direction outputs 72k SR 13/15 Series Hall Effect Sensor 247k SS490 Series Miniature Ratiometric Linear Hall Effect Sensor 148k 103SR Series Analog Position Sensors 154k 103SR Series Digital Position Sensors 131k 2SSP Series Digital Position Sensors 124k Analog Solid State Position Sensors 62k Digital Solid State Position Sensors 73k GT1 Series Hall Effect Gear Tooth Sensors 213k SR3 Series Digital Position Sensors 126k SS10 Series Digital Position Sensors 117k SS40 Series Digital Position Sensors 97k SS100 Series Digital Position Sensors 209k SS400 Series Digital Position Sensors 238k SS49/SS19 Series Analog Position Sensors 140k SS94A Series Analog Position Sensors 126k SS94B1 Series Analog Position Sensors 139k کاربرد مغناطیس در خودرو شمع شمع در تئوری کاملا ساده است : آن الکتریسیته را از میان یک فاصله( دهانه شمع) به جرقه تبدیل می کند. تقریباً شبیه به یک آذرخش . الکتریسیته باید در یک ولتاژ بسیار بالا یی به منظور عبور از میان یک فاصله( دهانه شمع) و تولید جرقه خوب وجود داشته باشد . ولتاژ در شمع می تواند بین 40000 تا 100000 ولت باشد . شمع در مرکز چهار سوپاپ در هر سیلندر قرار دارد . شمع باید یک مسیر عایق برای عبور این ولتاژ بالا به سمت پایین الکترود داشته باشد ،تا از یک فاصله (دهانه شمع) بتواند بجهد و به سمت بدنه موتور (الکترود اتصال به زمین) هدایت شود .همچنین شمع باید گرمای زیاد و فشار داخل سیلندر را تحمل کند و باید طوری طراحی شود که رسوبات حاصل از افزودنی های سوخت روی آن جمع نشود . شمع ها از یک قطعه الحاقی سرامیکی برای عایق کردن ولتاژ بالای الکترود استفاده می کنند . که این اطمینان میدهد که جرقه جزء نوک شمع، در جای دیگر شمع ایجاد نمی شود ، این قطعه الحاقی دو کار را انجام می دهد و به از بین رفتن رسوبات کمک می کند . سرامیک هادی گرمایی نسبتاً ضعیفی است ، بنابراین این مواد در طول این عملکرد کاملاً گرم می شود و این گرما با,ث از بین رفتن رسوبات روی الکترود می شود . بعضی خودرو ها به شمع گرم نیازمندند. این نوع شمع طراحی شده با یک قطعه الحاقی سرامیکی که سطح تماس کوچکتری با قسمت فلزی شمع دارد . این امر باعث کاهش انتقال حرارت از سرامیک می شودپس سرامیک گرمتر می شود و بنابراین رسوبات بیشتری از بین می رود ( می سوزد) . شمع های سرد با سطح تماس بیشتری طراحی می شوند و این باعث می شود که رفته رفته سردتر شوند . تفاوت بین شمع سرد و گرم در شکل نوک سرامیکی آنهاست . سازندگان خودرو شمع های مخصوصی ( از نظر دما) برای انواع خودرو انتخاب می کنند . بعضی خودرو ها با عملکرد بالای موتور به طور طبیعی گرمای زیادی تولید می کنند بنابراین آنها به شمع سرد نیاز دارند . اگر شمع زیاد گرم شود می تواند سوخت را قبل از این که جرقه بزند مشتعل کند بنابراین مهم است که شمع مناسبی بر روی خودروتان نصب شود . در ادامه خواهیم آموخت که کویل چگونه ولتاژ بالای مورد نیاز را برای ایجاد جرقه تولید می کند . کویل کویل وسیله ی ساده ای است . در اصل یک تبدیل کننده ولتاژ بالا است ، که از دو سیم پیچ تشکیل شده است . یک سیم پیچ از سیم ها ، سیم پیچ اولیه نامیده می شود، ک اطراف سیم پیچ ثانویه پیچیده شده است . سیم پیچ ثانویه به طور نرمال دارای صد ها دور بیشتر از سیم پیچ اولیه است . جریان از باتری به سمت سیم پیچ اولیه ی کویل جاری می شود . جریان سیم پیچ اولیه می تواند توسط پلاتین یا ادوات حالت جامد در سیستم های جرقه زنی الکتریکی ، به طور ناگهانی قطع شود . اگر شما فکر می کنید کویل شبیه یک آهنربا است ؟ بله درست حدس زده اید . اما آن همچنین یک بوبین ( القا گر) است. اساس عملکرد کویل شبیه به قطع ناگهانی مدار توسط پلاتین است . میدان مغناطیسی سیم پیچ اولیه به سرعت فرو می پاشد . سیم پیچ ثانویه توسط یک میدان مغناطیسی قوی و متغیر احاط می شود . این میدان جریانی در کویل القا می کند . یک جریان با ولتاژ بسیار بالا (بیش از 100000 ولت ) به دلیل شمار زیاد دور های سیم پیچ ثانویه ایجاد می شود . سیم پیچ ثانویه از طریق وایر دلکو را با این ولتاژ تغذیه می کند . بالاخره یک سیستم جرقه زنی به دلکو نیاز دارد . دلکو دلکو چند کار را مدیریت می کند . اولین کار دلکو توزیع صحیح ولتاژ بالای کویل به سیلندر است . این کار توسط یک درپوش و چکش برقی انجام می شود . کویل به چکش برقی متصل شده است که در داخل درپوش می چرخد. چکش برقی بر روی کنتاکتها می چرخد . هر سیلندر یک کنتاکت دارد . نوک چکش برقی با عبور از هر کنتاکت یک پال ولتاژ بالا از کویل را به کنتاکت می دهد . پالس های جرقه از میان یک فاصله کوچک بین چکش برقی و کنتاکت عبور می کنند (بدون تماس به هم ) و سپس توسط وایر به شمع مخصوص هر سیلندر می رسند . موقعی که شما موتور را تنظیم می کنید یکی از وسایلی که باید تعویض شود ، چکش برقی و درپوش است ( به دلیل اینکه بعد از مدتی جرقه زدن کهنه می شوند). همچنین سیم ها ( وایرها) نیز کهنه می شوند و عایق شان از بین می رود . این می تواند دلیل بعضی از مشکلات بسیار مبهم موتور باشد . دلکوها ی قدیمی با پلاتین بخش دیگری در نیمه پایینی دلکو دارند که این بخش کار قطع کردن جزیان کویل را انجام می دهد. اتصال به زمین کویل به پلاتین متصل است . بادامکی که در مرکز دلکو قرار دارد اهرم وصل شده به پلاتین را فشار می دهد . هر بار گکه بادامک اهرم را فشار می دهد آن پلاتین را باز می کند . این امر باعث می شود که کویل به طور ناگهانی اتصال به زمین را از دست بدهید و یک پالس ولتاژ بالا را تولید کند . پلاتین همچنین تایمینگ جرقه را کنترل می کند آنها ممکن است یک آوانس خلائی یا یک آوانس گریز از مرکز داشته باشد . این مکانیسم آوانس، زمان جرقه زنی را متناسب با سرعت و بار موتور تنظیم می کند . تنظیم زمانی جرقه زنی به قدری برای عملکرد موتور بحرانی است که بیشتر خودرو ها از پلاتین استفاده نمی کنند بنابراین به جای آن، آنها از یک سنسور که موقعیت دقیق پیستون را به واحد کنترلی موتور (ECU)می فرستد ، استفاده می کنند . سپس کامپیوتر موتور یک ترانزیستور رابرای قطع و وصل جریان کویل کنترل می کند . در قسمت بعدی نگاهی به آوانس در سیستم های جرقه زنی مدرن ( سیستم های جرقه زنی بدون دلکو ) خواهیم داشت. سیستم های جرقه زنی بدون دلکو در سالهلی اخیر ممکن است شما در باره خودروهایی که نیاز به تنظیم اولیه در 100000 مایل دارند ، شنیده باشید . سیستم های جرقه زنی بدون دلکو ، یکی از تکنولوژی هایی است که زمان تنظیم موتور را به تعویق می اندازد . سیستم های بدون دلکو به جای یک کویل اصلی برای هر شمع یک کویل دارند که مستقیماً روی شمع قرار دارد . کویل در این نوع سیستم ها همانند سیستم های که کویل مرکزی داشتند کار می کند واحد کنترلی موتور ترانزیستور را برای قطع کردن اتصال به زمین مدار کنترل می کند که جرقه تولید شود . ECU کنترل تمام تایمینگ جرقه را برعهده دارد. سیستم های شبیه به این بعضی مزایای قابل توجهی دارند . اولاً، دلکو ندارند ، در نتیجه مشکل کهنه شدن آن وجود ندارد همچنین وایر های ولتاژ بالای شمع وجود ندارند که از بین بروند . و سرانجام اینها کنترل تایمینگ منظمی را فراهم می کنند که می تواند بازده و آلایندگی را بهبود بخشد و به طور کلی قدرت موتور را افزایش دهد . سنسورهاي امپدانس مغناطيسي و تشخيص بيماري ديسفاژي، بلعيدن يك لقمه راحت ديسفاژي (dysphasia) يكي از بيماري‌هاي دستگاه گوارشي است كه باعث ايجاد مشكلاتي در بلعيدن غذا و حتي بزاق دهان و در مواردي سبب عفونت سيستم تنفسي در فرد بيمار مي‌شود. ديسفاژي در اغلب بيماران نتيجه اختلالات نورولوژيك است كه مي تواند در هر يك از مراحل بلع طبيعي ،ايجاد شود. از آنجا كه ديسفاژي تقريبا تمامي ابعاد سلامتي فرد را تحت تأثير قرار مي دهد بنا‌براين تيم درماني شامل پزشك عمومي، متخصص ENT آسيب شناس گفتار و زبان ، متخصص گوارش، متخصص مغز و اعصاب، راديولوژيست، متخصص تغذيه، روانپزشك ، متخصص ريه و سيستم تنفس، دندانپزشك و جراح عمومي است. آزمايش نحوه بلعيدن بزاق دهان در دفعات مـخـتـلــف (RSST) روشــي بــراي پــي بــردن بــه ديسفاژي در افراد است. RSST روشي ساده و بي‌خطر براي تشخيص ديسفاژي است. پس از به دست آمدن نتيجه RSST ، با استفاده از ويدئو فـلـوروسـكـوپـي اشـعه ايكس صحت تشخيص ديـسـفـاژي بـررسي مي شود. در حال حاضر با پـيـشـرفـت تكنولوژي مي توانيم اين تست را با اسـتـفـاده از سـنـسـورهـاي امـپـدانـس مـغناطيسي (Magneto-Impedance Sensor) و با دقت بالاتر و بسيار سريع تر از گذشته انجام دهيم و علاوه بر اين نويز ناشي از حركات بدن را نيز به حداقل بـرسـانـيـم. ‌ سنسورهاي MI داراي تنوع زيادي است. در انـواع تجاري، سر ‌ سنسورهايMI شامل يـك سـيـم از جـنـس مـاده بـي شـكـل است . اين سـاخـتـار سـنـسـورهـا از مـيـنـيـاتـور سازي آن ها جـلـوگـيـري مـي‌كـنـد. بـه هـمـيـن سـبـب مـطـالـعه برروي سنسورهاي MI از نوع فيلم نازك از سال 1998 بـــه شــكــلـــي جـــدي آغـــاز شــد. در ايــن نــوع از سنسورهاي MI، امپدانس فيلم هاي مغناطيسي بر پايه اثر پوستي و تغيير نفوذپذيري مغناطيسي نسبت به ميدان خارجي اعمال شده به فيلم نازك تغيير مي كند. علائم بيماري ديسفاژي ناتواني در بلعيدن مواد غذايي و حتي بزاق دهان خودشان (شايع ترين علامت) سرفه كردن در هنگام خوردن و نوشيدن يا بلافاصله بعد از آن ضعيف شدن صداي فرد در حين خوردن يا اندكي پس از آن وجود صدايي وزوز مانند در مسير تنفسي در حين دم و بازدم ابتلاي بيمار به عفونت سيستم تنفسي(پنومني) به دليل آسپيراسيون مكرر ورود مواد غذايي به مسير هوايي (آسپيراسيون كاهش وزن و ايجاد علائم سوء تغذيه به علت كم خوري‌هاي بيش از حد بالا رفتن درجه حرارت بدن از5/1 دقيقه پس از غذا خوردن به طور كلي علائم اختلال بلع در بيماران مبتلا به سكته هاي مغزي از نوع آمبوليك و بيماران سرطاني پيش رونده است و با گذشت زمان باعث بروز ناتواني بيشتري خواهد شد. بيماران مبتلا به اين اختلال از به هم خوردن روند طبيعي زندگي شان و ايجاد ناراحتي در تغذيه دچار نابساماني هاي جسمي و روحي مي شوند. علل فيزيولوژيكي پزشكي ديسفاژي 1) اختلالات عصبي شناختي و ضربه مانند :عفونت مغز و ساقه مغز ، پاركينسون، M.S، فلج اطفال، دمانس و فلج مغزي ، سكته مغزي و ...... 2) ضايعات ساختاري مانند: وب مادرزادي ، نئو پلاسما، تيرومگالي و .... 3) بيماري هاي بافت تماسي مانند: ديستروفي ماهيچه، پلي ميوزيس 4) اثرات جانبي مانند اثرات ناشي از جراحي، داروها و فيبروز ناشي از راديولوژي، سوختگي ها 5) ناهنجاري هاي مادرزادي يا آناتوميك مانند: شكاف كام و لب، ناهنجاري هاي زبان، شكاف حنجره سنسورهاي امپدانس مغناطيسي (MI Sensor) سنسورهاي امپدانس مغناطيسي (Magneto-Impedance Sensor) يا به طور خلاصه MI Sensor ها همانطوركه از نامشان مشخص است، بر پايه اثر امپدانس مغناطيسي كار مي كنند. بر اين اساس، امپدانس يك ماده مغناطيسي كه فاقد ساختار معيّني است در صورت اعمال ميدان مغناطيسي خارجي كه داراي فركانس بالايي باشد تغيير مي كند. ‌معـادلـه زيـر ارتبـاط بين اين امپدانس با ساير پارامترهاي ماده مغناطيسي را نشان مي‌دهد: پارامترهاي موثر در معادله امپدانس مغناطيسي عبارتند از : امپدانس ماده مغناطيسيz= قطر ماده مغناطيسيa= مقاومت نسبي!= مقاومت جريان مستقيمRdc= فركانس جريان اعمال شده= نفوذپذيري مغناطيسي محيط= ميدان مغناطيسي خارجيHex= ارزيـابـي حسـاسيـت سنسورهاي MI به دليل وابستگي آن به تغييرات امپدانس ماده مغناطيس شونده در فركانس بالا بسيار مهم است. در اين سـنـســورهـا، امپـدانـس در فـركـانـس‌هـاي پـاييـن بـسـيار كم است و با افزايش فركانس بسرعت تغيير مي كند ، بدين لحاظ يك سنسور MI بايد حساسيت و قدرت تفكيك پذيري بسيار بالايي داشته باشد. ويژگي هاي ‌ سنسورهاي Magneto-Impedance Sensor (MI ‌حساسيت بالا براي تشخيص انواع ميدان هاي مغناطيسي ‌داراي حساسيت mV/mG40 ‌داراي باند فركانسي Hz5 -3/0 ‌قدرت تفكيك پذيري بسيار بالا با تكنيك فيلم ضخيم ساخته مي شوند. امپدانس بسيار كم در فركانس هاي پايين برخي از كاربردهاي ‌ سنسورها ي MI از جمله كاربردهاي اين سنسورها مي توان به يـافـتـن مـكـان جغرافيايي وسائل نقليه به كمك مـيـدان مـغـنـاطـيـس زمـيـن، سيستم اندازه گيري حركت دندانه اي، محرك ها و نوارهاي نقاله، مــتـــال دتــكــتـــورهـــا در مــعـــادن، انـــدازه گــيــري نفوذ‌پذيري مغناطيسي اجسام و ... اشاره كرد. نحوه طراحي ‌ سنسورهاي MI روش طـراحـي ايـن سـنـسـورهـا بـديـن شـكل است كه ابتدا به عنوان مثال از يك سيم پيچ مسي در ابعاد كمتر از 10 ميكرون بخش اوليه سيم پيچ (اين بخش را سيم پيچ باياس مي نامند) ايجاد و سپس برروي آن لايه نازكي از ماده عايق،معمولا 3O2Al، نشانده شده و سپس لايه نازكي از ماده MI به عنوان هسته مغناطيسي (معمولا تركيب NiFe بـــه صـــورت %81 نــيــكــل و %19 آهــن) بــه ضـخامت 1 تا 5 ميكرون نشانده شده و مجدداً روي آن ماده عايق و سرانجام ثانويه سيم پيچ (به عنوان سيم پيچ فيدبك منفي) نشانده مي شود. ابعاد هسته مغناطيسي NiFe مي تواند از 200 تا 1500 ميكرون درطول و 2 تا 15 ميكرون در عرض و 5 تــا 5/0 مـيـكـرون در ضـخـامـت تـغـيـيـر كـنـد. همچنين نسبت ابعاد را مي توان به صورت كلي 2000:200:2 (ضخامت:عرض:طول) نشان داد. روش تشخيص ديسفاژي با سنسورهاي MI باپيشرفت‌هاي اخير در تجهيزات آزمايشگاهي مي توان تست RSST را با استفاده ازسيستم هاي اتوماتيك و با بهره گيري از سنسورهاي امپدانس مغناطيسي و قطعه مغناطيسي نئوديميوم (شكل 2) انجام داد. سنسـور هـاي امپـدانس مغناطيسي مي توانند حركات ماده مغناطيسي را از طريق تغييرات ميدان مغناطيسي آن تشخيص دهند . ماده مغناطيسي به قسمت ناي در فرد مي‌چسبد و با فرستادن امواج به سنسور حركت هاي ناي كه ناشي از بلعيدن فرد تحت آزمون را نشان مي دهد و با استفاده از اين روش مي توان ميزان حركت هاي ناي و بلع را در فرد سنجيد. روش اول در ايـن روش تنهـا يـك سنسـور استفـاده مـي شـود كـه بـر روي قسمت من اوبريم (Manubriom) بيمار قرار مي گيرد تا توسط بزاق يا انجام عمل بلع توسط بيمار حركت نكند ، چرا كه سنسور امپدانس مغناطيسي بايد ميدان هاي مغناطيسي ناشي از قطعه مغناطيسي را دريافت كند و در صورت حركتش بر اثر عمل بلع و بزاق ، ممكن است در عملكرد آن ايجاد نويز و اختلال شود. روش دوم در ايـــــن روش از دو ســنــســـــور امــپـــــدانــــس مغناطيسي استفاده مي شود كه MI سنسور بر روي اســتــخــــوان شــــانـــه قـــرار گـــرفـتـــه و تـنـهـــا حركت‌هاي بدن را حس مي كند ، در حالي كه سـنـسـور اول علاوه بر حركات بدن ، حركات ناشي از بلع غذا توسط فرد را نيز ثبت مي كند. اين شـرايـط ايـن امـكـان را مي دهد كه با استفاده از تـفـاضـل دو سـيگنال و حذف سيگنال ناشي از حـركـات بـدن بـيـمـار(نـويـز) ، سيگنال خروجي مربوط به بلع غذا حاصل مي شود. سـيـگـنــال هــاي خــروجــي از سـنـسـور آنـاليـز مي‌شود و مقدار و تعداد دفعات بلع براساس الـگوريتم آستانه سنجيده مي شود (شكل5 ) و حـداكـثـر ولـتاژ خروجي سنسور، حداقل ولتاژ خــروجــي سـنـســور، مـتــوســط ولـتــاژ خـروجـي سنسور و اولين سطح آستانه و دومين سطح آستانه هستند كه به ترتيب توسط روابط (1) و(2) محاسبه مي شوند. وقتي كه سيگنال خروجي از بـيشتـر واز كمتـر بـاشـد تعـداد دفعـات بلـع فـرد افـزايـش يـافـته است و زماني كه پس از سه بار تكرار اين حالت پيش نيايد ، مي توان نتيجه گيري كرد كه شرايط فرد تحت آزمون عادي است

از درسهای پایه و اصلی موثر در مهندسی الکترونیک می توان به درسهای مدارهای الکتریکی، الکترونیک 2 و 1، مدارهای منطقی و مخابرات اشاره کرد. بعضی از درسهای تخصصی این گرایش عبارتند از:

الکترونیک 3

مبحث اول این درس مربوط به پاسخ فرکانسی است که به طور اجمال عوامل مربوط به کاهش بهره در فرکانسهای بالا و پایین (در واقع بالاتر و پایین تر از پهنای باند میانی) و روشهای به دست آوردن فرکانسهای قطع بالا و پایین را در تقویت کننده های ترانزیستوری مورد بررسی قرار می دهد. در مبحث دوم پایداری تقویت کننده های فیدبک مورد توجه قرار می گیرد.

تکنیک پالس

در درسهای مدار و الکترونیک، دانشجویان با سیگنالهای سینوسی و پاسخ مدارهای خطی و یا غیرخطی به آنها آشنا می شوند، امروزه و با توجه به رشد روزافزون فن آوری دیجیتال، کمتر مدار الکترونیکی یافت می شود که در آن فقط سیگنالهای سینوسی به کار رفته باشد. پالس در حالت کلی به سیگنالهایی گفته می شود که تغییرات جهش داشته باشند. از مهمترین این سیگنالها که در درس تکنیک پالس هم مورد بررسی قرار می گیرد، سیگنالهای پله، مربعی، مورب و نمایی هستند.

میکروپروسسور

پس از پیدایش الکترونیک دیجیتال و جنبه های جذاب و ساده طراحیهای دیجیتال و کاربردهای فراوان این نوآوری، با تکنولوژیهای SSI , MSI ، ادوات الکترونیک دیجیتال، مانند قطعات منطقی به بازار ارائه شد. شرکت تگزاس اولین میکروپروسسور 4 بیتی را با فن آوری 2SI طراحی و عرضه نمود که بعنوان بخش اصلی ماشین حساب مورد استفاده قرار گرفت و این گام اول در پیدایش و ظهور میکروپروسسورها بود.

معماری کامپیوتر

در این درس معماری داخل 8 بیتی ها و نحوه اجرای دستورالعملها در این پردازنده ها، بررسی حافظه ها و روش دستیابی میکروپروسسورها به اطلاعات حافظه، معرفی زبان اسمبلی پردازنده های 8 بیتی و ایجاد توانایی جهت نوشتن برنامه ای برای عملکردی خاص به کمک میکروپروسسورها و معرفی قطعات جانبی مورد استفاده توسط ریزپردازنده ها، مورد مطالعه قرار می گیرد.

مدارهای مخابراتی

درس مدار مخابراتی به بررسی ساختار و یا طراحی مدارهایی می پردازد که در فرکانسهای بالا کار کرده و یا به نوعی در ارسال پیام در گیرنده و فرستنده نقش دارند. در این درس ابتدا با نویزهای حرارتی، ترقه ای و ... آشنا شده و راههایی برای محدود کردن نویز پیشنهاد می شود، سپس مدارهای تشدید و تبدیل امپدانس که به منظور انتقال حداکثر توان به کار می روند مورد بحث قرار می گیرد.

فیزیک مدرن

در فصل اول این درس با پرداختن به نسبیت خاص دانسته های علمی ما کاملاً اشتباه از آب درآمده و با پرداختن به اصولی نظیر اتساع زمان، پدیده دوپلر، انقباض طول، نسبیت جرم، جرم و انرژی و ...، همه دانسته های ما را (حداقل در حیطه دانستن) نابود می کند.

فصلهای دیگر درس به موضوعاتی نظیر خواص ذره ای امواج، پدیده فتوالکتریک، نظریه کوانتومی نور، پرتوایکس، پراش ذره، ساختار اتمی، مکانیک کوانتومی و ... می پردازد.

فیزیک الکترونیک

شامل مطالعه خواص سیلیکون، بلورشناسی، روشهای ساخت قطعات و مدارهای نیمه هادی، تحلیل و طراحی این مدارها، به دست آوردن مشخصات قطعات و یکی از مهمترین زمینه های کاری و تحقیقاتی در رشته الکترونیک است. پیش نیاز این قسمت تسلط بر درس دریاضی مهندسی و معادلات دیفرانسیل و مختصری در فیزیک کوانتوم و فیزیک مدرن می باشد.

"یکی از بهترین تعریف هایی که از مهندسی برق شده است، این است که محور اصلی فعالیت های مهندسی برق، تبدیل یک سیگنال به سیگنال دیگر است. که البته این سیگنال ممکن است شکل موج ولتاژ یا شکل موج جریان و یا ترکیب دیجیتالی یک بخش از اطلاعات باشد.

مهندسی برق دارای 4 گرایش است که در زیر بطور اجمالی به بررسی آنها می پردازیم و در قسمت معرفی گرایشها به تفصیل در مورد هر کدام صحبت خواهم کرد.

مهندسی برق- الکترونیک

الکترونیک علمی است که به بررسی حرکت الکترون در دوره گاز، خلاء و یا نیمه رسانا و اثرات و کاربردهای آن می پردازد. با توجه به این تعریف، مهندس الکترونیک در زمینه ساخت قطعات الکترونیک و کاربرد آن در مدارها، فعالیت می کند. به عبارت دیگر، زمینه فعالیت مهندسی الکترونیک را می توان به دو شاخه اصلی "ساخت قطعه و کاربرد مداری قطعه" و "طراحی مدار" تقسیم کرد.

مهندسی برق- مخابرات

مخابرات، گرایشی از مهندسی برق است که در حوزه ارسال و دریافت اطلاعات فعالیت می کند. مهندسی مخابرات با ارائه نظریه ها و مبانی لازم جهت ایجاد ارتباط بین دو یا چند کاربر، انجام عملی فرایندها را به طور بهینه ممکن می سازد. پس هدف از مهندسی مخابرات، پرورش متخصصان در چهار زمینه اصلی این گرایش است شامل فرستنده، مرحله میانی، گیرنده و گسترش شبکه که گسترده هر کدام عبارتند از:

فرستنده: شامل آنتن، نحوه ارسال و ...

مرحله میانی: شامل خط انتقال و محاسبات مربوط و ...

گیرنده: شامل آنتن، نحوه دریافت، تشخیص و ...

گسترش شبکه: مشتمل بر تعمیم خط ارتباطی ساده، ادوات سویچینگ ، ارتباط بین مجموعه کاربرها و ...

مهندسی برق- قدرت

مهندسی قدرت را می توان "تولید نیروی الکتریکی" به روشهای گوناگون و انتقال و توزیع این نیروها با بازده و قابلیت اطمینان بالا، تعریف کرد. پس هدف از مهندسی قدرت، پرورش افرادی کارا در بخشهای تولید، انتقال و توزیع است که گستره این بخش عبارت است از:

تولید: طراحی شبکه های تولید با کمترین هزینه و بیشترین بازده.

انتقال: طراحی شبکه های انتقال، خطوط انتقال، پخش بار بر روی شبکه، قابلیت اطمینان و پایداری شبکه قدرت، طراحی رله ها و حفاظت شبکه، پخش بار اقتصادی (dispaich economic).

توزیع: طراحی شبکه های توزیع حفاظت و مدیریت آن.

مهندسی برق- کنترل

کنترل، در پیشرفت علم نقش ارزنده ای را ایفا می کند و علاوه بر نقش کلیدی در فضاپیماها و هدایت موشکها و هواپیما، به صورت بخش اصلی و مهمی از فرایندهای صنعتی و تولیدی نیز درآمده است. به کمک این علم می توان به عملکرد بهینه سیستمهای پویا، بهبود کیفیت و ارزانتر شدن فرآورده ها، گسترش میزان تولید، ماشینی کردن بسیاری از عملیات تکراری و خسته کننده دستی و نظایر آن دست یافت. هدف سیستم کنترل عبارت است از کنترل خروجیها به روش معین به کمک ورودیها از طریق اجزای سیستم کنترل که می تواند شامل اجزای الکتریکی، مکانیک و شیمیایی به تناسب نوع سیستم کنترل باشد.

ماهیت

انرژی اگر بنیادی ترین رکن اقتصاد نباشد، یکی از ارکان اصلی آن به شمار می آید و در این میان برق به عنوان عالی ترین نوع انرژی جایگاه ویژه ای دارد. تا جایی که در دنیای امروز میزان تولید و مصرف این انرژی در شاخه تولید، شاخص رشد اقتصادی جوامع و در شاخه خانگی و عمومی یکی از معیارهای سنجش رفاه محسوب می شود.

دانش آموختگان این رشته می توانند در زمینه های طراحی، ساخت، بهره برداری، نظارت، نگهداری، مدیریت و هدایت عملیات سیستم ها عمل نمایند.

گرایش های مقطع لیسانس

رشته مهندسی برق در مقطع کارشناسی دارای 4 گرایش الکترونیک، مخابرات، کنترل و قدرت(1) است. البته گرایش های فوق در مقطع لیسانس تفاوت چندانی با یکدیگر ندارند و هر گرایش با گرایش دیگر تنها در 30 واحد یا کمتر متفاوت است. و حتی تعدادی از فارغ التحصیلان مهندسی برق در بازار کار جذب گرایشهای دیگر این رشته می شوند. با این وجود ما برای آشنایی هر چه بیشتر شما گرایشهای فوق را به اجمال معرفی می کنیم.

گرایش الکترونیک

دکتر کمره ای استاد مهندسی برق دانشگاه تهران در معرفی این گرایش می گوید:

"گرایش الکترونیک به دو زیر بخش عمده تقسیم می شود. بخش اول میکروالکترونیک است که شامل علم مواد، فیزیک الکترونیک، طراحی و ساخت قطعات از ساده ترین آنها تا پیچیده ترین آنها است و بخش دوم نیز مدار و سیستم نامیده می شود و هدف آن طراحی و ساخت سیستم ها و تجهیزات الکترونیکی با استفاده از قطعات ساخته شده توسط متخصصان میکروالکترونیک است.

دکتر جبه دار نیز در معرفی این گرایش می گوید:

"گرایش الکترونیک یکی از گرایشهای جالب مهندسی برق است که محور اصلی آن آشنایی با قطعات نیمه هادی، توصیف فیزیکی این قطعات، عملکرد آنها و در نهایت استفاده از این قطعات، برای طراحی و ساخت مدارها و دستگاههای است که کاربردهای فنی و روزمره زیادی دارند."

گرایش مخابرات

هدف از مخابرات ارسال و انتقال اطلاعات از نقطه ای به نقطه دیگر است که این اطلاعات می تواند صوت، تصویر یا داده های کامپیوتری باشد.

دکتر جبه دار در مورد شاخه های مختلف این گرایش می گوید:

"مخابرات از دو گرایش میدان و سیستم تشکیل می شود. که در گرایش میدان، دانشجویان با مفاهیم میدان های مغناطیسی، امواج، ماکروویو، آنتن و ... آشنا می شوند تا بتوانند مناسبترین وسیله را برای انتقال موجی از نقطه ای به نقطه دیگر پیدا کنند.

همچنین یکی از فعالیت های عمده مهندسی مخابرات گرایش سیستم، طراحی فلیترهای مختلفی است که می توانند امواج مزاحم شامل صوت یا پارازیت را از امواج اصلی تشخیص و آنها را حذف کرده و تنها امواج اصلی را از آنتن دریافت کنند.

گفتنی است که امروزه با توسعه مخابرات بی سیم، ارتباط نزدیکتری بین دو گرایش میدان و سیستم ایجاد شده است. برای نمونه در گوشی تلفن همراه ما هم تجهیزات مربوط به مدارهای مخابراتی و هم تجهیزات مربوط به فرستنده و هم آنتن گیرنده را داریم. از همین رو یک مهندس مخابرات امروزه باید از هر دو گرایش بخوبی اطلاع داشته باشد تا بتواند یک دستگاه بی سیم را طراحی کند."

گرایش کنترل

"اگر بخواهیم یک تعریف کلی از کنترل ارائه دهیم، می توانیم بگوییم که هدف این علم، کنترل خروجی های یک سیستم بر مبنای ورودی های آن و با توجه به شرایط ویژه و نکات مورد نظر طراحی آن سیستم می باشد."

دکتر کمره ای در ادامه معرفی علم کنترل می گوید: "علم کنترل فقط در مهندسی برق مورد استفاده قرار نمی گیرد. بلکه در شاخه های دیگری از علوم مهندسی و حتی علوم انسانی کاربرد دارد. به عنوان نمونه کنترل فرآیند تصفیه نفت در یک پالایشگاه، کنترل عملکرد یک نیروگاه برق، سیستم کنترل ناوبری یک کشتی و یا کنترل تحولات و تغییرات جمعیتی نمونه های متنوعی از کاربرد علم کنترل می باشد.

گفتنی است که گرایش کنترل دارای زیر بخش های متنوعی مانند کنترل خطی ، کنترل غیرخطی، کنترل مقاوم، کنترل تطبیقی، کنترل دیجیتالی، کنترل فازی و غیره است."

دکتر جبه دار نیز با اشاره به اینکه گرایش کنترل منحصر به مهندسی برق نمی شود، می گوید:

"در رشته های مهندسی مکانیک، مهندسی شیمی، مهندسی هوافضا، مهندسی سازه و مهندسی های دیگر نیز ما شاهد علم کنترل هستیم اما نوع سیستم کنترلی در هر رشته مهندسی متفاوت است. برای مثال در مهندسی مکانیک نوع کنترل، مکانیکی و در مهندسی شیمی براساس فرآیندهای شیمیایی است. اما در کل هدف مهندسی کنترل، طراحی سیستمی است که بتواند عملکرد یک دستگاه را در حد مطلوب حفظ کند.

دکتر جبه دار در ادامه درباره فعالیت های دیگر مهندسی کنترل می گوید:

"خودکار کردن یا اتوماتیک کردن خط تولید، یکی دیگر از فعالیت های مهندسی کنترل است. یعنی مهندس کنترل می تواند به گونه ای خط تولید را هماهنگ و کنترل کند که محصول تولید شده طبق برنامه تعیین شده و با بهترین کیفیت به دست آید."

گرایش قدرت

دکتر جبه دار در معرفی این گرایش می گوید:

"هدف اصلی مهندسین این گرایش، تولید برق در نیروگاهها، انتقال برق از طریق خطوط انتقال و توزیع آن در شبکه های شهری و در نهایت توزیع آن برای مصارف خانگی و کارخانجات است. بنابراین یک مهندس قدرت باید به روشهای مختلف تولید برق، خطوط انتقال نیرو و سیستم های توزیع آشنا باشد."

دکتر کمره ای نیز در معرفی این گرایش می گوید:

"گرایش قدرت به آموزش و پژوهش در زمینه طراحی و ساخت سیستم های مورد استفاده در تولید، توزیع، مصرف و حفاظت از برق می پردازد.

به عبارت دیگر دانشجویان این رشته در شاخه تولید با انواع نیروگاههای آبی، گازی، سیکل ترکیبی و ... آشنا می شوند. و در بخش انتقال و توزیع، روشهای مختلف انتقال برق اعم از کابلهای هوایی و زیرزمینی را مطالعه می کنند و در شاخه حفاظت نیز انواع وسایل و تجهیزات حفاظتی که در مراحل مختلف تولید، توزیع، انتقال و مصرف انرژی، انسانها و تاسیسات را در برابر حوادث مختلف محافظت می کنند، مورد بررسی قرار می دهند که از آن میان می توان به انواع رله ها، فیوزها، کلیدها و در نهایت سیستم های کنترل اشاره کرد.

یکی دیگر از شاخه های قدرت نیز ماشین های الکتریکی است که شامل ژنراتورها، ترانسفورماتورها و موتورهای الکتریکی می شود که این شاخه از زمینه های مهم صنعتی و پژوهشی گرایش قدرت است."

آینده شغلی، بازار کار، درآمد

"امروزه با توسعه صنایع کوچک و بزرگ در کشور، فرصت های شغلی زیادی برای مهندسین برق فراهم شده است و اگر می بینیم که با این وجود بعضی از فارغ التحصیلان این رشته بیکار هستند، به دلیل این است که این افراد یا فقط در تهران دنبال کار می گردند و یا در دوران تحصیل به جای یادگیری عمیق دروس و در نتیجه کسب توانایی های لازم، تنها واحدهای درسی خود را گذرانده اند.

همچنین یک مهندس خوب باید، کارآفرین باشد یعنی به دنبال استخدام در موسسه یا وزارتخانه ای نباشد بلکه به یاری آگاهی های خود، نیازهای فنی و صنعتی کشور را یافته و با طراحی سیستم ها و مدارهای خاصی این نیازها را برطرف سازد. کاری که بعضی از فارغ التحصیلان ما انجام داده و خوشبختانه موفق نیز بوده اند."

دکتر کمره ای نیز در این زمینه می گوید:

"اگر یک فارغ التحصیل برق دارای توانایی های لازم باشد، با مشکل بیکاری روبرو نخواهد شد. در حقیقت امروزه مشکل اصلی این است که بیشتر فارغ التحصیلان توانمند و با استعداد این رشته به خارج از کشور مهاجرت می کنند و ما اکنون با کمبود نیروهای کارآمد در این رشته روبرو هستیم."

یکی از اساتید مهندسی برق دانشگاه علم و صنعت ایران نیز در مورد فرصت های شغلی فارغ التحصیلان این رشته می گوید:

"طبق نظر کارشناسان و متخصصان انرژی در کشور، با توجه به نیاز فزاینده به انرژی در جهان کنونی و همچنین نرخ رشد انرژی الکتریکی در کشور، سالانه باید حدود 1500 مگاوات به ظرفیت تولید کشور افزوده شود که این نیاز به احداث نیروگاههای جدید و همچنین فارغ التحصیلان متخصص برق و قدرت دارد.

فرصت های شغلی یک مهندس کنترل نیز بسیار گسترده است چون در هر جا که یک مجموعه عظیمی از صنعت مهندسی مثل کارخانه سیمان، خودروسازی، ذوب آهن و ... وجود داشته باشد، حضور یک مهندسی کنترل ضروری است.

و بالاخره یک مهندس مخابرات یا الکترونیک می تواند جذب وزارتخانه های ارتباطات و فن آوری اطلاعات، صنایع، دفاع و سازمانهای مختلف خصوصی و دولتی شود."

توانایی های مورد نیاز و قابل توصیه

الف) توانایی علمی: "مهندسی برق نیز مانند مابقی رشته های مهندسی بر مفاهیم فیزیکی و اصول ریاضیات استوار است و هر چه دانشجویان بهتر این مفاهیم را درک کنند، می توانند مهندس بهتری باشند. در این میان گرایش الکترونیک وابستگی شدیدی به فیزیک بخصوص فیزیک الکترونیک و فیزیک نیمه هادی ها دارد. در گرایش مخابرات نیز درس فیزیک اهمیت بسیاری دارد زیرا دروس اصلی این رشته بخصوص در شاخه میدان شامل الکترومغناطیس و امواج می شود."

داشتن ضریب هوشی بالا و تسلط کافی بر ریاضیات، فیزیک و زبان خارجی از ضرورتهای ورود به این رشته است.

ب) علاقمندیها: دانشجوی برق باید ذهنی خلاق و تحلیل گر داشته باشد. همچنین به کار با وسایل برقی علاقه داشته باشد چون گاهی اوقات با دانشجویانی روبرو می شویم که در ریاضی و فیزیک قوی هستند اما در کارهای عملی ضعیف اند. چنین دانشجویانی برای رشته های مهندسی مناسب نیستند و بهتر است رشته های ذهنی و انتزاعی مثل ریاضی یا فیزیک را انتخاب کنند.

وضعیت ادامه تحصیل در مقاطع بالاتر

فارغ التحصیل در مقطع کارشناسی برق که مدرک خود را در یکی از چهار گرایش الکترونیک، مخابرات، قدرت و کنترل می گیرد، می تواند در یکی از این گرایشها (اختیاری) یا رشته ای که برق زیر مجموعه ای برای آن تعریف شده، ادامه تحصیل نماید. این رشته به صورت: مهندسی برق- الکترونیک، برق- قدرت، برق- مخابرات (شامل گرایش های: میدان، سیستم، موج، رمز، مایکرونوری) برق- کنترل، مهندسی پزشکی (گرایش بیوالکتریک)، مهندسی هسته ای (دو گرایش مهندسی راکتور و مهندسی پرتو پزشکی، مهندسی کامپیوتر (معماری کامپیوتر، هوش مصنوعی و رباتیک) است. برای تحصیل در مقطع دکترای تخصصی، می توان، در هر یک از زیرشاخه های تخصصی‌تر گرایشهای یاد شده میزان مورد نیاز واحدها را اخذ کرد و رساله دکتری را در همان موضوع خاص ارائه داد. مسلم است این زیر شاخه ها، گرایشهای تخصصی تر این چهار گرایش است. امکان ادامه تحصیل در کلیه گرایشهای یاد شده در مقطعهای کارشناسی ارشد و تا حد زیادی در دوره دکتری، در داخل کشور وجود خواهد داشت. رشته برق به دلیل کاربردی بودن آن در بسیاری از علوم مهندسی دیگر، برای فارغ التحصیلان امکان تحصیل در بسیاری گرایشها و دانشها را فراهم می کند.