✅چگونه مواد پیزو الکتریک کار میکنند؟
مواد پیزوالکتریک زمانی که در معرض میدان الکتریکی قرار گیرند , تغییر شکل میدهند. در این پست با نحوه کار مواد پیزو الکتریک و بلندگوهای پیزوالکتریک آشنا میشویم.
✅از نظر تئوری اتمی :
یک اتم دارای یک هسته مرکزی است که از ذرات خنثی به نام نوترون و بار مثبت به نام پروتون ساخته شده است. بارهای منفی به نام الکترون در حال حرکت به دور هسته هستند . بارهای الکتریکی مخالف یکدیگر را جذب میکنند بنابراین الکترون‏ها به پروتون در هسته خود جذب میشوند. در همان زمان، ذرات مشابه بار خود را دفع میکنند، به طوری که در بعضی مناطق به علت نیروب دافعه بیش از حد برخی از الکترونها تمایل دارند از اطراف هسته جدا شوند. الکترون ها در حرکت ثابت در اطراف یک اتم هستند(تصویر1).
✅از نظر شیمی :
هنگامی که اتم های متعدد در نزدیکی یکدیگر جمع میشوند الکترون میتواند بین اتمهای مجاور حرکت کند. الکترون باید مسیری که در آن نیروی جاذبه ناشی از پروتونها و نیروی دافعه ناشی از الکترونها ثابت است را طی کند. تبعیت تعداد بسیاری از اتمها از این قانون منجر به الگوهای منظم و یا اشکال کریستالی میشود. (تصویر 2)
✅اثر پیزو الکتریک :
کریستال های پیزوالکتریک دارای اختلاف پتانسیل میشوند وقتی در یک جهت خاص حرکت میکنند یا کشیده میشوند.افزایش یا کاهش فضای بین اتمها با فشردن، ضربه زدن و یا خمش کریستال میتواند باعث توزیع خود به خودی مجدد الکترونها شود و باعث شود برخی الکترونها کریستال را ترک کنند و یا ایجاد یک فضایی برای برای ورود الکترون به کریستال شود. یک نیروی فیزیکی در کریستال نیروی الکتریکی در اثرحرکت بارها حول یک مدار ایجاد می شود.
عکس این قضیه نیز صادق است یعنی اعمال یک میدان الکتریکی به یک کریستال پیزوالکتریک منجر به افزودن یا حذف الکترونها میشود و این به نوبه خود باعث می شود که کریستال تغییر شکل دهد و در نتیجه باعث تولید یک نیروی فیزیکی کوچک میشود (تصویر 3).
✅نحوه کارکرد بلندگوی پیزوالکتریک:
از اثر پیزوالکتریک میتوان در ساختن بلندگوهای با ساختار نازک که جایگزین ارزشمندی برای بلندگوهای سنتی الکترودینامیک است , استفاده کرد. این دستگاه ها به عنوان هر دو بلندگو پیزو الکتریک و سخنرانان سرامیک نامیده می شود.
اعمال یک میدان الکتریکی به یک ماده پیزوالکتریک موجب تغییر اندازه آن ماده میشود. این کار باعث تغییر شکل الاستیک مواد به این طرف و آنطرف میشود که عمود بر سطح بلندگو است و به محض اینکه میدان الکتریکی از روی مواد پیزوالکتریک حذف شود , به شکل اصلی خود بازمیگردند. در اثر این حرکت نوسانی , مولکول های هوا یک واکنش زنجیره ای از برخورد را سبب میشوند که در نهایت به گوش شما می رسد و شما آن صدا را میشنوید . که در زیر گیف نحوه کار بلندگوی پیزو الکتریک نشان داده شده است و همانطور که گفته شد میتوان از طریق ایجاد میدان الکتریکی صوت تولید کرد .

@electroscience

نحوه کار بلندگوی پیزوالکتریک برای تولید صوت @electroscience

پروژه ای ساده با سنسور دما @electroscience

✅پروژه ای ساده با سنسور دما:
در این پست یک مدار ساده معرفی میشود که با استفاده از سنسور دمای LM35 , متناسب با دما سرعت یک فن تغییر کند.
✅نحوه عملکرد:
در این مدار از یک آی سی LM35 به عنوان یک سنسور دما استفاده میشود. ولتاژ خروجی این سنسور با دما رفتاری تقریبا خطی دارد و با افزایش درجه حرارت، ولتاژ خروجی آن افزایش میابد. رابطه ولتاژ خروجی این سنسور با دما به صورت تقریبی میشود: 10 میلی ولت بر سانتیگراد یعنی بعنوان مثال اگر دمای محیط 45 درجه باشد ، ولتاژ خروجی سنسور می شود 450 میلی ولت.
ولتاژ خروجی سنسور وارد مدار تقویت کننده جریان میشود و این مدار جریان یک موتور dc کوچک را تامین میکند. برای ساختن تقویت کننده جریان از یک ترانزیستور BC548 میتوان استفاده نمود (البته از ترانزیستورهای مشابه دیگر هم میتوان استفاده کرد). ترانزیستور زمانیکه ولتاژ بیس‏اش به 0.4 ولت (40 درجه سانتی گراد) میرسد شروع به هدایت میکند و در ولتاژ 0.6 ولت (60 درجه سانتی گراد) به حداکثر سرعت خود میرسد.
✅وسایل مورد نیاز:
همانطور که از تصویر هم مشخص است از یک آی سی LM35 , یک موتور dc کوچک (آرمیچر), یک ترانزیستور BC548 (البته از ترانزیستورهای مشابه دیگر هم میتوان استفاده کرد) , مقاومت 10 اهم و یک باتری 5 یا 12 ولتی. اگر از یک موتور 12 ولتی کوچک استفاده میکنید میتوان آن مقاومت 10 اهم را حذف و به طور مستقیم وصل کنید.
@electroscience

طرز کار فازمتر
@electroscience

فازمتر چیه و چطور کار می کنه!؟

فازمتر وسیله ای است برای تشخیص سیم فاز

حالا چطور کار می کنه!؟

فازمتر در حقیقت چیزی نیست جز یه لامپ سری با یه مقاومت خیلی بزرگ ...
یه لامپ برای روشن شدن نیاز به ولتاژ مثبت و منفی داره ...
پشت فازمتر یه قطعه فلزی داره که باید دستمون رو روش بذاریم..
وقتی سر فازمتر رو به سیم فاز میزنیم، و دستمون رو پشت فازمتر میگیریم در حقیقت برق از طریق سیم فاز وارد فازمتر میشه، از لامپ عبور می کنه و اون رو روشن می کنه و از طریق بدن ما به زمین میره!
اگه ما دستمون رو روی قطعه فلزی پشت فازمتر نذاریم چراغ فازمتر روشن نمیشه، چون مسیر جریان بسته نمیشه!
حالا اگه برق از بدن ما عبور می کنه و چراغ فازمتر رو روشن می کنه چرا ما رو برق نمی گیره!؟؟؟
چون فازمتر یه مقاومت داخلی بزرگ داره که جریان رو محدود می کنه و اون جریان خیلی کوچیک نمی تونه به بدن آسیب بزنه ولی می تونه چراغ فازمتر رو روشن کنه ..

مجله برق و الکترونیک @electroscience

رله بوخهلتس @electroscience

رله بوخهلتس (Buchholz Relay ):
یک رله حفاظتی برای سیستم هایی است که توسط روغن خنک میشوند و یا از روغن به عنوان ایزولاسیون در آنها استفاده شده است و دارای محفظه انبساط نیز می باشد . زمانیکه در روغن در اثر فعل و انفعالاتی که در روغن صورت میگیرد گاز بوجود آید که نشانه ای از خطا در روغن میتواند باشد و یا پائین رفتن سطح روغن از حد مجاز و یا در اثر جریان پیدا کردن شدید روغن رله بوخهلتس عمل میکند و سیستم را بی برق میکند تا از حوادث احتمالی جلوگیری کند. رله بوخ هلتس به قدری دقیق است که به محض اتفاق افتادن کوچکترین خطائی عمل می کند و مانع آن می شود که دستگاه خسارت زیادی ببیند .
خطاهائی که سبب بکار انداختن رله بوخ هلتس در ترانسفورماتورها می شوند عبارتند از :
جرقه بین قسمتهای زیر فشار و هسته ترانسفورماتور
اتصال زمین
اتصال حلقه و کلاف
قطع شدن در یک فاز
سوختن آهن
چکه کردن روغن از ظرف روغن و یا از لوله های ارتباطی.
@electroscience

روغن در ترانسفورماتورهای قدرت @electroscienc

✅روغن در ترانسفورماتورهای قدرت:
تمامی ترانسفورماتورهای قدرت موجود در سیستم های قدرت دارای تانک روغن هستند که سیم پیچهای ترانس در داخل آن قرار میگیرند. روغن به طور کلی 2 وظیفه اصلی در ترانس دارد :1- خنک سازی 2- عایق کاری .روغن هایی که تا به امروز در ترانسفورماتورها استفاده شده اند را به 2 گروه اصلی تقسیم بندی میکنند :
1) روغنهای طبیعی
2) روغنهای مصنوعی (ساخت بشر)
روغنهای طبیعی خود به 2 گروه روغنهای گیاهی و روغنهای معدنی تقسیم میشوند. روغنهای گیاهی از گیاهان و دانه های روغنی بدست می آیند که معمولا خواص لازم را بعنوان روغن ترانس ندارند اما برای اولین بار شرکت زیمنس از چنین روغنهایی در ترانسهای خود استفاده کرده است که تصویر آن را در شکل پست آمده است. روغنهای معدنی نیز از نفت بدست می آیند و بهترین گزینه در حال حاضر برای استفاده در ترانسهای قدرت است. این روغنهای معدنی از تقطیر نفت خام بدست می آیند و بخشی از هیدروکربن ها با وزن متوسط روغن ترانس را میسازند. خواص و ویژگی های روغن به شکل و خواص هیدروکربنهای آن بستگی دارد و بر همین اساس 3 گروه هیدروکربن داریم:
1)گروه پارفینیک
2)گروه نفتانیک
3)گروه آروماتیک
بهترین گروه هیدروکربنها برای روغن ترانس گروه نفتانیک است چرا که دارای ویسکوزیته پایین (روان پذیری بالا) میباشد و این جابجایی روغن در کل ظرف تانک را راحت تر میکند (خنک کاری بهتر ترانس را موجب میشود) و در سرما نیز به اصطلاح روغن نمی ماسد و جامد نمیشود.
روغنهای مصنوعی نیز به 3 دسته روغنهای سیلیکونی ، روغنهای استر و روغنهای ضد آتش تقسیم بندی میشوند. روغنهای استر همان خواص روغنهای طبیعی را دارند و ساختاری مانند آن دارند ولی به صورت مصنوعی ساخته میشوند و یکی از ویژگی های خوب آن در این است که امحا آن راحت تر است. دسته ی دیگر یعنی روغنهای ضد آتش روغنهایی هستند که در دمای بسیار بالا آتش میگیرند مانند اسکارل و کروفیل ولی عیب بزرگ آنها این است که به شدت این روغنها سرطان زا هستند و امحای آنها کار راحتی نیست. به عنوان یک بحث حاشیه ای درباره روغنهای اسکارل این ادعا میشود که سرطانزایی این روغنها به حدی است که اگر گوسفندی یک قطره از آن روغن را بخورد و انسان گوشت گوسفند را بخورد با احتمال زیادی انسان به سرطان دچار میشود . به طور کلی روغنهای مصنوعی روغنهای گرانی هستند و به دلایل محیط زیستی نیز استفاده از آنها کاهش یافته است.
@electroscience

پیچک روگوفسکی @electroscience

✅ پیچک روگوفسکی:
برای اندازه گیری جریان راه های مختلفی وجود دارد . یکی از راه های جالب برای اندازه گیری جریان که هم در کارهای الکترونیکی و هم قدرتی کاربرد دارد استفاده از پیچک روگوفسکی است. پیچک روگوفسکی یک سیم پیچ است که هسته ی آن هوا یا مقوا میباشد و طبق رابطه ی نشان داده شده در تصویر با انتگرالگیری از ولتاژ القا شده 2 سر سیم پیچی میتوان مقدار جریان را اندازه گیری کرد . البته با توجه به اینکه هسته ی آن هواست مقدار سلف آن کوچک است بنابراین مقدار ولتاژ القا شده کوچک خواهد بود و معمولا برای کاربردهای حفاظتی از پیچک روگوفسکی استفاده نمیشود.
برای پیدا کردن جریان ، 3 روش انتگرالگیری از ولتاژ استفاده میشود که به 2 دسته روشهای آنالوگ و دیجیتال تقسیم بندی میشود.در روش آنالوگ یا از مدارات پسیو مثل یک سیستم RC یا از آپ-امپ به صورت انتگرالگیر استفاده میشود. در روش دیجیتال از یک پردازشگر برای عمل انتگرالگیری استفاده میشود.
از مزایای روگوفسکی رفتار خطی آن و رفتار خوب فرکانس بالای آن است به طوریکه یکی از راههای اندازه گیری جریان صاعقه همین پیچک روگوفسکی است. مطالعات و پژوهش ها در زمینه اندازه گیری جریان با پیچک روگوفسکی ادامه دارد و این روش هنوز بعنوان یک روش نهادینه برای اندازه گیری جریان در شبکه های قدرت در نیامده است.
@electroscience

رابطه بین رنگ نور LED و افت ولتاژ آن @electroscience

✅رابطه بین رنگ نور LED و افت ولتاژ آن:
در جدول بالا رابطه بین رنگ نوری که یک LED از خود منتشر میکند با افت ولتاژ آن نشان داده شده است. همانطور که مشخص است برای انتشار امواجی نوری که طول موج کوتاه تری دارند این مقدار افت ولتاژ بیشتر است و این موضوع را میتوان با توجه به رابطه انرژی امواج که در تصویر آمده توجیه کرد. بر طبق این رابطه انرژی امواج با طول موج آن نسبت معکوس دارد و برای منتشر شدن امواج با طول موج کمتر به انرژی بیشتری نیاز است که این انرژی بیشتر در یک جریان ثابت خود را با افت ولتاژ بیشتر نشان میدهد.
@electroscience

ممریستور عنصر پایه چهارم برق @electroscience

✅عنصر پایه چهارم برق چیست؟
پس از مقاومت، خازن و سلف و با توجه به معادله ی توصیف کننده ی مشخصه این المان ها، ایده ی عنصر چهارمی مطرح شد. همانطور که در مربع بالا دیده میشود، المانی که رابطه ی توصیف کننده ی مشخصه الکتریکی آن به صورت تابعی از شار الکتریکی بر حسب بار الکتریکی باشد، تا سال 1971 مطرح نشد. در سال 1971 شن چوا یک مفهوم بین مقاومت و القاگر-خازن را دریافت و ایده ساده و اساسی المان جدید ،مشابه المان های پیشین به نام ممریستور را از آن الهام گرفت.
ممریستور یا مموری رزیستور یک عنصر الکتریکی دارای ۲ ترمینال است که در آن یک ارتباط کاربردی بین بار الکتریکی و شار مغناطیسی برقرار است. وقتی جریان از یک جهت وارد همین وسیله شود مقاومت الکتریکی افزایش می یابد و وقتی جریان از جهت مخالف آن وارد شود مقاومت کاهش می یابد.اما زمانیکه جریان متوقف شد این جزء مدار آخرین مقاومتی را که داشته است حفظ می کند و وقتی دوباره جریان بار شروع می شود، مقاومت مدار به میزان آخرین زمان فعالیت خواهد بود
در سال ۲۰۰۸ یک گروه در آزمایشگاه HP تولید یک ممریستور متغیر بر پایه لایه های نازک را رسماً اعلام کردند.
حافظه RAM به صورت ذاتی پس از قطعی جریان، به طور کامل پاک می‌شود اما ممریستور از لحاظ سخت‌افزاری، یک ابزار میکروسکوپیک است که می‌تواند شرایط الکتریکی ماقبل خود را حفظ کند و با این ترفند می‌توان، حافظه موقتی را حتی پس از قطع جریان برق، حفظ کرد.
این ویژگی‌های منحصر به فرد سبب شده، ساخت ممریستور نوید تحولی بزرگتر از تحول اختراع ترانزیستور در قرن بیستم بدهد
یکی از کاربردهای این پژوهش می‌تواند توسعهٔ نوع جدیدی از حافظهٔ کامپیوتری باشد که ابتدا به صورت مکمل و سپس به عنوان جایگزینی برای حافظهٔ با دستیابی تصادفی دینامیکی (DRAM) امروزی به کار رود. کامپیوترهایی که از DRAMهای معمولی استفاده می‌کنند این کمبود را دارند که نمی‌توانند اطلاعات را در صورت قطعی برق نگه دارند. حال با جاری شدن جریان برق در این نوع کامپیوتر، نیاز به اجرای مرحلهٔ کند بوت شدن می‌باشد تا داده‌ها را از دیسک مغناطیسی ای که برای راه اندازی سیستم لازم است، بازیابی کند.
در مقابل، کامپیوتری که بر اساس حافظهٔ ممریستور کار می‌کند، می‌تواند در صورت قطعی برق، اطلاعات را حفظ کند و نیازی هم به بوت شدن ندارد. در نتیجه هم در مصرف برق و هم در زمان صرفه جویی می‌شود.
کاربرد متداول مذکور نقش مهمی را به عنوان «محاسبات انبوه» بازی می‌کند. محاسبات انبوه، زیر ساختی از فناوری اطلاعات را که متشکل از صدها هزار سرور و سیستم‌های ذخیره هستند، می‌طلبد. حافظه و سیستم‌های ذخیره‌ای که امروزه به عنوان زیرساخت‌های محاسبات انبوه از آن‌ها استفاده می‌شود، توان قابل ملاحظه‌ای برای ذخیره، بازیابی و حفظ اطلاعات میلیون‌ها کابر وب در سرتاسر جهان نیاز دارد.
حافظه‌هایی که بر اساس ممریستور کار می‌کنند این توانایی را دارند که مصرف برق را کاهش دهند و در صورت بروز قطعی برق، قابلیت اطمینان بالا و همچنین حالت برگشت پذیری را برای یک مرکز داده فراهم کنند.
(ایمان آقابالی)

@electroscience

ویژگی های خازنها در هر کاربرد @electroscience

✅ ویژگی های خازنها در هر کاربرد:
خازن کوپلاژ : خازنی است که اجازهی گذشتن سیگنال ای‌سی را از مداری به مدار دیگر می‌دهد ولی مانع عبور سیگنال دی‌سی می‌شود. در تقویت‌کننده‌های ترانزیستوری خازن‌های کوپلاژ به صورت سری بین منبع تغذیه، طبقه‌های مختلف تقویت‌کننده و بار جای می‌گیرند و مانع اعمال ولتاژ دی‌سی طبقه ی پایین‌تر به بیس ترانسزیستور طبقهی بالاتر یا به بار می‌شوند. این خازن‌ها معمولاً طوری در نظر گرفته می‌شوند که میزان افت ولتاژ در فرکانس سیگنال ای‌سی ناچیز باشد. از جمله ویژگی های خازنهای کوپلاژ عبارتند از : مقاومت عایقی بالا ، ولتاژ صحیح ، اندوکتانس خودی (self-inductance) کوچک
خازن کنارگذر، خازن بای‌پَس یا خازن دِکوپلاژ : خازنی است که در مدارهای الکترونیکی بر خلاف خازن کوپلاژ به صورت موازی با بخش مورد نظر به کار می‌رود. در فرکانس‌های بالا این خازن به صورت اتصال‌کوتاه عمل خواهد کرد و مانع اعمال ولتاژ ای‌سی فرکانس‌بالا به دو سر قطعهی موازی با خودش می‌شود. به عبارت دیگر خازن کنارگذر خازنی است که برای فراهم‌آوردن یک مسیر به‌نسبت کم امپدانس برای جریان ای‌سی در کنار یک عنصر مداری استفاده می‌شود . از جمله ویژگی های خازنهای بای پس عبارتند از : مقاومت عایقی بالا ، اندوکتانس خودی (self-inductance) کوچک
خازن فیلتر : خازنی است که در کاربردهای فیلتر از آن استفاده میشود و در کنار عناصر دیگری مثل سلف یک فیلتر را تشکیل میدهند و از آن میتوان برای عبور یا عدم عبور بخشی از فرکانسهای یک موج استفاده کرد . از جمله ویژگی هایی که باید خازنی که در یک فیلتر استفاده میشود عبارتند از : ضریب اتلاف پایین ، ظرفیت خازنی ثابت و بدون تغییر
خازن صافی : خازنی است که در کاربردهایی که نیاز به صاف کردن ریپل شکل موج ولتاژ داریم استفاده میشود. بعنوان در یک یکس.ساز دیودی برای تولید ولتاز dc بایستی ریپل ولتاژ بعد از دیود را صاف کنیم که از خازنهای صافی برای این منظور میتوان استفاده کرد. از جمله ویژگی های خازنهای صافی عبارتند از : ضریب اتلاف پایین ، ظرفیت خازنی نسبتاً بزرگ
@electroscience

بزرگترین نیروگاه خورشیدی دنیا @electroscience

✅ بزرگترین نیروگاه خورشیدی دنیا:
گرایش به استفاده از انرژی های نو مثل انرژی خورشیدی در آینده ای نه چندان دور یک موضوع اجتناب ناپذیر خواهد بود. ایران یکی از کشورهایی است که از لحاظ برخورداری از انرژی تابش آفتاب دارای جایگاه بالایی در جهان است. میزان تابش خورشیدی در ایران بین 1800 تا 2200 کیلووات ساعت بر مترمربع در سال تخمین زده شده است. در ایران به طور متوسط سالانه بیش از 280 روزآفتابی گزارش شده است که رقم بسیار قابل توجهی است و بایستی به این منبع انرژی بزرگ توجه ویژه‏ای کرد.
کشور هند با توجه به تمام مشکلاتی که دارد به موضوع انرژی‏های تجدیدپذیر توجه ویژه‏ای را کرده و ایالت مادیا پرادش در هند میزبان بزرگ‌ترین ایستگاه انرژی خورشیدی جهان با ظرفیت تولید 750 مگاوات نیروست . که تصویر این نیروگاه را در شکل مشاهده میکنید.
بزرگترین نیروگاه ایران ، نیروگاه سیکل ترکیبی دماوند با ظرفیت 2868 مگاوات است که این نیروگاه بزرگترین نیروگاه سیکل ترکیبی خاورمیانه است. نیروگاه خورشیدی مادیا پرادش هند ظرفیتی معادل 26% نیروگاه دماوند ما را دارد که این یک عدد قابل توجه است.
البته در ایران نیز خبرهای خوبی در زمینه انرژی خورشیدی شنیده میشود که آخرین آن خبر شروع کار احداث بزرگترین نیروگاه خورشیدی ایران به ظرفیت 30 مگاوات در خراسان شمالی است که این نیروگاه با مشارکت و سرمایه‌ گذاری مستقیم کشورهای سوییس و ایتالیا احداث خواهد شد. البته امید است که از نیروی متخصص و جوان ایرانی در این پروژه های ملی بهره ببریم و وارد کننده ی صرف تکنولوژی نباشیم.
@electroscience