نحوه ی درایو رله ها @electroscience

✅نحوه ی درایو رله ها:
در پست قبلی در مورد ساختار رله ها و نحوه ی کارکرد رله ها توضیحاتی را ارائه دادیم. در این پست میخواهیم کمی در مورد نحوه ی درایو رله ها اطلاعاتی ارائه دهیم.
همانطور که گفته شد، برای قطع و وصل رله احتیاج به اعمال ولتاژ به هسته (coil) رله داریم. در دیتاشیت رله ها، مقدار لازم ولتاژ و جریان هسته آورده شده است. با دقت به این دیتاشیت ها، ملاحظه میشود که هسته ی رله ها مقادیر زیادی جریان برای تغیر وضعیت کنتاکت را نیاز دارند. به فرض مثال یک رله ی 12ولتی، احتیاج به عبور جریانی در حد 50 میلی آمپر را از خود دارد تا بتواند عملکرد خود را انجام دهد. برای رله های بزرگتر، این مقدار میتواند بیشتر باشد. اگر بخواهیم خروجی پردازنده خود را به صورت مستقیم به هسته رله وصل کنیم، به مشکل میخوریم زیرا پردازنده ها، از نظر جریانی در خروجی خود دارای محدودیت هستند و جریان پایه های آن ها معمولا کمتر از 20 میلی آمپر است.
برای حل این مشکل و درایو رله، از ساختار دارلینگتون (Darlington) استفاده میکنیم. شکل 1 یک ساختار دارلینگتون 2 طبقه می باشد. نحوه ی کارکرد به این صورت می باشد که با اعمال ولتاژ به پایه ی بیس(base) ترانزیستور 1، جریان اندکی از از بیس ترانزیستور 1 می گذرد. با توجه به روابط بهره ی جریان در ترانزیستور های NPN، جریان کلکتور β برابر جریان بیس است. جریان کلکتور ترانزیستور 1، وارد بیس ترانزیستور 2 میشود و به این ترتیب جریان خروجی که همان جریان کلکتور ترانزیستور 2 است، برابر β^2 برابر جریان ورودی می باشد. به همین ترتیب با افزایش تعداد طبقات دارلینگتون، میتوان بهره جریان را بالا برد. با این کار بین ورودی دارلینگتون (که از سمت پردازنده فرمان خود را میگیرد) و بین خروجی دارلینگتون (که هسته ی رله را با آن سری میکنیم) یک نوع ایزولاسیون جریانی انجام میدهیم.
در کابردهای عملی، IC هایی در بازار موجود است که دارای طبقات دارلینگتون می باشند. برای مثال آی سی ULN2003A شرکت تگزاس اینسترومنت، دارای 7 عدد ورودی و 7 عدد دارلینگتون می باشد که هر کدام، از 7 طبقه تشکیل شده است و در عمل تا 500 میلی آمپر می تواند در خروجی خود فراهم کند. نحوه ی اتصال و سری کردن این آی سی برای درایو رله در شکل 2 مشخص شده است. برای این کار یک سر هسته ی رله را به منبع تغذیه وصل میکنیم و سر دیگر آن را، به یکی از خروجی های آی سی. این آی سی در کاربرد درایو رله احتیاجی به منبع تغذیه ندارد و فقط لازم است پایه ground آن وصل شود(مطابق شکل) با دادن فرمان پردازنده به پایه ورودی متناظر با خروجی، مسیر جریان برای خروجی فراهم میشود و از هسته‏ی رله جریان عبور میکند که باعث تغیر وضعیت کنتاکت رله می شود.
نویسنده: مهندس ایمان آقابالی
@electroscience

@electroscience

ماشین قطع درخت با سرعت بسیار بالا ...

آموزش کار با LCD گرافیکی در avr
.
@electroscience

تمرین ربات های نوازنده
.
@electroscience

سنسورهای جریان فیبر نوری @electroscience

✅ سنسورهای جریان فیبر نوری یا Fiber Optic Current Sensors (FOCS) :
یکی از روش های اندازه گیری جریان dc که امروزه مطالعات زیادی بر روی آن در حال انجام است استفاده از سنسور جریان فیبر نوری است. از این سنسور معمولا میتوان در صنایعی که نیاز به اندازه گیری جریان dc دارند , مثل کارخانه های ذوب آلومینیوم، کوره های قوس DC، کارخانه های ذوب منیزیم و ... استفاده کرد.
اساس این روش بر مبنای قانون مغناطیسی – نوری (magneto-optical effect) فارادی است که این اصل بر این مبنا میباشد که نور یک موج الکترومغناطیسی است و وقتی از یک بلور که در راستای این بلور میدان مغناطیسی وجود دارد , قرار میگیرد زاویه انتشار نور فرق میکند و این تغییر در زاویه انتشار طبق رابطه ی شکل 1 بدست می آید که در این رابطه v ثابت وردت مواد (بی نظم یا کریستال ; جامد یا مایع یا گاز) که چرخش را ایجاد می‌کند و d که طول چرخاننده است و B هم چگالی میدان مغناطیسی است. به این بلورکه میدان مغناطیسی در داخل آن قرار دارد ,چرخاننده ی فارادی میگویند.
ایده در این روش این است که جریان عبوری از یک هادی , میدان مغناطیسی متناسب با جریان تولید میکند که این میدان را در راستای بلور قرار میگیرد و بر حسب میزان انحرافی که ایجاد میشود میتوان شدت میدان را متوجه شد (شکل 2).
پیاده سازی این روش را در شکل 3 مشاهده میکنید. نور را توسط دیودهای نوری در داخل فیبر نوری منتشر میکنند , این نور که یک موج الکترومغناطیسی است در تمامی جهات منتشر میشود , بوسیله ی یک صفحه پلاریزاسیون عمودی تنها نور را در یک جهت عبور میدهند و مابقی جهت های آن فیلتر میشود, سپس این نور که در یک جهت است را از داخل چرخاننده ی فارادی عبور میدهند و بر حسب میزان انحراف این نور میتوان فهمید که شدت میدان چقدر بوده و بر اساس شدت میدان نیز میتوان , میزان جریان را متوجه شد.
شکل 4 هم یکی از این سنسورهای FOCS ساخت شرکت ABB را نشان میدهد.
@electroscience

برق مترو ...
@electroscience

.
برق مترو به زبان ساده ...
.
برق با ولتاژ ۶۳ کیلو ولت از برق منطقه ای وارد پست های فشار قوی اختصاصی (GIS) میشه
.

در این پست ها ولتاژ ۶۳ کیلو ولت به ۲۰ کیلو ولت تبدیل شده و وارد پست های یکسوساز میشه ...
.

هر ایستگاه یک پست یکسوساز داره که برق ۲۰ کیلو ولت ac را به ۷۵۰ ولت dc تبدیل میکنه .. .
.

این ولتاژ ۷۵۰ ولت dc در ریل سوم (با کاور زرد رنگ) قرار گرفته و قطار رو تغذیه میکنه ..
.

این ریل زرد رنگ سر مثبت ولتاژ و
دو ریل زیر قطار هم سر منفی ولتاژ هستن

#مترو #راه_آهن #برق #پست
.
.
@electroscience

سیستم پانتوگراف ...
@electroscience

✅ قطارهاي برقي و واگنهاي مترو، اتوبوس برقي و يا ترامواها همگي داراي پانتوگراف مي باشند. انرژي الكتريكي بوسيله پانتوگراف از شبكه بالا سري دريافت و به مصرف موتور ها مي رسد و موجب حرکت واگن های قطار میشود, كيفيت حركت پانتوگراف در زير , شبكه بالاسري به ساختمان و نوع پانتوگراف و سيستم شبكه بالا سري بستگي دارد .
پانتوگراف بايستي در هر سرعتي ، حتي المكان بدون قوس الكتريكي و قطعي, از سيم تماس , انرژي الكتريكي را به قطار برقی انتقال دهد . اكثر وسايل نقليه کشنده (مثل قطار , مترو) كه از طريق پانتوگراف به برق بالاسري وصل میشوند معمولا توسط دو پانتوگراف نصب مي شوند و پانتوگراف عقبي استفاده مي شود و پانتوگراف جلويي معمولا بعنوان رزرو به خدمت گرفته مي شود .
پانتوگراف از چهار قسمت اساسي تشكيل شده است:
1- ساختمان اصلي پانتوگراف كه در روي چهار مقره روي سقف قطار قرار دارد.
2- سيستم محركه پانتوگراف كه از آلياژ سبك تهيه مي شود.
3- بلبرينگ و بازوهاي متحرك و سيستم تغذيه پانتوگراف
4- جاروبك پانتوگراف كه از يك يا دو صفحه گرافيتي يا آلياژهاي خاص تشكيل شده است كه به وسيله سيم هاي افشان به سيستم
تغذيه اتصال مي گردد.
@electroscience

معادلات ماکسول @electroscience

✅معادلات ماکسول:
معادله‌های ماکسول، معادله‌هایی هستند که چگونگی ایجاد شدن میدان‌های الکتریکی و مغناطیسی را توسط بارها و جریانات الکتریکی و نیز پیدایش یکی از این میدان‌ها توسط تغییر میدان دیگر را توصیف می‌کنند. این معادله‌ها مبانی الکترومغناطیس کلاسیک و مهندسی برق به شمار می‌روند که اولین بار توسط فیزیکدان اسکاتلندی جیمز کلرک ماکسول فرمول‌بندی شده‌اند. انواع فرمولبندی برای این معادله‌ها می‌توان ارائه داد. خود ماکسول این معادلات را در قالب ۸ معادله فرمولبندی کرده بود که در تصویر این فرمولها نشان داده شده است ولی در حالت ۳ بعدی مشهورترین فرمول بندی فرمول‌بندی هوی‌ساید این معادلات است که دو فرم دیفرانسیلی و انتگرالی دارد.
به صورت مفهومی، معادلات ماکسول توصیف می کند چگونه بارهای الکتریکی و جریان های الکتریکی به عنوان منابع برای میدان های الکتریکی و مغناطیسی عمل می کنند. علاوه بر این، شرح می‏دهد که چگونه یک میدان الکتریکی متغیر با زمان یک میدان مغناطیسی متغیر با زمان تولید می کند و بالعکس. 2 تا از این معادلات مربوط به قانون گاوس است و قانون گاوس در مغناطیس، توصیف میکند که چگونه میدان ها از بارها سرچشمه می گیرند. (2 قطبی مغناطیسی). دو معادله دیگر توصیف می کند که چگونه میدان به دور منابع مربوطه در گردش می باشند؛ میدان مغناطیسی در اطراف جریان های الکتریکی و میدان الکتریکی مختلف در قانون آمپر با اصلاح توسط ماکسول، در حالی که میدان الکتریکی در اطراف میدان های مغناطیسی مختلف در قانون فارادی "گردش"می کند.
✳️قانون گاوس ارتباط بین میدان الکتریکی و بارهای الکتریکی را توصیف می کند که به موجب آن: خطوط میدان الکتریکی به دور از بارهای مثبت و به سوی بار منفی است.
✳️ قانون مغناطیسی گاوس بیان می کند که هیچ "بار مغناطیسی" وجود ندارد یا به اصطلاح تک قطبی های مغناطیسی وجود ندارند.
✳️قانون فارادی توصیف می کند که چگونه میدان مغناطیسی متغیر با زمان یک میدان الکتریکی " القاء " میکند. این جنبه از القای الکترومغناطیسی زمینه ساز ساخت بسیاری از ژنراتورهای الکتریکی است.
✳️قانون آمپر با تصحیح ماکسول بیان میکند که میدان مغناطیسی را می توان به دو روش تولید کرد: با جریان الکتریکی (این اصل "قانون آمپر" بود) و با تغییر میدان الکتریکی (این "تصحیح ماکسول" بود). تصحیح ماکسول در قانون آمپر بسیار مهم است: زیرا نشان می دهد که نه تنها نتیجه تغییرات میدان مغناطیسی القای میدان الکتریکی است، بلکه تغییر الکتریکی موجب القای یک میدان مغناطیسی است. بنابراین، این معادلات به" امواج الکترومغناطیسی " اجازه می‌دهد به صورت خودکار از بین فضای خالی عبور کنند.
@electroscience

علت خروج همزمان 5 نیروگاه تولید برق و قطع آب و برق خوزستان @electroscience

✅علت خروج همزمان 5 نیروگاه تولید برق و قطع آب و برق خوزستان:
همونطور که می دونید خطوط انتقال برق ولتاژ خیلی بالایی دارن و می دونید که بدنه ی دکل های برق هم فلزی هست (دکل هایی که فلزی نیست هم مقاومتشون بی نهایت نیست و بلاخره برق رو عبور میدن!!) پس اگه این خطوط از بدنه ی دکل ایزوله نشده باشن دکل ها برق دار می شن که اون وقت فاجعه به بار میاد!!!
اولا هر کی دست به دکل میزد برق می گرفتش و دوما کلی انرژی از این طریق هدر می رفت و چیزی به ته خط نمی رسید.
حالا برای اینکه این دکل ها رو از خطوط برق ایزوله کنیم باید سیم ها رو توسط یه عایق به دکل ها وصل کنیم که دکل ها برق دار نشن. البته این عایق هر عایقی نمی تونه باشه چون اولا سطح ولتاژ خیلی بالاست (بعضی خطوط 400 کیلو ولت) و دوما وقتی برف یا بارون میاد یا غبار روی این عایق ها می شینه نباید خاصیت عایقی رو از دست بدن و سوما باید وزن سیم ها رو توی شرایط مختلف آب و هوایی تحمل کنن !
به خاطر همین از عایقی به نام مقره استفاده می کنن که از جنس مختلفی مثل سرامیک، پلیمر، شیشه و ... ساخته میشن.
این مقره ها باید در برابر باد و بارون و برف و تغییرات جوی مقاوم باشن همچنین باید مقاومت بالایی در برابر تغییرات ناگهانی حرارت و شُک های الکتریکی مثل رعد و برق و صاعقه داشته باشن. اما برخی اوقات بدلیل دلایل مختلف شرایطی بوجود می آید که مقره نمیتواند وظیفه عایقی خود را به خوبی انجام دهد و بین هادی فشار قوی و زمین آرک زده میشود و خطا در پست و شبکه ایجاد میشود. یکی از این دلایل آلودگی مقره هاست.
وقتی مقره ها را به صورت الکتریکی مدل میکنند دارای یک توزیع خازنی هستند و ولتاژ روی آن با یک توزیع یکنواخت پخش شده است ولی وقتی آلودگی های محیطی روی این مقره ها می نشیند این توزیع یکنواخت ولتاژ روی مقره ها را برهم میزند که معمولا آلودگی را نیز با مقاومت موازی مدل میکنند که در تصاویر نشان داده شده است. البته تا زمانیکه این آلودگی ها خشک هستند مشکلی ایجاد نمیشود اما به محض اینکه در معرض رطوبت قرار بگیرند در اثر الکترولیز نمک موجود در آلودگی ایجاد هدایت الکتریکی میکند زیرا یک مقاومت موازی با امپدانس بسیار کمتر نسبت به خود مقره ایجاد میشه و ولتاژ مسیر با امپدانس کم را انتخاب خواهد کرد و به این ترتیب خطا رخ خواهد داد.
متأسفانه اهواز این روزها هوای بسیار آلوده و پر از گرد و خاکی داره که عمدتا این آلودگی ها نیز حاوی نمکی است که از شوره زارها بلند میشود، وقتی رطوبت بالا میره و بارندگی کم می شه (بارندگی شدید مفید است زیرا مقره ها را شستشو میدهد) این ریزگردها که روی تاسیسات نشسته شروع به هدایت میکنند بر روی مقره و در نتیجه موجب اتصالی در شبکه های برق میشه ..
چند روز پیش با پدیده نادری در استان خوزستان به ویژه در شهر اهواز مواجه شدیم که این ریزگردها روی سیستم های برق نشسته بود و با توجه به اینکه رطوبت شهر اهواز نیز به 97 درصد رسید، این ریزگردها تبدیل هادی برق شدند و به علت خطاهای پیاپی در پست ها، یک بلک اوت محلی در خوزستان ایجاد شد.
در استان خوزستان، پدیده مخرب ریزگردها هزینه های زیادی روی سیستم های اصلی برق میذاره که امیدواریم اقدامات لازم به سرعت انجام بشه. میشه تعداد زیادی از تاسیسات برق مسقف بشن تا از ریزگردها در امان باشن اما تاسیسات برق که دارای ولتاژ بالایی هستن محصور کردن آنها استاندردهای خاصی رو می طلبه و راه حل دیگر شست و شو دوره ای و منظم مقره های پست و نیروگاه ها میباشد. بهرحال امیدواریم مشکل سرزمین پر غرور و سرافراز یعنی خوزستان ایران هر چه زودتر حل بشه.
@electroscience

لحظه خطا در پست های اهواز @electroscience

سلولهای گیلیا @electroscience

✅سلولهای گیلیا
از بدو خلقت بشر، همواره سوالی در میان انسان¬ها مطرح بوده است و آن این است که چرا و چگونه انسان باهوش¬ترین موجود بر روی کره زمین است؟ چرا با هم¬نوع خود می¬تواند ارتباط برقرار کند و پیچیده¬ترین مفاهیم ذهنی خود را در غالب کلمات به مخاطب خود با شفافیت کامل منتقل کند؟ در حالیکه هیچکدام از موجودات دیگر این قابلیت¬ها را، در سطع عالی و کامل مانند انسان، ندارند؟
پاسخ¬های متفاوتی را برای سوال می¬توان در ریشه¬های اعتقادی، فلسفی و علمی در طی قرن¬ها پیدا کرد. اگر بخواهیم بحث خود را محدود به یافته¬های علمی کنیم، منطقی بنظر می¬رسد که جواب سوال را در مغز انسان جستجو کرد. از زمانی که بشر توانست درک کند که تمام موجودات از جمله خود او، دارای مغزی هستند که اعمال بدن را کنترل می¬کند، این حدس وجود داشت که شاید مغز انسان از سایر موجودات، از نظر ابعاد بزرگتر باشد. طولی نکشید که این ایده منتفی اعلام شد، چرا که بررسی مغزهای موجودات بزرگی مانند فیل و نهنگ نشان داد که مغز این موجودات از انسان بزرگتر است. تئوری بعدی اینگونه بود که شاید اندازه نسبی مغز به بدن در انسان نسبت به سایر موجودات بزرگتر باشد. در کمال تعجب مشاهده شد که اندازه نسبی مغز مورچه به مراتب بزرگتر از انسان می¬باشد. با کشف نواحی مختلف مغز و فهم نسبی از کارایی آن¬ها، تئوری بعدی اینگونه مطرح شد که شاید اندازه کورتکس مغز عامل اصلی هوش انسان باشد، چرا که بسیاری از اعمال عالی مغز، از جمله فکر کردن، پردازش سیگنال¬های دریافتی، برنامه¬ریزی و غیره در این ناحیه صورت می¬گیرد. مطالعه بر روی موجوداتی مانند دلفین نشان داد که اندازه کورتکس مغز این موجودات، چه به صورت مطلق و چه به صورت نسبی، از اندازه کورتکس انسان بیشتر است. سپس حدس و گمان¬ها به سمت نرون¬ها معطوف شد، که شاید تفاوت اصلی در ساختار و ابعاد نرونی انسان باشد. این تفاوت هیچگاه بصورت علنی پیدا نشد، طوری که حتی برای مدل¬سازی رفتار نرون-ها مغز انسان از مدل¬های حیوانی استفاده شد و نتیجه مطلوب نیز گرفته شد. در نتیجه پاسخ به این سوال که چه چیزی در مغز انسان متفاوت¬تر از مغز حیوانات است، برای قرن¬ها بی پاسخ ماند. در حقیقت توجه به نرون زمانی بود که باور محققین اینگونه بود که بازیگر اصلی درون مغز، این سلول¬های تحریک¬پذیر هستند. هرچند که تحقیقات اخیر در حوزه مهندسی پزشکی نشان داده است نرون¬ها فقط 20% سلول¬های مغز را تشکیل می¬دهند و 80% باقی آن سلول¬های غیرتحریک¬پذیر هستند. نام این سلول¬های غیرتحریک-پذیر گلیا گذاشته شد و وجود این سلولها باعث تفاوت بین مغز انسان و سایر موجودات می شود (شکل1).
در آزمایشی که در سال 2013 انجام گرفت، سعی بر این شد که ابعادی از این فرضیه را به صورت عملی آزمایش کنند. در این آزمایش فرض بر این بود که اگر واقعا تفاوت مغز انسان و حیوان در سلول¬های گلیا است، پس با تزریق مقداری از این سلول¬ها به مغز موش بتوان آن را به رفتارهای انسانی نزدیک کرد. شکل 2 تزریق برخی از سلول¬های گلیای مغز انسان (که از جنین انسان گرفته شده است) را نشان می¬دهد. نتایج حاصل شده بسیار حیرت¬انگیز بود و هوش موش¬های تزریق شده، به مراتب از هوش موش¬های هم¬نوع خود بهبود پیدا کرد. در آزمایشات مختلف که بر روی این موش¬ها صورت گرفت مشاهده شد که قدرت یادگیری در این موش¬ها به شدت افزایش پیدا کرد، خطای آن¬ها به شدت کاهش پیدا کرد، و مدت زمان انجام وظایف در آن¬ها کاهش پیدا کرد. در شکل 3 نمودار آماری مربوط به انجام این آزمایشات است.
سوالی که پس از این آزمایش مطرح شد، این بود که آیا می¬توان با تزریق بیشتر از سلول¬های انسانی، مو-ش¬ها را به اندازه انسان باهوش کرد؟ جواب سوال منفی بود، چرا که بنظر می¬رسد سلول¬های گلیا، کارکرد نرون¬ها را بهبود می¬بخشد، بدین معنا که تغییری در ساختار مغزی و شبکه¬های نرونی آن نمی¬دهد. از آنجایی که ساختار مغزی موش همانند انسان نیست، پس نمی¬توان به سادگی و با اضافه کردن برخی از سلول¬های انسانی آن را به کارکرد انسان رساند.
نویسندگان پست: مهندس تیرداد سیفی اعلا-مهندس محمود علی پور
@electroscience