باتری

باتری چشمه ای از انرژی پتانسیل الکتریکی است که از تبدیل دیگر انرژی ها به انرژی الکتریکی به وجود می آید و این انرژی در قطبهای باتری قابل دریافت است. انرژی قابل دریافت در قطبهای باتری به ازای واحد بار الکتریکی را نیروی محرکه الکتریکی (Eemf) باتری می گویند و آن را با یکای ولت اندازه گیری می کنند. قطب مثبت باتری آند و قطب منفی آن کاتد نام دارد.

ساختمان باتری :

هر باتری یک مقاومت داخلی (r) دارد. اختلاف پتانسیل بین قطبهای باتری (v) ، زمانی که جریان I از آن می گذرد، برابر V=E_emf - Ir می باشد. فرایند تبدیل انرژی در باتری با گذشت زمان افزایش مقاومت الکتریکی داخلی همراه است. مقدار مقاومت داخلی به نوع باتری و طرز ساختش وابسته است.

شارژ باتری:

در باتری فرسوده نوعی مقاومت داخلی به قدری زیاد است که با عبور جریان ، ولتاژ دو سر باتری به سرعت افت می کند و باتری قابلیت تامین انرژی الکتریکی مفید را ندارد. در برخی باتریها با گذراندن جریانی در جهت مخالف جریان ، به هنگامی که باتری کار عادی اش را انجام می دهد، می توان باتری را دوباره باردار یا شارژ کرد. در فرایند شارژ باتری انرژی پتانسیل در آن ذخیره می شود البته تعداد دفعات شارژ باتری به خاطر برگشت ناپذیری فرایندهای تبدیل انرژی ، محدود است. 

فرایندهای تبدیل انرژی در باتری :

در باتری خشک معمولی ، بر اثر واکنش ماده آند (قطب مثبت) و ماده کاتد (قطب منفی) با الکترولیتی که محیط بین آند و کاتد را تشکیل می دهد، انرژی شیمیایی به انرژی الکتریکی تبدیل می شود. در باتری خورشیدی ، انرژی الکترومغناطیسینور تابیده شده به سلولهای خورشیدی ، با جداسازیهای مثبت و منفی درون باتری ، به شکل انرژی الکتریکی در می آید.

توان الکتریکی باتری :

توانی که هر باتری بر حسب وات تامین می کند، برابر حاصلضرب نیروی محرکه الکتریکی (بر حسب ولت) در شدت جریان الکتریکی باتریI (برحسب آمپر) می باشد. در کاربردهایی با توان زیاد از جمله استارت زنی اتومبیل موتور اتومبیل ، میزان توانهای تامین شده در فواصل زمانی کوتاه به بیش از 1000 وات می رسد. 
در کاربرد کم توان در وسایل الکترونیکی ظریف ، مانندسمعکها و ساعت های کامپیوتری ، میزان توانهای تامین شده در حدود چند میلی وات است. 

باتریهای امروزی:

امروزه باتریهایی می توان ساخت که به طور متوسط در کاربردها پنج سال عمر مفید دارند. باتریها در بهره گیری از وسایل الکترونیکی نقش مهمی ایفا می کنند. البته با بهبود بخشیدن تکنولوژی باتریها منابع انرژی قابل حملی برای هر معرفی ، ازدستگاههای استریوی دستی تا اتومبیلهای برقی، در اختیار داشته باشیم.

سلف

سلف یک عنصر غیر فعال الکترونیکی است که می تواند انرژی الکتریکی را در مجاورت یک هادی و در داخل یک میدان مغناطیسی که به وسیله جریان الکتریکی موجود در هادی به وجود آمده، ذخیره کند. توانایی سلف برای ذخیره انرژی ضریب خود القایی گفته می شود و واحد آن نیز هانری می باشد.

یک سلف ایده آل دارای خود القایی است، اما مقاومت اهمی و خاصیت خازنی نداشته و انرژی را نیز تلف نمی کند. یک سلف واقعی را می توان معادل ترکیبی از مقداری خود القایی، مقداری مقاومت اهمی ناشی از مقاومت سیم و کمی نیز خاصیت خازنی در نظر گرفت. در یک فرکانس خاص که معمولاً خیلی بالاتر از فرکانس کار سلف قرار دارد، یک سلف واقعی رفتاری به مانند یک مدار رزونانس خواهد داشت. ( این حالت ناشی از خاصیت خازنی موجود در سلف می باشد ). سلف های دارای هسته مغناطیسی علاوه بر اتلاف انرژی در مقاومت اهمی سیم، ممکن است مقداری تلفات نیز در هسته خود داشته باشند که آن را تلفات هیسترزیس می نامند. همچنین در جریان های زیاد به دلیل غیر خطی بودن، ممکن است تقاوت های دیگری را نیز در مقایسه با رفتار یک سلف ایده ایده آل از خود نشان دهد.

نمونه هایی از سلف


بررسی فیزیکی

خود القایی ( با واحد هانری ) در اثر شکل گیری میدان مغناطیسی حول یک حامل هادی جریان به وجود می آید و همواره با تغییرات جریان در هادی مقابله می کند. جریان الکتریکی در هادی ، یک شار مغناطیسی متناسب با جریان می سازد. بروز یک تغییر در این جریان موجب تغییر در شار مغناطیسی می شود که طبق قانون فارادی یک نیروی محرکه الکتریکی ( EMF ) در جهت عکس تولید کرده و این نیرو در مخالفت با این تغییر به وجود آمده، عمل می کند. ضریب خود القایی مقیاسی است برای اندازه گیری مقدار EMF تولید شده در ازای یک واحد تغییر در جریان. برای مثال یک سلف با ضریب خود القایی یک هانری، به ازای تغییر جریان با نرخ 1 آمپر بر ثانیه، 1 ولت EMF تولید می کند. تعداد حلقه ها، اندازه هر حلقه و جنس سیم پیچیده شده، همگی در خود القایی سلف مؤثرند. مثلاً شار مغناطیسی پیوندی میان حلقه ها می تواند با پیچیدن هادی به دور ماده ای با ضریب نفوذ پذیری بالا مانند آهن افزایش پیدا کند. این کار می تواند فرکانس را تا 2000 برابر افزایش دهد.
مدل هیدرولیکی

جریان الکتریکی را می توان با استفاده از یک تشبیه هیدرولیکی مدل سازی کرد. یک سلف را می توان به صورت یک چرخ طیار که تحت تاثیر یک توربین سنگین آبی می چرخد، تصور نمود. در ابتدا که جریان آب برقرار می شود، توربین در حالت ایستا قرار داشته و تا زمانی که کاملاً شروع به چرخش نکرده است، در برابر جریان آب ( جریان الکتریکی ) سد ایجاد می کند و فشار زیادی ( ولتاژ ) را در جهت عکس به وجود می آورد. همچنین زمانی که توربین در حال چرخش است، اگر وقفه ای ناگهانی در جریان آب به وجود آید، توربین همچنان با اینرسی به چرخش خود ادامه می دهد و فشار زیادی را در جهت ادامه یافتن جریان اعمال می کند.


ساختمان سلف

یک سلف معمولاً از یک سیم پیچ ساخته شده از یک ماده هادی - معمولاً سیم مسی – که بر روی هسته ای از هوا یا ماده ای فرومغناطیسی پیچیده شده، ساخته می شود. مواد تشکیل دهنده هسته با ضریب نفوذپذیری بیشتر از هوا، میدان مغناطیسی را افزایش داده و آن را کاملاً در سلف محبوس می کنند و به این وسیله باعث افزایش خود القایی می شوند. به منظور جلوگیری از ایجاد جریان گردابی، سلف های فرکانس پایین مانند ترانسفورماتور ها با هسته هایی از فولاد ورقه ورقه شده ساخته می شوند. در فرکانس های بالاتر از صوت، فریت های نرم به طور گسترده ای به عنوان هسته مورد استفاده قرار می گیرند زیرا بر خلاف آلیاژ های معمولی آهن که در فرکانس های بالا انرژی زیادی را تلف می کنند، تلفات زیادی ندارند و این به دلیل منحنی هیسترزیس باریک آن ها می باشد و اینکه مقاومت اهمی این نوع هسته ها از برقراری جریان گردابی جلوگیری می کند. سلف ها در شکل های مختلفی موجود می باشند. بیشتر آن ها به شکل یک سیم عایق شده ( سیم لاکی ) که بر روی یک بوبین از جنس فریت پیچیده شده است و دو سر سیم ها در بیرون آن آزاد هستند، ساخته می شوند و حال آنکه در بعضی دیگر، سیم پیچ به طور کامل در فریت قرار می گیرد که این گونه سلف ها را حفاظت شده ( shielded ) می نامند. دسته ای از سلف ها دارای هسته متغیر می باشند که این امکان، قابلیت تغییر دادن ضریب خودالقایی سلف را فراهم می سازد. گاهی برای مانع شدن از عبور فرکانس های بسیار بالا، سلف ها را به صورت یک استوانه از جنس فریت ساخته و بر روی سیم ( طوری که سیم از میان آن عبور کند ) قرار می دهند.

انواع مختلفی از سلف
مشخصه های سلف
خودالقایی

مهم ترین مشخصه سلف ، خود القایی آن می باشد . خود القایی یک سلف مخالفت آن سلف را در مقابل تغییر جریان الکتریکی نشان می دهد .
کیفیت

یک سلف با طول معینی از یک سیم هادی ساخته می شود . بنابراین دارای مقاومت نیز می باشد. بنابراین یک سلف واقعی از یک سلف ایده آل و یک مقاومت سری با آن تشکیل شده است . کیفیت یک سلف نسبت راکتانس سلف به مقدار مقاومت آندر فرکانسی خاص می باشد .
ماکزیمم فرکانس کاری ( فرکانس رزنانس )

با افزایش فرکانس ، راکتانس سلف افزایش می یابد. در عمل این افزایش در امپدانس سلف تا فرکانس مشخصی صورت می گیرد و از این فرکانس به بالا اثر خازن های پراکنده در سلف ظاهر می گیردد و امپدانس سلف کاهش می یابد .

عملکرد در RF

در فرکانس های بالا، سلف های واقعی دارای اجزای پارازیتی می باشند و این باعث کاهش کارایی آن ها می شود. سیمی که سلف از آن ساخته شده است، دارای مقاومت اهمی بوده و این مقاومت، ضریب Q را کاهش می دهد. ظرفیت خازنی میان حلقه های سلف، باعث تغییر در عملکرد الکتریکی در نزدیکی فرکانس رزونانس سلف می شود. یک سلف را می توان در RF، با یک سلف ایده آل سری شده با یک مقاومت و یک خازن موازی شده با این دو المان نشان داد.
ضریب Q

یک سلف ایده آل، بدون در نظر گرفتن اندازه جریان موجود در سیم پیچی، فاقد تلفات می باشد. هر چند سلف های معمولی دارای مقاومت اهمی ناشی از فلز سیم پیچی هستند. از آنجایی که مقاومت سیم پیچی همانند یک مقاومت سری شده با سلف به نظر می رسد، معمولاً مقاومت سری نامیده می شود. مقاومت سری شده با سلف، جریان الکتریکی داخل سیم پیچ را به حرارت تبدیل می کند و به این ترتیب باعث افت کیفیت خودالقایی می شود. ضریب کیفیت ( یا Q ) یک سلف، نسبت رآکتانس سلفی به مقاومت اهمی در یک فرکانس معین بوده و معیاری برای سنجش بازدهی آن می باشد. هر قدر میزان ضریب کیفیت سلف بالاتر باشد، به رفتار یک سلف ایده آل و بدون تلفات نزدیکتر می شود. ضریب Q یک سلف، از طریق فرمول زیر به دست می آید که در آن R مقاومت الکتریکی داخلی و ωL رآکتانس سلفی و یا خازنی در فرکانس رزونانس می باشد.

با استفاده از یک هسته فرومغناطیسی، با همان میزان مس، خود القایی به شدت افزایش پیدا می کند. به هر حال هسته ها تلفاتی را که با افزایش فرکانس بیشتر می شوند، کاهش می دهند. نوع ماده هسته، برای بدست آوردن بهترین نتیجه در باند فرکانسی مورد نظر انتخاب می شود. در VHF یا فرکانس های بالاتر، از هسته هوا استفاده می شود. ممکن است در جریان های بالا، به دلیل کاهش چشم گیر خود القایی، سلف های پیچیده شده بر روی یک هسته فرومغناطیسی به اشباع روند. با استفاده از هسته هوا، می توان از این پدیده جلوگیری نمود. یک سلف با هسته هوا و با طراحی مناسب، می تواند دارای ضریب کیفیت برابر با چند صد باشد. یک سلف تقریباً ایده آل ( با Q میل کننده به سمت بی نهایت ) را می توان با غوطه ورکردن یک سیم پیچ ساخته شده از آلیاژ ابر رسانا در هلیوم مایع و یا نیتروژن مایع ساخت. این کار، سیم را فوق العاده خنک کرده و باعث از بین رفتن مقاومت اهمی سیم پیچ می شود. زیرا یک سلف ساخته شده از ابررسانا، واقعاً بدون تلفات بوده و می تواند مقدار زیادی انرژی الکتریکی را درون میدان مغناطیسی احاطه کننده، ذخیره کند.

منبع: sinabarqy.blogfa.com

انواع دیودهای قدرت

بسته به مشخصه های بازیابی و روشهای ساخت دیودهای قدرت را به سه گروه می توان تقسیم کرد.

۱-دیودهای استاندارد یا همه منظوره

۲-دیودهای بازیابی معکوس

۳-دیودهای شاتکی

دیودهای همه منظوره

دیودهای یکسوکننده همه منظوره زمان بازیابی معکوس نسبتا زیادی دارند که در حدود ۱μs است و در کاربردهای سرعت پایین بکار می روند که زمان بازیابی چندان اهمیت ندارد محدوده جریان این دیودها از کمتر از ۱ آمپر تا چند هزار آمپر و محدوده ولتاژ ۵۰ ولت تا حدود ۵۰ کیلو ولت می باشد . این دیودها معمولا به روس دیفیوژن ساخته می شوند . با این وجود یکسو کننده های آلیاژی که در منابع تغذیه دستگاههای جوشکاری بکار می روند از لحاظ هزینه به صرفه ترند و محدوده کاری آنها تا ۳۰۰ آمپر و ۱۰۰۰ ولت می رسد. 

دیودهای بازیابی معکوس

دیودهای بازیابی سریع زمان بازیابی کوچک در حدود ۵μs دارند. این دیودها در مدارهای مبدل های dc به dc و dc به ac که سرعت بازیابی اغلب اهمیت بحرانی دارد بکار میروند. محدوده جریانی کارکرد این دیودها از کمتر از یک آمپر تا چند صد آمپر و محدوده ولتاژشان از ۵۰ ولت تا حدود ۳ کیلو ولت است.

برای محدوده بالای ۴۰۰ ولت دیودهای بازیابی سریع معمولا به روش دیفیوژن ساخته می شوند و زمان بازیابی بوسیله دیفیوژن طلا یا پلاتین کنترل می شود.برای مخدوده ولتاژ کمتر از ۴۰۰ ولت دیود های اپی تکسیال سرعت کلید زنی بیشتری نسبت به دیود های دیفیوژنی دارند. دیود های اپی تکسیال ژهنای بیس کمی دارند که باعث می شود زمان بازیابی کوچکی در حدود ۵۰ns داشته باشند .

دیودهای شاتکی

مشکل ذخیره بار در پیوند p-n در دیودهای شاتکی حذف با به حداقل رسیده است.این کار از طریق یک سد پتانسیل که میان یک فلز ویک نیمه هادی وصل می شودانجام می پذیرد. یک لایه فلزی روی یک لایه اپی تکسیال باریک از سیلیکون نوع n قرار داده می شود.سد پتانسیل رفتار یک پیوند p-n شبیه سازی می کند. عمل یکسو سازی فقط به حامل های اکثریت بستگی دارد و در نتیجه حامل های اقلیت اضافی برای ترکیب شدن وجود ندارند. اثر بازیابی منحصرا به خاطر ظرفیت خازنی خود پیوند نیمه هادی است.

آشنایی با ربات های صنعتی اسکارا SCARA

For Selective Compliant Articulated Robot for Assembly
اسکارا مخفف «بازوی رباتیک ماهر منعطف و دارای حسن برای مونتاژ» می باشد . اسکارا یک ترکیب جدید و مردم پسند است که همان گونه که از نام آن پیدا است برای عملیات مونتاژ قابل استفاده است.

در سال 1981 میلادی ربات اسکارا با هدایت پروفسور «هیروشی مکینو» استاد دانشگاه یاماناشی ساخته شد . 
بازوی اسکارا دارای ساختار RRP می باشد . یعنی دارای سه مفصل می باشد که مفصل های اول و دوم از نوع لولایی (دورانی) و مفصل سوم کشویی (خطی) می باشد . این سه مفصل دارای محورهای موازی (مطابق با شکل) می باشند . از مفاصل اول و دوم برای تعیین مختصات X و Y استفاده می شود و از مفصل سوم برای تعیین مختصات Z استفاده می شود . ربات اسکارا دارای قدرت مانور بسیاری در صفحه XY می باشد به همین علت کاملا مناسب مونتاژ کاری می باشد . از این ربات علاوه بر کار های مونتاژ در کارهای بلند کردن و قرار دادن ( جابه جایی جسمی از محلی به محل دیگر) نیز بهره برداری می شود.

ویژگی ربات اسکارا اتصال دو رابط لولایی پی در پی با محور های موازی ، شبیه دست انسان می باشد . به همین دلیل به آن هنرمند می گویند . این ویژگی به ربات این قدرت را می دهد که در مساحتی محدود ، باز و جمع ، شود . وبه سرعت خود را از نقطه ای به نقطه ی دیگر برساند .
ربات اسکارا تنها با یک پایه محکم شده و برای نصب به جای کمی نیاز دارد و به راحتی آماده کار می شود .
نرم افزار کنترل آن به سینماتیک وارون (حرکت شناسی) و درون یابی خطی حرکت نیازمند است . نرم افزار هایی که با اسکارا فروخته می شود معمولا برای کاربر نهایی آسان است .
هم اکنون از ربات های اسکارا به خاطر این که سرعت زیادی دارند ، در مکان های تولیدی گوناگونی استفاده می شود . می توان گفت مناسب کاری می باشد که سرعت در سه یا چهار محور نیاز دارد همچنین صرفه اقتصادی (کارکرد به پول) زیادی دارد .

منبع: ایران الکترونیک

ویبره دستگاه های کوچک چگونه کار می کند ؟

‏شما حتما گوشی تلفن همراه دارید و گوشی شما هم حتما یک موتور ویبره دارد که شما را هنگام زنگ زدن در محیط های شلوغ مطلع می کند. موتور ویبره یکی از قطعاتی است که فناوری ساختش از چندین دهه قبل تغییر نکرده است و جزو ساده ترین قطعات تلفن های همراه کنونی محسوب می شود. ‏

موتور ویبره از یک موتور چرخشی الکتریکی ساده تشکیل شده است که به محور آن یک وزنه با نسبت چگالی بالا نصب شده است. این وزنه به طور معمول بین ۲۵٪ تا ۵۰٪ محور ۳۶۰ درجه موتور را پر می کند. ‏
‏زمانی که موتور ویبره شروع به چرخش می کند، به سبب جابجایی نقطه ثقل ویبراتور با سرعت زیاد، حرکت لرزشی در کل دستگاه ایجاد می شود. ‏
‏موتور های ویبره ای که در اسباب بازی های کودکان، پیجر ها، گوشی های تلفن همراه، کمربندهای لاغری و غیره یافت می شوند به طور معمول به همین شکل طراحی و ساخته شده اند و تنها از لحاظ اندازه با یک دیگر متفاوتند. موتور ویبره ای که در عکس مشاهده می کنید مربوط به آیفون ۴ می باشد. ‏

منبع: p-electric.ir