رادار تصویری

رادار تصویری  رادار یک سیستم الکترومغناطیسی است که برای تشخیص و تعیین موقعیت هدف بکار می رود . با رادار می توان درون محیطی را که برای چشم ،غیر قابل نفوذ است دید مانند تاریکی ،باران،مه.برف،غبار و غیره . اما مهمترین مزیت رادار توانایی آن درتعیین فاصله یا حدود هدف می باشد .چکیده :رادار یک سیستم الکترومغناطیسی است که برای تشخیص و تعیین موقعیت هدف بکار می رود . با رادار می توان درون محیطی را که برای چشم ،غیر قابل نفوذ است دید مانند تاریکی ،باران،مه.برف،غبار و غیره . اما مهمترین مزیت رادار توانایی آن درتعیین فاصله یا حدود هدف می باشد .کاربرد رادارها در اهداف زمینی ، هوایی،دریایی، فضایی و هواشناسی می باشد. ایجاد سیستمی با توانایی بالا در ردیابی پدیده ها و ایجاد تصاویر با کیفیت بالا از آنها هدف عمده ساخت رادار تصویری می باشد .مقدمه :گاه امکان بررسی اجسام از نزدیک وجود ندارد . برای مثال جهت بررسی سطح اقیانوس ها نقشه برداری از عراضی جغرافیایی لزوم ساخت وسایلی که بتوانند از راه دور این کاررا انجام دهند به چشم می خورد . با دستیابی به تکنولو؟ی سنجش از راه دور بسیاری از این مشکلات برطرف گشت . در واقع در این روش امکان بررسی اجسام وسطوحی که نیاز به بررسی از راه دور دارند را فراهم می آورد . سنجش از راه دور رامی توان به دو بخش فعال وغیر فعال تقسیم کرد . گستره طول موج امواج مایکرویو نسبت به طیف مادون قرمز ومرئی سبب گردیده تا از سنجش از راه دور به وسیله امواج از این طیف استفاده گردد .عملکردسیستم های سنجش غیرفعال همانند سیستم های سنجش دما عمل می کنند .در اینگونه سیستم ها با اندازه گیری انر؟ی الکترومغناطیسی که هر جسم به طور طبیعی از خود ساتع می کند نتایج لازم کسب می گردد .هواشناسی واقیانوس نگاری از کاربردهای این نوع سنجش می باشد .در سیستم های سنجش فعال از طیف موج مایکرویو برای روشن کردن هدف استفاده می شود . این سنسورها را می توان به دو بخش تقسیم کرد : سنسورهای تصویری وغیرتصویری (فاقد قابلیت تصویربرداری) .از انواع سنسور های غیر تصویری می توان به ارتفاع سنج واسکترومتر ها(پراکنش سنج ) اشاره کرد .کاربرد ارتفاع سنج ها در عکس برداری جغرافیایی وتعیین ارتفاع ازسطح دریا می باشد .اسکترومتر که اغلب بر روی زمین نصب میگردند میزان پراکنش امواج را ازسطوح مختلف اندازه گیری می کنند . این وسیله در مواردی همچون اندازه گیری سرعت باد در سطح دریا و کالیبراسیون تصویر رادار کابرد دارد .معمول ترین سنسور فعال که عمل تصویربرداری را انجام می دهد رادار می باشد . رادار(radio detection and ranging) مخفف وبه معنای آشکارسازی به کمک امواج مایکرویو است .به طور کلی می توان عملکرد رادار را در چگونگی عملکرد سنسورهای آن خلاصه کرد . سنسورها سیگنال های مایکرویو را به سمت اهدف مورد نظر ارسال کرده وسپس سیگنال های بازتابیده شده از سطوح مختلف را شناسایی می کند . قدرت (میزان انر؟ی) سیگنالهای پراکنده شده جهت تفکیک اهداف مورد استفاده قرارمی گیرد . با اندازه گیری فاصه زمانی بین ارسال ودریافت سیگنال ها می توان فاصله تا اهداف را مشخص کرد . از مزایای شاخص رادار می توان به عملکرد رادار در شب یا روز وهمچنین قابلیت تصویربرداری درشرایط آب و هوایی مختلف اشاره کرد . امواج مایکرویو قادر به نفوذ در ابر مه ,گردوغبار وباران می باشند . از آنجاییکه عملکرد رادار با طرز کار سنسورهایی که با طیف های مرئی ومادون قرمز کار می کنند متفاوت است لذا می توان با تلفیق اطلاعات بدست آمده تصاویر دقیقی را بدست آورد .

مقاومتهای تابع نور یا LDR

LDRبه مقاومتهایی گفته میشود که در برابر شدت تابش نور حساس بوده و مقدار مقاومتشان تابع نور است به صورتی که با افزایش نور مقدار مقاومتشان کاهش یافته و با کاهش میزان نور تابشی مقدار مقاومتشان افزایش میابد.معمولا مقاومتهایی که در بازار موجود هستند در شدت نور عادی(محیط در روز)مقدار مقاومتشان در حدود 1 کیلو اهم و در تاریکی مطلق مقدار مقاومتشان بین یک تا دو مگا اهم است. از جمله کاربردهای این مقاومت میتوان به تشخیص شب و روز جهت قطع و وصل کردن اتوماتیک لامپها،روش و خاموش کردن یک منبع تغذیه و هر جایی که مسئله حس کردن شدت نور در میان باشد اشاره کرد.به طور نمونه نمونه هایی از کاربرد این المان را در کنترل یک رله بر مبنای روشنایی یا تاریکی محیط مشاهده میکنید.در شکل اول با روشن شدن محیط رله وصل خواهد شد و در شکل دوم با خاموش شدن محیط رله تحریک خواهد شد.

مونیتورینگ حرکت لبه روتور در ژنراتورهای آبی

مونیتورینگ حرکت لبه روتور در ژنراتورهای آبی شرکت خدمات برق رسانی عمومی Chelan County (واقع در واشنگتن) در بخشی از سیاست بهسازی و نوسازی اقدام به نصب اسکنرهایی بر روی روتور یازده واحد ژنراتوری نیروگاه کرده است. این اسکنرها از شرکت Benty Nevada`s Hydro Scan خریداری شده اند. این اسکنرها با استفاده از سنسورهای حرارتی، فاصله هوایی، تخلیه جزیی،‌ میدان مغناطیسی و میدان الکتریکی، امکان نظارت و کنترل ژنراتورهای در حال بهره برداری را ایجاد می کنند. اخیرا چندین نمونه سنسور مکانیکی به انواع تجهیزات اندازه گیری موجود هیدوراسکن اضافه شده اند. از جمله این سنسورها می‌توان از کرنش سنج متصل به روتور، ترموکوپل و سنسور جابجایی سنج نام برد. سنسور جابجایی سنج لبه روتور RDS - Rim Displacement Sensor ، یکی از سنسورهای مورد استفاده می باشد. در سال 1970 هفت دستگاه ژنراتور وستینگهاوس واقع در نیروگاه Rocky Reach نصب شد که مشخصه‌های نامی این ژنراتورها به شرح زیر است: IDC = 1150A و VDC = 375V و 4120A و 15KV و PF= 0. 95 و 107MVA‌ با گذشت چند سال از بهره برداری این ژنراتورها مشاهده شد که لبه روتور این ژنراتورها به تدریج جمع (Shrink) می شود علائم آن هم شامل گردگرفتگی و ساییدگی اطراف کلیدهای فنری بود. یکی از حوادثی که اخیرا رخ داده بود و اهمیت این مشکل را نشان می‌دهد این بود که ماده ائی از محرک مربوط به کلید فنری از محل خود خارج شده و سیم پیچی روتور و استاتور را به هم اتصال داده است. شکل (1) قسمت عنکبوتی (Spider) و لبه روتور را نشان می‌دهد. به منظور تعیین و سنجش میزان کوچک شدن (چروکیدگی) لبه روتور، پرسنل Chelan County تقاضا کردند که عملکرد سنسورهای به کار رفته جهت کنترل و نظارت حرکت لبه روتور واحد در حال کار را بررسی کنند. مشخص شد که سنسورهای جابجایی سنج با رنج 0 تا 1/0 اینچ و دقت 001/0 اینچ می‌توانند برای اندازه گیری حرکت نسبی بین عنکبوتی روتور(Spider) و لبه روتور بکار روند لبه میانی روتور سنسورهای جابجایی سنج طوری نصب شده بودند که حرکت نسبی بین لبه روتور و بازوی عنکبوتی روتور (Spider) را اندازه گیری کنند. به کار بردن سیستم RDS بوسیله استفاده از سیستم هیدروسکن، باتوجه به قابلیت آن در انتقال داده در زمان واقعی از روتور واحد در حال بهره برداری برای بدست آوردن داده ها و تجهیزات مفسر، ممکن شد. چهارده سنسور جابجایی سنج (در هر بازوی عنکبوتی یک عدد) بر روی هر کدام از ژنراتورهای وستینگهاوس واقع در نیروگاه Reach Rocky  نصب شده است. در طول راه‌اندازی اخیر واحد C6 نیروگاه مذکور پس از نصب سیستم RDS ، تجزیه دقیق اطلاعات مربوط به سرعت و دمای متفاوت و بار کامل نشان می دهد که از میان این موارد، جابجائی اصلی هنگامی رخ می دهد که واحد در بار کامل کار می‌کند. جدول (1) اعداد بدست آمده در طول راه اندازی واحد C6 را نشان می‌دهد. جابجائی طراحی شده برای روتورهای وستینگهاوس در نیروگاه Rocky Reach برابر 035/0 اینچ بود. همانطور که در جدول (1) مشاهده می‌شود انحراف لبه روتور در بار کامل و دمای کار به بیشترین مقدار خود می‌رسد. یک قسمت جالب دیگر از داده های مربوط به حرکت لبه روتور در واحد C3 ، Rocky Reach نمایان شد. شکل (2) داده های 14 سنسور جابجایی سنج را به همراه نمایی از استاتور که بوسیله سنسور فاصله هوایی نصب شده روی روتور رسم شده است، نشان می‌دهد (منحنی بالایی). این منحنی مقادیر اندازه گیری شده به هنگام چرخش روتور را نشان می‌دهد. منحنی مربوط به فاصله هوایی، فاصله هوایی کوچکتری را در وسط منحنی نشان می‌دهد. 14 سنسور جابجایی سنج رفتار مشابهی را در قبال کاهش فاصله هوایی داشتند. نیروی ناشی از میدان مغناطیسی در فاصله هوایی کوچکتر افزایش پیدا می کند، لذا جایی که فاصله هوایی کوچکتر است، لبه روتور به سمت خارج منحرف می‌شود. جاییکه کمترین فاصله هوایی وجود دارد لبه روتور این ژنراتور به سمت بیرون انحنا پیدا کرده که باعث کمتر شدن فاصله هوایی می‌شود. پرسنل Chelan Conty PUD از اطلاعات سنسورهای RDS‌ نصب شده روتور، برای تعیین وضعیت چروکیدگی تمام ژنراتورهای وستینگهاوس نیروگاه Rocky Reachاستفاده خواهند کرد. با استفاده از این اطلاعات، پرسنل نیروگاه می توانند به هنگام برنامه ریزی استراتژی تعمیراتی، به عملکرد مناسب ژنراتورهای وستینگهاوس نظارت داشته باشند. آدرس : http://www.bently.com اتوماسیون کنترل بانکهای خازنی در شبکه های توزیع شرکت برق آیداهو واقع در ایالت آیداهوی آمریکا، درسال 1996 برنامه ای را برای تصحیح ناکارایی جبران سازی توان راکتیو که منجر به کاهش ولتاژ در سیستم توزیع شده بود، شروع کرد. ضمن اینکه در پیک مصرف، مشکل نگهداری حاشیه مطمئن توان راکتیو سیستم نیز وجود داشت. اگرچه جبران سازی بار راکتیو را به شیوه های مختلفی مثلا"در محل تولید انرژی، با استفاده ازکندانسورهای سنکرون و یا در محل پستها و در شبکه توزیع ( با استفاده از بانکهای خازنی ) میتوان انجام داد، اما بهترین شیوه برای جبران سازی بار راکتیو، استفاده ازبانکهای خازنی در محل بار است. هنگام استفاده از بانک های خازنی توزیع، دراکثراین موارد، عمل کنترل با استفاده ازکلیدهایی صورت میگیرد که بصورت دستی و با لحاظ کردن شرایط فصلی، خازنها را وارد یا از مدارخارج میکنند. چنین کنترلی، مؤثر وکارا نمی باشد زیرا در شرایط پیک بار، سیستم توزیع دچار کمبود توان راکتیو و در شرایط بارکم، دچار اضافه توان راکتیو میگردد. اگرچه بانک های خازنی توزیع، تک تک و کوچک هستند اما اثر مجموع آنها بر سیستم قابل ملاحظه است. هدف از برنامه ای که از سوی اداره طراحی توزیع ارائه شده بود، ابداع سیستمی در دل سیستم مدیریت انرژی موجود بود که در آن بانکهای خازنی در فیدرهای توزیع با توجه به میزان توان راکتیو مورد نیاز درپست ها انتخاب شوند. ایده اصلی شرکت Stellar Dynamics Inc برای کنترل خازن های توزیع، اندازه گیری مقادیرتوان راکتیو و اکتیو در سطح پست های توزیع و سپس ارسال دستورات مناسب به تجهیزات کنترلی مخصوص نصب شده روی هر بانک خازنی توزیع می باشد. تجهیزات لازم برای ارتباط کنترل کننده پست با سیستم دیسپاچینگ یعنی الگوریتم کنترل دینامیک بانک های خازنی توزیع DCC (Distribution Capacitor Control) ، امکان استفاده بهینه سیستم های انتقال وتوزیع را فراهم می آورد. DCC یک دستگاه کنترل است که با حذف یا کاهش جزء راکتیو و بهبود ضریب قدرت، ظرفیت شبکه را بالا می برد.با بهبود ضریب قدرت، جریان سیستم کم شده و سیستم امکان می یابد تا بار بیشتری را تغذیه نماید. این مزیت به ویژه در مورد تجهیزاتی که ممکن است تحت تأثیر اضافه بارحرارتی قرار گیرند، اهمیت پیدا میکند. همچنین، بهبود ضریب قدرت به ژنراتور امکان میدهد تا توان اکتیو بیشتری را تولید نماید. به علاوه در صورت پیش آمدن شرایط غیرعادی درمحل خازنها، دستگاهDCC هشدارهای لازم راصادر می کند. ترانسفورماتور توزیع، نقطه کنترل طراحی شده در این الگوریتم است. در سال 1996، نخستین DCC در یک پست 7/12 کیلوولت سه فیدره در غرب بویس (Boise) در آیداهو که مشکل توان راکتیو و افت ولتاژ داشت نصب گردید. به عنوان بخشی از اتوماسیون خازنی، تعداد14 بانک خازنی تحت کنترل قرار گرفتند. بخشی از این بانک ها از قبل وجود داشته وتعدادی دیگر تازه نصب شده بودند تا توان راکتیو اضافی تولید نمایند. بعد از نوسانات اولیه، سیستم آنچه را از آن انتظار می رفت، عملی ساخت. جبران سازی کامل در پست توزیع دریک محدوده وسیع بار انجام گرفت. اتوماسیون خازن در سال 1997 در 16پست و در سال 1998 در 14 پست دیگر نیز اجرا گردید. پست هایی که در سال 1997، تحت اتوماسیون قرارگرفتند، از مدول ارتباطی Harris D-10 برای ارتباط با RTU استفاده می کردند. این مدول بصورت یک کنترل کننده خازن عمل میکند. درسال 1998 در آیداهو، شرکت برق این ایالت، تصمیم گرفت سیستم مدول ارتباطی Harris D-20 را طوری تغییر دهد که این ترمینالها را قادر سازد تا توسط سیستم مدیریت انرژی برای کارهایی غیر ازکنترل خازن نیز مورد استفاده قرارگیرند. این کار باعث شد تا کنترل خازن با اضافه کردن یک نرم افزار ساده در پست هایی که دارای مدول D-20 برای کنترل، نظارت و اخذ داده هستند، انجام پذیرد. شکل (1) نتیجه عملکرد یک DCC  برای کنترل توان راکتیو را در پستی در ناحیه بویس نشان می دهد. سیستمهای توزیع مجله PEI ـ مارس 2003 ایمنی کلید فناوری کلیدخانه (Switch gear) است. کمپانی ABB اخیرا ساخت AX1 یک محصول کلیدخانه ولتاژ متوسط جدید عرضه کرده است. این فناوری خصیصه ساختمانی منحصر به فردی را داشته و چندین مفهوم در طراحی آن به کار گرفته شده است.AX1کلیدخانه جدید عایقبندی در برابر هوا و ولتاژ متوسط ABB بر مبنای فلسفه ایمنی ساخته شده که بر مبنای آن فضای کامل ولتاژ قوی برای چندین ورودی و تغذیه کننده مکعبی و یک حصار فلزی پیش بینی شده که امکان برخورد انسانی در شرایط سرویس را پیش نمیآورد. در جهت ارتقای ایمنی و مقابله با خطرات رودرروی انسانی و کاهش زمان برپاسازی دوباره در شرایط خرابی دستگاهی به نام ”حذفکننده آرک – Arc Eliminator “ ساخته ، امتحان و به کار برده شده است. مشخصه های نوآورانه دیگر نظیر مشاهده گری کامل و اتصالات سیم پیچها با کنتاکت جهشی نیز ایمنی AX1 را بالاتر برده است.محصولAX1 در لودویکا ساخته شده که بزرگترین مرکز سازنده دستگاههای فشارقوی در دنیاست و آن را به مطلوبترین مکان برای توسعه بعدی AX1 بدل گردانده است. کارخانه AX1 شکل یکپارچه دارد و بخشهای تولید و اداری در کنار هم قرار دارند. این امر سبب می شود مبادله اطلاعات قابل اتکای بین بخشهای اداری و تولیدی به سرعت میسر شود. فضای کوچک،ایمنی بالا به خاطر اندازه کوچک و ایمنی بالای این دستگاه نصب پانلهای AX1 برای فضاهای کوچکی که نیازمند ایمنی بالا هستند ، بسیار مطلوب است. به دلیل پویا بودن آرک حفاظتی AX1 ،افزایش خطرناک فشار هیچگاه امکان شکلگیری پیدا نمیکند و اگر باز شدن درونی آرک کلیدخانه رخ دهد گازهای مضّر امکان انتشار ندارند. بنابراین به فضایی برای زدایش کمپرس گاز و آتش نیاز نیست زیرا حذف کننده های سریع آرک (قوس) در AX1به سرعت بسیار بالایی از هر گسست احتمالی ناشی از صدمات جلوگیری می کند. مشخصه دیگری که فضای موردنیاز AX1 را کوچکتر می کند درهای کشویی آن است که هیچ فضایی را در راهروی عملیاتی اشغال نمی کند.تگنر Tegner در شهر واستراس ـ سوئد نمونه خوبی از تعبیه AX1در فضایی بسیار کوچک است. در زیرزمین یک ساختمان چندین کارخانه AX1 نصب شده است . یکی از آنها شامل یک AX1 با 1+6 پانل است که در یک سوراخی به اندازه شش مترمربع جاسازی شده است. در نبود فضا ، پانل حایل روی دیوار مقابل پانلهای AX1 تعبیه شده است. این نمونه نشان میدهد که AX1در فضاهای کوچک چه برتریهایی دارد و ساختمان جمع و جور آن و عدم نیاز به فضای مربوط به زدایش کمپرس از آن جمله است.یک نمونه دیگر از خصوصیات منحصر به فرد AX1 در شهر مالمبرگت در شمال سوئد دیده میشود دستگاه در جایی 1000 متر زیر سطح محیط موردنیاز برای کارگران معدن و تجهیزات مکانیکی و برقی معادن نصب شده است. در یک معدن به دستگاه حفاری پیوسته نیاز وجود دارد که سنگها را بشکافد. بزودی کابل مربوطه بسیار طولانی شده و کلیدخانه باید جابهجا شود. این کار معمولا پر دردسر و پرهزینه است. بنابراین به راهحلی جابهجاپذیر نیاز وجود دارد که بتوان آن را به سرعت، راحت و هماهنگ با فرایند معدن کاری جابهجا کرد. در این جاست که دستگاههای جمع و جور خاصیت خود را نشان میدهند. از آنجا که در مکعبی AX1 هنگام باز شدن به طور عمودی فشار داده میشود به فضای اضافی در جلوی پانلها نیازی نیست و جا برای مانور موردنیاز وجود دارد. یک مشخصه حیاتی دیگر AX1حذف قوس ( Arc) آن است که وجود یک سیستم رهاسازی فشار را غیرلازم میکند و این امری مهم در ایمنی کارگرانی است که در معادن کار میکنند. کاربردهای دیگر طراحی جمع و جور AX1 آن را برای سکوهای نفتی و گازی مطلوب میسازد . پانلهای AX1 از آلومینیوم ساخته شده و آن را سبک میکند. تجهیزات مخصوص دستگاههای دریایی با تنشهایی روبرو میشوند که در شرایط عادی و در روی زمین با آن مواجه نمیشوند. حرکت مقتدرانه امواج، ارتعاش و خوردگی به دلیل فضای آلوده به نمک از آن جمله است. برای اطمینان تأثیرپذیری AX1 در سختترین شرایط AX1به شکلی شدید برای سازگاری با نیازهای IEC و UL مورد آزمایش قرار گرفته است.در کاناری وارف دوکلندز لندن نیز دستگاهای AX1 نصب شده است. در یک ساختمان بانکی برای HSBC سه کلیدخانه AX1 نصب شده است . دو دستگاه در پایین ساختمان که هر کدام 21 پانل AX1 دارند. سومی با هشت پانل در طبقه هفتم تعبیه شده است و این مسالهای ایجاد نمیکند زیرا حذفکنندههای قوس الکتریکی به معنای عدم نیاز به هرگونه سیستم تخلیه فشار برای فشارهای بیش از حد و گاز است. طراحی AX1به دلیل شکل لولهای، ابعاد به شکلی اساسی کوچک شده است. اخیرا در مقایسه با دستگاههای مشابه در بازار AX1 به عنوان کوچکترین آنها شناخته شده است. این اندازه کوچک به معنای آن است که AX1میتواند به راحتی در یک کانتینر استاندارد 3/7 متر قرار گیرد. گذشته از صرفهجویی در فضا، کار نصب نیز آسانتر میشود،زیرا این دستگاه به طور یکپارچه و مونتاژ شده در کانتینر قرار میگیرد و در مکان نصب، تنها کار، اتصال کابلها است. این دستگاه با شکل خود تصمین کننده طراحی بهینه و قوی پانلهاست.میدانهای همنواختی – الکتریکی دور میله جریان وجود دارد که آن را برای سازگارسازی و به کارگیری مرحله به مرحله کوتاه ایمن میسازد. بین فازها همواره پتانسیل زمینی وجود دارد که ریسک گریپاژ جریان را به حداقل میرساند. به عایقهای سدکننده بین فازها نیازی نیست (یا بین فاز و زمین)و میلة جریان اصولا نیازی به عایقکاری ندارد. همچنین میله جریان به اتصالات فنری سیم پیچهای منحصر به فرد خود، کار الحاق پانلها به یکدیگر را سادهتر میکند.این شکل AX1 است که استفاده از آن را به عنوان یک تکنیک اتصال به فنرهای Helicon بدون چفت میسر کرده است. اتصالات فنری سیمپیچ در تمام نقاط ارتباط مدار اصلی به کار گرفته میشود که در سیستم میله جریان بین پانلها قابل پیادهسازی ـ و یا در اتصالات بالاتر یا پایینتر و دستگاههای کابلهای ارتباطی ـ است . این تکنیک اتصالات فنری سیمپیچ در نقاط قابل جابجایی انتقال جریان داخل دستگاههای سوئیچ مورد استفاده قرار میگیرد. اگرچه این تکنیک منحصر به AX1 نیست اما صناعت و تکنیکی است که امتیاز آن را ABB دارد و برای مدارشکنهای فشارقوی و کلیدخانههای GIS در 20 سال اخیر به کار گرفته شده است.تکنیکهای جدید اندازهگیری که در AX1 به کار گرفته شده به مفهوم آن است که جریان با سیمپیچ روگوسکی Rogowski اندازهگیری میشود. این سیمپیچ از گونهای حلقوی است که روی بدنهای از مواد غیرمغناطیسی پیچیده شده است و درجه حرارتش ثابت است. این دستگاه قادر به اندازهگیری جریان چند آمپر تا جریان مدار ـ کوتاه است و اندازهگیری دقیق اُفت فشار قوی را به عنوان وسیلهای ساده برای وارسی پوشش کنتاکت مدارشکن نیز انجام میدهد. هر سنسور مورد آزمایش قرار میگیرد و خطاها به شکل فاکتور اصلاحی برای رایانه پانل تصحیح می شود بنابراین دقت اندازهگیری آن بالاست.پایداریدر حالی که ارزشگذاری برای ایمنی یک کلیدخانه به زبان اقتصادی دشوار است، پایداری آن از جهتی دیگر اهمیت اقتصادی دارد زیرایک گسست برنامهریزی نشده میتواند باعث ضرری هنگفت یا از دست رفتن درآمد شود.معمولا به دلیل سرهمبندی کردن نادرست، بیشتر اشتباهات در اتصال کابلها رخ میدهد. در AX1 اتصالات پیش ساخته کابلها در بیرون و به شکل مخروط یا در داخل به شکل پریز مورد استفاده قرار گرفته است. منبع اشتباه بخشهای مکانیکی، دستگاههای عملیاتی هستند به این دلیل که در AX1مدارشکن و کارکرد عدم اتصال وارثینگ (earthing) به هم بستهاند و همواره در چارچوب مدار اصلی نصب میشوند. گذشته از آن میتوان دستگاههای عملیاتی را بدون خارج کردن هر یک از پانلها از سرویس جابهجا کرد. یک اشتباه دیگر (اگرچه اندکتر) گرمایش بیش از حد در ارتباط با میله جریان است. از آنجا که AX1 یک سیستم لولهای میله جریان با تکنیک اتصال بدون پیچ دارد (کنتاکت فنری سیمپیچ) خطای گرمایش بیش از حد به دلیل محکم نبودن ناکافی لنگر وجود ندارد. کنتاکت فنری سیمپیچ با حلقههایی به شکل ]حرف[ O و پوشش لاستیکی به خوبی محافظت میشود تا از نفوذ عوامل محیطی و بیرونی جلوگیری کند.جدیترین اشتباه در کلیدخانه ناشی از قوس الکتریکی داخلی است. دستگاه بسیار سریع حذف کننده قوس الکتریکی در AX1 به معنای جلوگیری از چنین اتفاقی است که پس از بازرسی، برگرداندن دوباره کلیدخانه به سرویس را به سرعت میسر میکند. در حالی که در کلیدخانههای دیگر به دنبال خطای ناشی از قوس الکتریکی به کار انداختن مجدد آن هفتهها طول میکشد.از آنجا که تلفات عملیات به حداقل میرسد در صرفهجویی انرژی و عمر مفید دستگاه مؤثر است که همچنین باعث کاهش تأثیرات ]مخرب[ زیستمحیطی میشود. در جریان طراحی از مواد قابل بازیافت نیز استفاده شده است. حذفکننده قوس الکتریکی حذفکننده قوس الکتریکی را بخش سیستم بازرسی و محافظت قوس الکتریکی اپتیک ABB پخش کرده است. اتصالات سه فازه هم زمان در مدتی کمتر از 5 میلیثانیه بسته میشود . در نبود این سیستم فشار به حدود 50 درصد حداکثر پیشین خود میرسید.اگر یک قوس الکتریکی باز در کلیدخانه رخ دهد هر سه فاز به سرعت ”ارث“ میشوند و فشاری خطرناک مجال شکل گیری پیدا نمیکند، و گازهای داغ و زهرآلود نیز زمان برای تشکیل شدن پیدا نمیکنند. کلیدخانه همواره در معرض خسارات اندکی قرار دارد و اگر کسی جلوی آن ایستاده باشد، مجروح نخواهد شد. پس از معلوم شدن علت و انجام اقدامهای ضروری، عملیات کلیدخانه به سرعت و بدون نیاز به تعمیر برقرار میشود.اخیرا در تایلند یک مورد خطا دیده شد که در آنجا حذفکننده قوس الکتریکی، کلیدخانه را نجات داد. این حذفکننده به مانند سیستم کیسه هوا در خودرو عمل کرد و کلیدخانه را از خسارات عمده رهانید . بعدا پس از وارسی و یافتن محل خطا، دستگاه کاملا تمیز و سالم شد. خودنگهداری AX1 دستگاهی است که به عنوان ”کلیدخانه هوشمند“ شناخته شده است. هوش آن را هم در رایانههای پانلها و هم درچند سیستم اداره گزارشگر خطاها میتوان دید که در هر پانل AX1 تعبیه شده و هر کدام شامل تعدادی سنسور است که میزان زیادی از اطلاعات مفید را گرد میآورند. AX1به بازرسیهای ادواری معمول نیازی ندارد زیرا کاملا با پانلهای کامپیوتر (رایانه) خود اداره میشود . آنها چشمی بینا بر روی کلیدخانه داشته و در موارد بسیاری در صورت نیاز به بازرسی و سرویس هشدار میدهند.

رادار تصویری

رادار تصویری  رادار یک سیستم الکترومغناطیسی است که برای تشخیص و تعیین موقعیت هدف بکار می رود . با رادار می توان درون محیطی را که برای چشم ،غیر قابل نفوذ است دید مانند تاریکی ،باران،مه.برف،غبار و غیره . اما مهمترین مزیت رادار توانایی آن درتعیین فاصله یا حدود هدف می باشد .چکیده :رادار یک سیستم الکترومغناطیسی است که برای تشخیص و تعیین موقعیت هدف بکار می رود . با رادار می توان درون محیطی را که برای چشم ،غیر قابل نفوذ است دید مانند تاریکی ،باران،مه.برف،غبار و غیره . اما مهمترین مزیت رادار توانایی آن درتعیین فاصله یا حدود هدف می باشد .کاربرد رادارها در اهداف زمینی ، هوایی،دریایی، فضایی و هواشناسی می باشد. ایجاد سیستمی با توانایی بالا در ردیابی پدیده ها و ایجاد تصاویر با کیفیت بالا از آنها هدف عمده ساخت رادار تصویری می باشد .مقدمه :گاه امکان بررسی اجسام از نزدیک وجود ندارد . برای مثال جهت بررسی سطح اقیانوس ها نقشه برداری از عراضی جغرافیایی لزوم ساخت وسایلی که بتوانند از راه دور این کاررا انجام دهند به چشم می خورد . با دستیابی به تکنولو؟ی سنجش از راه دور بسیاری از این مشکلات برطرف گشت . در واقع در این روش امکان بررسی اجسام وسطوحی که نیاز به بررسی از راه دور دارند را فراهم می آورد . سنجش از راه دور رامی توان به دو بخش فعال وغیر فعال تقسیم کرد . گستره طول موج امواج مایکرویو نسبت به طیف مادون قرمز ومرئی سبب گردیده تا از سنجش از راه دور به وسیله امواج از این طیف استفاده گردد .عملکردسیستم های سنجش غیرفعال همانند سیستم های سنجش دما عمل می کنند .در اینگونه سیستم ها با اندازه گیری انر؟ی الکترومغناطیسی که هر جسم به طور طبیعی از خود ساتع می کند نتایج لازم کسب می گردد .هواشناسی واقیانوس نگاری از کاربردهای این نوع سنجش می باشد .در سیستم های سنجش فعال از طیف موج مایکرویو برای روشن کردن هدف استفاده می شود . این سنسورها را می توان به دو بخش تقسیم کرد : سنسورهای تصویری وغیرتصویری (فاقد قابلیت تصویربرداری) .از انواع سنسور های غیر تصویری می توان به ارتفاع سنج واسکترومتر ها(پراکنش سنج ) اشاره کرد .کاربرد ارتفاع سنج ها در عکس برداری جغرافیایی وتعیین ارتفاع ازسطح دریا می باشد .اسکترومتر که اغلب بر روی زمین نصب میگردند میزان پراکنش امواج را ازسطوح مختلف اندازه گیری می کنند . این وسیله در مواردی همچون اندازه گیری سرعت باد در سطح دریا و کالیبراسیون تصویر رادار کابرد دارد .معمول ترین سنسور فعال که عمل تصویربرداری را انجام می دهد رادار می باشد . رادار(radio detection and ranging) مخفف وبه معنای آشکارسازی به کمک امواج مایکرویو است .به طور کلی می توان عملکرد رادار را در چگونگی عملکرد سنسورهای آن خلاصه کرد . سنسورها سیگنال های مایکرویو را به سمت اهدف مورد نظر ارسال کرده وسپس سیگنال های بازتابیده شده از سطوح مختلف را شناسایی می کند . قدرت (میزان انر؟ی) سیگنالهای پراکنده شده جهت تفکیک اهداف مورد استفاده قرارمی گیرد . با اندازه گیری فاصه زمانی بین ارسال ودریافت سیگنال ها می توان فاصله تا اهداف را مشخص کرد . از مزایای شاخص رادار می توان به عملکرد رادار در شب یا روز وهمچنین قابلیت تصویربرداری درشرایط آب و هوایی مختلف اشاره کرد . امواج مایکرویو قادر به نفوذ در ابر مه ,گردوغبار وباران می باشند . از آنجاییکه عملکرد رادار با طرز کار سنسورهایی که با طیف های مرئی ومادون قرمز کار می کنند متفاوت است لذا می توان با تلفیق اطلاعات بدست آمده تصاویر دقیقی را بدست آورد .

چگونه از شن به سیلیکون و از سیلیکون به پردازنده می‌رسیم‌؟

چگونه از شن به سیلیکون و از سیلیکون به پردازنده می‌رسیم‌؟ ( قطعات و سیستم های الکترونیک ) چگونه از شن به سیلیکون و از سیلیکون به پردازنده می‌رسیم‌؟ درحالی‌که شرکت‌های پیشگام در صنعت میکروالکترونیک و تولید پردازنده‌ها، به تکنولوژی‌های بسیار پیشرفته‌ای دست یافته‌اند و ما هر روز با دستگاه‌های مجهز به چنین محصولاتی کار می‌کنیم، مناسب است تا یک‌ بار دیگر نگاهی به فرایند تولید پردازنده‌ها بیندازیم، فرایندی که در آن اساساً از ماده اولیه‌ای مانند شن، مدارات مجتمع فوق‌ظریفی مانند پردازنده P4 به‌دست می‌آید. ماده اولیه امروزه همه می‌دانند که ماده اولیه پردازنده‌ها همچون دیگر مدارات مجتمع الکترونیکی، سیلیکون است. در واقع سیلیکون همان ماده‌ سازنده شیشه است که از شن استخراج می‌شود. البته عناصر بسیار دیگری هم در این فرایند به‌کار برده می‌شوند و لیکن از نظر درصد وزنی، سهم مجموع این عناصر نسبت به سیلیکون به‌کار رفته در محصول نهایی بسیار جزئی است. آلومینیوم یکی از مواد دیگری است که در فرایند تولید پردازنده‌ها اهمیت زیادی دارد. هرچند که در پردازنده‌های مدرن، مس به‌تدریج جایگزین آلومینیوم می‌شود. علاوه بر آنکه فلز مس دارای ضریب هدایت الکتریکی بیشتری نسبت به آلومینیوم است، دلیل مهم‌تری هم برای استفاده از مس در طراحی پردازنده‌های مدرن امروزی وجود دارد. یکی از بزرگ‌ترین مسائلی که در طراحی پردازنده‌های امروزی مطرح است، موضوع نیاز به ساختارهای فیزیکی ظریف‌تر است. به‌یاد دارید که اندازه‌ها در پردازنده‌های امروزی در حد چند ده نانومتر هستند. پس ازآنجایی‌که با استفاده از فلز مس، می‌توان اتصالات ظریف‌تری ایجاد کرد، این فلز جایگزین آلومینیوم شده است. آماده‌سازی فرایند‌های تولید قطعات الکترونیکی از یک جهت با بسیاری از فرایند‌های تولید دیگر متفاوت است. در فرایند‌های تولید قطعات الکترونیک، درجه خلوص مواد اولیه مورد نیاز در حد بسیار بالایی اهمیت بسیار زیادی دارند. اهمیت این موضوع در حدی است که از اصطلاح electronic grade برای اشاره به درجه خلوص بسیار بالای مواد استفاده می‌شود. به همین دلیل مرحله‌ مهمی به‌نام آماده‌سازی در تمامی فرایند‌های تولید قطعات الکترونیک وجود دارد. در این مرحله درجه خلوص موارد اولیه به روش‌های گوناگون و در مراحل متعدد افزایش داده می‌شود تا در نهایت به مقدار خلوص مورد نظر برسد. درجه خلوص مواد اولیه مورد نیاز در این صنعت به اندازه‌ای بالا است که توسط واحد‌هایی مانند ppm به معنی چند اتم ناخالصی در یک میلیون اتم ماده اولیه، بیان می‌شوند. آخرین مرحله خالص‌سازی ماده سیلیکون، به‌این صورت انجام می‌شود که یک بلورِ خالص سیلیکون درون ظرف سیلیکون مذاب خالص شده قرار داده می‌شود، تا بلور بازهم خالص‌تری در این ظرف رشد کند (همان‌طور که بلورهای نبات در درون محلول اشباع شده به‌دور یک ریسمان نازک رشد می‌کنند). در واقع به این ترتیب، ماده سیلیکون مورد نیاز به‌صورت یک شمش تک کریستالی تهیه می‌شود (یعنی تمام یک شمش بیست سانتی‌متری سیلیکون، یک بلور پیوسته و بدون نقص باید باشد!). این روش در صنعت تولید چیپ‌ به روش CZ معروف است. تهیه چنین شمش تک بلوری سیلیکون آن‌قدر اهمیت دارد که یکی از تحقیقات اخیر اینتل و دیگر شرکت‌های تولید‌کننده پردازنده، معطوف تولید شمش‌های سی‌سانتی‌متری سیلیکون تک‌بلوری بوده است. درحالی‌که خط تولید شمش‌های بیست سانتی‌متری سیلیکون هزینه‌ای معادل 5/1 میلیارد دلار در بر دارد، شرکت‌های تولید کننده پردازنده، برای به‌دست آوردن خط تولید شمش‌های تک بلوری سیلیکون سی سانتی‌متری، 5/3 میلیارد دلار هزینه می‌کنند. موضوع جالب توجه در این مورد آن است که تغییر اندازه شمش‌های سیلیکون تک‌بلوری، تا کنون سریع‌تر از یک‌بار در هر ده‌ سال نبوده است.پس از آنکه یک بلور سیلیکونی غول‌آسا به شکل یک استوانه تهیه گشت، گام بعدی ورقه ورقه بریدن این بلور است. هر ورقه نازک از این سیلیکون، یک ویفر نامیده می‌شود که اساس ساختار پردازنده‌ها را تشکیل می‌دهد. در واقع تمام مدارات یا ترانزیستورهای لازم، بر روی این ویفر تولید می‌شوند. هر چه این ورقه‌ها نازک‌تر باشند، عمل برش بدون آسیب دیدن ویفر مشکل‌تر خواهد شد. از طرف دیگر این موضوع به معنی افزایش تعداد چیپ‌هایی است که می‌توان با یک شمش سیلیکونی تهیه کرد. در هر صورت پس از آنکه ویفر‌های سیلیکونی بریده شدند، نوبت به صیقل‌کاری آنها می‌رسد. ویفر‌ها آنقدر صیقل داده می‌شوند که سطوح آنها آیینه‌ای شود. کوچکترین نقصی در این ویفر‌ها موجب عدم کارکرد محصول نهایی خواهد بود. به همین دلیل، یکی دیگر از مراحل بسیار دقیق بازرسی محصول در این مرحله صورت می‌گیرد. در این گام، علاوه بر نقص‌های بلوری که ممکن است در فرایند تولید شمش سیلیکون ایجاد شده باشند، نقص‌های حاصل از فرایند برش کریستال نیز به‌دقت مورد کنکاش قرار می‌گیرند. پس از این مرحله، نوبت به ساخت ترانزیستور‌ها بر روی ویفر سیلیکونی می‌رسد. برای این‌کار لازم است که مقدار بسیار دقیق و مشخصی از ماده دیگری به درون بلور سیلیکون تزریق شود. بدین معنی که بین هر مجموعه اتم سیلیکون در ساختار بلوری، دقیقاً یک اتم از ماده دیگر قرار گیرد. در واقع این مرحله نخستین گام فرایند تولید ماده نیمه‌هادی محسوب می‌شود که اساس ساختمان قطعات الکترونیک مانند ترانزیستور را تشکیل می‌دهد. ترانزیستورهایی که در پردازنده‌های امروزی به‌کار گرفته می‌شوند، توسط تکنولوژی CMOS تولید می‌شوند. CMOS مخفف عبارت Complementary Metal Oxide Semiconductor است. در اینجا منظور از واژه Complementaryآن است که در این تکنولوژی، از تعامل نیمه‌هادی‌های نوع n و p استفاده می‌شود. بدون آنکه بخواهیم وارد جزئیات فنی چگونگی تولید ترانزیستور بر روی ویفر‌های سیلیکونی بشویم، تنها اشاره می‌کنیم که در این مرحله، بر اثر تزریق مواد گوناگون و همچنین ایجاد پوشش‌های فلزی فوق نازک (در حد ضخامت چند اتم) در مراحل متعدد، یک ساختار چند لایه و ساندویچی بر روی ویفر سیلیکونی اولیه شکل می‌گیرد. در طول این فرایند، ویفر ساندویچی سیلیکونی در کوره‌ای قرار داده می‌شود تا تحت شرایط کنترل‌شده و بسیار دقیق (حتی در اتمسفر مشخص)، پخته می‌شود و لایه‌ای از SiO2 بر روی ویفر ساندویچی تشکیل شود. در جدیدترین فناوری اینتل که به تکنولوژی 90 نانومتری معروف است، ضخامت لایه SiO2 فقط 5 اتم است! این لایه در مراحل بعدی دروازه یا gate هر ترانزیستور واقع در چیپ پردازنده خواهد بود که جریان الکتریکی عبوری را در کنترل خود دارد (ترانزیستورهای تشکیل دهنده تکنولوژی CMOS از نوع ترانزیستورهای اثر میدانی یا Field Effect Transistor :FET نامیده می‌شوند. در این ترانزیستورها، جریان الکتریکی از اتصالی به‌نام Source به اتصال دیگری به‌نام Drain جریان می‌یابد. وظیفه اتصال سوم به‌نام Gate در این ترانزیستور، کنترل و مدیریت بر مقدار و چگونگی عبور جریان الکتریکی از یک اتصال به اتصال دیگر است). آخرین مرحله آماده‌سازی ویفر، قرار دادن پوشش ظریف دیگری بر روی ساندویچ سیلیکونی است که photo-resist نام دارد. ویژگی این لایه آخر، همان‌طور که از نام آن مشخص می شود، مقاومت در برابر نور است. در واقع این لایه از مواد شیمیایی ویژه‌ای ساخته شده است که اگر در معرض تابش نور قرار گرفته شود، می‌توان آن‌را در محلول ویژه‌ای حل کرده و شست و در غیر این صورت (یعنی اگر نور به این پوشش تابانده نشده باشد)، این پوشش در حلال حل نخواهد شد. فلسفه استفاده از چنین ماده‌ای را در بخش بعدی مطالعه خواهید کرد.ماسک کردن این مرحله از تولید پردازنده‌ها، به‌نوعی از مراحل قبلی کار نیز مهم‌تر است. در این مرحله عمل فتولیتوگرافی(Photolithography) بر روی ویفر ساندویچی انجام می‌شود. در واقع آنچه در این مرحله انجام می‌شود آن است که بر روی ویفر سیلیکونی، نقشه و الگوی استنسیل مشخصی با استفاده از فرایند فتولیتوگرافی چاپ می‌شود، تا بتوان در مرحله بعدی با حل‌کردن و شستن ناحیه‌های نور دیده به ساختار مورد نظر رسید (ازآنجایی که قرار است نقشه پیچیده‌ای بر روی مساحت کوچکی چاپ شود، از روش فتولیتوگرافی کمک گرفته می‌شود.در این روش نقشه مورد نظر در مقیاس‌های بزرگتر- یعنی در اندازه‌هایی که بتوان در عمل آنرا تولید کرد، مثلاً در مربعی به مساحت یک متر مربع - تهیه می‌شود. سپس با تاباندن نور به الگو و استفاده از روش‌های اپتیکی، تصویر الگو را بر روی ناحیه بسیار کوچک ویفر می‌تابانند. مثلاً الگویی که در مساحت یک متر مربع تهیه شده بود، به تصویر کوچکی در اندازه‌های چند میلیمتر مربع تبدیل می‌شود!). در این موارد چند نکته جالب توجه وجود دارد. نخست آنکه الگوها و نقشه‌هایی که باید بر روی ویفر چاپ شوند، آنقدر پیچیده هستند که برای توصیف آنها به 10 گیگابایت داده نیاز است. در‌واقع می‌توان این موضوع را به حالتی تشبیه کرد که در آن قرار است نقشه‌ای مانند نقشه یک شهر بزرگ با تمام جزئیات شهری و ساختمانی آن بر روی ویفر سیلیکونی به مساحت چند میلی‌متر مربع، چاپ شود. نکته دیگر آنکه در ساختمان چیپ‌های پردازنده، بیش از بیست لایه مختلف وجود دارد که برای هر یک از آنها لازم است چنین نقشه‌هایی لیتوگرافی شود. موضوع دیگری که بد نیست در اینجا ذکر‌شود، آن است که همانطور که از دروس دبیرستانی ممکن است به‌یاد داشته باشید، نور در لبه‌های اجسام دچار انحراف از مسیر راست می‌شود. پدیده‌ای که به پراش یا Diffraction معروف است. هرچه لبه‌های اجسامی که در مسیر تابش واقع شده‌اند، کوچک‌تر یا ظریف‌تر باشند، پدیده پراش شدید‌تر خواهد بود. در واقع یکی از بزرگ‌ترین موانع تولید پردازنده‌هایی که در آنها از ساختار‌های ظریف‌تری استفاده شده باشد، همین موضوع پراکندگی یا تفریق نور است که باعث مات‌شدن تصویری می‌شود که قرار است بر روی ویفر چاپ شود. برای مقابله با این مسئله، یکی از موثرترین روش‌ها، آن است که از نوری در عمل فتولیتوگرافی استفاده کنیم که دارای طول موج کوچک‌تری است (بر اساس اصول اپتیک، هرچه طول موج نور تابانده شده کوچک‌تر باشد، شدت پدیده پراکندگی نور در لبه‌های اجسام کمتر خواهد بود). برای همین منظور در تولید پردازنده‌ها، از نور UV (ماورای بنفش) استفاده می‌شود. در واقع برای آنکه بتوان تصویر شفاف و ظریفی در اندازه‌ها و مقیاس آنچنانی بر روی ویفر‌ها تولید کرد، تنها طول‌ موج ماورای بنفش جوابگو خواهد بود. اما اگر بخواهیم در نسل بعدی پردازنده‌ها، از الگوهای پیچیده‌تری استفاده کنیم، تکلیف چه خواهد بود؟ در تئوری می‌توان از تابشی با طول موج بازهم کوتاه‌تری استفاده کرد. اما مشکل در اینجا است که تابش با طول موج کوتاه‌تر به معنی استفاده از نوعی اشعه ایکس است. می‌دانید که چنین اشعه‌ای بیشتر از آنکه قادر باشد تصویری از نقشه مورد نظر بر روی ویفر ایجاد کند، به‌علت قابلیت نفوذ زیاد، از تمامی نواحی الگو به‌طور یکسان عبور خواهد کرد! از موارد فوق که بگذریم، پس از آنکه نقشه مورد‌نظر بر روی ویفر چاپ شد، ویفر درون محلول شیمیایی ویژه‌ای قرار داده می‌شود تا جاهایی که در معرض تابش واقع شده‌اند، در آن حل شوند. بدین ترتیب شهر مینیاتوری را بر روی ویفر سیلیکونی تجسم کنید که در این شهر خانه‌ها دارای سقفی از جنس SiO2 هستند (مکان‌هایی که نور ندیده‌اند و در‌نتیجه لایه مقاوم در برابر حلال مانع از حل شدن ( SiO2 بوده است). خیابان‌های این شهر فرضی نواحی که مورد تابش نور واقع شده‌اند و لایه مقاوم آن و همچنین لایه SiO2 در حلال حل شده‌اند) از جنس سیلیکون هستند. تکرارپس از این مرحله، لایه photo-resist باقی مانده از روی ویفر برداشته می‌شود. در این مرحله ویفری در اختیار خواهیم داشت که در آن دیواره‌ای از جنس SiO2 در زمینی از جنس سیلیکون واقع شده‌اند. پس از این گام، یکبار دیگر یک لایه SiO2 به همراه پلی‌سیلیکون (Polysilicon) بر روی ویفر ایجاد شده و بار دیگر لایه photo-resist جدیدی بر روی ویفر پوشانده می‌شود.همانند مرحله قبلی، چندین بار دیگر مراحل تابش نور و در حلال قرار دادن ویفر انجام می‌شوند. بدین ترتیب پس از دست یافتن به ساختار مناسب، ویفر در معرض بمباران یونی مواد مختلف واقع می‌شود تا نیمه‌هادی نوع n و p بر روی نواحی سیلیکونی باقی‌مانده تشکیل شوند. به این وسیله، مواد مشخصی در مقادیر بسیار کم و دقیق به‌درون بلور سیلیکون نفوذ داده می‌شوند تا خواص نیمه‌هادی نوع n و p به‌دست آیند. تا اینجای کار، یک لایه کامل از نقشه الکترونیکی ترانزیستوری دوبعدی بر روی ویفر سیلیکونی تشکیل شده است. با تکرار مراحل فوق، عملاً ساختار لایه‌ای سه بعدی از مدارات الکترونیکی درون پردازنده تشکیل می‌شود. در بین هر چند لایه، از لایه‌ای فلزی استفاده می‌شود که با حک کردن الگو‌های مشخص بر روی آنها به همان روش‌های قبلی، لایه‌های سیم‌بندی بین المان‌ها ساخته شوند. پردازنده‌های امروزی اینتل، مثلاً پردازنده پنتیوم چهار، از هفت لایه فلزی در ساختار خود بهره می‌گیرد. پردازنده AMD Athlon 64 از 9 لایه فلزی استفاده می‌کند. غربال کردن تولید ساندویچ‌های پیچیده تشکیل شده از لایه‌های متعدد سیلیکون، فلز و مواد دیگر، فرایندی است که ممکن است روزها و حتی هفته‌ها به‌طول انجامد. در تمامی این مراحل، آزمایش‌های بسیار دقیقی بر روی ویفر سیلیکونی انجام می‌شود تا مشخص شود که آیا در هر مرحله عملیات مربوطه به‌درستی انجام شده‌اند یا خیر. علاوه بر آن در این آزمایش‌ها کیفیت ساختار بلوری و بی‌نقص ماندن ویفر نیز مرتباً آزمایش می‌شود. پس از این مراحل، چیپ‌هایی که نقص نداشته باشند، از ویفر بریده می‌شوند و برای انجام مراحل بسته‌بندی و نصب پایه‌های پردازنده‌ها به بخش‌های ویژه‌ای هدایت می‌شوند.این مراحل واپسین هم دارای پیچیدگی‌های فنی خاصی است. به عنوان مثال، پردازنده‌های امروزی به علت سرعت بسیار بالایی که دارند، در حین کار گرم می‌شود. با توجه با مساحت کوچک ویفر پردازنده‌ها و ساختمان ظریف آنها، درصورتی‌که تدابیر ویژه‌ای برای دفع حرارتی چیپ‌ها اندیشیده نشود، گرمای حاصل به چیپ‌ها آسیب خواهد رساند. بدین معنی که تمرکز حرارتی چیپ به حدی است که قبل از جریان یافتن شار حرارتی به رادیاتور خارجی پردازنده، چیپ دچار آسیب خواهد شد. برای حل این مشکل، پردازنده‌های امروزی در درون خود دارای لایه‌های توزیع دما هستند تا اولاً تمرکز حرارتی در بخش‌های کوچک چیپ ایجاد نشود و ثانیاً سرعت انتقال حرارت به سطح چیپ و سپس خنک کننده خارجی، افزایش یابد. اما چیپ‌های آزمایش شده باز هم برای تعیین کیفیت و کارایی چندین‌بار آزمایش می‌شوند. واقعیت آن است که کیفیت پردازنده‌های تولید شده حتی در پایان یک خط تولید و در یک زمان، ثابت نیست و پردازنده‌ها در این مرحله درجه‌بندی می‌شوند! (مثل میوه‌ها که در چند درجه از نظر کیفیت طبقه‌بندی می‌شوند). برخی از پردازنده‌ها در پایان خط تولید واجد خصوصیاتی می‌شوند که می‌توانند مثلاً تحت ولتاژ‌ یا فرکانس بالاتری کار کنند. این موضوع یکی از دلایل اصلی تفاوت قیمت پردازنده‌ها است. گروه دیگری از پردازنده‌ها، دچار نقص در بخش‌هایی می‌شوند که همچنان آنها را قابل استفاده نگاه می‌دارد. به عنوان مثال، ممکن است برخی از پردازنده‌ها در ناحیه حافظه نهان (Cache) دچار نقص باشند. در این موارد، می‌توان به‌روش‌هایی بخش‌های آسیب دیده را از مدار داخلی پردازنده خارج ساخت. بدین‌ترتیب پردازنده‌هایی به‌دست می‌آیند که مقدار حافظه نهان کمتری دارند. بدین ترتیب پردازنده‌هایی مانند Celeron در اینتل و Sempron در شرکت AMD، در خط تولید پردازنده‌های Full cache این شرکت‌ها نیز تولید می‌شوندنخستین گروه پردازنده‌های پنتیوم چهار اینتل،‌ در مواردی که کاربران این پردازنده‌ها را در شرایط overclock قرار می‌دادند، به‌نوعی از کار می‌افتادند که بعدها به بیماری مرگ ناگهانی مشهور گشت(در شرایط overClock پردازنده تحت ولتاژ و درنتیجه جریان الکتریکی بالاتری نسبت به مقدار توصیه شده سازنده قرار داده می‌شود.)در حقیقت این پردازنده‌ها که به‌نوعی نخستین خروجی خط تولید پردازنده‌های اینتل بود که از فلز مس در آنها استفاده می‌شد، دچار نقصی بود که پدیده مهاجرت الکترونی در آن نسبتاً به‌راحتی روی می‌داد. نیازی به یادآوری نیست که اینتل این مسئله را به‌سرعت رفع کرد و در پردازنده‌های پنتیوم کنونی به‌هیچ وجه چنین پدیده‌ای دیده نمی‌شود.

سنتز نانوذرات اکسید سرب در حضور امواج اولتراسونیک

سنتز نانوذرات اکسید سرب در حضور امواج اولتراسونیکانوذرات اکسید سرب(II)ازواکنش نیترات سرب با کربنات سدیم در حضور امواج اولتراسونیک و افزودنی پلی وینیل پیرولیدون (PVP) به عنوان جهت دهنده سنتز شد. با فزایش کربنات سدیم به نیترات سرب، رسوب کربنات سرب تشکیل می شود که پس از جداسازی، در دمای C° 320 برای دو ساعت قرار گرفته تا بعد از دست دادن CO2 تبدیل به PbO شود. اثر عوامل مختلف نظیر غلظت واکنشگرها، دمای سنتز و اثر چند افزودنی مختلف به روش "یک عامل در یک زمان" بررسی شد. سنتز اکسید سرب در شرایط بهینه شده شامل نیترات سرب M 1/0، کربنات سدیم M 2/0، دمای ºC40 وPVP با غلظت g/l 6 منجر به تشکیل نانوذرات اکسید سرب با یک ساختار بسیار متخلخل می شود. مورفولوژی و اندازه ذرات سنتز شده بوسیله دستگاه میکروسکوپ الکترنی (SEM) بررسی شد.کلمات کلیدی: نانوذرات،اکسید سرب، نیترات سرب، PVP، اولتراسونیک1. مقدمهاکسیدهای سرب به دلیل کاربرد متنوع مورد توجه فراوان قرار دارد( بخصوص PbO و PbO2) که در این میان دی اکسید سرب به روش های متفاوتی تولید شده است اما تولید نانو ذرات اکسید سرب PbO) ) به صورت محدود مورد بررسی قرار گرفته است که از آن جمله میتوان به تولید نانو ساختاربه روش اسپری که هدف آن افزایش سطح تماس آن در باتریهای همراه با یون لیتیم ]1[ میباشد را نام برد.2. بخش تجربی2-1- موادبرای تولید نانوذرات اکسید سرب از نیترات سرب وکربنات سرب وPVP که ساخت کمپانی Loba Chemie از کشور هند میباشد، استفاده شد.2-2- دستگاههابرای سنتزاز دستگاه اولتراسونیک با مدل TECNO_GAZ ،TECNA6 از کشور ایتالیا استفاده شد. برای بررسی مورفولوژی و اندازه ذرات از دستگاه میکروسکوپ الکترونی (SEM) مدل XL30 ساخت کمپانی فیلیپس ازکشور هلند استفاده شد. روکش دهی نانوذرات با طلا به منظور تهیه عکسهای الکترونی با دستگاه لایه گذاری طلا ساخت شرکت Bal-Tek کشور سوئیس استفاده شد.2-3- روشابتدا نیترات سرب را با غلظت 1/. مولار تهیه کرده مقدارcc100 از آن را داخل بالن cc 500 ریخته ومقدار 10 گرم PVP بدان اضافه کرده وپس از حل شدن داخل اولتراسونیک قرار داده ودر دمای C°40 مقدار cc100 کربنات سدیم 2/. مولار به آن اضافه شد. رسوب کربنات سرب سفید رنگ بسرعت تشکیل شد که بعد از یک ساعت، با آب مقطر و اتانول شستشو داده شده و سپس صاف شد. به مدت یک ساعت در داخل اتانول با امواج اولتراسونیک هم زده شد. آنگاه دوباره صاف شده و به مدت 2 ساعت درداخل کوره C°320 گذاشته شد تا با آزاد شدن CO2 تبدیل به PbO شود. بعد از سنتز هر نمونه، ساختار و اندازه ذرات سنتز شده توسط دستگاه میکروسکوپ الکترونی مشاهده و بررسی شد.3. نتایج وبحثبهینه سازی شرایط سنتز نانو ذرات اکسید سرب به منظور دسترسی به نانو ساختار منظم با بررسی اثر غلظت واکنشگرها، دما ومقدار PVP بررسی شد.3-1- اثر حضور امواج اولتراسونیکبا سنتز یک نمونه در حضور امواج اولتراسونیک و یک نمونه دیگر بدون حضور این امواج مشاهده شد که تابش امواج اولتراسونیک بر محلول سنتز اکسید سرب منجر به تشکیل ساختار منظم و ریزتری می شود.3-2- اثر غلظت واکنشگرها غلظت نیترات سرب از M 01/0 تا M 1 و غلظت کربنات سدیم از M 02/0 تا M 2 تغییر داده شد و اثر این تغییرات با تهیه عکس میکروسکوپ الکترونی از هر نمونه مشاهده شد. به عنوان نمونه تغییرات ساختار در 2 مورد از نمونه ها نشان داده می شود. هنگامی که سنتز در محلول شامل M 1 نیترات سرب و M 2 مولار کربنات سدیم در دمای C°40 و بدون حضور افزودنی انجام می شود ساختاری مطابق شکل 1 بدست می آید. همان طور که در شکل 1 دیده می شود، ذرات ساختاری ناهماهنگ و اندازه های بزرگتر از 100 نانومتر دارند.شکل 1. تصویر میکروسکوپ الکترونی نمونه سنتز شده درM 1 نیترات سرب و M 2 کربنات سدیم در دمای C°40 و بدون حضور افزودنیوقتی از محلول سنتز با غلظت 1/. مولار از نیترات سرب و 2/0 مولار کربنات سدیم در دمای C°40 و بدون حضور افزودنی استفاده می شود، ساختار نمونه به سمت تشکیل نانوذرات سوق داده می شود که تصویر SEM این نمونه در شکل 2 نشان داده شده است. شکل 2. تصویر SEM از نمونه سنتز شده در غلظت M 1/. از نیترات سرب و M 2/. کربنات سدیم در دمای C°40 و بدون حضور افزودنینتایج حاصل از آزمایشات این قسمت نشان داد که اگر اکسید سرب در محلول حاوی M 1/. از نیترات سرب و M 2/. کربنات سدیم سنتز شود، ساختارهای منظم با اندازه ذراتی کمتر از 100 نانومتر حاصل می شود.3-3- اثر دمای سنتزسنتز اکسید سرب در غلظت M 1/. از نیترات سرب و M 2/. کربنات سدیم و بدون حضور افزودنی در چند دمای مختلف در گستره C°0 تا C°70 انجام شد. نتایج نشان داد که در دمای سنتز C°40 ساختار منظم تر با اندازه ریزتر بدست می آید. برای نشان دادن اثر دما، تصاویر SEM دو نمونه از سنتزها در شکل 3 و 4 نشان داده شده است.شکل 3. تصویر SEM نمونه سنتز شده در دمای صفر درجه شکل 4. تصویر SEM نمونه سنتز شده در دمای C°40 3-4- بررسی اثر افزودنی های مختلفپس از بهینه سازی اثر غلظت واکنشگرها و دما، سنتز در حضور افزودنی های سدیم دودسیل سولفات (SDS)، سدیم بنزن سولفونات (SDBS)، ستیل تری متیل آمونیوم برمید (CTAB)، پلی وینیل الکل (PVA) و پلی وینیل پیرولیدون (PVP) ]4[ انجام شد. با بررسی تصاویر میکروسکوپ الکترونی نمونه های حاصل، مشخص شد که بهترین کارآیی مربوط به PVP است به همین دیل این افزودنی به عنوان یک افزودنی جهت دهنده ساختار انتخاب شده و اثر تغییر غلظت آن بر روی مورفولوژی و اندازه ذرات حاصل بررسی شد. غلظت PVP از g/l 5/0 تا g/l 6 تغییر داده شد. تصاویر میکروسکوپ الکترونی سه مورد از نمونه های تهیه شده در حضور مقادیر مختلف PVP در شکلهای 5 تا 7 نشان داده شده است. شکل 5 و 6 تصاویر میکروسکوپ الکترونی نمونه هایی را نشان می دهند که به ترتیب در غلظت g/l 5/0 (کمتر از مقدار بهینه) و g/l 6 (بیشتر از مقدار بهینه) سنتز شده اند. با مقایسه ین دو تصویر با تصویر نشان داده شده در شکل 7 مشخص می شود که در غلظت g/l 1 از جهت دهنده ساختاری PVP پودر اکسید سرب با یک ساختار بسیار منظم و متخلخل و با اندازه ذرات در کستره 20 تا 40 نانومتر بدست می آید.شکل 5. تصویر SEM نمونه اکسید سرب سنتز شده در حضور g/l 5/0 PVP شکل 6. تصویر SEM نمونه اکسید سرب سنتز شده در حضور g/l 6 PVPشکل 7. تصویر SEM نمونه اکسید سرب سنتز شده در حضور g/l 1 PVPنتیجه گیریبا سنتز اکسید سرب در حضور امواج اولتراسونیک و افزودنی PVP ذرات بسیار متخلخل با ساختار بسیار یکنواخت و اندازه ذرات نانومتری حاصل می شود.

نوسان ساز های سینوسی

نوسان ساز های سینوسی نوسان ساز های سینوسی کاربرد گسترده ای در الکترونیک دارند.این نوسان سلز ها منبع حامل فرستنده ها را تامین می کنندوبخشی از مبدل فرکانس را در گیرنده های سوپر هیترودین تشکیل می دهند.نوسان ساز ها در پاک کردن وتولید مغناطیسی در ضبط مغناطیسی و زمانبندی پالسهای ساعت در کار های دیجیتال به کار می روند.بسیاری از وسایل اندازه گیری الکترونیکی مثل ظرفیت سنج ها نوسان ساز دارند. نوسان ساز های سینوسی انواع مختلفی دارند اما همه آنها از دو بخش اساسی تشکیل می شوند: بخش تعیین کننده فرکانس که ممکن است یک مدار تشدید یا یک شبکه خازن مقاومتی باشد.مدار تشدید بسته به فرکانس لازم می تواند ترکیبی از سلف و خازن فشرده طولی ازخط انتقال یا تشدید کننده حفره ای باشد.البته شبکه های خازن مقاومتی فرکانس طبیعی ندارندولی می توان از جابه جایی فاز آنها برای تعیین فرکانس نوسان استفاده کرد. دوم بخش نگهدارنده که انرژی رابه مدار تشدید تغذیه می کند تا آن را در حالت نوسان نگه دارد.بخش نگه دارنده به یک تغذیه نیاز دارد. در بسیاری از نوسان ساز ها این قسمت قطعه ای فعال مثل یک ترانزیستور است که پالسهای منظمی را به مدار تشدید تغذیه می کند. شکل دیگری از بخش نگهدارنده تشدید نوسان ساز یک منبع با مقاومت منفی یعنی قطعه یا مداری الکترونیکی است که افزایش ولتاز اعمال شده به آن سبب کاهش جریان آن می شود. قطعات نیمه رسانا یا مدار های متعددی وجود دارند که دارای چنین مشخصه ای هستند.  سه دسته مشخص از نوسان ساز ها را می توان دسته بندی کرد که در ادامه این مقاله توضیح خواهم داد: نوسان ساز های فید بک مثبت ابتدا بهتر می دانم تا کمی در باره فید بک توضیح بدهم به طور کلی هر سیستم دارای ورودی و خروجی می باشد حا لا اگر بنا به هر علتی مقداری از خرو جی را با ورودی ها ترکیب کرده و وارد یک سیستم کنیم به این کار فید بک گفته می شود که کار برد های فراوانی در دنیای تکنولوژی دارد برای نمونه از فید بک برای کنترول فرایند یک سیستم استفاده می شود مثلاَ در هنگام راه رفتن شما یک سیستم(خیلی مدرن) هستید که اطلاعات را با چشم خود گرفته و به مغز می فرستید ودر آنجا پردازش شده تصمیم می گیرید که چه کار کنید اما در مورد فید بک مثبت با ید بگویم که دو نوع فید بک را می توان در نظر گرفت منفی و مثبت. در فید بک مثبت که یک مثال جالب از آن را در بالا برایتان بیان کردم هدف اغلب کنترول یک فرایند است یک مثال دیگر فرض کنید یک ظرف از مایعی که در حال جوشیدن است در تماس با یک منبع گرما مثل شعله گاز قرار دارد با گرم شدن بیش از حد مایع از ظرف بیرون می ریزد وآتش را کم می کند و دمای مایع را کاهش می دهد وبا کاهش دمای ما یع آتش دوباره احیا می شود ومایع دو باره گرم شده وسر ریز می کند و دوباره ... اما در فید بک مثبت خرو جی به ورودی اضافه می شود واز فید بک مثبت به همین دلیل برای تشدید استفاده می شود همان مثال قبل را در نظر بگیرید با یک مایع آتشزا این بار با گرم شدن مایع و سر ریز آن آتش شدشدتر می شود وهمین طور تا آخر. نکته مهم این است که در دنیای مادی همه چیز روبه میرایی و مردن میرود (ای روزگار نا مراد)وچیز هایی مثل اصطکاک همیشه(بعضی موقع های بیشتر)مزاحم هستند در باره نوسان هم میرایی باعث کاهش دامنه نوسان و از بین رفتن آن می شود بنا براین از فید بک مثبت برای جبران این میرایی استفاده می کنیم. انواع مختلفی از نوسان ساز ها که از فید بک مثبت استفاده می کنند وجود دارد. نوسان ساز هارتلی  این نوسان ساز نمونه ای از نوسان ساز های فرکانس پایین است که با استفاده از مدار فرکانس را تعیین می کند ویک ترانزیستور نیز تامین کننده پالس های نگه دارنده است.مدار شکل زیر یک تقویت کننده امیتر مشترک را نشان می دهد که مدار بین کلکتور و بیس آن متصل شده است سر وسط سلف به طور موثر به امیتر متصل شده است (مقاومت منبع تغذیه برابر صفر فرض می شود). تقویت کننده امیتر مشترک سیگنال ورودی خود را معکوس می کند و سیگنال خروجی آن با سر وسط زمین شده سلف قبل از اعمال به بیس معکوس می شود.در نتیجه در این مدار ورودی را خود تقویت کننده تا مین می کند. یعنی فید بک مثبت قابل تو جهی که وجود دارد باعث ایجاد نوسان می شود و دامنه سیگنال (در فر کانس تشدید ) به سرعت افزایش می یابد.پالسهای ناشی از جریان بیس را پر می کنند در نتیجه جهت ولتاژ تو لید شده بیس را به طور منفی بایاس می کند با افزایش دامنه سیگنال ولتاز دو سر نیز زیاد می شود تا به حالت تعادل بر سد. حالت تعادل زمانی روی می دهد که اتلاف مدار ناشی از بار شدن خروجی مقاومت اهمی و جریان بیس با انرژی وارد شده از کلکتور به این خازن برابرشود.در این شرایط نهایی ترانزیستور می تواند به خوبی در بیشتر قسمتهای سیکل قطع باشد ودر هر قله مثبت بیس پالس ناگهانی به جریان بیس (وجریان کلکتو)اعمال شود.در فاصله زمانی بین دو فله متوالی از طریق شروع به تخلیه می کند. اما اگر یک ثابت زمانی در مقایسه با زمان تناوب نوسان بزرگ باشد مقدار کمی از ولتاژ دو سر در این فاصله زمانی از بین می رود و می توان را به عنوان یک منبع ثابت بایاس منفی در نظر گرفت . در بسیاری از نوسان ساز ها از این روش بایاس کردن استفاده می شود. این روش دارای مزیت جبران سازی برای هر گونه افت دامنه نوسان در اثر افزایش بار خروجی یا افت ولتاژ منبع تغذیه است.کاهش دامنه نوسان باعث کاهش بایاس می شود به طوری که ترانزیستور پالس های جریان بزرگتری برای ثابت نگه داشتن دامنه می گیرد.    نو سان ساز کلپیتس  نکته مهم در شکل بالانیاز به وجود سه اتصال میان مدار تنظیم شده و ترانزیستور برای ایجاد فید بک مثبت است. امیتر به سر وسط سلف متصل می شود ولی می توان آن را به صورت معادل با استفاده از دو خازن برابر به طور سری مانند شکل بعد به شاخه خازنی مدار متصل کرد.در این نوسان ساز از یک فت اتصالی با مقاومت در مدار درین استفاده شده و مدار با خازن به در ین متصل شده است. بنا بر این مدار بر خلاف تغذیه مستقیم شکل اول به طور موازی تغذیه می شود. خازن های تعیین کننده فرکانس و با خازن های ورودی و خروجی ترانزیستور موازی هستند و در نتیجه این خازنها در تعیین فر کانس نوسان نیز تاثیر دارند. با بزرگتر کردن و تا حد امکان تاثیر این خازنها به حد اقل می رسد.از سوی دیگر اگربه نوسانی با فر کانس بالا نیاز باشد خازنهای تنظیم باید خیلی کوچک باشند. در این موارد می توان از خازنهای ورودی و خروجی ترانزیستور به جایواستفاده کرد. یک خازن متغییر کوچک مانند شکل سوم برای تنظیم به دو سر سلف متصل می شود. در این مدار نیز که با پالسهای جریان گیت شارژ و از طریق تخلیه می شود به طور خود کار بایاس لازم را تامین می کند. برای آنکه امکان زمین شدن سر متغییر خازن (و در نتیجه بیس ترانزیستور) وجود داشته باشد یک چوک با امپدانس زیاد در فر کانس کار به مدار امیتر افزوده می شود. هر سه نوسان ساز بالا که شرح دادم در کلاس برای دامنه های نوسان بزرگ عمل می کنند. برای به دست آوردن شکل موج سینوسی خروجی را باید از مدار گرفت. مثلا با سیم پیچی که مانند شکل اول و دوم به طور القایی به مدار متصل می شود.اگر خروجی از خود ترانزیستور گرفته شود مثلا از مقاومتی در مدار امیتر یا سورس قطار پالسی با فر کانس تکراری برابر با فرکانس تشدید به دست می آید.    نوسان ساز راینارتز  این نوسان ساز چون زیاد در گیرنده های ترانزیستوری استفاده می شود باید حتما در بارش می نوشتم.در این مدار فید بک مثبت با اتصال مدار کلکتور به مدار امیتر با القای متقابل وتامین می شود. و هر دوبه مدار تعیین کننده فرکانسنیز متصل هستند. این نوسان ساز به روش تقسیم ولتاژ پایدار می شود ولی همانطور که نشان داده شده است اثر بازوی پایینی مقسم ولتاژ باید با خازن کم مقاومتی خنثی شود تا سیگنال تولید شده در دوسرمستقیما بین بیس و امیتر اعمال شود . در نگاه اول به نظر می رسد که بخش تعیین کننده فرکانس در نوسان ساز راینرتز چهار اتصال دارد ولی اتصال مثبت و منفی منبع تغذیه در واقع مشترک هستند زیرا امپدانس منبع در فرکانس نوسان ناچیز است یا بهتر است که چنین باشد. نوسان ساز کنترل شده کریستالی  و اما از همه مهمتر که حتما باید در باره ا ش بدانید این مورد است چون در بعضی کاربرد ها لازم که نوسان ساز پایداری فرکانسی زیادی داشته باشد یعنی یک فر کانس ثابت را بدون وابستگی به عوامل دیگر تولید کند مثل منبع موج حامل در فرستنده ها اگر کنترل تلویزیون را دیده باشید احتمالا یک قطعه مکعبی زرد رنگ(کریستال) را در آن دیده اید یا مدار تلویزیون یا بعضی رادیو ها واز دیگر جاهایی که این نوسان ساز به کار می رود منابع تولید کننده پالسهای ساعت در کامپیوتر ها و سیستم های دیجیتال است . روش رایج برای به دست آوردن پایداری فرکانسی لازم استفاده از کریستال پیزوالکتریک برای کنترل فرکانس نوسان است .چنینکریستالهایی(بسته به ابعاد و شکلشان)دارای فرکانس تشدید طبیعی هستنددر عمل کریستال بین دو صفحه فلزی نصب می شود که اتصال الکتریکی با کریستال را ایجاد می کند . را ه های متعددی بزای اتصال کریستال به مدار نوسان ساز وجود دارد.که یک نمونه از آن در شکل بعدی آمده است در این شکل کریستال بین کلکتور و بیس ترانزیستور وصل شده تا نوسان ساز کلپیتس را تشکیل دهد . خازنهای داخلی کلکتور بیس و بیس امیتر فید بک مثبت را تامیین می کنند. مدار کلکتور نیازی به تنظیم ندارد سیم پیچ ثانویه ترانسفور ماتور نقطه ی خروجی را ایجاد می کند.   نوسان سازهای مقاومت منفی همان طور که گفتم اگریک مدار تشدید به منبعی با مقاومت منفی مناسب متصل شود نوسان خواهد کرد. که تفاوت آن با نوسان ساز هایی که قبلا گفتم این است که تنها به دو اتصال به بخش تعیین کننده فرکانس نیاز دارد.منظور از مقاومت منفی قطعه ای است که مشخصه انقالی آن(نمودار ولتاژ _جریان) حد اقل در یک محدوده ی کو چک شیب منفی داشته باشد یعنی با افزایش ولتاژ لا اقل در بعضی از ناحیه های ولتاژی جریان آن کاهش یابدویا با افزایش جریان ولتاژ آن کاهش یابد.این عنصر می تواند یک قطعه خواص یا یک مدار باشد که یکی با کلی فکر طراحی کرده. برای استفاده از یک مقاومت منفی در یک نوسان ساز از این نوع باید مقدار مقاومت منفی برابر مقدار مقاومت مثبت مدار تشدید متصل به آن باشد. چون اصولا چیزی که باعث میرایی دامنه نوسان می شود مقاومت مثبت است(ای عنصر مزاحم)و تمام این قصه ها که گفتیم خلا صه اش این بود که چه طور این میرایی را جبران کنیم حا لا یک عنصر مطلوب مثل مقا ومت منفی را داریم که اثر میرایی مقاومت مثبت را از بین می برد.  دیود تونل  یکی ازقطعات نیمه رسانا که مشخصه اش یک مقاومت منفی را نشان می دهد دیود تونل است . این قطعه یک دیود است که غلظت ناخالصی درآن بسیار زیاد وپیوند آن بسیارنازک است. شکست در دیود تونل در مقاذیر بایاس معکوس خیلی پایین اتفاق می افتد و در نتیجه ناحیه ی مقاومت معکوس زیاد وجود ندارد.شیب منفی در بایاس مستقیم کم معمولا بین0.1 تا 0.3 ولت ایجاد می شود.(از این جا به بعد چند خط حرف بیخود...)_این مشخصه جالب و عجیب ومفیدو..به دلیل نفوذ در سد پتانسیل در پیوند با الکترونهایی که انرژی کافی برای عبور از این سد ندارند به وجود می آید. این اثر معروف به اثر تونل در فیزیک کلاسیک غیر قابل توجیه است ولی با مکانیک کوانتومی قابل توضیح است . دیود های تونل را می توان باظرفیت خیلی کمی تولید کرد و نوسان ساز هایی که با آن کار می کنند در فرکانسهای چند مگا هرتزی قابل ساخت هستند برای به دست آوردن بیشترین مقدار خروجی (یا همان به قول دانشجویان متعال برق ماکزیمم سویینگ متقارن) باید نقطه کار در وسط ناحیه مقاومت منفی قرار داده شود واضح است که دامنه خروجی کمتر از یک ولت می باشد.  نوسان ساز پوش_ پول  مشخصه مقاومت منفی را می توان از یک مدار دو ترانزیستوری نیز به دست آورد. نمونه این مدار در شکل زیر نشان داده شده است که اساس آن از یک ملتی ویبراتور استابل تشکیل می شود.اگر ترکیب وجود نداشته باشد شکل موج مربعی خروجی در هر دو کلکتور تولید خواهد کرد و ترانزیستورهابه طور متناوب بین قطع و اشباع تغییر وضعیت خواهند داد. وجود مدار تنظیم شده این عملکرد را اصلاح می کند زیرا سلف در فرکانس های پایین مسیری با امپدانس کم میان کلکتور ها ایجاد می کند در حالی که خازنها این کار را در فرکانس های بالا انجام می دهند که هر دو عملکرد معمولی مولتی ویبراتور را تحت تاثیر قرار خواهد داد عملکرد مدار منطبق بر فرکانس تشدید مدار تنظیم شده است که در آن مدار تنظیم شده بیشترین امپدانس را دارد و در نتیجه خروجی مدار سینوسی است در این فرکانس مقاومت موثر میان کلکتورها تقریبا برابر است که قابلیت هدایت متقابل ترانزیستور هاو تضعیف مدار های تزویج میان ترانزیستور هاست . یکی از این مدار های تزویج است ولی با خازن ورودی موازی است و این امر می تواند در تضعیف مدار تاثیر بگذارد . برای ایجاد نوسان باید مقاومت دینامیکی مدار بیشتر از باشد.

تشخیص وجود یک جسم توسط رادار چگونه انجام می شود؟

رادار وسیله ای است که بطور رایج در همه جا استفاده می شود . اما اغلب فعالیت این وسیله از دید ما پنهان است . درکنترل ترافیک هوایی از رادار برای تعیین موقعیت هواپیماها هم از روی زمین و هم در آسمان و همچنین کمک به آنها برای پیمودن مسیر صحیح استفاده می شود. پلیس از رادار برای بدست آوردن سرعت اتومبیل ها استفاده می کند . ناسا از رادار برای ترسیم نقشه سطح کره زمین و دیگر سیارات ، همچنین برای تعیین موقعیت ماهواره ها و اجسام فضایی وهدایت سفاین خود استفاده می کند. و در صنایع نظامی نیز رادار کاربردهای وسیعی از جمله کشف نیروهای دشمن و یا هدایت موشک دارد. هواشناسان از رادار برای ردیابی و تعیین سرعت و موقعیت توفان ها ، تندبادها و توده های هوا بهره می جویند و حتی شما می توانید نوعی از رادار را در ساختار دربهایی که به طور خودکار بروی شما گشوده می شوند نیز بیابید. پس همانطور که به نظر می رسد رادار یک وسیله بسیار سودمند است. جایی از رادار استفاده می شود که غالبا یکی از اهداف زیر مد نظر است : • تشخیص وجود یک جسم در فواصل دور که معمولا اجسام در حال حرکت هستند . اما رادارها قادرند اجسام ثابت و حتی اجسامی که در زیر خاک یا آوار مدفون شده اند را نیز تشخیص دهند. حتی در بعضی موارد رادارها می توانند نوع جسمی را که کشف کرده اند مشخص کنند مثلا رادارهایی که در صنایع هوایی مورد استفاده قرار می گیرند می توانند نوع هواپیما را هم تشخیص دهند. • تشخیص سرعت حرکت یک جسم که این خاصیت رادارها دلیل استفاده پلیس از این وسیله است . • نقشه برداری از سطوح : برخی سفینه های فضایی و ماهواره ها مجهز به وسیله ای به اسم Synthetic Aperture Radar هستند که از آن برای تهیه نقشه های توپوگرافی از سطح سیاره ها و اجسام فضایی دیگر استفاده می کنند. هر سه مورد از کاربردهای بالا با بهره جویی از دو پدیده فیزیکی که در زندگی روزمره شما هم به طور متعدد اتفاق می افتد انجام می شوند : پدیده های صوتی اکو و داپلر ! مفهوم این دو پدیده صوتی برای شما براحتی قابل درک هستند زیرا گوشهای شما هر روز اصوات اکو و داپلر را می شنوند. رادار از این دو پدیده در غالب امواج صوتی استفاده می کند. ما در این مقاله سعی داریم که که از رازهای رادار پرده برداریم . ابتدا به توضیح پدیده های اکو و داپلر می پردازیم که شما با آن آشناتر هستید. اکو و داپلر         اکو پدیده ای است که شما حتما آن را تجربه کرده اید. اگر شما در داخل یک چاه یا یک دره فریاد بزنید برگشت صدای خود را پس از چند لحظه خواهید شنید و دلیل این پدیده اینست که برخی از امواج صوتی فریاد شما به سطحی ( مثلا بدنه چاه یا سطح آب در ته چاه و یا دیواره روبرویی شما در یک دره ) برخورد کرده و مجددا به سوی شما منعکس شده و به گوش شما می رسد و شما مجددا آنها را می شنوید. فاصله زمانی بین احظه ای که شما فریاد زده اید و لحظه ای که اکوی صدای خود را می شنوید بستگی به فاصله بین شما و سطح منعکس کننده امواج دارد. داپلر نیز یک پدیده رایج است . شما حتما بارها آن را تجربه کرده اید ( شاید بدون اینکه آن را درک کرده باشید). این پدیده هنگامی اتفاق می افتد که منبع صدا و یا منعکس کننده آن، یک جسم در حال حرکت باشد و این پدیده در نهایت منجر به تولید امواج سونیک می شود . حال به توضیح این پدیده می پردازیم . تصور کنید اتومبیلی که با سرعت 60 مایل در ساعت بسوی شما در حال حرکت است بوق خود را به صدا در میاورد . هنگامی که اتومبیل در حال نزدیک شدن است صدای بوق آن هم بطور یکنواخت با نزدیک شدن اتومبیل بلند تر می شود اما هنگاهی که اتومبیل از مقابل شما عبور کرد صدای بوق بطور ناگهانی کم می شود . در حالی که این صدای یک بوق است که آن بوق همیشه یه صوت را تولید می کند اما پدیده داپلر باعث می شود که شما صدا را این گونه بشنوید. چرا این اتفاق می افتد؟ سرعت صوت به شرط اینکه هوا ساکن باشد تقریبا در همه جا ثابت و حدود 600 مایل بر ساعت است. (سرعت دقیق آن بستگی به فشار و رطوبت هوا و دما دارد) . تصور کنید اتومبیل متوقف است و دقیقا یک مایل با شما فاصله دارد و به مدت یک دقیقه بطور مداوم بوق می زند. امواج صوتی منتشر شده توسط بوق با سرعت 600 مایل بر ساعت به سمت شما حرکت می کنند و شما صدای بوق را با 6 ثانیه تاخیر خواهید شنید. (زیرا 6 ثانیه طول می کشد تا امواج با سرعت 600 مایل برساعت مسافت یک مایلی بین بوق و شما را طی کنند)        حالا اجازه دهید تصور کنیم که اتومبیل با سرعت 60 مایل بر ساعت به سمت شما حرکت می کند . مبدا حرکت اتومبیل مسافت یک مایلی شماست و به مدت یک دقیقه تمام هم بطور مداوم بوق می زند. شما باز هم صدا را با 6 ثانیه تاخیر خواهید شنید اما اینبار به نظر شما اتومبیل فقط 54 ثانیه بوق می زند. این بدین خاطر است که اتومبیل پس از یک دقیقه دقیقا مقابل شما خواهد بود و صدا در این لحظه بلا فاصله و بدون هیچ تاخیری به شما می رسد. اتومبیل (از دیدگاه راننده آن ) یک دقیقه کامل بطور مداوم بوق زده است زیرا او نیز همراه با اتومبیل در حال حرکت بوده و صدا بدون تاخیر به گوش او رسیده است . اما در جایگاه شما امواج صوتی که در طول یک دقیقه تولید شده است در 54 ثانیه فشرده می شود. در واقع تعداد یکسانی از امواج صوتی در مقدار کمتری از زمان بسته بندی شده اند. بنابراین فرکانس آنها افزایش یافته و شما با صدایی بلندتر از صدای واقعی آن را خواهید شنید. اما هنگامی که اتومبیل از مقابل شما عبور کرد همه این وقایع بصورت برعکس تکرار می شوند و مقدار یکسان صوت در مدت زمان بیشتری انتشار می یابد در نتیجه فرکانس کاهش می یابد و شما صدای آهسته تری از حد واقعی را خواهید شنید. شما می توانید ترکیبی از اکو و داپلر را بصورت زیر تجربه کنید : یک صدای بلند را به سمت اتومبیلی که بسوی شما در حرکت است ارسال کنید. برخی از امواج این صوت به اتومبیل برخورد کرده و به سمت شما منعکس می شوند( اکو). اما چون اتومبیل به سوی شما در حال حرکت است امواج صوتی بازگشتی فشرده می شوند بنابراین امواج بازگشتی فرکانس بیشتری از صدایی که شما ارسال کرده اید را دارند. با انجام محاسباتی روی مقدارتفاوت فرکانس امواج ارسالی و بازگشتی ، می توان سرعت اتومبیل را محاسبه نمود.   رادار ها چگونه کار می کنند ؟‌ ۲ در قسمت قبل مشاهده کردیم که از پدیده اکو می توانیم برای تعیین فاصله یه شیء از یک محل مشخص استفاده کنیم همچنین مشاهده کردیم که با استفاده از ترکیب پدیده های اکو و داپلر می توانیم سرعت شیی را که به سمت ما می آید تعیین کنیم . بنابراین ما می توانیم یک رادار صوتی داشته باشیم و این دقیقا همان کاری است که سونار انجام می دهد. زیردریایی ها و کشتی ها همواره از سونار استفاده می کنند. دستگاه های سونار دقیقا طبق اصول انتشار صوت در هوا کار می کنند اما استفاده از امواج صوتی چندین مشکل دارد: • امواج صوتی برد کمی دارند و حداکثر پس از یک مایل نابود می شوند. • امواج صوتی را تقریبا همه می توانند بشوند و بنابراین یک رادار صوتی می تواند برای افرادی که در اطراف آن هستند مزاحمت زیادی ایجاد کند.( که البته می توان این مشکل را با استفاده از امواج فراصوتی بجای امواج قابل شنیدن تا حد زیادی مرتفع کرد) • امواج صوتی پس از اکو ضعیف می شوند و این، کشف و دریافت آنها را مشکل می کند. بنابراین در رادارها بجای استفاده از امواج صوتی از امواج رادیویی استفاده می شود. امواج رادیویی برد زیادی دارند ، توسط انسانها قابل حس نیستند و کشف و دریافت آنها حتی هنگامی که ضعیف هم شده اند براحتی امکان پذیر است. اجازه بدهید عملکرد یک رادار را که برای کشف هواپیماهای در حال پرواز طراحی شده است شرح دهیم . ابتدا مکانیزم ارسال در رادار فعال می شود و امواج رادیویی را با قدرت زیاد و فرکانس بالا را به طرف هواپیما ارسال می کند. مدت ارسال این امواج در حد یک میکروثانیه است. سپس مکانیزم ارسال در رادار غیر فعال شده و مکانیزم دریافت فعال می گردد و منتظر دریافت اکوی امواج ارسال شده می ماند. سیستم رادار مدت زمان بین ارسال امواج و دریافت اکوی آنها را به دقت اندازه گیری می کند. سرعت امواج رادیویی برابر با سرعت نور و در حدود 1000 فوت در هر یک میکروثانیه است . بنابراین اگر سیستم رادار از یک ساعت بسیار دقیق برخوردار باشد می تواند مسافت هواپیما با رادار را بسیار دقیق اندازه گیری کند و اگر مجهز به یک سیستم ویژه پردازشگر امواج نیز باشد می تواند امواج داپلر را به دقت بررسی کرده و سرعت هواپیما را به طور کاملا دقیق مشخص کند. در رادارهای زمینی امکان مداخله امواج بسیار بیشتر از رادارهای هوایی است .هنگامی که یک رادار پلیس پالسی را ارسال می کند امواج آن به هر شیئ که در مقابل آن باشد مانند: حفاظهای جاده ، پل ها ، ساختمان ها ، کوه ها و ... برخورد کرده و اکو می شوند. بهترین راه برای فیلتر کردن امواج بازگشتی این است که بتوانیم امواج داپلر را از میان سایر امواج تشخیص دهیم . رادارهای پلیس فقط امواج داپلر را مورد بررسی قرار می دهند و چون این امواج بطور دقیق روی یک اتومبیل خاص فکوس شده می توانند سرعت آن اتومبیل را بدست آورند. امروزه رادارهای پلیس از تکنولوژی لیزر برای بدست آوردن سرعت اتومبیل ها برخوردار گشته اند که این رادار های لیزری را لیدار می نامند. لیدار ها بجای امواج صوتی از نور استفاده می کنند.

قاتل بیصدا Silent Killer

بنابر نوشته ی مجله انجمن پزشکی آمریکا Journal of American Medical Association، مسمومیت ناشی از منواکسید کربن علت عمده مرگ های ناشی از مسمومیت های تصادفی در ایالات متحده است. گاز منواکسیدکربن به میزان خیلی کم در هوا وجود دارد. مونواکسد کربن یا CO گازی بی بو، بی رنگ و بدون طعم است. هر مولکول CO از ترکیب یک اتم کربن و یک اتم اکسیژن بوجود میآید. این گاز در نتیجه احتراق ناقص سوختهای فسیلی مانند چوب، نفت چراغ، گازولین، زغال چوب، پروپان، گاز طبیعی و نفت ایجاد میشود.  در محیط منزل، این گاز با سوخت ناقص هر وسیله شعله دار (نه الکتریکی) مانند اجاق گاز، منقل، لباس خشک کن، بخاری، آبگرمکن، اتومبیل و موتورسیکلت و... ایجاد میشود. در این بین وسایل با شعله رو باز نظیر بخاری و فر خوراک پزی و اتوموبیل و موتور سیکلت عمده ترین علت مسمویت ناشی از گاز مونواکسید کربن هستند. بخاری و آبگرمکن نیز از جمله منابع این گازند، ولی با کمک لوله ی مناسب میتوان گاز ناشی از احتراق را به خارج از منزل هدایت کرد. هنگامی که مونو اکسید کربن استنشاق میشود با عبور از شش ها وارد مولکولهای هموگلوبین سلولهای قرمز خون شده ، پیوند بسیار محکمی با اتمهای آهن خون ایجاد میکند. قدرت جذب بین CO و هموگلوبین 200 بار قویتر از هموگلوبین و اکسیژن است. گاز با محدود کردن رسیدن اکسیژن به هموگلوبین آنرا محصور و "کربوکسی هموگلوبین" را تشکیل میدهد. کربوکسی هموگلوبین از انتقال اکسیژن در خون جلوگیری و توانایی سلولهای قرمز خون را تغییر می دهد. در نتیجه بدن دچار کمبود اکسیژن و ضایعه بافتی و در نهایت مرگ میشود. مسمومیت با مقدار اندک این گاز علائمی شبیه سرماخوردگی دارد: تنگی نفس، سردرد، و دل آشوبی. مقدار بیشتر این گاز سبب سرگیجه، گم گشتگی ذهنی، سردرد شدید، تهوع و ضعف قوای جسمی میشود. افزایش بیشتر استنشاق گاز موجب بیهوشی، ضایعات مغزی دائمی، و نهایتاً مرگ میشود. نوزادان، کودکان، زنان آبستن، افراد با بیماریهای مزمن خونی و تنفسی و سالخوردگان آسیب پذیرترین افراد در برابر این گاز هستند. بر اساس استانداردهای ارائه شده توسط موسسه اجرایی سلامت و بهداشت HSE (Health and Safety Executive) میزان مجاز  CO در محیط باید کمتر از 50ppm باشد. مقدار 200ppm از این گاز ظرف 2 تا 3 ساعت باعث سردرد میشود. میزان 400ppm از گاز CO ظرف 1 تا 2 ساعت باعث سردرد در پیشانی و سپس گسترش آن در تمام نواحی سر در 3 ساعت میشود. مقدار 800ppm از این گاز طی 45 دقیقه باعث گیجی، تهوع و تشنج و بعد از 2 ساعت باعث بی حسی و بیهوشی میشود. اکنون در بسیاری از بخشهای منازل مجتمع های مسکونی دتکتورهای CO نصب شده اند تا میزان CO ی موجود در هوا را تعیین و در صورت رسیدن به مقدار تعیین شده – معمولاً 300 تا 350ppm – آلارم دهند. این آشکارسازها بکلی با دتکتورهای دود Smoke Detectors متفاوتند و نمی توان آنها را بجای یکدیگر بکاربرد. نوع تجاری دتکتور دود و CO نیز اکنون در یک بسته بندی در بازار عرضه میشود.  شکل یک - آشکارساز CO قیمت آشکار ساز CO در حدود 20 تا 50 دلار است و با برق و باطری کار می کند. بسته به اینکه باطری دستگاه قابل شارژ باشد و اینکه باطری بک آپ داشته باشد یا خیر، قیمت دستگاه تغییر می کند. این وسیله را با توجه به کاتالوگ سازنده هم میتوان نزدیک سقف و هم نزدیک به کف اتاق یا هر محل مناسب دیگری نصب کرد. حتماً توجه داشته باشید که این وسیله را باید خارج از اتاق خواب نصب کنید. در بعضی از ایالات آمریکای شمالی مثل ایلی نویز، ماساچوست، مینه سوتا، نیوجرسی و ورمونت و در کانادا در اونتاریو نصب این وسیله در منازل اجباری است.   در آشکارسازهای گاز CO از یکی از سه نوع سنسور بایومیمتیک Biomimetic الکتروشیمیایی Electrochemical و نیمه هادی Semiconductor استفاده می شود و تفاوت آنها در قیمت، دقت و زمان پاسخ سنسورهای بکار رفته می باشد. از آنجاییکه بطور معمول سطح گاز CO کم کم افزایش می یابد و فاصله زیادی بین میزان ایمن و غیر ایمن غلظت گاز وجود دارد، هر سه نوع این سنسورها دارای ویژگی تقریباً یکسانی بعنوان آشکارساز گاز CO هستند. سنسورهای گاز CO هر سه تا پنج سال یکبار باید تعویض و با سنسور نو جایگزین شوند. بعلاوه آشکارساز CO باید بطور معمول هر هفته – و یا حداکثر هر ماه – یکبار تست شوند (بدین منظور دکمه تستی روی دستگاه تعبیه شده است). سنسورهای CO از نوع بایومیمتیک این سنسورها بر مبنای تاثیر گاز CO بر هموگلوبین خون از الیاف مصنوعی و شفافی با خواصی نظیر آن ساخته شده اند. در حضور گاز CO این الیاف تیره میشوند و با خروج گاز مجدداً به حالت اولیه باز میگردند. در جعبه آشکارساز محتوی این سنسورها سپس از یک سنسور نوری معمولی یا لیزر سنسور میتوان جهت تشخیص وجود و میزان گاز استفاده نمود. آَشکار سازهای CO از نوع الکتروشیمیایی این دسته از سنسورهای گاز CO در بین سایر تکنولوژیها در زمره دقیقترین نوع سنسورهای گاز CO محسوب میشوند که دارای خروجی کاملاً خطی نسبت به غلظت گاز CO بوده و توان مصرفی بسیار ناچیزی دارند. بعلاوه طول عمر این سنسورها بیش از 5 سال است. مشکل عمده تنها در قیمت این سنسورهاست که با کمک تکنولوژیهای مدرن و به روز شده تا اندازه ای کمتر شده است.   شکل دو - نمونه سنسور الکتروشیمیایی CO و منحنی پاسخ خروجی این سنسورها بصورت یک باطری تر عمل می کنند که بجای تولید برق، جریانی را تولید می کند که متناسب با غلظت گاز هدف – در این جا گاز CO – است. این سنسورها شامل محفظه ای مرکب از 2 الکترود، سیمهای اتصال و الکترولیت – معمولاً اسید سولفوریک – هستند. گاز CO در یک الکترود اکسیده شده و بصورت CO2 در میآید و در همین حین اکسیژن در الکترود دوم مصرف میشود. در نتیجه جریان الکترونی بین دو الکترود از درون الکترولیت تولید می شود که متناسب – و کاملاً خطی – با غلظت گاز CO است. سنسور نیمه هادی گاز CO   این نوع سنسورها بیشتر بر اساس دی اکسید قلع و در حضور موادی برای دوپینگ و فیلتر کردن نظیر پالادیوم و نقره بر روی بستری از جنس سرامیک یا آلومینا ساخته میشوند. کوچکی ابعاد و قیمت بسیار پایین آنها در مقایسه با دو نوع سنسور قبلی از مزایای این نوع سنسورهاست. بعلاوه ساخت این سنسورها در قالب ماسفت های حساس به گاز باعث میشود تا بتوان تعداد بسیار زیادی از این سنسورها را روی یک بستر ایجاد و همزمان روی همان بستر مدار جانبی و سیگنال کاندیشنیگ را ساخت. اکنون بینی های الکترونیکی یا E-Nose ها بر مبنای تکنولوژی MGS (MOS-Gas Sensors) برای آشکارسازی انواع گازهای تاکسیک نظیر CO رو به گسترش اند.                         شکل سه- مدار مجتمع حسگر CO  سنسورهای نیمه هادی (اکسید فلز) گاز CO – Metal Oxide CO Gas Sensor   سنسورهای گاز نیمه هادی بر اساس پدیده تغییر سطحی کار می کنند. بدین معنی که گاز هدف با اتمهای لایه ی سطحی واکنش داده سبب تغییر سطح باند انرژی از نیمه هادی به هدایت یا عایقی می شود. یکی از انواع سنسورهای بسیار مهم در تشخیص گازهای خطرناک، سنسور گاز CO است.   در این دسته از سنسورها المان حسگر لایه ی نازکی از اکسید قلع است که روی الکترودهای سنسور را پوشانده است. در حالت عادی و در محیط خلا، الکترودها هیچ نوع ارتباطی با یکدیگر نداشته و سیستم کاملاً مدار باز است. در محیط آزاد، سطح اکسید قلع باعث جذب اکسیژن و مونو اکسید کربن می شود. اکسیژن باعث محدودیت جریان الکترونها و در نتیجه افزایش مقاومت بین دو الکترود میشود. از طرف دیگر مونو اکسید کربن باعث افزایش حرکت الکترونهای سطحی در اکسید قلع شده و هدایت الکتریکی را افزایش میدهد (کاهش مقاومت الکتریکی).   شکل 1- چگونگی اثر سطحی در سنسور گاز CO   برای داشتن حداکثر حساسیت معمولاً اکسید قلع را با کلرید پالادیوم PdCl2 و اکسید منگنز MgO به نسبت 99 به 1 ترکیب می کنند. سپس به نسبت 95 به 5 به ترکیب حاصل اکسید توریوم ThO2 می افزایند. اکنون با افزودن ترکیب هایدروفیلیک سلیکا Hydrophilic Silica با نسبت 2.5 به 97.5 به آن پودری را در اختیار دارید که می توانید با افزودن Binder از آن برای چاپ فیلم ضخیم استفاده کنید.   یکی از روشهای معمول برای ساختن Binder یا اصطلاحاً چسب در این نوع سنسورها استفاده از ترکیبات ارگانیک نظیر ترکیب بتا-ترپینوئل Beta-Terpeneol، بوتیل کاربیتول استیت Butyl Carbitol Acetate و اتیل سلولز است.   پس از چاپ فیلم روی الکترودهای مربوطه و انجام پروسه Thermal Treatment در دماهای متفاوت شما سنسوری را خواهید داشت که علاوه بر CO به گاز قابل اشتعال H2 نیز حساس است. دمای کار قطعه در بهترین حالت در رطوبت 45 درصد در حدود 250 درجه سانتیگراد است. با انتخاب کاتالیست مناسب نظیر ترکیبات نقره و پالادیوم می توانید با بالاتر بردن حساسیت دمای کار را تا حدود 150 درجه کاهش دهید.   شکل 2 - پاسخ سنسور به گاز CO و CH4

تلفن همراه

امروزه میلیون‌ها نفر در سراسر جهان از تلفن‌های سلولی (همراه) استفاده می‌کنند . در واقع تلفن‌‌های همراه نوع پیشرفته رادیو تلفن‌های دهه 1880 هستند که در آن زمان روی خودروها نصب و استفاده می‌شد . این سامانه دارای یک یا چند دکل آنتن مرکزی برای هر شهر بود وهر دکل می‌توانست تا 25 کانال ارتباطی را تا شعاع 40 الی 50 مایل پوشش دهد . اما به علت محدودیت  کانال‌های ارتباطی امکان مشترک شدن برای  همه وجود نداشت. تلفن همراه سامانه ای  سلولی است زیرا مناطق تحت پوشش آن به سلول‌های تقریباً 6 گوش تقسیم بندی می شود. بدین ترتیب کل فضای مورد نظر تحت پوشش سلول‌های مختلف قرار می‌گیرند . در مرکز هر سلول یک دکل آنتن به نام (BTS) نصب می‌شود و بر حسب ظرفیت هر سلول  تعداد مشترکان تغییرمی کند.معمولاً هر سلول آ‌نالوگ قادر است تا 56 کانال رادیویی را پشتیبانی کند به عبارت دیگر هر سلول می‌تواند همزمان مکالمه‌ی 56 نفر با تلفن همراه را در محدوده‌ی تحت پوشش خود اداره نماید . اما این ظرفیت در روش‌های ارتباطی دیجیتالی امروزه افزایش یافته است . برای مثال درسامانه ی دیجیتالی TDMA  می توان تا سه برابر ظرفیت آنالوگ یعنی تقریباً 168 کانال را پوشش داد.  تلفن همراه یک سامانه ی کم توان رادیویی است . اکثر تلفن های همراه دارای دو سطح توان خروجی 0.6 وات و 0.3 وات هستند. به همین ترتیب ایستگاه‌های مبنای هر سلول نیز با توان کم کار می‌کنند. عملکرد با توان کم دارای دو مزیت است: 1-تبادل سیگنال‌ در محدوده‌ی هر سلول بین ایستگاه و گوشی با آنتن همان سلول انجام می‌پذیرد و سیگنال‌ها از حیطه‌ی سلول فراتر نرفته بنابر این هر گوشی فقط با یک دکل آنتن ارتباط برقرار می‌سازد و از این جهت کانال‌های BTS‌های دیگر برای یک نفر اشغال نخواهد شد. 2- مصرف انرژی باتری گوشی تلفن بهینه و نسبتاً کم می‌شود. شبکه‌ی سلولی همچنان که گفته شد نیازمند نصب دکل‌های زیادی است. یعنی یک شهر بزرگ ممکن است دارای هزاران دکل جهت پوشش سرتاسری باشد و هزینه‌ی سنگینی را در بر دارد، ولی از جهتی که امکان استفاده از این سامانه برای تعداد زیادی از مردم را فراهم می‌آورد هزینه‌ی لازم به مرور جبران خواهد شد. جابجایی سلولی هر تلفن یک کد شناسه‌ی مختص خود دارد. این کد‌ها جهت شناسایی مالک تلفن و شرکت خدمات دهنده است. هنگامی‌که گوشی روشن می‌شود، منتظر دریافت سیگنال‌ از یک کانال کنترل می‌ماند. این کانال یک کانال ارتباطی مخصوص جهت ارتباط گوشی و نزدیک‌ترین ایستگاه BTS است. اگر تلفن به هر دلیلی نتواند چنین سیگنالی را دریافت و شناسایی نماید، پیغام خارج از محدوده « No Service» خواهد داد. در صورت دریافت این سیگنال گوشی آماده‌ی برقراری ارتباط می‌شود. کاربر چه در حال صحبت و چه در حال آماده باش حرکت و جابجایی داشته باشد، ممکن است از حیطه‌ی یک سلول خارج و وارد محدوده‌ی سلول دیگر شوید. سامانه‌های سلولی می توانند بدون قطع ارتباط تلفنی، آن را از سلولی به سلول دیگر هدایت نماید. سامانه ‌های آنالوگ اولیه در سال 1983 با عنوان (سامانه پیشرفته تلفن متحرک) Amps مجوز ایجاد خود را از کمیسیون فدرال ارتباطات آمریکا دریافت نموده و با بسامد 824 الی 894 مگاهرتز آغاز به کار کردند. این تلفن‌ها دارای 832 کانال به صورت جفت بودند، 790 کانال برای انتقال صوت و 42 کانال جهت تبادل داده، در واقع هر جفت بسامد (یکی جهت ارسال و دیگری جهت دریافت) در این سامانه ‌ها تشکیل یک کانال ارتباطی را می‌دادند که پهنای باند هر کانال نیز برابر 30 کیلوهرتز تعیین شده بود. نسل جدید تلفن‌‌های سلولی دیجیتالی مشابه نوع آنالوگ اما متفاوت از آن کار می‌کنند و قادر به ایجاد کانال‌های ارتباطی بیشتر و با کیفیت مطلوب‌تری هستند. این سامانه ‌ها اطلاعات مورد تبادل را به صورت 0 و 1 و فشرده شده ارسال و دریافت میکنند به این دلیل حجم سیگنال اشغالی در شبکه‌ی دیجیتالی توسط هر گوشی برابر 1/3 تا 1/10 سامانه آنالوگ است. فناوری دسترسی سلولی سه نوع روش معمول جهت انتقال اطلاعات توسط شبکه‌های تلفن سلولی عبارتنداز: - دسترسی چند‌گانه‌ی تقسیم بسامدی (FDMA): که هر تماس را برروی یک بسامد مجزا قرار می‌دهد. - دسترسی چندگانه‌ی تقسیم زمانی (TDMA): هر تماس را به بخشی از یک زمان روی یک بسامد واگذار می‌کند. - دسترسی چندگانه‌ی تقسیم کدی (CDMA): که به هر تماس یک کد منحصر اختصاص داده و به کل طیف پخش می‌کند. در قسمت اول هر یک از این سه روش عبارت «دسترسی چندگانه» را می‌بینیم، این بدین مفهوم است که هر سلول امکان برقراری ارتباط بیش از یک نفر را در یک زمان فراهم می‌آورد. 1- FDMA: در این روش کل طیف بسامد به چندین کانال تقسیم می‌شود، این روش اکثراً جهت سامانه‌های آنالوگ به کار می رود ولی قابلیت طراحی به صورت دیجیتال را نیز دارد، اما جهت سامانه ‌های دیجیتالی کارآیی موثر نخواهد داشت. 2- TDMA: از یک پهنای باند نازک 30khz کیلوهرتز و به طول 6.7 میلی‌ثانیه جهت تقسیم زمان به سه بخش استفاده می‌کند. هر مکالمه 1/3 حجم زمانی معمول را در این حالت اشغال نموده و موجب فشرده‌سازی و افزایش بهره‌وری می‌گردد و باعث افزایش تعداد کانال‌های هر سلول خواهد شد. این سامانه در باند‌های 900 و 1800 مگاهرتز در اروپا و آسیا و نیز 1900 مگاهرتز در آمریکا مورد استفاده قرار دارد. متأسفانه باند 1900 GSM)) که در آمریکا کاربرد دارد با سامانه ‌های جهانی  همساز نیست. 3- CDMA: یک تفاوت کلی با سامانه TDMA  دارد. در این روش بعد از تبدیل سیگنال‌ها به دیجیتال آن‌ها را بر روی کل پهنای باند موجود انتشار می‌دهند و همچنین به هر تماس و سیگنال‌ یک کد منحصر به فرد اختصاص می‌دهند. در این حالت گیرنده‌ نیز جهت بازیابی اطلاعات از کد مشابه مختص هر تلفن استفاده می‌نماید. بازده‌ی این سامانه 8 الی 10 برابر سامانه ‌های آنالوگ (AMPS) است و ظرفیت را به میزان چشم‌گیری افزایش خواهد داد. مختل کننده‌ی تلفن همراه :وسیله‌ای است که با ارسال سیگنال‌های همسان با بسامد کار تلفن و با ایجاد تناوب‌های نامنظم، با توانی بیشتر از یک تلفن سلولی، مانع ارتباط بین گوشی و BTS سلول خواهد شد و ایجاد ارتباط و مکالمه را غیر ممکن می‌سازد. این وسیله غالباً در مواردی که استفاده از تلفن همراه مخاطرات امنیتی در بردارد به کار می‌رود، مثلاً در مکان‌هایی مانند مراکز نظامی ، تالارهای همایش و جلسات مهم از نظر حفظ امنیت، این وسایل می‌توانند ثابت و یا قابل حمل باشند. تقویت کننده تلفن همراه این دستگاه وسیله‌ای است که قادر است سیگنال‌های بسامدی مربوط به تلفن همراه را که از طرف سلول (BTS) پخش می‌شود، حتی اگر بسیار ضعیف باشند، به‌ طوری‌که گوشی تلفن قادر به تشخیص و دریافت آن‌ها نباشد، دریافت نموده و پس از تقویت دوباره ارسال نماید، این وسایل تقریباً شبیه تکرار کننده‌ها‌ی رادیویی عمل می‌کنند. تقویت  کننده‌ها معمولاً در نقاطی که سیگنال‌ها بسیار ضعیف اند (نقاط کور) مورد استفاده قرار می‌گیرند. همچنین می‌توان از آن‌ها جهت انتقال گستره‌ی سیگنال مثلاً انتقال سیگنال‌ تا چندین طبقه زیرزمین ساختمان که در حالت عادی امکان پذیر نیست و یا مسیر‌های مترو زیرزمین استفاده نمود.