دانش مدیا
آرشیو

پیوند ها

:: راهنمای خرید :: شماره حساب ها :: شرايط و قوانين :: پرسشهای متداول
تماس با ما پورتال سازمان آموزش فنی و حرفه ای کشور
حمایت می کنیم
تازه های نقطه‌ ویرگول
آرشیو
تبلیغات
تعرفه ها
امروز : شنبه ۱۰ خرداد ۱۳۹۹
مدار فرمان چیست؟

بهره برداری مطمئن و بی وقفه از تاسیسات الکتریکی و مراکز تولید نیرو و تامین انرژی الکتریکی مورد نیاز تجهیزات برقی کارخانه جات صنعتی و مراکز اقتصادی تا حدود زیادی به خصوصیات و ویژگی ها و طرز عمل کلیدها و وسایل کنترل مدارها بستگی دارد.
در مدارهای الکتریکی وسایل مختلفی به کار میرود که از مهمترین انها کنتاکتور یا کلید مغناطیسی است .استفاده از این کنتاکتور در مدارهای کنترل تنوع طراحی های مختلف را به وجود می آورد.
برای طراحی مدارهای کنترل و کار با آنها باید وسایل تشکیل دهنده آن را به طور کامل شناخت و به اصول ساختمان و مورد استفاده این وسایل آشنا شد.
وسایلی که در مدارهای فرمان به کار میروند به این قرار است:
۱- کنتاکتور(کلید مغناطیسی)
۲-شستی استاپ استارت
۳-رله الکتریکی
۴- رله مغناطیسی
۵- لامپ های سیگنال
۶- فیوزها
۷- لیمیت سویچ
۸- کلیدهای تابع فشار
۹- کلیدهای شناور
۱۰- چشم های الکتریکی(سنسورها)
۱۱- تایمر و انواع آن
۱۲- ترموستاتپ
۱۳- کلیدهای تابع دور

در مورد کنتاکتور میتوان گفت که یک کلید مغناطیس است که وقتی ولتاژ مورد نظر به آن اعمال میشود یک سری کنتاکت(یا کلید)باز را بسته و یک سری کنتاکت بسته را باز میکند.که با استفاده از این خاصیت مدارهای مختلفی میتوان مدارهای زیادی رو طراحی کرد.
ساختمان کنتاکتور:
این کلید از دو هسته به شکل E یا U که یکی ثابت و دیگری متحرک است و در میان هسته ثابت یک بوبین یا سیم پیچ قرار دارد،تشکیل شده است. وقتی بوبین به برق وصل میشود با استفاده از خاصیت مغناطیسی ،نیروی کششی فنر را خنثی میکند و هسته فوقانی را به هسته تحتانی متصل کرده باعث میشود که تعدادی کنتاکت عایق شده از یکدیگر به ترمینال های ورودی و خروجی کلید متصل میشود و یا باعث باز شدن کنتاکت های بسته کنتاکتور بسته کنتاکتور گردد.
در صورتی که مدار تغذیه بوبین کنتاکتور قطع شود ،در اثر نیروی فنری که داخل کلید قرار دارد هسته متحرک دباره به حالت اول باز میگردد.
مزایای استفاده از کنتاکتورکنتاکتورها نسبت به کلیدهای دستی صنعتی مزایایی به شرح زیر دارند:
۱- مصرف کننده می تواند از راه دور کنترل می شود.
۲- مصرف کننده میتواند از چند محل کنترل شود.
۳- امکان طراحی مدار فرمان اتوماتیک برای مراحل مختلف کار مصرف کننده وجود دارد.
۴- سرعت قطع و وصل کلید زیاد و استهلاک آن کم است.
۵- از نظر حفاظتی مطمئن ترند و حفاظت مطمئن تر و کامل تری دارند.
۶- عمر موثرشان بیشتر است.
۷- هنگام قطع برق،مدار مصرف کننده نیز قطع می شود و به استارت مجدد پیدا میکند؛در نتیجه از خطرات وصل ناگهانی دستگاه جلو گیری می کند.
کنتاکتور برای جریان های AC وDC ساخته میشود.تفاوت این دو کنتاکتور در این است که در کنتاکتور های AC از یک حلقه اتصال کوتاه برای جلوگیری از لرزش حاصل از فرکانس برق استفاده می شود. نیروی کششی یک مغناطیس الکتریکی جریان متناوب،متناسب با مجذور جریان عبوری از آن و در نتیجه متناسب با مجذور اندکسیون مغناطیسی است.چون مقدار جریان لحظه ای با توجه به رابطه i=ImaxSIN wt تعقیر میکند،نیروی کششی مغناطیسی نیز برابر با
F=Fmax sin wt (سینوس توان ۲ دارد که نمیشد تایپ کنی)
خواهد شد و تعداد دفعاتی که این نیرو ماکزیمم و صفر می شود، به اندازه دو برابر فرکانس شبکه خواهد گردید.در نتیجه ،در لحظاتی که مقدار نیروی کششی بیشتر از نیروی مقاوم فنر های کنتاکتور باشد ،هسته کنتاکتور جذب می شود و در لحظاتی که مقدار نیروی کششی کمتر از مقدار نیروی فنر ها شود،هسته متحرک هسته نیز آزاد شده و به محل اول خود باز می گردد.
بدین ترتیب در هسته متحرک لرزش و صدا ایجاد خواهد شد این نوسانات را می توان به وسیله یک حلقه بسته در سطح قطب ها جا سازی شده و حدود نصف تا ۳/۲ سطح هر قطب را پوشانده است از بین برد و لرزش آن را برطرف کرد. عمل این حلقه آن است که مانند سیم پیچ ثانویه ترانسفورماتوری که در حالت اتصال کوتاه قرار گرفته است،از آن جریان القایی عبور میکند و باعث ایجاد فوران مغناطیسی فرعی در مدار هسته می شود. این فوران فرعی با فوران اطلی اختلاف فاز دارد و در زمانی که نیروی کششی حاطل از فوران اطلی صفر باشد ،نیروی کششی حاصل از فوران اطلی ماکزیمم خواهد بود و در حالتی که نیروی حاصل از فوران ماکزییم باشد ،این نیرو صفر خواهد بود و چون جمع این دو نیرو به هسته متحرک اثر میکند،نیروی کششی در هر لحظه از نیروی مقاومت فنر بیشتر خواهد بود.
ولتاژ تغذیه بوبین متفاوت است و از ۲۴ تا ۳۸۰ولت ساخته می شود. در اکثر کشورهای صنعتی برای حفاظت بیشتر ،تغذیه بوبین کنتاکتور را زیر ولتاژ حفاظت شده (۶۵ولت)انتخاب میکنند. و یا برای تغذیه مدار فرمان ،ترانسفورماتور مجزا کننده به کار می برند.
شناخت مشخصات کنتاکتور
نوع کنتاکتور
با توجه به نوع مصرف کننده و شرایط کار ،کنتاکتورها دارای قدرت و جریان عبوری مشخصی برای ولتاژهای مختلف هستنند. بنابراین باید به جدول و مشخصات کنتاکتور توجه کافی مبذول کرد و انخاب کنتاکتو.را منطبق بر مشخصات مورد نیاز قرار داد.
برای اتصال مصرف کننده به شبکه باید از کلید یا کنتاکتوری با مشخصات مناسب استفاده کرد که کنتاکت های آن تحمل جریان راه اندازی و جریان دائمی را داشته باشد و همچنین در صورت اتصال کوتاه،جریان لحظه ای زیادی که از مدار عبور می کند. و یا جرقه ای که هنگام اتصال مدار ایجاد می شود ،صدمه ای به کلید نزند.
بدین منظور و برای این که بتوانیم پس از طراحی مدار ،کنتاکتور مناسب را برای اتصال مصرف کننده به شبکه انتخاب کنیم،باید با مقادیر نامی مربوط به کنتاکتور آشنا شویم.
برای انتخاب کنتاکتور در قدرت های مختلف می توان از جدول هایی استفاده کرد.
شستی استاپ استارت و سلکتور سوئیچ های فرمان
شستی ها از جمله وسایل فرمان هستنند که تحریک آنها به وسیله دست انجام میگیرد و در انواع مختلف و برای کاربردهای متفاوت طراحی می شوند.
شستی که پس از تحریک،دو کنتاکت وصل را قطع میکنند استاپ(قطع) و شستی هایی که پس از تحریک دو کنتاکت،قطع را وصل می کنند شستی استارت (وصل) نامیده می شوند. شستی های که هر دو عمل را در یک زمان انجام می دهند،به شستی استارت استاپ یا دوبل معروف هستنند یعنی با فشار کلید دو کنتاکت باز بسته و دو کنتاکت بسته باز می شود.
تصویر چند کلید استاپ استارت و در یکی از عکس ها یک کاربرد اونو به نمایش گذاشته شده در ضمن در عکسی که سه کلید دارد کلید وسطی دوبل می باشد.
رله اضافه بار(حرارتی یا بیمتال)
دستگاه های الکتریکی را باید در مقابل خطرات و خطاهای احتمالی حفاظت کرد.یکی از راه های حفاظت موتورهای الکتریکی ،استفاده از رله حرارتی و رله مغناطیسی است رله حرارتی موتور را در مقابل اضافه بار حفاظت میکند.
رله اضافه باری جهت کنترل جریان موتورهای الکتریکی بکار میرود و یک نوع رله حفاظتی است.
این رله از دو فلز مختلف الجنس که ضرایب انبساط طولی مختلفی دارند تشکیل شده است. به اطراف این دو فلز به هم چسبیده ،یک رشته سیم حامل جریان الکتریکی پیچیده شده را طوری تنظیم کرد که در اثر افزایش کم جریان ،دستگاه مربوطه بدون دلیل و به سرعت قطع نشود با استفاده از این منحنی ها همچنین می توان آنرا طوری تنظیم کرد که زمان قطع زیاد شده و عبور جریان اضافی موجب صدومه به دستگاه نشود.
شرایط کار این رله ها از(۲۰-)درجه تا (۶۰+)درجه سانتی گراد متغیر است .

رله مغناطیسی
رله مغناطیسی نیز برای کنترل جریان به کار می رود . اصول کار این رله بر اساس پدیده مغناطیس پایه گذاری شده است .
از این رله برای قطع جریان های اتصال کوتاه استفاده می شود.می دانیم که یک اتصال کوتاه باید سریع قطع شود بنابر این در چنین موقعیتی نمی توان از رله اضافه باری(حرارتی)استفاده نمودچون گرم شدن بیمتال رله به یک زمان نسبتا طولانی نیاز دارد.
این رله از یک هسته مغناطیسی که اطراف آن چند دور سیم پیچیده شده تشکیل گردیده است.عبور جریان اتصال کوتاه باعث مغناطیس شدن و جذب اهرم قطع می شود.این رله را به طور مجرا به ندرت مورد استفاده قرار می دهند و در کلیدهای اتوماتیک از آنها بهمراه رله های حرارتی بهره می گیرند.

لامپ های سیگنال
لامپ های علامت دهنده یا لامپ های سیگنال در کلیه دستگاه های صنعتی و تابلو های توزیع و تابلو فرمان به کار میروند. نوع استفاده از این لامپ متفاوت است .این لامپ به عنوان لامپ خبر استفاده می شود و میتوان روشن بودن،خاموش بودن و یا عیب دستگاه و…را نشان دهد.
چراغ های مورد استفاده در مدار فرمان ،یک چراغ کم قدرت (۲/۱تا۵وات)است که با ولتاژهای مختلف از ۲۴تا ۲۲۰ولت کار میکند.این چراغ ها معمولا در سه رنگ استاندارد قرمز،سبزو نارنجی ساخته می شوند.
برای مثال در کارخانه ای که تعداد زیادی موتور در آن واحد مشغول به کار بوده و فواصل آنها تا تابلوی کنترل نسبتا زیاد باشد،از چراغ قرمزی که توسط کنتاکت بازی از کنتاکتور اصلی موتور روشن می شود استفاده می کنند.با استفاده از کنتاکتهای باز کنتاکتور می توان چراغ سبزی را که نمایشگر حالت خاموشی مدار است روشن نمود.در نقشه ها برای نمایش چراغ سیگنال از حرف h استفاده می شود.

فیوزها
در کلیه تاسیسات الکتریکی برای جلوگیری از صدمه دیدن و معیوب شدن وسایل و نیز برای قطع کردن دستگاه های معیوب از شبکه که بر اثر عئامل مختلف از قبیل نقصان عایق بندی،ضعف استقامت الکتریکی یا مکانیکی و ازدیاد بیش از حد جریان مجاز(اتصال کوتاه)وسایل حفاظتی مختلف به کار می رود.این وسایل باید طوری انتخاب شوند که در اثر اضافه بار یا اتصال کوتاه در کوتاهترین زمان ممکن و قبل از اینکه صدمه ای به سیم ها و شبکه الکتریکی شبکه برسد،مدار قسمت معیوب را قطع کنند.یکی از این وسایل حفاظتی فیوز است فیوزها از نظر زمان قطع بر حسب منحنی ذوب سیم حرارتی داخل انها به دو نوع کند کار و تند کار تقسیم میشوند.
فیوز های تند کار زمان قطع کمتری نسبت به فیوزهای کند کار دارندو به همین دلیل در مصارف روشنایی استفاده می شوند.فیوز های کند کار دارای زمان قطع طولانی تری هستنند و در نتیجه برای راه اندازی موتورهای الکتریکی به کار میروند.تحمل جریان راه اندازی موتور در حدود ۳تا ۷ برابر جریان نامی است که بر روی کلیه فیوزها جریان نامی انها نوشته شده میشود.این جریان کمتر از جریان ماکزیمیم تحمل فیوز است.
فیوز در انواع فشنگی ،اتوماتیک(آلفا)،مینیاتوری، بکٌس،کاردی (تیغه ای)،شیشه ای یا کارتریج و فیوز های فشار قوی ساخته می شوند.
معمولا فیوزهای که در مدار قدرت به کار میروند،مدار کنتاکتور را در مقابل اتصال کوتاه محافظت میکند؛یعنی در واقع حفاظت سیم های رابط مدار را نیز بر عهده دارد.بنابراین در مدارهایی که مثلا فیوز ۲۵ آمپری به کار می رود،ممکن است در مدار فرمان آنها از سیم یک یا یکو نیم استفاده شود.پس لازم است مدار فرمان با فیوز جداگانه ای حفاظت شود.
فیوزهای اتوماتیک یا آلفا نوعی فیوز خودکار است که عبور جریان بیش از حد مجاز از آن باعث قطع مدار می شود؛اما دوباره می توان شستی آن را به داخل فشار داد تا ارتباط برقرار شود.بعضی از فیوزهای خودکار دو عمل جریان زیاد و بار زیاد در مدار کنترل می کنند؛اما پس از قطع شدن ،باید پس از مدت کمی دباره شستی مربوطه را فشار داد تا مدار وصل شود.
در فیوز های اتوماتیک دو عنصر مغناطیسی و حرارتی وجود دارد که قسمت مغناطیسی آن اتصال کوتاه یا جریان زیاد و قسمت حرارتی آن (بیمتال) بار زیاد (افزایش جریان تدریجی) را قطع می کند.
کلید مینیاتوری نوعی فیوز اوتوماتیک است که از نظر ساختمان داخلی با فیوز آلفا شباهت دارد و از سه قسمت رله مغناطیسی (رله جریان زیاد زمان سریع)،رله حرارتی یا رله بیمتال (رله جریان زیاد تاخیری)و کلید تشکیل شده است.این مجموعه را نیز کلید موتور مینامند.این کلیدها در دو نوع L و G ساخته شده است.نوع Lدر مصارف روشنایی به کار می رود و تند کار است(LIGHT) و نوع G در راه اندازی وسایل موتوری مورد استفاده قرار می گیرد و کند کار است. این کلید ها در انواع تک فاز دو فاز و سه فاز ساخته می شوند.

کلید های محدود کننده
کلید محدود کننده(LIMIT SWITCH) که گاهی میکرو سویچ نیز نامیده می شوند،کلیدی است که برای قطع و وصل یک حرکت خطی یا دورانی و یا تعویض جهت دوران یک متحرک به کار می رود.
این کلید اهرمی دارد که وقتی دسته متحرک به آن برخورد می کند کنتاکتی را قطع می نماید. کنتاکت مذبور خود عامل فرمانی است برای ماشینی که هدف کنترل آنست.چنانچه از اسم این کلید بر می اید کلید یاد شده برای محدود کردن حرکت متحرک ها به کار می رود.مثلا در یک چرثقیل سقفی که در چند جهت حرکت می کند وقتی متحرک به انتهای هر قسمت از مسیر خود میرسد،یک کلید محدود کننده مدار رفت را از کار انداخته و مدار برگشت را مهیا میسازد.
مطلب مهمی که باید در کاربرد این کلید ها در نظر گرفت وضعیت کنتاکت ها در موقع وارد آمدن نیرو به اهرم آنها است.کارخانه های سازنده این وضعیت را بر حسب تعغیر طولی یا زاویه ای اهرمشخص می نمایند.

انواع لیمیت سویچ ساده
۱-کلید محدود کننده فشار انتهایی
۲-کلید محدود کننده ای قرقرهای
۳-کلی محدود کننده قرقره اییک طرفه از چپ
۴-کلید محدود کننده قرقرهای یک طرفه از راست

….

تاریخ: 1395/11/28 بازديد: 2,935 ادامه
قوس الکتریکی چیست؟

قوس الکتریکی چیست؟

تاریخچه

در سال ۱۸۰۲ پتروف (V.P.Petrof) کشف کرد که اگر دو تکه زغال چوب را به قطب های باتری بزرگی وصل کنیم و آنها را به هم تماس دهیم و سپس کمی از هم جدا کنیم شعله روشنی بین دو تکه زغال دیده می شود. و انتهای آنها که از شدت گرما سفید شده است نور خیره کننده ای گسیل می دارد. قوس الکتریکی هفت سال بعد دیوی (H.Davy) فیزیکدان انگلیسی این پدیده را مشاهده نمود و پیشنهاد کرد که این پدیده به احترام ولتا قوس ولتا نامیده شود.

آزمایش ساده

اگر بخواهیم در یک روش ساده ای ایجاد قوس الکتریکی را نشان دهیم باید دو تکه کربن را روی گیره قابل تنظیم سوار نمود (بهتر است که به جای زغال چوب معمولی میله خاصی که از کربن قوس ساخته می شود و با فشار دادن مخلوط گرافیت ، کربن سیاه و مواد چسبنده به وجود می آیند، استفاده شود).

چشمه جریان می تواند برق شهر هم باشد برای اجتناب ازاینکه در لحظه تماس تکه های کربن مدار کوتاه ایجاد شود باید رئوستایی به طور متوالی به قوس وصل شود.

معمولا برق شهر با جریان متناوب تغذیه می شود. ولی در صورتی که جریان مستقیم از آن عبور کند قوس پایدارتر است به طوری که یکی از الکترودها همیشه مثبت «آند)و دیگری همواره منفی «کاتد)است.

کاربرد ها

در صنعت،قوس الکتریکی برای جوشکاری،برش پلاسما،تهیه نانوتیوپ ها ، به عنوان لامپ قوسی در پروژکتورهای سینما به کار می روند. کوره های قوس الکتریکی برای تهیه فولاد و دیگر مواد به کار میروند.

قوس های الکتریکی با فشار کم،برای روشنایی به طور مثال در لامپ های فلورسنت،لامپ های خیابانی سدیم و جیوه ولامپ های فلش دوربین ها، به کار می روند.

 ماهیت قوس الکتریکی

در قوس الکتریکی الکترودها در اثر حرارت سفید رنگ می شود. ستونی از گاز ملتهب رسانای خوب الکتریکی بین الکترودها وجود دارد. در قوس معمولی این ستون نوری بسیار کمتر از نور تکه های کربن سفید شده از آزمایش‌های مربوط به گرما گسیل می کنند. چون الکترود مثبت دمایش از الکترود منفی بیشتر است زود تر از بین می رود. در نتیجه تصعید شدید کربن صورت گرفته و در آن الکترود (الکترود مثبت) فرورفتگی به وجود می آید که به دهانه مثبت معروف است و داغ ترین نقطه الکترودهاست.

دمای دهانه در هوا و در فشار جو به ۴۰۰۰ درجه سانتیگراد می رسد. در لامپ های قوسی سازوکارهای منظم و خود کار خاصی برای نزدیک کردن تکه های کربن با سرعت یکنواخت وقتی با سوختن از بین می روند، مورد استفاده قرار می گیرند. برای اینکه سایش و خوردگی الکترود مثبت به خاطر دمای بالایش بیشتر است،برای همین همیشه الکترود کربن مثبت کلفت تر از الکترود منفی اختیار می شود.

دماهای بالا در قوس الکتریکی

قوس الکتریکی می تواند بین الکترودهای فلزی ساخته شده از آهن ، مس و غیره نیز بگیرد. در این حالت الکترودها به میزان زیادی ذوب و تبخیر می شوند و این عمل به مقدار زیادی آزمایش‌های مربوط به گرما احتیاج دارد. به این دلیل دمای مرکز الکترود فلزی معمولا کمتر از دمای الکترود کربنی است (۲۰۰۰ تا ۲۵۰۰ درجه سانتیگراد).

قوسی که بین الکترودهای کربن در گاز فشرده ای قرار می گیرد (حدود ۲۰atm) بالا رفتن دمای مرکز مثبت تا ۵۹۰۰ درجه سانتیگراد یعنی دما روی سطح خورشید را ممکن ساخته است. معلوم شده است که کربن در این حالت ذوب می شود. دمای باز هم بالاتری را می توان در ستونی از گاز و بخاری که از آن تخلیه الکتریکی می گذرد، به دست آورد.

بمباران شدید این گاز و بخار با الکترون ها و یون هایی که با میدان الکتریکی قوس شتاب گرفته اند دمای ستون گاز را ۶۰۰۰ تا ۷۰۰۰ درجه سانتیگراد می رساند. به این دلیل تقریبا تمام مواد شناخته شده در ستون قوس الکتریکی ذوب و تبخیر می شوند. و بسیاری از واکنش های شیمیایی که در دماهای پایین انجام شدنی نیستند، با قوس الکتریکی امکان پذیر می شوند. مثلا میله های چینی دیر گداز در شعله قوس به سهولت ذوب می شود.

چگونگی ایجاد تخلیه قوس الکتریکی

برای ایجاد تخلیه قوس الکتریکی به ولتاژ زیادی احتیاج نیست با ولتاژ ۴۰ تا ۴۵ ولت بین الکترود ها می توان قوس را به وجود آورد. از طرف دیگر جریان داخل قوس زیاد است. مثلا حتی در قوس کوچک جریان به ۵ آمپر می رسد، در حالیکه در قوس های بزرگ که در مقیاس صنعتی به کار می روند جریان به صدها آمپر بالغ می شود. این به این معنا ست که مقاومت قوس پایین است و از این رو ستون گاز تابان رسانای الکتریکی خوبی است.

یونیزاسیون گاز با انرژی قوس الکتریکی

یونش شدید گاز با قوس الکتریکی به آن دلیل امکان پذیر است که کاتد قوس الکتریکی تعداد زیادی الکترون گسیل می داد. این الکترون ها با برخورد با گاز داخل شکاف تخلیه گازی آن را یونیزه می کنند. گسیل الکترونی شدید از کاتد از آنجا ممکن می شود که خود کاتد تا دمای بسیار بالایی گرم می شود (بسته به ماده از ۲۲۰۰ تا ۳۵۰۰). وقتی که الکترودهای قوس در ابتدا تماس داده شوند تقریباً تمام گرمای ژول که از الکترود ها می گذرد در ناحیه تماس که مقاومت بسیار دارد آزاد می شود…….

تاریخ: 1395/11/24 بازديد: 727 ادامه
ترانزیستور

ترانزیستور

ترانزیستور را معمولاً به عنوان یکی از قطعات الکترونیک می‌‌شناسند. ترانزیستور یکی از ادوات حالت جامد است که از مواد نیمه رسانایی مانند سیلیسیم (سیلیکان) ساخته می‌شود.

 

کاربرد

ترانزیستور هم در مدارات الکترونیک آنالوگ و هم در مدارات الکترونیک دیجیتال کاربردهای بسیار وسیعی دارد. در آنالوگ می‌توان از آن به عنوان تقویت کننده یا تنظیم کننده ولتاژ (رگولاتور) و … استفاده کرد. کاربرد ترانزیستور در الکترونیک دیجیتال شامل مواردی مانند پیاده سازی مدار منطقی، حافظه، سوئیچ کردن و … می‌شود.به جرات می توان گفت که ترانزیستور قلب تپنده الکترونیک است.

عملکرد

ترانزیستور از دیدگاه مداری یک عنصر سه‌پایه می‌‌باشد که با اعمال یک سیگنال به یکی از پایه‌های آن میزان جریان عبور کننده از دو پایه دیگر آن را می‌توان تنظیم کرد. برای عملکرد صحیح ترانزیستور در مدار باید توسط المان‌های دیگر مانند مقاومت‌ها و … جریان‌ها و ولتاژهای لازم را برای آن فراهم کرد و یا اصطلاحاً آن را بایاس کرد.

انواع

دو دسته مهم از ترانزیستورها BJT (ترانزیستور دوقطبی پیوندی) (Bypolar Junction Transistors) و FET (ترانزیستور اثر میدان) (Field Effect Transistors) هستند. ترانزیستورهای اثزمیدان یا FETها نیز خود به دو دسته ی ترانزیستور اثر میدان پیوندی(JFET) و MOSFET‌ها (Metal Oxide SemiConductor Field Effect Transistor) تقسیم می‌شوند.

ترانزیستور دوقطبی پیوندی

در ترانزیستور دو قطبی پیوندی با اعمال یک جریان به پایه بیس جریان عبوری از دو پایه کلکتور و امیتر کنترل می‌شود. ترانزیستورهای دوقطبی پیوندی در دونوع npn و pnp ساخته می‌شوند. بسته به حالت بایاس این ترانزیستورها ممکن است در ناحیه قطع، فعال و یا اشباع کار کنند. سرعت بالای این ترانزیستورها و بعضی قابلیت‌های دیگر باعث شده که هنوز هم از آنها در بعضی مدارات خاص استفاده شود.

انواع ترانزیستور پیوندی

Pnp :

شامل سه لایه نیم هادی که دو لایه کناری از نوع p و لایه میانی از نوع n است و مزیت اصلی آن در تشریح عملکرد ترانزیستور این است که جهت جاری شدن حفره‌ها با جهت جریان یکی است.

Npn :

شامل سه لایه نیم‌ هادی که دو لایه کناری از نوع n و لایه میانی از نوع p است. پس از درک ایده‌های اساسی برای قطعه ی pnp می‌توان به سادگی آنها را به ترانزیستور پرکاربردتر npn مربوط ساخت.

ساختمان ترانزیستور پیوندی ترانزیستور دارای دو پیوندگاه است. یکی بین امیتر و بیس و دیگری بین بیس و کلکتور. به همین دلیل ترانزیستور شبیه دو دیود است. دیود سمت چپ را دیود بیس _ امیتر یا صرفاً دیود امیتر و دیود سمت راست را دیود کلکتور _ بیس یا دیود کلکتور می‌نامیم. میزان ناخالصی ناحیه وسط به مراتب کمتر از دو ناحیه جانبی است. این کاهش ناخالصی باعث کم شدن هدایت و بالعکس باعث زیاد شدن مقاومت این ناحیه می‌گردد.

امیتر که به شدت آلائیده شده، نقش گسیل و یا تزریق الکترون به درون بیس را به عهده دارد. بیس بسیار نازک ساخته شده و آلایش آن ضعیف است و لذا بیشتر الکترونهای تزریق شده از امیتر را به کلکتور عبور می‌دهد. میزان آلایش کلکتور کمتر از میزان آلایش شدید امیتر و بیشتر از آلایش ضعیف بیس است و کلکتور الکترونها را از بیس جمع‌آوری می‌کند.

طرز کار ترانزیستور پیوندی طرز کار ترانزیستور را با استفاده از نوع npn مورد بررسی قرار می‌دهیم. طرز کار pnp هم دقیقا مشابه npn خواهد بود، به شرط اینکه الکترونها و حفره‌ها با یکدیگر عوض شوند. در نوع npn به علت تغذیه مستقیم دیود امیتر ناحیه تهی کم عرض می‌شود، در نتیجه حاملهای اکثریت یعنی الکترونها از ماده n به ماده p هجوم می‌آورند. حال اگر دیود بیس _ کلکتور را به حالت معکوس تغذیه نمائیم، دیود کلکتور به علت بایاس معکوس عریض‌تر می‌شود.

الکترونهای جاری شده به ناحیه p در دو جهت جاری می‌شوند، بخشی از آنها از پیوندگاه کلکتور عبور کرده، به ناحیه کلکتور می‌رسند و تعدادی از آنها با حفره‌های بیس بازترکیب شده و به عنوان الکترونهای ظرفیت به سوی پایه خارجی بیس روانه می‌شوند، این مولفه بسیار کوچک است.

ترانزیستور دوقطبی پیوندی

ترانزیستور یک قطعه ‌الکترونیکی فعال بوده و از ترکیب سه قطعه n و p بدست می‌آید که ‌از ترزیق حاملین بار اقلیت در یک پیوند با گرایش مستقیم استفاده می‌کند و دارای سه پایه به نامهای بیس (B)، امیتر (E) و کلکتور (C) می‌باشد و چون در این قطعه ‌اثر الکترونها و حفره‌ها هر دو مهم است، به آن یک ترانزیستور دوقطبی گفته می‌شود.

تاریخچه

 عصر نوین الکترونیک نیمه رساناها با اختراع ترانزیستور دوقطبی در ۱۹۴۸ توسط باردین، براتاین و شاکلی در آزمایشگاههای تلفن بل آغاز شد. این قطعه به همراه همتای اثر میدانی خود تاثیر شگفتی روی تقریبا تمام حوزه‌های زندگی نوین گذاشته ‌است.

انواع ترانزیستور پیوندی

 pnp شامل سه لایه نیم ‌هادی که دو لایه کناری از نوع p و لایه میانی از نوع n است و مزیت اصلی آن در تشریح عملکرد ترانزیستور این است که جهت جاری شدن حفره‌ها با جهت جریان یکی است.

npn شامل سه لایه نیم‌ هادی که دو لایه کناری از نوع n و لایه میانی از نوع p است. پس از درک ایده‌های اساسی برای قطعه pnp می‌توان به سادگی آنها را به ترانزیستور پرکاربردتر npn مربوط ساخت.

ساختمان ترانزیستور پیوندی

 ترانزیستور دارای دو پیوندگاه ‌است. یکی بین امیتر و بیس و دیگری بین بیس و کلکتور. به همین دلیل ترانزیستور شبیه دو دیود است. دیود سمت چپ را دیود بیس _ امیتر یا صرفا دیود امیتر و دیود سمت راست را دیود کلکتور _ بیس یا دیود کلکتور می‌نامیم. میزان ناخالصی ناحیه وسط به مراتب کمتر از دو ناحیه جانبی است. این کاهش ناخالصی باعث کم شدن هدایت و بالعکس باعث زیاد شدن مقاومت این ناحیه می‌گردد.

امیتر که شدیدا آلائیده شده، نقش گسیل و یا تزریق الکترون به درون بیس را به عهده دارد. بیس بسیار نازک ساخته شده و آلایش آن ضعیف است و لذا بیشتر الکترونهای تزریق شده ‌از امیتر را به کلکتور عبور می‌دهد. میزان آلایش کلکتور کمتر از میزان آلایش شدید امیتر و بیشتر از آلایش ضعیف بیس است و کلکتور الکترونها را از بیس جمع‌آوری می‌کند.

طرز کار ترانزیستور پیوندی

طرز کار ترانزیستور را با استفاده ‌از نوع npn مورد بررسی قرار می‌دهیم. طرز کار pnp هم دقیقا مشابه npn خواهد بود، به شرط اینکه ‌الکترونها و حفره‌ها با یکدیگر عوض شوند. در نوع npn به علت تغذیه مستقیم دیود امیتر ناحیه تهی کم عرض می‌شود، در نتیجه حاملهای اکثریت یعنی الکترونها از ماده n به ماده p هجوم می‌آورند. حال اگر دیود بیس _ کلکتور را به حالت معکوس تغذیه نمائیم، دیود کلکتور به علت بایاس معکوس عریض‌تر می‌شود.

 

تاریخ: 1395/11/23 بازديد: 782 ادامه
کنترل موتور DC

میدان مغناطیسی چرخنده به عنوان مجموعی از بردارهای مغناطیسی کوئل‌های سه‌فازه.
یک موتور الکتریکی، الکتریسیته را به حرکت مکانیکی تبدیل می‌کند. عمل عکس آن که تبدیل حرکت مکانیکی به الکتریسیته است، توسط ژنراتور انجام می‌شود. این دو وسیله بجز در عملکرد، مشابه یکدیگر هستند. اکثر موتورهای الکتریکی توسط الکترومغناطیس کار می‌کنند، اما موتورهایی که بر اساس پدیده‌های دیگری نظیر نیروی الکترواستاتیک و اثر پیزوالکتریک کار می‌کنند، هم وجود دارند.
ایده کلی این است که وقتی که یک ماده حامل جریان الکتریسیته تحت اثر یک میدان مغناطیسی قرار می‌گیرد، نیرویی بر روی آن ماده از سوی میدان اعمال می‌شود. در یک موتور استوانه‌ای، چرخانه (روتور) به علت گشتاوری که ناشی از نیرویی است که به فاصله‌ای معین از محور چرخانه به چرخانه اعمال می‌شود، می‌گردد.
اغلب موتورهای الکتریکی دوارند، اما موتور خطی هم وجود دارند. در یک موتور دوار بخش متحرک (که معمولاً درون موتور است) چرخانه و بخش ثابت ایستانه (استاتور) خوانده می‌شود. موتور شامل آهنرباهای الکتریکی است که روی یک قاب سیم پیچی شده است. گر چه این قاب اغلب آرمیچر خوانده می‌شود، اما این واژه عموماً به غلط بکار برده می‌شود. در واقع آرمیچر آن بخش از موتور است که به آن ولتاژ ورودی اعمال می‌شود یا آن بخش از ژنراتور است که در آن ولتاژ خروجی ایجاد می‌شود. با توجه به طراحی ماشین، هر کدام از بخش‌های چرخانه یا ایستانه می‌توانند به عنوان آرمیچر باشند. برای ساختن موتورهایی بسیار ساده کیت هایی را در مدارس استفاده می‌کنند.
موتورهای DC
یکی از اولین موتورهای دوار ، اگر نگوییم اولین ، توسط مایکل فارادی در سال ۱۸۲۱م ساخته شده بود و شامل یک سیم آویخته شده آزاد که در یک ظرف جیوه غوطه‌ور بود، می‌شد. یک آهنربای دائم در وسط ظرف قرار داده شده بود. وقتی که جریانی از سیم عبور می‌کرد، سیم حول آهنربا به گردش در می‌آمد و نشان می‌داد که جریان منجر به افزایش یک میدان مغناطیسی دایره‌ای اطراف سیم می‌شود. این موتور اغلب در کلاسهای فیزیک مدارس نشان داده می‌شود، اما گاهاً بجای ماده سمی جیوه ، از آب نمک استفاده می‌شود.
موتور کلاسیک DC دارای آرمیچری از آهنربای الکتریکی است. یک سوییچ گردشی به نام کموتاتور جهت جریان الکتریکی را در هر سیکل دو بار برعکس می کند تا در آرمیچر جریان یابد و آهنرباهای الکتریکی، آهنربای دائمی را در بیرون موتور جذب و دفع کنند. سرعت موتور DC به مجموعه ای از ولتاژ و جریان عبوری از سیم پیچهای موتور و بار موتور یا گشتاور ترمزی ، بستگی دارد.
سرعت موتور DC وابسته به ولتاژ و گشتاور آن وابسته به جریان است. معمولاً سرعت توسط ولتاژ متغیر یا عبور جریان و با استفاده از تپها (نوعی کلید تغییر دهنده وضعیت سیم پیچ) در سیم پیچی موتور یا با داشتن یک منبع ولتاژ متغیر ، کنترل می‌شود. بدلیل اینکه این نوع از موتور می‌تواند در سرعتهای پایین گشتاوری زیاد ایجاد کند، معمولاً از آن در کاربردهای ترکشن (کششی) نظیر لکوموتیوها استفاده می‌کنند.
اما به هرحال در طراحی کلاسیک محدودیتهای متعددی وجود دارد که بسیاری از این محدودیتها ناشی از نیاز به جاروبکهایی برای اتصال به کموتاتور است. سایش جاروبکها و کموتاتور ، ایجاد اصطکاک می‌کند و هر چه که سرعت موتور بالاتر باشد، جاروبکها می‌بایست محکمتر فشار داده شوند تا اتصال خوبی را برقرار کنند. نه تنها این اصطکاک منجر به سر و صدای موتور می‌شود بلکه این امر یک محدودیت بالاتری را روی سرعت ایجاد می‌کند و به این معنی است که جاروبکها نهایتاً از بین رفته نیاز به تعویض پیدا می‌کنند. اتصال ناقص الکتریکی نیز تولید نویز الکتریکی در مدار متصل می‌کند. این مشکلات با جابجا کردن درون موتور با بیرون آن از بین می‌روند، با قرار دادن آهنرباهای دائم در داخل و سیم پیچها در بیرون به یک طراحی بدون جاروبک می‌رسیم.
موتورهای میدان سیم پیچی شده
آهنرباهای دائم در (استاتور) بیرونی یک موتور DC را می‌توان با آهنرباهای الکتریکی تعویض کرد. با تغییر جریان میدان (سیم پیچی روی آهنربای الکتریکی) می‌توانیم نسبت سرعت/گشتاور موتور را تغییر دهیم. اگر سیم پیچی میدان به صورت سری با سیم پیچی آرمیچر قرار داده شود، یک موتور گشتاور بالای کم سرعت و اگر به صورت موازی قرار داده شود، یک موتور سرعت بالا با گشتاور کم خواهیم داشت. می‌توانیم برای بدست آوردن حتی سرعت بیشتر اما با گشتاور به همان میزان کمتر ، جریان میدان را کمتر هم کنیم. این تکنیک برای ترکشن الکتریکی و بسیاری از کاربردهای مشابه آن ایده‌آل است و کاربرد این تکنیک می‌تواند منجر به حذف تجهیزات یک جعبه دنده متغیر مکانیکی شود.
موتورهای یونیورسال
یکی از انواع موتورهای DC میدان سیم پیچی شده موتور ینیورسال است. اسم این موتورها از این واقعیت گرفته شده است که این موتورها را می‌توان هم با جریان DC و هم AC بکار برد، اگر چه که اغلب عملاً این موتورها با تغذیه AC کار می‌کنند. اصول کار این موتورها بر این اساس است که وقتی یک موتور DC میدان سیم پیچی شده به جریان متناوب وصل می‌شود، جریان هم در سیم پیچی میدان و هم در سیم پیچی آرمیچر (و در میدانهای مغناطیسی منتجه) همزمان تغییر می‌کند و بنابراین نیروی مکانیکی ایجاد شده همواره بدون تغییر خواهد بود. در عمل موتور بایستی به صورت خاصی طراحی شود تا با جریان AC سازگاری داشته باشد (امپدانس/راکتانس بایستی مدنظر قرار گیرند) و موتور نهایی عموماً دارای کارایی کمتری نسبت به یک موتور معادل DC خالص خواهد بود.
مزیت این موتورها این است که می‌توان تغذیه AC را روی موتورهایی که دارای مشخصه‌های نوعی موتورهای DC هستند بکار برد، خصوصاً اینکه این موتورها دارای گشتاور راه اندازی بسیار بالا و طراحی بسیار جمع و جور در سرعتهای بالا هستند. جنبه منفی این موتورها تعمیر و نگهداری و مشکل قابلیت اطمینان آنهاست که به علت وجود کموتاتور ایجاد می‌شود و در نتیجه این موتورها به ندرت در صنایع مشاهده می‌شوند، اما عمومی‌ترین موتورهای AC در دستگاههایی نظیر مخلوط کن و ابزارهای برقی که گاهاً استفاده می‌شوند، هستند.
موتورهای AC تک فاز
معمولترین موتور تک فاز موتور سنکرون قطب چاکدار است، که اغلب در دستگاه هایی بکار می رود که گشتاور پایین نیاز دارند، نظیر پنکه‌های برقی ، اجاقهای ماکروویو و دیگر لوازم خانگی کوچک. نوع دیگر موتور AC تک فاز موتور القایی است، که اغلب در لوازم بزرگ نظیر ماشین لباسشویی و خشک کن لباس بکار می‌رود. عموماً این موتورها می‌توانند گشتاور راه اندازی بزرگتری را با استفاده از یک سیم پیچ راه انداز به همراه یک خازن راه انداز و یک کلید گریز از مرکز ، ایجاد کنند.
هنگام راه اندازی ، خازن و سیم پیچ راه اندازی از طریق یک دسته از کنتاکتهای تحت فشار فنر روی کلید گریز از مرکز دوار ، به منبع برق متصل می‌شوند. خازن به افزایش گشتاور راه اندازی موتور کمک می‌کند. هنگامی که موتور به سرعت نامی رسید، کلید گریز از مرکز فعال شده ، دسته کنتاکتها فعال می‌شود، خازن و سیم پیچ راه انداز سری شده را از منبع برق جدا می‌سازد، در این هنگام موتور تنها با سیم پیچ اصلی عمل می‌کند.
موتورهای AC سه فاز
برای کاربردهای نیازمند به توان بالاتر، از موتورهای القایی سه فاز AC (یا چند فاز) استفاده می‌شود. این موتورها از اختلاف فاز موجود بین فازهای تغذیه چند فاز الکتریکی برای ایجاد یک میدان الکترومغناطیسی دوار درونشان ، استفاده می‌کنند. اغلب ، روتور شامل تعدادی هادیهای مسی است که در فولاد قرار داده شده‌اند. از طریق القای الکترومغناطیسی میدان مغناطیسی دوار در این هادیها القای جریان می‌کند، که در نتیجه منجر به ایجاد یک میدان مغناطیسی متعادل کننده شده و موجب می‌شود که موتور در جهت گردش میدان به حرکت در آید.
این نوع از موتور با نام موتور القایی معروف است. برای اینکه این موتور به حرکت درآید بایستی همواره موتور با سرعتی کمتر از فرکانس منبع تغذیه اعمالی به موتور ، بچرخد، چرا که در غیر این صورت میدان متعادل کننده‌های در روتور ایجاد نخواهد شد. استفاده از این نوع موتور در کاربردهای ترکشن نظیر لوکوموتیوها ، که در آن به موتور ترکشن آسنکرون معروف است، روز به روز در حال افزایش است. به سیم پیچهای روتور جریان میدان جدایی اعمال می‌شود تا یک میدان مغناطیسی پیوسته ایجاد شود، که در موتور سنکرون وجود دارد، موتور به صورت همزمان با میدان مغناطیسی دوار ناشی از برق AC سه فاز ، به گردش در می‌آید. موتورهای سنکرون را می‌توانیم به عنوان مولد جریان هم بکار برد.

سرعت موتور AC در ابتدا به فرکانس تغذیه بستگی دارد و مقدار لغزش ، یا اختلاف در سرعت چرخش بین روتور و میدان استاتور ، گشتاور تولیدی موتور را تعیین می‌کند. تغییر سرعت در این نوع از موتورها را می‌توان با داشتن دسته سیم پیچها یا قطبهایی در موتور که با روشن و خاموش کردنشان سرعت میدان دوار مغناطیسی تغییر می‌کند، ممکن ساخت. به هر حال با پیشرفت الکترونیک قدرت می توانیم با تغییر دادن فرکانس منبع تغذیه ، کنترل یکنواخت تری بر روی سرعت موتورها داشته باشیم.
موتورهای خطی
یک موتور خطی اساساً یک موتور الکتریکی است که از حالت دوار در آمده تا بجای اینکه یک گشتاور (چرخش) گردشی تولید کند، یک نیروی خطی توسط ایجاد یک میدان الکترومغناطیسی سیار در طولش، بوجود آورد. موتورهای خطی اغلب موتورهای القایی یا پله‌ای هستند. می‌توانید یک موتور خطی را در یک قطار سریع السیر مگلو مشاهده کنید که در آن قطار روی زمین پرواز می‌کند. نوع دیگری از موتورهای الکتریکی موتور پله‌ای است، که در آن یک روتور درونی ، شامل آهنرباهای دائمی توسط یک دسته از آهنرباهای خارجی که به صورت الکترونیکی روشن و خاموش می‌شوند، کنترل می‌شود. یک موتور پله‌ای ترکیبی از یک موتور الکتریکی DC و یک سلونوئید است. موتورهای پله‌ای ساده توسط بخشی از یک سیستم دنده‌ای در حالتهای موقعیتی معینی قرار می‌گیرند، اما موتورهای پله‌ای نسبتاً کنترل شده ، می‌توانند بسیار آرام بچرخند. موتورهای پله‌ای کنترل شده با کامپیوتر یکی از فرمهای سیستم‌های تنظیم موقعیت است، بویژه وقتی که بخشی از یک سیستم دیجیتال دارای کنترل فرمان یار باشند.
یک موتور الکتریکی ، الکتریسیته را به حرکت مکانیکی تبدیل می‌کند. عمل عکس آن که تبدیل حرکت مکانیکی به الکتریسیته است، توسط ژنراتور انجام می‌شود. این دو وسیله بجز در عملکرد ، مشابه یکدیگر هستند. اکثر موتورهای الکتریکی توسط الکترومغناطیس کار می‌کنند، اما موتورهایی که بر اساس پدیده‌های دیگری نظیر نیروی الکتروستاتیک و اثر پیزوالکتریک کار می‌کنند، هم وجود دارند.
ایده کلی این است که وقتی که یک ماده حامل جریان الکتریسیته تحت اثر یک میدان مغناطیسی قرار می‌گیرد، نیرویی بر روی آن ماده از سوی میدان اعمال می‌شود. در یک موتور استوانه‌ای ، روتور به علت گشتاوری که ناشی از نیرویی است که به فاصله‌ای معین از محور روتور به روتور اعمال می‌شود، می‌گردد.

اغلب موتورهای الکتریکی دوارند، اما موتور خطی هم وجود دارند. در یک موتور دوار بخش متحرک (که معمولاً درون موتور است) روتور و بخش ثابت استاتور خوانده می‌شود. موتور شامل آهنرباهای الکتریکی است که روی یک قاب سیم پیچی شده است. گر چه این قاب اغلب آرمیچر خوانده می‌شود، اما این واژه عموماً به غلط بکار برده می‌شود. در واقع آرمیچر آن بخش از موتور است که به آن ولتاژ ورودی اعمال می‌شود یا آن بخش از ژنراتور است که در آن ولتاژ خروجی ایجاد می‌شود. با توجه به طراحی ماشین ، هر کدام از بخشهای روتور یا استاتور می‌توانند به عنوان آرمیچر باشند. برای ساختن موتورهایی بسیار ساده کیتهایی را در مدارس استفاده می‌کنند.

موتورهای پله‌ای
نوع دیگری از موتورهای الکتریکی موتور پله‌ای است، که در آن یک روتور درونی ، شامل آهنرباهای دائمی توسط یک دسته از آهنرباهای خارجی که به صورت الکترونیکی روشن و خاموش می‌شوند، کنترل می‌شود. یک موتور پله‌ای ترکیبی از یک موتور الکتریکی DC و یک سلونوئید است. موتورهای پله‌ای ساده توسط بخشی از یک سیستم دنده‌ای در حالتهای موقعیتی معینی قرار می‌گیرند، اما موتورهای پله‌ای نسبتا کنترل شده ، می‌توانند بسیار آرام بچرخند. موتورهای پله‌ای کنترل شده با کامپیوتر یکی از فرمهای سیستمهای تنظیم موقعیت است، بویژه وقتی که بخشی از یک سیستم دیجیتال دارای کنترل فرمان یار باشند…

این فایل دارای تصویر می باشد

تاریخ: 1395/11/6 بازديد: 1,058 ادامه
ساختمان کلی موتورهای پله ای

بطور کلی عملکرد موتورهای پله ای به صورت تبدیل یکسری پالسهای دیجیتال به تغییر زاویه مناسب با آن پالسها در روتور می باشد. روتور به ازای هر پالس یک پله دوران می نماید و اگر این پالسها به طور پیاپی به موتور اعمال شوند روتور به صورت پیوسته دوران خواهد کرد.
موتورهای فوق قابلیت دوران در هر دو جهت را دارا می باشند و به علت نوع ساختمانشان دارای مزایا و معایبی هستند که در زیر به آنها می پردازیم.

مزایا
۱- این موتورها بطور لحظه ای قابلیت توقف دارند بدون اینکه اینرسی دورانی منجر به چرخش چند دور اضافه گردد.
۲- فرمانهای حرکت برای موتور دیجیتال بوده لذا به راحتی می توان آنها را توسط گیتهای منطقی و یا میکروپروسسور کنترل کرد.
۳- نیاز به فیدبکهای گران قیمت و پیچیده برای کنترل دور و یا وضعیت (تاکومتر و چرخ دنده و …) ندارند.
۴- کوپل ماکزیمم همواره به بار وارد می شود.
۵- موتورهای پله ای مسئله کموتاسیون زغالها را ندارند.

معایب
۱- حداکثر سرعت کاری این موتورها کم می باشد.
۲- در حرکت آرام دارای Over Shoot می باشند.
با وجود این معایب در صورتیکه تغذیه سیستم به صورت مناسبی انجام شده و مشخصات موتور با موقعیت و شرایط کاری تطبیق داده شود امکان هرگونه خطا در این موتورها به صفر خواهد رسید.
طبق یک دسته بندی می توان موتورهای پله ای را به دو دسته Unipolar و Bipolar تقسیم کرد که در نوع Unipolar جهت جریان سیم پیچها تنها در یک جهت بوده و در Bipolar جهت جریان دو طرفه می باشد

روش تحریک پله کامل ( Full Step )
با توجه به شکل زیر در این روش در هر لحظه دو سیم پیچ در حالت تحریک می باشند.
استفاده از این روش خصوصا در فرکانسهای پایین و حالت Start – Stop پاسخ بهتری خواهد داشت و گشتاور بیشتری ایجاد می نماید. در این روش با هر تغییر حالت در تحریک فازها موتور یک پله دوران خواهد نمود.

روش تحریک نیم پله ( Half Step )
در این روش قبل از تحریک سیم پیچ دوم در یک فاز سیم پیچ اول قطع می گردد. به همین دلیل در بعضی از حالات تنها یکی از سیم پیچها در حالت تحریک می باشد. این نحوه عملکرد باعث می شود که روتور در یک زاویه بین دو حالت پایدار بایستد و زاویه هر پله نصف می گردد. بنابراین با این روش می توان دقت موتورهای پله ای را افزایش داد. این روش در فرکانسهای پایین نسبت به حالت قبل کوپل کمتری ایجاد می نماید ولی در سرعتهای بالاتر تقریبا کوپلهای یکسان دارند.

موتور پله ای (Stepper Motor)
یکی از انواع موتورهای الکتریکی است که حرکت آن کاملا دقیق و از پیش تعریف شده می باشد و با ارسال بیتهای ۰,۱به سیم پیچهای آن می توان آنرا حرکت داد.

ساختار موتور پله ای
این موتورعموما دارای چهار قطب میباشد که سیم پیچها بر روی این چهار قطب قرار می گیرند و شما با ارسال بیتهای ۰و۱به این سیم پیچها در واقع میدان مغناطیسی ایجاد می کنید که این میدان باعث حرکت روتورمغناطیسی موجود در داخل موتور پله ای می شود البته میبایست این سیم پیچها را به توالی ۰ و ۱ کرد و گرنه موتو ر مطابق میل شما نخواهد چرخید یکی از مشخصه های این موتور زاویه حرکت آن می باشد و هر موتوری زاویه حرکتی مخصوص به خودش را دارد مثلا اگر موتوری زاویه حرکتش ۷درجه باشد این موتور در هر بار ی که سیم پیچهایش حاوی ولتاژ می شوند ۷ درجه در سمت حرکت عقربه های ساعت یا خلاف جهت آن بسته به اینکه سیم پیچها با چه ترتیبی ولتاژ دار می شوند خو اهد چرخید این ۷ درجه چرخش برای این موتور پله ای نمونه یک پله یا یک step محسوب می شود با این تعریف متوجه شدید که یک موتور پله ای در یک دور کامل ممکن است.،۱۰۰تا ۲۰۰ پله کمتر یا بیشتر بسته به نوع موتور خواهد داشت.شما حتی می توانید یک موتور پله ای را به صورت نیم پله یعنی با نصف زاویه حرکت راه اندازی کنید این موتورها به صورت میکرو پله نیز حرکت می کنند در واقع منظور حرکت خیلی ریز ودقیق است. وقتیکه شما یک موتور پله ای را از نزدیک می بینید متوجه تعدادی سیم رنگی می شوید که از موتور پله ای بیرون آمده در واقع این سیم ها هر کدام به سر یک سیم پیج متصل هستند و یک سیم بین تمام سیم ها مشترک است

نحوه کنترل
این موتور به صورت ۱ بیتی یا دو بیتی حرکت می کند در حالت یک بیتی در هر لحظه تنها یک سیم پیچ پالس ۱ را دریافت می کند ودر حالت دو بیتی دو سیم پیچ در هر لحظه پالس ۱ را دریا فت می کنند اگر این دریافت پالس به صورت منظم و پشت سر هم انجام شو د موتور نیز به صورت صحیح به سمت جهت حرکت عقربه های ساعت یا خلاف جهت آن حرکت خواهد کرد.
بیایید نحو ه کنترل موتور پله ای را در دو حالت یک بیتی یا دو بیتی بررسی کنیم

نحوه کنترل ۱ بیتی
در حالت یک بیتی اگر اول سیم پیچ ۱ را تحریک کنیم .سیم پیچ ۲و۳و۴ بدون تحریک باید باشند جهت حرکت موتور پله ای در سمت حرکت عقربه های ساعت بعد از سیم پیچ ۱ نوبت سیم پیچ ۲ است که تحریک شود.، و در این حالت نیز بقیه سیم پیچها بدون تحریک هستند بعد از آن نوبت سیم پیچ ۳ و سپس نوبت سیم پیچ شماره ۴ است دقت کنید که در هر لحظه یک سیم پیچ تحریک شو د اگر بعد از سیم پیچ ۱ سیم پیچ ۴ را تحریک کنیم و سپس به سراغ۳و۲ برویم موتور در جهت عکس عقربه های ساعت خواهد چرخید.
نحوه کنترل ۲ بیتی
در حالت دو بیتی در لحظه دو سیم پیچ بار دار می شو ند مثلا اگر اول سیم پیچ ۱ و۲ تحریک شوند بعد سیم پیچ ۲و۳ سپس ۳و۴ ودر نهایت ۴و ۱ برای حرکت موتور پله ای بایست همین ترتیب را تا موقعییکه می خوا هید موتور حرکت داشته باشد ادامه دهید حال اگر این ترتیب را عوض کنید موتور در خلاف جهت فعلی حرکت می کند

حرکت در جهت عقربه های ساعت (تحریک ۲ بیتی)

نحوه حرکت موتورهای الکتریکی
حالا بیا یید ببینیم چه اتفاق می افتد که موتور پله ای حرکت می کند.
کلید فهمیدن اینکه موتورهای الکتریکی چگونه کار می کنند فهمیدن نحوه عملکرد آهن ربای الکتریکی است آهن ربای الکتریکی مبنای کار موتورهای الکتریکی است.
اگر سیمی حدود ۱۰ سانتی متر بردارید و به دور میخی بپیچید و دو سر آنرا به دو سر یک باطری وصل کنید زمانیکه جریان از سیم عبور می کند یک میدان مغناطیسی در اطراف سیم ایجاد می شود و آن میخ تبدیل به آهنربا می شود این میدان تا زمانییکه جریان از سیم عبور میکند وجود دارد یعنی تا زمانییکه دو سر سیم به باطری متصل باشد و زمانییکه این اتصال قطع شود این میدان نیز از بین می رود آن سر میخ که به قطب مثبت باطری وصل شده S وسر دیگر را که به قطب منفی باطری وصل شده N می نامییم حال اگر یک آهن ربای نعلی شکل بردارید و این میخ را به صورت معلق در وسط این آهن ربا قرار دهید به طورییکه میخ کاملا افقی قرار گیرد در صورتیکه قطب N میخ در مقابل قطب N آهن ربا ی نعلی شکل قرار بگیرد
وقطب دیگر میخ نیز به همین صورت در این وضعییت میخ ۱۸۰ درجه خواهد چرخد تا قطب N میخ در مقابل قطب S آهنربا و قطب S میخ در مقابل قطب N آهن ربا قراربگیرد همانطور که میدانید دو قطب متضاد همدیگر را جذب ودو قطب همسان همدیگر را دفع می کنند که حرکت میخ نیز در آهن ربای نعلی شکل به همین صورت است
حرکت موتورهای الکتریکی نیز در واقع از همین قانون پیروی می کند ما هر بار که در یک موتور پله ای یک سیم پیچ را تحریک می کنیم در واقع قطبهای N , S را در داخل موتور ایجاد میکنیم و روتور نیز مثل آن میخ و با استفاده از قانون جذب ودفع قطبها به حرکت در مآید واین حرکت همان چیزی است که ما به صورت فیزیکی از موتور مشاهده می کنیم …

این فایل دارای تصویر می باشد

تاریخ: 1395/11/6 بازديد: 1,016 ادامه
دیود

دیودها (به انگلیسی: Diode) جریان الکتریکی را در یک جهت از خود عبور می‌دهند و در جهت دیگر در مقابل عبور جریان از خود مقاومت بالایی نشان می‌دهند. این خاصیت آنها باعث شده بود تا در سالهای اولیه ساخت این وسیله الکترونیکی، به آن دریچه هم اطلاق شود.
دیودها جریان الکتریکی را در یک جهت از خود عبور می‌‌دهند و در جهت دیگر در مقابل عبور جریان از خود مقاومت بالایی نشان می‌‌دهند. این خاصیت آنها باعث شده بود تا در سالهای اولیه ساخت این وسیله الکترونیکی ، به آن دریچه یا Valve هم اطلاق شود. از لحاظ الکتریکی یک دیود هنگامی عبور جریان را از خود ممکن می‌‌سازد که شما با برقرار کردن ولتاژ در جهت درست (+ به آند و – به کاتد) آنرا آماده کار کنید. مقدار ولتاژی که باعث می‌شود تا دیود شروع به هدایت جریان الکتریکی نماید ولتاژ آستانه یا (forward voltage drop) نامیده می‌شود که چیزی حدود ۰٫۶ تا ۰٫۶ ولت می‌‌باشد.

 ولتاژ معکوس
هنگامی که شما ولتاژ معکوس به دیود متصل می‌‌کنید (+ به کاتد و – به آند) جریانی از دیود عبور نمی‌کند، مگر جریان بسیار کمی که به جریان نشتی یا Leakage معرف است که در حدود چند µA یا حتی کمتر می‌‌باشد. این مقدار جریان معمولآ در اغلب مدارهای الکترونیکی قابل صرفنظر کردن بوده و تأثیر در رفتار سایر المانهای مدار نمی‌گذارد. اما نکته مهم آنکه تمام دیودها یک آستانه برای حداکثر ولتاژ معکوس دارند که اگر ولتاژ معکوس بیش از آن شود دیود می‌‌سوزد و جریان را در جهت معکوس هم عبور می‌‌دهد. به این ولتاژ آستانه شکست یا Breakdown گفته می‌شود.

دسته بندی دیودها
در دسته بندی اصلی ، دیودها را به سه قسمت اصلی تقسیم می‌‌کنند، دیودهای سیگنال (Signal) که برای آشکار سازی در رادیو بکار می‌‌روند و جریانی در حد میلی آمپر از خود عبور می‌‌دهند، دیودهای یکسو کننده (Rectifiers) که برای یکسو سازی جریانهای متناوب بکار برده می‌‌شوند و توانایی عبور جریانهای زیاد را دارند و بالاخره دیودهای زنر (Zener) که برای تثبیت ولتاژ از آنها استفاده می‌شود.

اختراع دیود پلاستیکی (plastic diode)
محققان فیزیک دانشگاه اوهایو (Ohio State University) توانستند دیود تونل پلیمری اختراع کنند. این قطعه الکترونیکی منجر به ساخت نسل آینده حافظه‌های پلاستیکی کامپیوتری و چیپهای مدارات منطقی خواهد شد. این قطعات کم مصرف و انعطاف پذیر خواهند بود. ایده اصلی از سال ۲۰۰۳ که یک دانشجوی کارشناسی دانشگاه اوهایو ، سیتا اسار ، شروع به طراحی سلول خورشیدی پلاستیکی نمود بوجود آمد. تیم پژوهشی توسط پاول برگر (Paul Berger) ، پروفسور الکترونیک و مهندسی کامپیوتر و همچنین پروفسور فیزیک دانشگاه اوهایو رهبری می‌شود.

دیود زنر
دیود های زنر یا شکست ، دیود های نیمه هادی با پیوند p-n هستند که در ناحیه بایاس معکوس کار کرده و دارای کاربردهای زیادی در الکترونیک ، مخصوصآ به عنوان ولتاژ مبنا و یا تثبیت کننده ی ولتاژ دارند.

هنگامیکه پتانسیل الکتریکی دو سر دیود را در جهت معکوس افزایش دهیم در ولتاژ خاصی پدیده شکست اتفاق می افتد، بد ین معنی که با افزایش بیشتر ولتاژ ، جریان بطور سریع و ناگهانی افزایش خواهد داشت. دیود های زنر یا شکست دیود هایی هستند که در این ناحیه یعنی ناحیه شکست کار میکنند و ظرفیت حرارتی آنها طوری است که قادر به تحمل محدود جریانمعینی در حالت شکست می باشند، برای توجیه فیزیکی پدیده شکست دو نوع مکانیسم وجود دارد.
مکانیسم اول در ولتاژهای کمتر از ۶ ولت برای دیودهایی که غلظت حامل ها در آن زیاد است اتفاق می افتد و به پدیده شکست زنر مشهور است. در این نوع دیود ها به علت زیاد بودن غلظت ناخالصی ها در دو قسمت p و n ، عرض منطقه ی بار فضای پیوند باریک بوده و در نتیجه با قرار دادن یک اختلاف پتانسیل v بر روی دیود (پتانسیل معکوس) ، میدان الکتریکی زیادی در منطقه ی پیوند ایجاد می شود.
با افزایش پتانسیل v به حدی می رسیمکه نیروی حاصل از میدان الکتریکی ، یکی از پیوند های کووالانسی را می شکند. با افزایش بیشتر پتانسیل دو سر دیود از انجایی که انرژی یا نیروهای پیوند کووالانسی باند ظرفیت در کریستال نیمه هادی تقریبأ مساوی صفر است ، پتانسیل تغییر چندانی نکرده ، بلکه تعداد بیشتری از پیوندهای ظرفیتی شکسته شده و جریان دیود افزایش می یابد.
آزمایش نشان میدهد که ضریب حرارتی ولتاژ شکست برای این نوع دیود منفی است ، یعنی با افزایش درجه حرارت ولتاژ شکست کاهش می یا بد. بنابر این دیود با ولتاژ کمتری به حالت شکست می رود (انرژی باند غدغن برای سیلیکن و ژرمانیم در درجه حرارت صفر مطلق بترتیب ۱٫۲۱ و۰٫۷۸۵ الکترون_ولت است، و در درجه حرارت ۳۰۰ درجه کلوین این انرژی برای سیلیکن ev 1.1و برای ژرمانیم ev0.72 خواهد بود). ثابت می شود که می دان الکتریکی لازم برای ایجاد پدیده زنر در حدود ۲*۱۰است.
این مقدار برای دیود هایی که در آنها غلظت حامل ها خیلی زیاد است در ولتاژهای کمتر از ۶ ولت ایجاد می شود . برای دیودهایی که دارای غلظت حاملهای کمتری هستند ولتاژ شکست زنر بالاتر بوده و پدیده ی دیگری بنام شکست بهمنی در آنها اتفاق می افتد (قبل از شکست زنر) که ذیلأ به بررسی آن می پردازیم.
مکانیسم دیگری که برای پدیده شکست ذکر می شود ، مکانیسم شکست بهمنی است. این مکانیسم در مورد دیودهایی که ولتاژ شکست آنها بیشتر از ۶ ولت است صادق می باشد . در این دیود ها به علت کم بودن غلظت ناخالصی ، عرض منطقه ی بار فضا زیاد بوده و میدان الکتریکی کافی برای شکستن پیوندهای کووالانسی بوجود نمی آید ، بلکه حاملهای اقلیتی که بواسطه انرژی حرارتی آزاد می شود ، در اثر میدان الکتریکی شتاب گرفته و انرژی جنبشی کافی بدست آورده و در بار فضا با یون های کریستال برخورد کرده و در نتیجه پیوندهای کووالانسی را می شکنند . با شکستن هر پیوند حاملهای ایجاد شده که خود باعث شکستن پیوند های بیشتر می شوند .
بدین ترتیب پیوندها بطور تصاعدی یا زنجیری و یا بصورت پدیده ی بهمنی شکسته می شوند و این باعث می شود که ولتاژ دو سر دیود تقریبأ ثابت مانده و جریان آن افزایش یافته و بواسطه ی مدار خارجی محدود می شود . چنین دیود هایی دارای ضریب درجه ی حرارتی مثبت هستند . زیرا با افزایش درجه ی حرارت اتمهای متشکله کریستال به ارتعاش در آورده ، در نتیجه احتمال برخورد حاملهای اقلیت با یونها ، بهنگام عبور از منطقه بار فضا زیادتر می گردد . به علت زیاد شدن برخوردها احتمال اینکه انرژی جنبشی حفره یا الکترون بین دو برخورد متوالی بمقدار لازم برای شکست پیوند برسد کمتر شده و در نتیجه ولتاژ شکست افزایش می یابد.

دیودهای سیگنال
این نوع از انواع دیودها برای پردازش سیگنالهای ضعیف – معمولا” رادیویی – و کم جریان تا حداکثر حدود ۱۰۰mA کاربرد دارند. معروفترین و پر استفاده ترین آنها که ممکن است با آن آشنا باشید دیود ۱N4148 است که از سیلیکون ساخته شده است و ولتاژ شکست مستقیم آن ۰٫۷ ولت است.

تاریخ: 1395/10/13 بازديد: 725 ادامه