آیا می‌دانید IC ( آی سی) چیست؟

 و چه انگیزه‌ای باعث اختراع IC شد؟



حروف اختصاری IC از دو کلمه انگلیسی integrated circuit به معنی مدار مجتمع گرفته شده است. پیش از اخترا ع IC ،مدارهای الکترونیکی ازتعداد زیادی قطعه یا المان الکتریکی تشکیل می‌شدند. این مدارات فضای زیادی را اشغال می‌کردند و توان الکتریکی بالایی نیز مصرف می‌کردند. و این، امکان بوجود آمدن نقص و عیب در مدار را افزایش می‌داد. همچنین سرعت پایینی هم داشتند. IC ، تعداد زیادی عناصر الکتریکی را که بیشتر آنها ترانزیستور هستند، در یک فضای کوچک درون خود جای داده است و همین پدیده است که باعث شده امروزه دستگاه‌های الکترونیکی کاربرد چشمگیری در همه جا و در همه زمینه‌ها داشته باشند.

مبدلها یا حس کننده ها اولین طبقه یک سیستم اندازه گیری را تشکیل میدهند در واقع عمل تبدیل کمیتهای فیزیکی مختلف به سیگنال الکتریکی را انجام میدهد. سنسوری که در مقابل اکسیژن یا هیدروژن عکس العمل نشان میدهد سنسور گاز است.

اهداف این تلاش بر پایه توسعه یک سری از حسگرهای گازی حساس/ مشخص/ قابل حمل و پردوام بنا شده . اصول کار اساسا بر این سه مقوله تمرکز دارد که ردیابهایی برای مواد سلاح شیمیایی از قبیل سارین وسومان . ردیابهایی برای مواد منفجره از قبیل /تی ان تی / دی ان تی / و حسگرهایی برای نمایش کیفیت محیط زیست هوا / ردیاب برای ملکولهای از قبیل ( مواد فرار حیاتی ) / منواکسید کربن / دی اکسید کربن / اکسیژن و هیدروکربنها ساخته شود . در این رابطه تلاش بر این نیز است که حسگرهایی را که آلاینده کنان آب در محیط زیست را تشخیص میدهند از قبیل کرومیوم را توسعه داد.

اداره تحقیقات علمی نیروی هوایی و بنیاد علمی ملی .

یک یا چندین لایه از ( اس-آی ) پر از خلل و فرج را بوسیله تیزاب کاری الکتروشیمیایی کریستالی ( اس-آی ) در محلول آناتولی ( اچ-اف ) بدست می آید چند لایه که شکل گروه شیارهای فوتونیک که ساختار بسیار ریز حفره ای دارند ساخته می شوند . چون آنها پر از خلل و فرج هستند/ برشها شامل گاز و مایعات هستند . از تغییرات مشخصه ای درنتایج انعکاسات طیفی چشمی می توان به عنوان عناصر حس کننده حساس استفاده کرد. تجزیه و تحلیل مشخص کننده به وسیله تطابقات شیمیایی بدست می آید .

بر اساس تجزیه و تحلیل کافی بدست آمده / یک تغییر در طول موج فابری-پروت یا ساختار ارتعاش نوری کریستال اتفاق می افتد.
فیلمی با سرعت بالا از یک حس کننده کریستالی نوری ساخته شده از یک برش سیلیسیوم پر از خلل و فرج با ساختار فوق العاده ریز ( نانو متر ) / در عکس دیده می شود . فیلم / ردگیری یک شبیه سازی برای مواد سلاح شیمیایی ( آستون ) که یک برش پر از منفذ سلیسیوم با ساختار نانومتری را بکار گرفته است نشان میدهد . این همان ماده ای است که ما برای توسعه روی تراشه عصب حس کننده ماده سلاح سارین و انواع آلاینده های صنعتی و سمی استفاده می کنیم . عنصر حسگر از یک گروه شیار فوتونیک چند لایه تشکیل شده که ساختار آن شامل لایه های سیلیکون پر از خلل و فرج خیلی زیاد تشکیل شده . مسیر حسگر سیلیسیوم پر منفذ طوری طراحی شده که در حضور هوا سبز باشد و در معرض مواد شیمیایی به رنگ قرمز در بیاید . در تولید تراشه های کامپیوتری که از همین مواد درساختارشان استفاده می شود ما امیدواریم هزاران مسیر مینیاتوری حسگر روی یک تراشه سیلیکون به اندازه یک مربع تولید کنیم که اجازه تشخیص سریع انواع گوناگون سمهای شیمیایی را به ما بدهد .

حسگر مینیاتوری کروماتوگرافی گاز :

حس سر وقت / به موقع شیمیایی برای صنعت و تقاضای دولت

- حس کردن آلوده کننده ها به موقع و به جا
- حس کردن گازهای سمی در محیطهای صنعتی
- وسایل محافظ برای موقعیت های بالقوه سلاحهای شیمیایی
- تجزیه و تحلیل پیگیری شیمیایی

ما به کوچکترین حسگر کروموتوگراف گازی درجهان با به کار گرفتن استوانه موئین میکروماشینی / تزریق کننده نمونه و ردیاب دسترسی پیدا کرده ایم . حسگر به اندازه یک تلفن و یا حتی کوچکتر خواهد بود . تشخیص در طول مدت یک یا دو دقیقه انجام خواهد شد . نمونه های شیمیایی گاز یا مایع خواهند بود . نتیجه هدف یک در میلیارد

قطعات مورد نیاز :

1. 1 عدد آی سی MAX232
2. 1 عدد آی سی 74HC4060
3. 1 عدد آی سی CDP6402C
4. 1 عدد LCD 2*16
5. 1 عدد آی سی CD4069
6. 4 عدد خازن 10 میکروفاراد
7. 2 عدد خازن 22 پیکو فاراد
8. 1 عدد کریستال 2.4576
9. 1 عدد مقاومت 10 مگااهم
10. یک ردیف 16 تایی پین هدر مادگی
11. یک ردیف 16 تایی پین هدر نری
12. برد بورد
13. 1 عدد کابل RS232 پین به پین
14. 1 عدد مقاومت 220 اهم
15. 1 عدد سوکت RS232

اطلاعات مربوط به آی سی های موجود در نقشه را از لینک های زیر دانلود کنید.برای دانلود datasheet ها می بایست برنامه acrobat reader را در داخل سیستم داشته باشید.
CDP6402
HIN232
74HC4060
CD4069

آی سی MAX232 که در بازار با نام HIN232 می توانید پیدا کنید.رابط بین پورت سریال کامپیوتر شما با دیگر سخت افزار موجود در مدار شما می باشد.آی سی CDP6402 در واقع وظیفه انتقال اطلاعات سریال و تبدیل آن به صورت موازی جهت نمایش بر روی LCD را بر عهده دارد.عمل انتقال اطلاعات بر روی LCD را پورت های RBR1 تا RBR8 بر عهده دارند.هنگامیکه شما کلیدی را بر روی صفحه کلید فشار می دهید.اطلاعات آن از طریق پورت سریال به پایه 20 آی سی منتقل می شود.در استاندارد RS232 پین های DTR و TXD است.و پین RXD نیز وظیف دریافت اطلاعات را در این نقشه به عهده دارند.
برای فهمیدن بهتر استاندارد RS323 به لینک های زیر مراجعه کنید.
شبیه ساز ی المانهای منطقی توسط کامپیوتر و استاندارد RS232
کنترل ساده یک LED توسط کامپیوتر
آی سی CDP6402 برای کار با LCD نیاز به یک کلاک داخلی دارد که این کلاک را مطابق نقشه از پایه های مشترک شده 40 و 17 که به پایه12 آی سی 74HC4060 متصل است انجام می شود.
برای این کار آی سی 74HC4060 از کریستال 2.4576 استفادهشده است.با استفاده از این فرکانس پالس تولید شده در پایه 7 این آی سی 153.6 کیلو هرتز خواهد بود.که با تقسیم آن بر عدد 16 9600BPS به دست می آید.منظور از 9600 Baud rate یا نرخ ارسال اطلاعات در هر ثانیه است.اگر به برنامه نوشته شده به زبان C نیز توجه کنید.نرخ ارسال اطلاعات معادل 9600BPS تعیین شده است.نرخ ارسال اطلاعات در واقع سرعت انتقال اطلاعات نیز می باشد.به توضیحات مربوط به این آی سی در ادامه صغحه توجه کنید.عدد 16 مشخصه داخلی آی سی CDP6402 است.که از حاصلضربش در Baud rate مقدار فرکانس کاری مورد نیاز برای ارسال اطلاعات بر روی LCD مشخص می شود.
در آی سی CDP6402 مواردی که شما می بایست برای انتقال در نظر بگیرید.لحاظ شده است که به این موارد نیز اشاره خواهم کرد.اگر به شکل این آی سی در data sheet نگاه کنید.متوجه پایه هایی با نام های EPE ،CLS1،CLS2 ،SBS،CRL خواهید شد.
شما در ارسال اطالاعات علاوه بر تنظیم سرعت اطلاعات نیازمند تنظیم موارد دیگری از قبیل مقدار بیت اتنقال داده شده در هر بار انتقال،STOP BIT و parity خواهید بود.parity شامل دو دسته odd parity به معنی parity فرد و even parity به معنای parity ذوج است.این موارد نیز توسط آی سی CDP6402 تعیین می شود.
پایه PI که پایه 35 است.،به عنوان پایه مربوط به parity پایه SBS که پایه 36 است مربوط به stob bit ، پایه های CLS1 و CLS2 مربوط به طول کاراکتر است.پایه EPE نیز مربوط به parity از نوع ذوج است.
پایه 34 نیز register یا ثبات مربوط به نگهداری این اطلاعات است.به ادامه توضیحات در معرفی آی سی ها و LCD توجه کنید.

پین هدر مادگی را تا 16 پین بریده و به LCD لحیم کنید.از پین هدر نری نیز تا 16 پین ببرید.در هنگام کار با LCD به شماره پایه های آن دقت کنید.اگر به پشت LCD نگاه کنید شماره پایه مربوط به 1 و 16 را خواهید دید.مسلما بعد از جاییکه شماره پایه 1 را می بینید پایه 2 قرار گرفت.تا به پایه 16 می رسد.LCD را هم می توان 8 بیت و هم 4 بیت راه اندازی کرد.که در اینجا از 8 پین LCD
از شماره پایه 7 تا 14 استفاده شده است.البته در بازار LCD های مختلف با سطر و ستون های مختلف موجود است.ممکن است در بازار یک LCD 3*16 یا نوع های دیگر را به طور مثال ببینید.منظور از LCD 3*16 نوعی از LCD است.که دارای 3 سطر و 16 ستون در هر سطر است.پایه 1 پایه زمین، پایه 2 پایه تغذیه مثبت و پایه 3 مربوط به CONTRAST یا تنظیم شدت روشنایی LCD است.اگر این پایه را زمین کنید.شدت روشنایی صفحه LCD ماکزیمم خواهد بود.البته می توانید این پایه را به سر وسط یک پتانسیومتر وصل کنید و سرهای کناری این پتانسیومتر را یکی به مثبت ولتاژ و دیگری را زمین کنید و با استفاده از پتانسیومتر میزان روشنایی صفحه را تنظیم کنید.
پایه 6 مربوط به پایه ENABLE یا فعال شدن LCD است.که توسط پایه های 18 و 19 آی سی CDP6402 تغذیه می شود.که این پایه های مربوط به دریافت اطلاعات هستند.اگر پایه 18 را زمین کنید.تمامی خروجی های RBR1 تا RBR8 صفر یا LOW می شوند و دیگر LCD هیچ کاراکتری را نمایش نخواهد داد.
پایه 4 LCD با نام register select معرفی می شود.که اگر به برنامه دقت کنید.این پایه از طریق پورت DTR فعال می شود.

عملکرد این آی سی در داخل جدول زیر توضیح داده شده است.همانطور که در توضیحات مربوط به نقشه مدار گفتم.وظیفه تععین Baud Rateیا نرخ ارسال اطلاعات را بعهده دارد.در زیر به دو نوع کریستال اشاره شده است.یکی 1.8432 مگاهرتز و دیگری 2.4546 مگاهرتز می باشد.که با توجه به این مقادیر خروجی های متفاوتی را در پایه های Q4 تا Q9 خواهیم داشت.همانطور که در نقشه مدار نیز ملاحظه می کنید.و با توجه به نوع عملکرد این آی سی مقدار Baud Rate ایجاد شده در پایه Q4 معادل 9600bps می باشد.

 
!آی سی CDP6402

Pin1 Vdd 5V ،Pin2 NC Not connected،Pin3 GND Ground
Pin4 PRD Reciver Register Disable،
Pin5:12 RBR8:RBR1 Reciver Buffer Register،Pin13 PE Parity Error،Pin14 FE Framing Error
Pin16 SFD Status Flag Disable، Pin15 OE Overrun ،Pin17 RRC Reciver Register Clock
Pin18 nDRR Data Reciver Reset،Pin19 ِDR Data Recived،Pin20 PRI Reciver Register In
Pin21 MR Master Reset،Pin22 TBRE Transmit Buffer register Empty
Pin23 nTBRL Transmitter Buffer Load
Pin24 TRE Transmitter Register Empty،Pin25 TRo Transmitter Register Out
Pin26:33 TBR8:TBR1 Transmitter Buffer Registe
Pin34 CRL Control Register Load،Pin35 PI Parity Inhibit،Pin36 Stop Bit Select
Pin37:38 CLS2:CLS1 Character length Select ،Pin39 EPE Even Parity Enable
Pin40 TRC Transmiter Register Clock




اگر پایه 4 این آی سی HIGH یا یک باشد.خروجی به صورت High Impedance می باشد و شما کاراکتری بر روی LCD مشاهده نخواهید کرد.به همین خاطر در نقشه این پایه زمین شده است.پایه های 5 تا 12 bus یا محل ارسال اطلاعات به LCD می باشد.
پایه 13 مربوط به Error parity است.که در این جا اگر به برنامه توجه کنید .می بینید که از parity در ارسال استفاده نشده است به همین خاطر این پایه و همچنین پایه های 14 و 15 که در ارسال و دریافت در برنامه لحاظ نشده اند به صورت not connect هستند.پایه 16 نیز اگر high باشد.باعث می شود پایه های PE, FE, OE, DR به صورت High Impedance باشند.و LCD موردی را نشان ندهد.پایه 17 و 40 نیز مربوط به تعیین baud Rate است.که در جای خود به آن اشاره شد.پایه 20 مربوط به دریافت سریال از طریق پورت سریال است.در واقع هر کاراکتری که شما تایپ می کنید.اطلاعاتش بر روی این پایه قرار می گیرد.پایه 21 نیز مربوط به reset آی سی است.که قبل از دادن تغذیه به آی سی می بایست این پایه زمین شده باشد.
پایه های 37 و 38 طول کاراکتر انتقالی را نشان می دهند.که در برنامه این طول 8 معرفی شده است.به همین خاطر پایه های 37و 38 که CLS1 و CLS2 نامیده می شوند.هر دو به مثبت ولتاژ متصل شده اند.اگر CLS1 و CLS2 هر دو زمین باشند.طول کاراکتر انتقالی 5 بیت خواهد بود.اگر CLS1 به مثبت ولتاژ متصل باشد و CLS2 به زمین طول کاراکتر انتقالی 6 خواهد بود.اگر CLS1 زمین باشد.و CLS2 به مثبت ولتاژ متصل باشد.طول کاراکتر انتقالی 7 بیت و اگر هر دو به مثبت ولتاژ متصل باشند.طول کاراکتر انتقالی 8 خواهد بود.این مسئله در برنامه نیز قابل دیدن است.

این آی سی را جهت ارسال و دریافت استاندارد RS232 به خاطر داشته باشید.چرا که اگر بخواهید در این ضمینه ها کار کنید نیاز دارید که این آی سی را خوب بشناسید.این آی سی دارای 4 عدد بافر NOT است.4 پین از این آی سی همانطور که در شکل نیز مشاهده می کنید.مربوط به ارسال و دریافت RS232 و 4 پورت دیگر مربوط به خروجی های و ورودی های این آی سی به سخت افزار ها یا آی سی های دیگر موجود در مدار است.منظور از ورودی این است که گاهی ممکن است اطلاعات از جاهای دیگر به کامپیوتر ارسال شود نه فقط از کامپیوتر به سخت افزارهای دیگر،پایه 2 ورودی مثبت ولتاژ و پایه 6 ورودی منفی ولتاژ است.اما در بیشتر موارد.برای ساخت سطح منفی ولتاژ می توانید به لینک زیر مراجعه کنید.
تغذیه دوبل 5 ولت
اگر شما تنها سطح مثبت ولتاژ را دارید.واز سطح منفی استفاده نمی کنید.می بایست پایه آی سی مربوط به سطح منفی ولتاژ را که پایه 6 است را با یک خازن الکترولیت به زمین هدایت کنید.به گونه اییکه سر مثبت خازن در زمین و سر منفی خازن در پایه 6 باشد.یکی از مزایای این آی سی قیمت ارزان آن است.برای این آی سی از خازن های الکترولیت 1 میکروفاراد نیز می توانید استفاده کنید.

با توجه به جهت فلش ها به نوع پین ها که ورودی یا خروجی هستند.،می توانید پی ببرید


!نتیجه گیری کلی :
دراین مدار شما با آی سی MAX 232 به عنوان رابط در استاندارد RS223 آشنا شدید.که در خیلی از موارد و مداراتی که به طریقی با کامپیوتر کار می کنند.به آن نیاز دارید.همچنین با آی سی مربوط به درایور LCD به نام CDP6402 و با آی سی 74HC4060
برای ایجاد Baud Rate 9600bps برای هماهنگ کردن LCD با آی سی CDP6402 و نمونه ای از برنامه C جهت موارد این چنینی آشنا شدید که هر قسمت از این مدار را می توانید برای موارد دیگر نیز تعمیم دهید

1. 1 عدد سنسور PIR
2. 1 عدد آیسی LM324
3. 1 عدد آیسی CD4538
4. 5 عدد دیود 1N914
5. 5 عدد مقاومت 1 مگا اهم
6. 4 عدد مقاومت 10 کیلو اهم
7. 1 عدد مقاومت 100 اهم
8. 2 عدد خازن 10 میکرو فاراد
9. 1 عدد خازن 1 میکرو فاراد
10. 1 عدد خارن 103
11. 1 عدد خازن 105
12. سیم تلفنی
13. برد بورد
14. 1 عدد ترانزیستور 2N3904
15. 1عدد LED
16. منبع تغذیه 6 تا 9 ولت
17. 1 عدد بیزر 9 ولت
18. رله 6 ولتی یک کنتاکت

1. سنسور PIR
2. قسمت تقویت کننده
3. مقایسه کننده
4. خروجی

اگر بخواهید از طریق این مدار یک سوییچ را درایو کنید در قسمت نقشه مدار، LED را حذف کنید.و خروجی پایه 6 آیسی 4538 را به شکل زیر ببندید.در این قسمت شما احتیاج به رله دارید.این رله، رله 5 ولت 1 کنتاکت است.در رله دو پایه مربوط به اینرجایز شدن است.یک پایه نیز مشترک بین دو پایه دیگر است.زمانیکه ولتاژ مثبت ومنفی در پایه های مربوط به اینر جایز ایجاد می شود.شما صدای تقی را در این المان خواهید شنید.این صدا بیانگر عوض شدن جهت کلید درونی رله است.در شکل زیر دو پایه مربوط به اینر جایز مشخص شده است یکی از این پایه ها به طور مستقیم به مثبت منبع تغذیه وصل می شود.و پایه دیگر این قسمت همانطور که در نقشه ملاحظه می کنید.به کلکتور ترانزیستور 3904 2N متصل می شو د.زمانیکه ولتاژ در بیس این ترانزیستور ایجاد شود.خروجی آن صفر می شود.، و ولتاژ صفر پایه دیگر مربوط به اینرجایزشدن رله به این صورت ایجاد می شود.واین اختلاف پتانسیل باعث عکس العمل در رله می شود.در زیر شما پایه مشترک رله بین دو پایه دیگر را نیز مشاهده می کنید.زمانیکه رله توسط ترانزیستور اینرجایز شود.جهت این کلید عوض می شود.حال می توانید این پایه مشترک را به مداری دیگر وصل کنیدواز این طریق آن مدار را کنترل کنید.البته تمامی این موارد مستلزم حرکت جسم دارای حرارت از مقابل سنسور PIR است.

"لطفآ برای ادامه ی مطالب روی ادامه مطالب کلیک کنید"

نگاه اجمالی

پتانسیل سنج ، وسیله‌ای الکتریکی است که از قطعه سیمی مقاوم (یا از ماده مقاوم الکتریکی) با مقاومت R تشکیل شده است و روی آن یک سر اتصال لغزنده قرار دارد. که با سیم اتصال الکتریکی برقرار می‌کند و معمولا در آزمایشگاه برای تنظیم و کنترل جریان از یک مقاومت متغیر استفاده می‌شود. پتانسیل منبع در سه محل اتصال الکتریکی دارد. عبارت است از نقطه A و B در دو سر سیم مقاوم و سر اتصال لغزنده T، پیچ تنظیم صدای رادیو یا وسایل صوتی دیگر ، پتانسیل سنجی ساده و ارزان قیمت است. اما پتانسیل سنج دقیق وسیله‌ای گرانقیمت است که برای اندازه‌گیری ولتاژ با دقت بسیار زیاد بکار برده می‌شود.

اساس کار پتانسیومتر

اگر اتصال بین نقطه A و T برقرار شود، این وسیله به یک مقاومت قابل تنظیم یا رئوستا تبدیل می‌شود. مقاومت بین نقطه‌های A و T و شکل R₁ نشان داده می شود. با حرکت سر اتصال لغزنده T در طول سیم مقاوم ، از سر اتصال A تا سر اتصال B ، مقاومت R₁ از صفر تا مقدار R تغییر می‌کند. نام پتانسیل سنج از آنجا گرفته شده است که این وسیله می‌تواند مقادیر مختلف اختلاف پتانسیل الکتریکی که یا ولتاژ ، میان سر اتصال T و یکی از دو سر سیم پتانسیل سنج (مثلا نقطه A) را بسنجد.

فرض کنید باتری با نیروی محرکه الکتریکی V به دو سر A و B ، وصل شده است. مقاومت بین A و T را R₁ و مقاومت بین B و T را R₂ می‌گیریم. به این ترتیب ، این دو مقاومت یک تقسیم کننده ولتاژ محسوب می‌شود. ولتاژ میان دو سر اتصال A و T را V_TA کسری از ولتاژ میان A و B که V_BA است. در این صورت مقاومت R₁ + R₂ ثابت و برابر با مقاومت پتانسیل سنج ، R است. هنگامی که لغزنده در طول سیم مقاوم حرکت می‌کند، مقاومت R₁ از صفر تا R و ولتاژ V_TA بیان نقطه‌های A و T از صفر تا V_RA تغییر می‌کند. این کار ، روش ساده‌ای برای تولید ولتاژ متغیر با استفاده از ولتاژ ثابت است.

مثال کاربردی

در مورد پیچ تنظیم صدای رادیو ، ولتاژ V_BA داده شده به پتانسیل سنج ، ولتاژی با بسامد صوتی متناظر با موج صوتی است. مقدار متغیر ولتاژ دو سر اتصال پتانسیل سنج (V_TA) به بلندگو داده می‌شود. (از طریق تقویت کننده رادیو) و با حرکت لغزنده شدت صوتی که از رادیو می‌شنویم، تغییر می‌کند.

پتانسیومتر دقیق

در پتانسیل سنجهای دقیق ، نسبت مقاومتهای R₁ و R₁ با دقت زیاد قابل تنظیم است. در این نوع وسایل ، یک باتری با ولتاژ V از طریق رئوستای r به پتانسیل سنج وصل می‌شود. و رئوستا تا جایی میزان می‌شود که ولتاژ V_BA مقدار معین و دقیقی (مثلا 1.6000 ولت) داشته باشد. هنگامی که ولتاژ نامعلوم V_x را از طریق گالوانومتر به سر اتصال T اعمال می‌کنیم. نسبت R₁/R را آنقدر تغییر می‌دهیم تا گالوانومتر عبور هیچ جریانی را نشان ندهد. در این شرایط ، ولتاژ V_x برابر است با (V_BA(R₁/R.

روش درجه بندی ولتاژ

برای درجه بندی ولتاژ V_BA ، پیل استانداردی را با ولتاژ دقیقا معلوم به جای V_x قرار می‌دهیم، نسبت R₁/R متناظر با این ولتاژ را تنظیم ، رئوستای r را برای جریان صفر گالوانومتر میزان می‌کنیم. با استفاده از پتانسیل سنج بسیار دقیق می‌توان ولتاژها را تا پنج رقم با معنی و تا حد میلی ولت هم اندازه ‌گیری کرد. اما ، فرآیند اندازه گیری با پتانسیل سنج کند و دستگاه اندازه ‌گیری هم پر حجم است. در حال حاضر ، بیشتر اندازه گیریهای دقیق ولتاژ با استفاده از ولت سنجهای رقمی و دقیق انجام می‌گیرند. پتانسیل سنج را برای درجه بندی ولت سنج رقمی می‌توان بکار برد.

مباحث مرتبط با عنوان

• باتری
• بهم بستن مقاومتها
• جریان الکتریکی
• رئوستا
• گالوانومتر
• گالوانومتر دیجیتالی
• مقاومت الکتریکی
• مقاومت متغییر
• ولت متر

دید کلی

اصولا مولتی مترها ابزاری در صنعت الکترونیک هستند که برای اندازه گیری جریان و ولتاژ مقاومت بکار می‌روند. این ابزارها بر دو نوع آنالوگ و دیجیتال تقسیم بندی شده اند. در نوع آنالوگ عقربه‌ای است که بر روی یک صفحه مدرج حرکت می‌کند. در نوع دیجیتال ابتدا پارامتر الکتریکی مورد نظر به سیگنال پالسی تبدیل می‌گردد، پالسهای مزبور در دستگاه اندازه گیری بوسیله آی سی های شمارنده شمرده شده و توسط نشان دهنده‌های دیجیتال به صورت رقمی نشان داده می‌شود.

اساس اندازه گیری مقاومت

اساس اندازه گیری مقاومت بر قانون ساده اهم است، به این ترتیب که هر گاه r مقاومت داخلی ولت متر و ولتاژ منبع جریان ، R مقاومت مجهول مفروض باشد بر طبق قانون اهم رابطه زیر بین آنها برقرار می‌شود:

e و E به ترتیب مقدار ولتی است که صفحه مدرج ولت متر قبل از قرار دادن R در مدار نشان می‌دهد که این دو مقدار باید با استفاده از یک حساسیت اندازه گیری شود.

انحراف عقربه

هر چقدر مقاومت مجهول R کوچکتر باشد انحراف عقربه بیشتر است و بالعکس در این صورت یعنی برای اندازه گیری دقیق مقاومتها حساسیت دستگاه برعکس مقدار مقاومت مورد اندازه تنظیم می‌شود. یعنی برای اندازه گیری مقاومتهای بزرگتر ولتاژ زیادی ضروری است. برای اندازه گیری مقاومتهای مجهول به محاسبه فوق احتیاجی نیست، زیرا وقتی ولت متر به صورت اهم متر بکار می‌رود درجات صفحه مدرج بر طبق رابطه بالا با مقیاس اهم تقسیم بندی شده است.

اندازه گیری مقاومتهای کمتر از صد اهم

برای اندازه گیری چنین مقاومتهایی مقاومت مجهول R بطور موازی به میلی آمپر متر وصل شده و بطور سری به R₁ وصل می شود در این صورت مقاومت مجهول R از رابطه زیر بدست می‌آید:


R = IR₁/I-i که I و i جریانی است که به ترتیب میلی آمپر mA قبل و بعد از قرار دادن R نشان می‌دهد.

کاربردهای اهم متر

• از یک اهم متر می‌توان برای آزمایش نیمه هادیهایی مثل دیود و ترانزیستور استفاده کرد. همانطور که می‌دانید دیود در حالت بایاس (گرایش) مستقیم دارای مقاومت کم و در حالت بایاس معکوس دارای مقاومت بسیار زیادی است، بنابراین دیود تحت آزمایش باید در یک جهت جریان را عبور داده و در جهت دیگر مانع از عبور آن گردد، به عبارت دیگر مقاومت اهمی دیود در یک جهت کم و در جهت دیگر زیاد می‌باشد، البته این روش برای آزمایش و تست دیودهای پیوندی معمولی است و نمی‌توان از آن برای دیودهای دیگر مانند زنر استفاده کرد.
  
  یک ترانزیستور از لحاظ عملکرد درست مانند دو دیود که کاتد یا آندهایشان به هم متصل شده است می‌باشد، بنابراین پایه‌های بیس ، امیتر باید در یک جهت دارای مقاومت زیاد و در جهت دیگر دارای مقاومت کم باشد. همچنین مقاومت بین پایه‌های امیتر ، کلکتور در هر دو جهت باید زیاد باشد در غیر این صورت ترانزیستور خراب است.
  
  
• یکی دیگر از کاربردهای اهم متر در آزمایش خازنها (مخصوصا خازنهای الکترولیتی) است. با استفاده از یک اهم متر می‌توان پی به سالم بودن یا خراب بودن خازنها برد. فرض کنید می‌خواهیم خازن 0.25 میکروفاراد را آزمایش‌کنیم دو سر خازن را به سیمهای پروب اهم متر وصل می‌کنیم و آن را در وضعیت Rx10000 قرار می‌دهیم .اگر خازن مزبور دارای نشت باشد عقربه اهم متر مقدار ثابت مقاومت را نشان خواهد داد، اما در مورد خازن سالم عقربه پس از انحراف کمی که به سمت راست پیدا می‌کند به سر جای خود بر می‌گردد.
  
  اگر در این حالت عقربه به هیچ وجه به سمت راست حرکت نکرد و مقاومت بی‌نهایت را نشان داد پایه‌های خازن از داخل قطع است و باید دور انداخته شود. هنگامی که خازن 0.25 میکروفارادی سالم است به هنگام تعویض سیمهای پروب عقربه به اندازه یک چهارم پانل به سمت راست منحرف شدند و سپس با سرعت بجای خود بر می‌گردد.

سلکتور یا کلید انتخابگر

معمولا در مولتی مترها دو کلید در سلکتور دیده می‌شود که یکی بزرگتر است و در وسط قرار گرفته است. کلید وسط Range Salitch نام دارد که ردیفهای قابل اندازه گیری را تعیین می‌کند و کلید کوچک کناری Function Switch نام دارد که برای انتخاب پارامتر مورد سنجش بکار می‌رود. به هنگام اندازه گیری مقاومت پس از قرار دادن کلیدها در وضعیت مناسب دو سر پروب را به هم متصل می‌کنیم و با چرخاندن دگمه ZERO OHMS عقربه مولتی متر را بر روی صفر اهم ثابت می‌کنیم.

صفحه مدرج

مقداری که بر روی صفحه مدرج می‌خواهیم باید متناسب با رنج یا ردیفی باشد که توسط سلکتور بزرگ انتخاب کرده‌ایم، این موضوع در صحیح خواندن پارامترهای مورد اندازه گیری بسیار مهم است و باید مورد نظر قرار داد. درجه بندی مربوط به مقاومت که با اهم (OHMS) نشان داده شده است، بسیار غیر خطی است. علت این امر این است که خود اندازه گیر دارای مقاومت داخلی می‌باشد که بر روی مقاومت مورد اندازه گیری اثر می‌گذارد مولتی مترهایی که در حالت اهم دارای وضعیتهای متفاوتی می‌باشند. کلید سلکتور را باید در وضعیتی قرار داد که به هنگام اندازه گیری مقاومت یک قطعه یا بخش از یک مدار ، عقربه تا وسط حرکت کند، در این حالت مقدار خوانده شده بر روی صفحه مدرج خطای کمتری را دارا خواهد بود.

مباحث مرتبط با عنوان

• آمپر متر
• جریان الکتریکی
• دیود
• طرز کار ترانزیستور
• قانون اهم
• گالوانومتر
• گالوانومتر پیشرفته
• ولت متر

کار با مولتی متر

آیا تا کنون به آزمایشگاه برق – الکترونیک وارد شده اید؟ ممکن است که ترس از برق گرفتگی و یا هر حاد ثه ای دیگر سدی برای کنجکاوی شما گردد. اما در واقع چنین نیست . با رعایت کردن کلیه نکات ایمنی بی شک شما نیز می توان از لذت کشفیات جدید و یا حتی شنیدن صدای یک بوق ساده که ساخته دست خود شماست برخوردار گردید.

در این پست قصد داریم شما را با ساده ترین دستگاه اندازگیری در آزمایشگاه برق آشنا کنیم.

مولتی متر:

مولتی متر ها امروزه در انواع مختلف دیجیتالی با قابلیت های متفاوت در بازار یافت می شود. برای شروع بد نیست با ساده ترین آن "مولتی متر selector ی " کار خود را آغاز کنیم.

در شمای کلی این دستگاه یک صفحه مدرج به همراه یک selector مشاهده می کنید. همانطور که از اسم آن مشهود است این دستگاه برای اندازگیری کمیت هایی مانند اختلاف پتانیسل- مقاومت- جریان طراحی گردیده و برای استفاده از selector دستگاه به ترتیب بر روی واژه های volt- ohm – ampere کمک گرفته می شود.
لازم به تذکر است روی دسته سلکتور نشانگری مو جود است که تعیین کننده دامنه کاری در اندازگیری های شما می باشد.
این دستگاه نیز مانند هر سیستم دیگری دارای دو ترمینال آند و کاتد می باشد. برای استفاده صحیح از دستگاه بایستی سیم مشکی را به ترمینال منفی و سیم قرمز را به ترمینال مثبت متصل کنید. حال دکمه power دستگاه را زده و هر نوع اندازگیری را می توانید شروع کنید.

حال فرض می کنیم که مقاوتی را که می خواهیم آزمایش کنیم 100 اهم باشد. با تو جه به اینکه سلکتور روی 1*R ایستاده عقربه عدد 100 را نشان میدهد و چنانچه رنگهای روی مقاومت پاک شده باشند در خواهیم یافت که مقاومت ما 100 اهمی است ولی اگر مقاومت ما از 5 کیلو اهم بیشتر باشد عقربه تقریبا روی علامت بینهایت می ایستد و ما در این مبنا نمی توانیم مقدار مقاومت را بخوانیم . از این رو سلکتور را روی R*10 قرار میدهیم.
R*10 به این معنی است که اگر عقربه هر عددی را نشان دهد آن عدد باید ضربدر 10 شود تا مقدار اصلی مقاوت را بتوانیم بخوانیم.

به عنوان مثال اگر مقاومت ما 10 کیلو اهم باشد عقربه روی یک کیلو اهم می ایستد و اگر یک کیلو را ضربدر 10 کنیم مقدار اصلی مقاومت که همان 10 کیلو اهم است به دست می آید. در این ردیف Range یا مبنا نیز بیشتر از 50 کیلو اهم را نمی توان خواند. پس اگر مقاومت ما از این مقدار بیشتر باشد باید سلکتور را روی R*100 قرار دهیم و همانطور مانند قبل هر چه عقربه نشان داد باید این دفعه ضربدر 100 کنیم.

مطلبی را که باید یاد آور شویم این است که هر وقت ما مبنا و یا رنج را در قسمت آزمایش مقاومتها عوض کنیم باید عقربه را "میزان" یا Adjust کنیم.

طریقه میزان کردن عقربه(calibration):
به این ترتیب است که اگر سلکتور را روی RX قرار دادیم باید دو سیم اهم متر را به هم وصل کنیم. در این صورت عقربه منحرف می شود و باید روی عدد صفر بایستد. چون مقاوتی بین دو سیم اهم متر وجود ندارد. ولی اگر اینطور نشد باید عقربه را با ولومی که سمت راست اهم متر با علامت اهم نشان داده شده میزان کنیم تا روی عدد صفر بی حرکت بماند و بعد مقاومت مورد نظر را آزمایش می کنیم .

حال به قسمت ولتاژها می پردازیم:
ابتدا از ولتاژ مستقیم DC.V شروع می کنیم. همانطور که میبینید این قسمت دارای شش مبنای اندازگیری است که از 0.25 ولت تا 1000 ولت مستقیم را می تواند اندازه بگیرد. طرز کار این قسمت نیز تقریبا مانند اهم است یعنی اگر سلکتور را روی 10 ولت قرار دهیم دستگاه ما حداکثر تا 10 ولت را می تواند نشان دهد.
این طبقه بندی اعداد را روی صفحه قسمتی که سه طبقه عدد قرار دارد می توانید ببینید. سمت چپ مدار نیز با DC.V و میلی آمپر مشخص شده . حال اگر شما خواسته باشید که یک باتری و یا منبع تغذیه جریان مستقیم را آزمایش کنید باید سیم مثبت دستگاه را به مثبت منبع تغذیه و سیم منفی دستگاه را به منفی منبع تغذیه وصل نمایید. اگر چنانچه باتری شما به عنوان مثال شش ولت است باید سلکتور را روی عدد 10 قرار دهید. در این صورت عقربه عدد 6 را نشان می دهد ولی اگر باتری شما از 10 ولت بیشتر و از 50 ولت کمتر بود باید سلکتور را روی عدد 50 قرار داد و چنانچه بیشتر بود روی 1000 ولت.

برای اندازگیری جریان مستقیم نیز مانند ولتاژ عمل میکنیم . یعنی اگر سلکتور را روی عدد 0.5 قرار دهیم دستگاه حداکثر تا 0.5 میلی آمپر میتواند اندازه بگیرد و اگر روی 10 باشد حداکثر 10 میلی آمپر و چنانچه روی 250 باشد تا 250 میلی آمپر.

در پست های آینده به توضیحات بیشتری در مورد دیگر دستگاه های اندازگیری خواهیم پرداخت.

    ترانسفورماتور از ویکی‌پدیا، دانشنامهٔ آزاد پرش به: ناوبری, جستجو ترانسفورماتور (Transformer) وسیله‌ای است که انرژی الکتریکی را به وسیله دو سیم‌پیچ و از طریق القای الکتریکی از یک مدار به مداری دیگر منتقل می‌کند. به این صورت که جریان جاری در مدار اول (اولیه ترانسفورماتور) موجب به وجود آمدن یک میدان مغناطیسی در اطراف سیم‌پیچ اول می‌شود, این میدان مغناطیسی به نوبه خود موجب به وجود آمدن یک ولتاژ در مدار دوم می‌شود که با اضافه کردن یک بار به مدار دوم این ولتاژ می‌تواند به ایجاد یک جریان در ثانویه بینجامد. ولتاژ القا شده در ثانویه VS و ولتاژ دو سر سیم‌پیچ اولیه VP دارای یک نسبت با یکدیگرند که به طور ایده‌آل برابر نسبت تعداد دور سیم پیچ ثانویه به سیم‌پیچ اولیه است: به این ترتیب با اختصاص دادن امکان تنظیم تعداد سیم‌پیچ‌های ترانسفورماتور, می‌توان امکان تغییر ولتاژ در ثانویه ترانس را فراهم کرد. یکی از کاربرد‌های بسیار مهم ترانسفورماتورهای کاهش جریان پیش از خطوط انتقال انرژی الکتریکی است. دلیل استفاده از ترانسفورماتور در ابتدای خطوط این است که همه هادی‌های الکتریکی دارای میزان مشخصی مقاومت الکتریکی هستند, این مقاومت می‌تواند موجب اتلاف انرژی در طول مسیر انتقال انرژی الکتریکی شود. میزان تلفات در یک هادی با مجذور جریان عبوری از هادی رابطه مستقیم دارد و بنابر این با کاهش جریان می‌توان تلفات را به شدت کاهش داد. با افزایش ولتاژ در خطوط انتقال به همان نسبت جریان خطوط کاهش می‌یابد و به این ترتیب هزینه‌های انتقال انرژی نیز کاهش می‌یابد, البته با نزدیک شدن خطوط انتقال به مراکز مصرف برای بالا بردن ایمنی ولتاژ خطوط در چند مرحله و باز به وسیله ترانسفورماتورها کاهش می‌یابد تا به میزان استاندارد مصرف برسد. به این ترتیب بدون استفاده از ترانسفورماتورها امکان استفاده از منابع دوردست انرژی فراهم نمی‌آمد. ترانسفورماتورها یکی از پرراندمان‌ترین تجهیزات الکتریکی هستند به طوری که در برخی ترانسفورماتورهای بزرگ راندمان به 99.75٪ نیز می‌رسد. امروزه از ترانسفورماتورها در اندازه‌ها و توان‌های مختلفی استفاده می‌شود از یک ترانسفورماتور بند انگشتی که در یک میکروفن قرار دارد تا ترانسفورماتورهای غول‌پیکر چند گیگا ولت-آمپری. همه این ترانسفورماتورها اصول کار یکسانی دارند اما در طراحی و ساخت متفاوت هستند. شکل-1 یک ترانسفورماتور توزیع بر روی یک تیر. فهرست مندرجات[نهفتن] ۱ اصول پایه ۱.۱ قانون القا ۱.۲ معادله ایده‌ال توان ۱.۳ مبحث فنی ۲ ملاحظات عملی ۲.۱ شار پراکندگی ۲.۲ تاثیر فرکانس ۳ تلفات انرژی ۳.۱ مقاومت سیم‌پیچ‌ها ۳.۲ تلفات پسماند (هیسترزیس) ۳.۳ جریان گردابی ۳.۴ تغییر شکل بر اثر مغناطیس ۳.۵ تلفات مکانیکی ۴ مدار معادل ۵ انواع ۵.۱ اتوترانسفورماتور ۵.۲ ترانسفورماتور چند فازه ۶ طبقه‌بندی ۷ ساختمان ۷.۱ هسته ۷.۱.۱ هسته لایه لایه شده ۷.۱.۲ هسته‌های یکپارچه ۷.۱.۳ هسته‌های حلقوی ۸ جستارهای وابسته ۹ منابع // [ویرایش] اصول پایه به طور کلی یک ترانسفورماتور بر دو اصل استوار است: اول اینکه, جریان الکتریکی می‌تواند یک میدان مغناطیسی پدید آورد (الکترومغناطیس) و دوم اینکه, یک میدان الکتریکی متغییر در داخل یک حلقه سیم‌پیچ می‌تواند موجب به وجود آمدن یک ولتاژ در دو سر سیم‌پیچ شود. ساده‌ترین طراحی برای یک ترانسفورماتور در شکل 2 آمده است. جریان جاری در سیم‌پیچ اولیه موجب به وجود آمدن یک میدان مغناطیسی می‌گردد. هر دو سیم‌پیچ اولیه و ثانویه بر روی یک هسته که دارای خاصیت نفوذپذیری مغناطیسی بالایی است (مانند آهن) پیچیده شده‌اند. بالا بودن نفوذپذیری هسته موجب می‌شود تا بیشتر میدان تولید شده توسط سیم‌پیچ اولیه از داخل هسته عبور کرده و به سیم‌پیچ ثانویه برسد. [ویرایش] قانون القا میزان ولتاژ القا شده در سیم‌پیچ ثانویه را می‌توان به وسیله قانون فاراده به دست آورد: در فرمول بالا VS ولتاژ لحظه‌ای, NS تعداد دورهای سیم‌پیچ در ثانویه و Φ برابر مجموع شار مغناطیسی است که از یک دور از سیم‌پیچ می‌گذرد. با توجه به این فرمول تا زمانی که شار در حال تغییر از دو سیم پیچ اولیه و ثانویه عبور کند ولتاژ لحظه‌ای در اولیه یک ترانسفورماتور ایده‌آل از فرمول زیر بدست می‌آید: و با توجه به تعداد دور سیم‌پیچ‌های اولیه و ثانویه و این معادله ساده می‌توان میزان ولتاژ القایی در ثانویه را بدست آورد: شکل-2 یک ترانسفورماتور کاهنده ایده‌آل و مسیر عبور شار در هسته [ویرایش] معادله ایده‌ال توان اگر سیم‌پیچ ثانویه به یک بار متصل شده باشد جریان در سیم‌پیچ ثانویه جاری خواهد شد و به این ترتیب توان الکتریکی بین دو سیم‌پیچ منتقل می‌شود. به طور ایده‌آل ترانسفورماتور باید کاملاً بدون تلفات کار کند و تمام توانی که به ورودی وارد می‌شود به خروجی برسد وبه این ترتیب توان ورودی و خروجی باید برابر باشد و در این حالت داریم: Pincoming = IPVP = Poutgoing = ISVS و همچنین در حالت ایده‌آل خواهیم داشت: بنابر این اگر ولتاژ ثانویه از اولیه بزرگتر باشد جریان ثانویه باید به‌همان نسبت از جریان اولیه کوچکتر باشد. همانطور که در بالا اشاره شد در واقع بیشتر ترانسفورماتورها راندمان بسیار بالایی دارند و به این ترتیب نتایج به دست آمده از این معادلات به مقادیر واقعی بسیار نزدیک خواهد بود. [ویرایش] مبحث فنی تعاریف ساده شده بالا از بسیاری از مباحث پیچیده درباره ترانسفورماتورها گذشته است. در یک ترانسفورماتور ایده‌آل, ترانسفورماتور دارای یک هسته بدون مقاومت مغناطیسی و دو سیم‌پیچ بدون مقاومت الکتریکی است. زمانی که ولتاژ به ورودی‌های اولیه ترانسفورماتور اعمال می‌شود برای به وجود آمدن شار در مدار مغناطیسی هسته, جریانی کوچکی در سیم‌پیچ اولیه جاری می‌شود. از آنجایی که در ترانسفورماتور ایده‌آل هسته فاقد مقاومت مغناطیسی است این جریان قابل چشم پوشی خواهد بود در حالی که در یک ترانسفورماتور واقعی این جریان بخشی از تلفات ترانسفورماتور را تشکیل خواهد داد. [ویرایش] ملاحظات عملی [ویرایش] شار پراکندگی در یک ترانسفورماتور ایده‌آل شار مغناطیسی تولید توسط سیم‌پیچ اول به طور کامل توسط سیم‌پیچ دوم جذب می‌شود اما در واقع بخشی از شار مغناطیسی در فضای اطراف پراکنده می‌شود. به شاری که در حین انتقال از مسیر خود جدا می‌شود شار پراکندگی (leakage flux) می‌گویند. این شار پراکندگی موجب به وجود آمده اثر خود القا در سیم‌پیچ‌ها می‌شود و به این ترتیب موجب می‌شود که در هر سیکل, انرژی در سیم‌پیچ ذخیره شده و در نیمه پایانی سیکل آزاد شود. این اثر به طور مستقیم باعث ایجاد افت توان نخواهد شد اما به دلیل ایجاد اختلاف فاز موجب ایجاد مشکلاتی در تنظیم ولتاژ خواهد شد و به این ترتیب باعث خواهد شد تا ولتاژ ثانویه دقیقاً نسبت واقعی خود با ولتاژ اولیه حفظ نکند؛ این اثر به ویژه در بارهای بزرگ خود را نشان خواهد داد. به همین دلیل ترانسفورماتورهای توزیع طوری ساخته می‌شوند تا کمترین میزان تلفات پراکندگی را داشته باشند. با این حال در برخی کاربردها, وجود تلفات پراکندگی بالا پسندیده است. در این ترانسفورماتورها با استفاده از روش‌هایی مانند ایجاد مسیرهای مغناطیسی طولانی, شکاف‌های هوایی یا مسیرهای فرعی مغناطیسی اقدام به افزایش شار پراکندگی می‌کنند. دلیل افزایش عمدی تلفات پراکندگی در این ترانسفورماتورها قابلیت بالای این نوع ترانسفورماتورها در تحمل اتصال کوتاه است. از این گونه ترانسفورماتورها برای تغذیه بارهای دارای مقاومت‌ منفی مانند دستگاه‌های جوش (یا دیگر تجهیزات استفاده کننده از قوس الکتریکی), لامپ‌های بخار جیوه و تابلوهای نئون یا ایجاد ایمنی در بارهایی که احتمال بروز اتصال کوتاه در آنها زیاد است استفاده می‌شود. [ویرایش] تاثیر فرکانس مشتق زمان در قانون فاراده نشان می‌دهد که شار در یک سیم‌پیچ, برابر انتگرال ولتاژ ورودی است. در یک ترانسفورماتور ایده‌آل افزایش شار در سیم‌پیچ به طور خطی در نظر گرفته می‌شود اما در عمل شار مغناطیسی با سرعت نسبتا زیاد افزایش پیدا می‌کند این افزایش تا جایی ادامه دارد که شار به نقطه اشباع مغناطیسی هسته می‌رسد. به خاطر افزایش ناگهانی جریان مغناطیس کننده در یک ترانسفورماتور واقعی, همه ترانسفورماتورها باید همیشه با جریان متناوب سینوسی (نه پالسی) تغذیه شوند. معادله عمومی EMF برای ترانسفورماتورها اگر شار مغناطیسی را سینوسی در نظر بگیریم رابطه بین ولتاژ E, فرکانس منبع f, تعداد دور N, سطح مقطع هسته A و ماکزیمم چگالی مغناطیسی B از رابطه عمومی EMF و به صورت زیر به دست می‌آید: برای یک ترانسفورماتور در چگالی مغناطیسی ثابت, EMF با افزایش فرکانس افزایش می‌یابد که تاثیر آن را می‌توان از معادله عمومی EMF محاسبه کرد. بنابراین با استفاده از ترانسفورماتورها در فرکانس بالاتر می‌توان بهره‌وری آنها را نسبت به وزن‌شان افزایش داد چراکه یک ترانسفورماتور با حجم هسته ثابت در فرکانس بالاتر می‌تواند میزان توان بیشتری را بین سیم‌پیچ‌ها جابجا کند و تعداد دور سیم‌پیچ کمتری نیز برای ایجاد یک امپدانس ثابت نیاز خواهد بود. با این حال افزایش فرکانس می‌تواند موجب به وجود آمدن تلفات مضایف مانند تلفات هسته و اثر سطحی در سیستم شود. در هواپیماها و برخی تجهیزات نظامی از فرکانس 400 هرتز استفاده می‌شود چراکه با این کار گذشته از افزایش برخی تلفات می‌توان حجم تجهیزات را کاهش داد. به طور کلی استفاده از یک ترانسفورماتور در ولتاژ نامی ولی فرکانس بیش از نامی موجب کاهش جریان مغناطیس کننده می‌شود و به این ترتیب در فرکانسی کمتر از فرکانس نامی جریان مغناطیس کننده می‌تواند در حد زیادی افزایش یابد. البته استفاده از ترانسفورماتورها در فرکانس‌های بیشتر یا کمتر از فرکانس نامی باید قبل از اقدام, مورد ارزیابی قرار گیرد تا شرایط ایمن برای کار ترانس مثل سنجش ولتاژها, تلفات و استفاده از سیستم خنک‌کننده خاص بررسی شود. برای مثال ترانسفورماتورها باید به وسیله رله‌های ولتاژ به ازای فرکانس مجهز شوند تا در مقابل اضافه ولتاژهای ناشی از افزایش فرکانس محافظت شوند. [ویرایش] تلفات انرژی یک ترانسفورماتور ایده‌آل هیچ تلفاتی نخواهد داشت و در واقع راندمانی برابر 100٪ دارد. با این حال ترانسفورماتورهای واقعی نیز جزو بهره‌ورترین تجهیزات الکتریکی محسوب می‌شود به طوری که نمونه‌های آزمایشی ترانسفورماتورهایی که با بهرگیری از ابر رسانا ساخته شده‌اند به راندمانی برابر 99.85٪ دست یافته‌اند. به طور کلی ترانسفورماتورهای بزرگتر از راندمان بالاتری برخوردارند و ترانسفورماتورهایی که برای مصارف توزیعی مورد استفاده قرار می‌گیرند از راندمانی در حدود 95٪ برخوردارند در حالی که ترانسفورماتورهای کوچک مانند ترانسفورماتورهای موجود در اداپتورها راندمانی در حدود 85٪ دارند. تلفات به وجود آمده در ترانسفورماتور با توجه به عوامل به وجود آورنده یا محل اتلاف انرژی به این صورت طبقه بندی می‌شوند: [ویرایش] مقاومت سیم‌پیچ‌ها جریانی که در یک هادی جاری می‌شود با توجه به میزان مقاومت الکتریکی هادی می‌تواند موجب به وجود آمدن حرارت در محل عبور جریان شود. در فرکانس‌های بالاتر اثر سطحی و اثر مجاورت نیز می‌توانند تلفات مضایفی را در ترانسفورماتور به وجود آورند. [ویرایش] تلفات پسماند (هیسترزیس) هر بار که جهت جریان الکتریکی به‌خاطر وجود فرکانس عوض می‌شود با توجه به جنس هسته, مقدار کمی انرژی در هسته باقی می‌ماند. به این ترتیب برای یک هسته با جنس ثابت این نوع تلفات با میزان فرکانس تناسب دارد و با افزایش فرکانس تلفات پسماند هسته نیز افزایش می‌یابد. [ویرایش] جریان گردابی شکل-3 یک ترانسفورماتور ایده‌آل به عنوان المانی در مدار مواد فرومغناطیس معمولا هادی‌های الکتریکی خوبی نیز هستند و بنابراین هسته ترانسفورماتورمی‌تواند مانند یک مدار اتصال کوتاه شده عمل کند. بنابراین حتی با القای میزان کمی ولتاژ, جریان در هسته به شدت بالا می‌رود. این جریان جاری در هسته گذشته از به وجود آوردن تلفات الکتریکی موجب به وجود آمدن حرارت در هسته نیز می‌شود. جریان گردابی در هسته با مجذور فرکانس منبع رابطه مستقیم و با مجذور ضخامت ورق هسته رابطه معکوس دارد. برای کاهش تلفات گردابی در هسته, هسته‌ها را ورقه ورقه کرده و آنها را نسبت به یکدیگر عایق می‌کنند. [ویرایش] تغییر شکل بر اثر مغناطیس شار مغناطیسی در یک ماده فرومغناطیس موجب حرکت نسبی ورقه‌های هادی نسبت به یکدیگر می‌شود. در صورت محکم نبودن این ورقه‌ها این اثر می‌تواند موجب ایجاد صدایی شبیه وز وز در هنگام کار کردن ترانسفورماتور شود به این اثر تغییر شکل بر اثر میدان مغناطیسی یا Magnetostriction می‌گویند. این اثر می‌تواند موجب به وجود آمدن گرما در اثر اصطکاک بین صفحات نیز شود. [ویرایش] تلفات مکانیکی به دلیل وجود تغییر شکل بر اثر مغناطیس در یک ترانسفورماتور بین قطعات ترانسفورماتور نوعی حرکت به وجود می‌آید این تحرک نیز به نوبه خود موجب به وجود آمدن تلفات مکانیکی در ترانسفورماتورخواهد شد. در صورتی که قطعات موجود در ترانسفورماتور به خوبی در جای خود محکم نشده باشند, تحرکات مکانیکی آنها نیز افزایش یافته و در نتیجه تلفات مکانیکی نیز افزایش خواهد یافت. شکل-4 مدار معادل یک تراسنفورماتور [ویرایش] مدار معادل محدودیت‌های فیزیکی یک ترانسفورماتور واقعی به صورت یک مدار نمایش داده می‌شوند. این مدار معادل از تعدادی از عوامل به وجود آورنده تلفات یا محدودیت‌ها و یک ترانسفورماتور ایده‌آل تشکیل شده است. تلفات توان در سیم‌پیچ یک ترانسفورماتور به طور خطی تابعی از جریان هستند و به راحتی می‌تواند آنها را به صورت مقاومت‌هایی سری با سیم‌پیچ‌های ترانسفورماتور نمایش داده شود؛ این مقاومت‌ها RS و RP هستند. با بررسی خواص شار پراکندگی می‌توان آن را به صورت خود القاهای XP و XS نشان داد که به صورت سری با سیم‌پیچ ایده‌آل قرار می‌گیرند. تلفات آهنی از دو نوع تلفات گردابی (فوکو) و پسماند (هیسترزیس) تشکیل شده. در فرکانس ثابت این تلفات با مجذور شار هسته نسبت مستقیم دارند و از آنجایی که شار هسته نیز تقریباً با ولتاژ ورودی نسبت مستقیم دارد این تلفات را می‌توان به صورت مقاومتی موازی با مدار ترانسفورماتور نشان داد. این مقاومت همان RC است. هسته‌ایی با نفوذ‌پذیری محدود نیازمند جریان IM خواهد بود تا همچنان شار مغناطیسی را در هسته برقرار کند. بنابراین تغییرات در جریان مغناطیس کننده با تغییرات در شار مغناطیسی هم فاز خواهد بود و به دلیل اشباع پذیر بودن هسته, رابطه بین این دو خطی نخواهد بود. با این حال برای ساده کردن این تاثیرات در بیشتر مدارهای معادل این رابطه خطی در نظر گرفته می‌شود. در منابع سینوسی شار مغناطیسی 90 درجه از ولتاژ القایی عقبتر خواهد بود, بنابراین این اثر را می‌توان با القاگر XM در مدار نشان داد که به طور موازی با تلفات آهنی هسته RC قرار می‌گیرد. RC و XM را در برخی موارد با هم به صورت یک شاخه در نظر می‌گیرند و آن را شاخه مغناطیس کننده می‌نامند. اگر سیم‌پیچ ثانویه ترانسفورماتور را مدار باز کنیم تمامی جریان عبوری از اولیه ترانسفورماتور جریان I0 خواهد بود که از شاخه مغناطیس کننده عبور خواهد کرد این جریان را جریان بی‌باری نیز می‌نامند. مقاومت‌های موجود در طرف ثانویه یعنی RS و XS نیز باید به طرف اولیه منتقل شوند. این مقاومت‌ها در واقع معادل تلفات مسی و پراکندگی در طرف ثانویه هستند و به صورت سری با سیم پیچ ثانویه قرار می‌گیرند. مدار معادل حاصل را مدار معادل دقیق می‌نامند گرچه در این مدار معادل نیز از برخی ملاحضات پیچیده مانند اثرات غیرخطی چشم پوشی می‌کند. [ویرایش] انواع ساخت انواع مختلف ترانسفورماتورها به منظور رفع اهداف استفاده از آنها در کاربردهای متفاوت می‌باشد. در این میان برخی از انواع ترانسفورماتورها بیشتر مورد استفاده قرار می‌گیرند که می‌توان به نمونه‌ها زیر اشاره کرد: [ویرایش] اتوترانسفورماتور اتوترانسفورماتور به ترانسفورماتوری گفته می‌شود که تنها از یک سیم‌پیچ تشکیل شده است. این سیم‌پیچ دارای دو سر ورودی و خروجی و یک سر در میان است. به طوری که می‌توان گفت سیم‌پیچ کوتاه‌تر(که در ترنس کاهنده سیم‌پیچ ثانویه محسوب می‌شود) قسمتی از سیم‌پیچ بلندتر است. در این گونه ترانسفورماتورها تا زمانی که نسبت ولتاژ-دور در دو سیم‌پیچ برابر باشد ولتاژ خروجی از نسبت سیم‌پیچ تعداد دور سیم‌پیچ‌ها به ولتاژ ورودی به دست می‌آید. با قرار دادن یک تیغه لغزان به جای سر وسط ترانس, می‌توان نسبت سیم‌پیچ‌های اولیه و ثانویه را تا حدودی تغییر داد و به این ترتیب ولتاژ پایانه خروجی ترانسفورماتور را تغییر داد. مزیت استفاده از اتوترانسفورماتور کم هزینه تر بودن آن است چراکه به جای استفاده از دو سیم‌پیچ تنها از یک سیم‌پیچ در آنها استفاده می‌شود. [ویرایش] ترانسفورماتور چند فازه برای تغذیه بارهای سه فاز می‌توان از سه ترانسفورماتور جداگانه استفاده کرد یا آنکه از یک ترانسفورماتور سه فاز استفاده کرد. در یک ترانسفورماتور سه فاز مدارهای مغناطیسی با هم مرتبط هستند و بنابر این هسته دارای شار مغناطیسی در سه فاز متفاوت است. برای چنین هسته‌هایی می‌توان از چندین شکل مختلف برای هسته استفاده کرد که این شکل‌های مختلف هر یک دارای مزایا و معایبی هستند و در مواردی خاص کاربرد دارند. [ویرایش] طبقه‌بندی به دلیل وجود کاربردهای متفاوت برای ترانسفورماتورها, آنها ار بر حسب پارامترهای متفاوتی طبقه‌بندی می‌کنند: بر حسب رده توان: از کسری از ولت-آمپر تا بیش از هزار مگا ولت-آمپر. بر حسب محدوده فرکانس: فرکانس قدرت, فرکانس صوتی, فرکانس رادئویی بر حسب رده ولتاژ: از چند ولت تا چند صد کیلوولت بر حسب نوع خنک کنندگی: خنک کننده هوا, روغنی, خنک کنندگی با فن, خنک کنندگی آب. بر حسب نوع کاربرد: منبع تغذیه, تطبیق امپدانس, تثبیت کننده ولتاز و جریان خروجی یا ایزوله کردن مدار. برحسب هدف نهایی کاربرد: توزیع, یکسوسازی, ایجاد قوس الکتریکی, ایجاد تقویت کننده. بر حسب نسبت سیم‌پیچ‌ها: افزاینده, کاهنده, ایزوله کننده (با نسبت تقریبا یکسان در دوسیم‌پیچ), متغیر. [ویرایش] ساختمان [ویرایش] هسته [ویرایش] هسته لایه لایه شده لایه لایه کردن هسته ترانس جریان گردابی را به شدت کاهش می‌دهد. ترانسفورماتورها مورد استفاده در کاربردهای قدرت یا فرکانس رادئویی معمولا از هسته با جنس فولاد سیلیکاتی با قابلیت نفوذ‌پذیری مغناطیسی بالا استفاده می‌کنند. قابلیت نفوذ‌پذیری مغناطیسی در فولاد بارها بیشتر از نفوذپذیری در خلا است و به این ترتیب با استفاده از هسته‌های فولادی جریان مغناطیس کننده مورد نیاز برای هسته به شدت کاهش می‌یابد و شار در مسیری کاملا نیزدیک به سیم‌پیچ‌ها محبوس می‌شود. سازندگان ترانسفورماتورهای اولیه به سرعت متوجه این موضوع شدند که استفاده از هسته یک پارچه باعث افزایش تلفات گردابی در هسته ترانسفورماتور می‌شود و در طراحی‌های خود از هسته‌هایی استفاده کردند که از دسته‌های عایق شده آهن تولید شده بود. در طراحی‌هایی بعدی با استفاده از ورق‌های نازک آهن که نسبت به یکدیگر عایق شده بودند, تلفات در ترانسفورماتور باز هم کاهش یافت. از این روش در ساخت هسته امروزه نیز استفاده می‌شود. همچنین با استفاده از معادله عمومی ترانسفورماتور می‌توان نتیجه گرفت که کمترین سطح اشباع در هسته با سطح مقطع کوچکتر ایجاد می‌شود. گرچه استفاده از هسته‌های با لایه‌های نازک‌تر تلفات را کاهش می‌دهد, اما از طرفی هزینه ساخت ترانسفورماتور را افزایش می‌دهد. بنابراین از هسته‌های با لایه‌های نازک معمولا در فرکانسذهای بالا استفاده می‌شود. با استفاده از برخی انواع هسته‌های با لایه‌های بسیار نازک امکان ساخت ترانسفورماتورهای تا 10 کیلوهرتز پدید می‌آید. نوعی متداول از هسته‌های لایه لایه, از قطعاتی E شکل که با قطعاتی I شکل یک هسته را به وجود می‌آورند تشکیل شده. این هسته‌ها را هسته‌های E-I می‌نامند. این هسته‌ها گرچه تلفات را افزایش می‌دهند اما به علت آسانی مونتاژ, هزینه ساخت هسته را کاهش می‌دهند. نوع دیگری از هسته‌ها, هسته‌های C شکل هستند. این هسته از قرار دادن دو قطعه C شکل در مقابل یکدیگر تشکیل می‌شود. این هسته‌ها این مزیت را دارند که تمایل شار برای عبور از هر قطعه از هسته برابر است و این مزیت باعث کاهش یافتن مقاومت مغناطیسی می‌شود. پسماند در یک هسته فولادی به معنای باقی ماندن خاصیت مغناطیسی در هسته پس از قطع شدن توان الکتریکی است. زمانی که جریان دوباره در هسته جاری می‌شود این پسماند باقی مانده در هسته تا زمانی که کاهش یابد موجب به وجود آمدن یک جریان هجومی در ترانس می‌شود. تجهیزات حفاظتی مانند فیوزها باید طوری انتخاب شوند که به این جریان هجومی اجازه عبود دهند. ترانسفورماتورهای توزیع می‌توانند با استفاده از هسته‌های با قابلیت نفوذ پذیری مغناطیسی بالا تلفات بی باری را کاهش دهند. هزینه اولیه هسته بعدها با صرفه‌جویی که در مصرف انرژی و افزایش طول امر ترانس می‌شود جبران خواهد شد. [ویرایش] هسته‌های یکپارچه هسته‌هایی که از آهن پودر شده ساخته شدند در مدارهایی که با فرکانس بالاتر از فرکانس شبکه تا چند ده کیلوهرتز کار می‌کنند کاربرد دارند. این هسته دارای قابلیت نفوذ پذیری مغناطیسی بالا و همچنین مقاومت الکتریکی بالا هستند. برای فرکانس‌هایی بالاتر از باند VHF از هسته‌های غیر رسانای فریت استفاده می‌شود. برخی از ترانسفورماتورهای فرکانس رادیویی از هسته‌های متحرک استفاده می‌کنند که این امکان را به وجود می‌آورد که ضریب اتصال هسته قابل تغییر باشد   انواع 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 و ژرمانیوم ساخته می‌شود.یک ترانزیستور در ساختار خود دارای پیوندهایپیوند نوع N و پیوند نوع P می باشد. فهرست مندرجات[نهفتن] ۱ معرفی ۲ اهمیت ۳ مزایای ترانزیستورها بر لامپ های خلإ ۴ تاریخچه ۵ کاربرد ۶ عملکرد ۷ انواع ۷.۱ ترانزیستور دوقطبی پیوندی ۷.۲ ترانزیستور اثر میدان پیوندی(JFET) ۷.۳ ترانزیستور اثر میدان MOS ۸ پیوند به بیرون // [ویرایش] معرفی ترانزیستورهای جدید به دو دسته کلی تقسیم می شوند: ترانزیستورهای اتصال دوقطبی(BJTs) و ترانزیستورهای اثر میدانی (FETs). اعمال جریان در BJTها و ولتاژ در FETها بیین ورودی وترمینال مشترک رسانایی بین خروجی و ترمینال مشترک را افزایش می دهد، از اینرو سبب کنترل جریان بین آنها می شود. مشخصات ترانزیستورها به نوع آن بستگی دارد. مدل های ترانزیستور را ببینید. لغت "ترانزیستور" به نوع اتصال نقطه ای آن اشاره دارد، اما این نوع فقط در کاربردهای محدود تجاری دیده می شد که در اوایل دهه 1950 انواع کاربردی تر آن یعنی نوع اتصال دوقطبی جایگزین شدند. نماد شماتیک و خود لغت "ترانزیستور" که امروزه بطور گسترده ای برای آن بکار می روند، چیزهایی هستند که به این قطعات قدیمی اشاره دارد.[1] برای یک زمان کوتاه در اوایل دهه 1960، بعضی از سازنده ها و ناشران مجله های الکترونیک شروع به جایگزینی سمبل قدیمی با سمبل هایی را کردند که اختلاف ساختار ترانزیستور دوقطبی را به صورت دقیقتر نشان می داد، اما این ایده خیلی زود رها شد. در مدارات آنالوگ، ترانزیستورها در تقویت کننده ها استفاده می شوند، (تقویت کننده های جریان مستقیم، تقویت کننده های صدا، تقویت کننده های امواج رادیویی) و منابع تغذیه تنظیم شده خطی. همچنین از ترانزیستورها در مدارات دیجیتال بعنوان یک سوئیچ الکترونیکی استفاده می شوند، اما به ندرت به صورت یک قطعه جدا، بلکه به صورت بهم پیوسته در مدارات مجتمع یکپارچه بکار می روند. مدارات دیجیتال شامل گیت های منطقی، حافظه با دسترسی تصادفی (RAM)، میکروپروسسورها و پردازنده های سیگنال دیجیتال (DSPs) هستند. [ویرایش] اهمیت ترانزیستور از سوی بسیاری بعنوان یکی از بزرگترین اختراعات در تاریخ نوین مطرح شده است، در رتبه بندی از لحاضظ اهمیت در کنار ماشین چاپ، خودرو و ارتباطات الکترونیکی و الکتریکی قرار دارد. ترانزیستور عنصر فعال کلیدی در الکترونیک مدرن است. اهمیت ترانزیستور در جامعه امروز متکی به قابلیت آن برای تولید انبوه که از یک فرآیند (ساخت) کاملاً اتماتیک که قیمت تمام شده هر ترانزیستور در آن بسیار ناچیز است استفاده می کند. اگرچه ملیون ها ترانزیستور هنوز تکی (به صورت جداگانه) استفاده می شوند ولی اکثریت آنها به صورت مدار مجتمع (اغلب به صورت مختصر IC و همچنین میکرو چیپ یا به صورت ساده چیپ نامیده می شوند) همراه با دیودها، مقاومت ها، خازن ها و دیگر قطعات الکترونیکی برای ساخت یک مدار کامل الکترونیک ساخته می شوند.یک گیت منطقی حاوی حدود بیست ترانزیستور است در مقابل یک ریزپردازنده پیشرفته سال 2006 که می تواند از بیش از 7/1 ملیون ترانزیستور استفاده کند (ماسفت ها)[1]. قیمت کم، انعطاف پذیری و اطمینان از ترانزیستور یک قطعه همه کاره برای وظایف غیرمکانیکی مثل محاسبه دیجیتال ساخته است. مدارات ترانزیستوری به خوبی جایگزین دستگاه های کنترل ادوات و ماشین ها شده اند. استفاده از یک میکروکنترلر استاندارد و نوشتن یک برنامه رایانه ای که عمل کنترل را انجام می دهد اغلب ارزان تر و موثرتر از طراحی معادل مکانیکی آن می باشد. بعلت قیمت کم ترانزیستورها و ازینرو رایانه ها گرایشی برای دیجیتال کردن اطلاعات وجود دارد. با رایانه های دیجیتالی که توانایی جستوجوی سریع، دسته بندی و پردازش اطلاعات دیجیتال را ارائه می کنند، تلاش بیشتری برای دیجیتال کردن اطلاعات شده است.در نتیجه امروزه داده رسانه های بیشتری به دیجیتال تبدیل می شوند، در پایان توسط رایانه تبدیل شده و به صورت آنالوگ در اختیار قرار می گیرد. تلوزیون، رادیو و روزتامه ها چیزهایی هستند که تحت تاثیر این انقلاب دیجیتال واقع شده اند. [ویرایش] مزایای ترانزیستورها بر لامپ های خلإ قبل از گسترش ترانزیستورها، لامپ های خلإ (یا در UK لاپ های ترمیونیک یا فقط لامپ ها) قطعات فعال اصلی تجهیزات الکترونیک بودند. مزایای کلیدی که به ترانزیستورها اجازه جایگزینی با لامپ های خلإ سابق در بیشتر کاربردها را داد در زیر آمده است: اندازه کوچک تر (با وجود ادامه کوچک سازی لامپ های خلإ) تولید کاملاً اتوماتیک هزینه کمتر (در حجم تولید) امکان ولتاژ کاری پایین تر ( اما لامپ های خلإ در ولتاژهای بالاتر می توانند کار کنند) نداشتن دوره گرم شدن (بیشتر لامپ های خلإ به 10 تا 60 ثانیه زمان برای عملکرد صحیح نیاز دارند) تلفات توان کمتر (نداشتن توان گرمایی،ولتاژ اشباع خیلی پایین) قابلیت اطمینان بالاتر و سختی فیزیکی بیشتر( اگرچه لامپ های خلإ از نظر الکتریکی مقاوم ترند. همچنین لامپ خلإ در برابر پالس های الکترومغناطیسی هسته ای (NEMP) وتخلیه الکترو استاتیکی (ESD) مقاوم ترند عمر خیلی بیشتر (قطب منفی لامپ خلإ سرانجام ازبین می رود و خلإ آن می تواند آلوده بشود) فراهم آوردن دستگاه های مکمل (امکان ساختن مدارات مکمل متقارن: لامپ خلإ قطبی معادل نوع مثبت BJTها و نوع مثبت FETها در دسترس نیست) قابلیت کنترل جریان بالا (ترانزیستورهای قدرت بریای کنترل صدها آمپر در دسترسند، لامپ های خلإ برای کنترل حتی یک آمپر بسیار بزرگ و هزینه برند) میکروفونیک بسیار کمتر (لرزش می تواند با خصوصیات لامپ خلإ تلفیق شود، به هر حال این ممکن است در صدای تقویت کننده های گیتار شرکت کند) "طبیعت از لامپ خلإ متنفر بود" (Myron Glass John R. Pierce را ببینید)، آزمایشگاه های تلفن بل، در حدود 1948 [ویرایش] تاریخچه اولین سه حق ثبت اختراع ترانزیستور اثرمیدان در سال 1928 در آلمان توسط فیزک دانی به نامJulius Edgar Lilienfeld ثبت شد، اما او هیچ مقاله ای در باره قطعه اش چاپ نکرد و این سه ثبت اختراع از طرف صنعت نادیده گرفته شد. در سال 1934 فیزیکدان آلمانی دکتر Oskar Heil ترانزیستور اثر میدان دیگری را به ثبت رساند. هیچ مدرک مستقیمی وجود ندارد که این قطعه ساخته شده است، اما بعداً کارهایی در دهه 1990 نشان داد که یکی از طرح های Lilienfeld کار کرده و گین قابل توجه ای داده است. اوراق قانونی از آزمایشگاه های ثبت اختراع بل نشان می دهد که Shockley و Pearson یک نسخه قابل استفاده از اختراع Lilienfeld ساخته اند، در حالی که آنها هیچگاه این را در تحقیقات و مقالات خود ذکر نکردند. ترانزیستورهای دیگر، R. G. Arns در 16 دسامبر 1947 Wiliam Shockley, John Bardan و Walter Brattain موفق به ساخت اولین ترانزیستور اتصال نقطه ای در آزمایشگاه بل شدند. این کار با تلاش های زمان جنگ برای تولید دیودهای مخلوط کننده ژرمانیم خالص "کریستال" ادامه یافت، این دیودها در واحدهای رادار بعنوان عنصر میکسر فرکانس در گیرنده های میکروموج استفاده می شد. یک پروژه موازی دیودهای ژرمانیم در دانشگاه Purdue موفق شد کریستال های نیمه هادی ژرمانیم را با کیفیت خوب که در آزمایشگاه های بل استفاده می شد را تولید کند.[2] سرعت سوئیچ تکنولوژی لامپی اولیه برای این کار کافی نبود، همین تیم Bell را سوق داد تا از دیودهای حالت جامد به جای آن استفاده کنند. آنها با دانشی که در دست داشتند شروع به طراحی سه قطبی نیمه هادی کردند، اما دریافتند که کار ساده ای نیست. Bardeen سرانجام یک شاخه جدید فیزیک سطحی را برای محاسبه رفتار عجیبی که دیده بودند ایجاد کرد و سرانجام Brattain و Bardeen موفق به ساخت یک قطعه کاری شدند. آزمایشگاه های تلفن بل به یک اسم کلی برای اختراع جدید نیاز داشتند: "سه قطبی نیمه هادی"، "سه قطبی جامد"، "سه قطبی اجزاء سطحی"، "سه قطبی کریستال" و "لاتاتورن" که همه مطرح شده بودند، اما "ترانزیستور" که توسط John R. Pierce ابداع شده بود، برنده یک قرعه کشی داخلی شد. اساس وبنیاد این اسم در یاداشت فنی بعدی شرکت رای گیری شد: ترانزیستور، این یک ترکیب مختصر از کلمات "ترانسکانداکتانس" یا "انتقال" و "مقاومت متغیر" است. این قطعه منطقاً متعلق به خانواده مقاومت متغیر می باشد و یک امپدانس انتقال یا گین دارد بنابراین این اسم یک ترکیب توصیفی است. -آزمایشگاه های تلفن بل- یاداشت فنی(28 می 1948) Pierce این نام را قدری متفاوت تفسیر کرد: دلیلی که من این نام را انتخاب کردم این بود که من فکر کردم این قطعه چکار می کند، در آن زمان تصور می شد که این قطعه مثل دو لامپ خلإ است. لامپ های خلإ هدایت انتقالی دارند بنابراین ترانزیستور مقاومت انتقالی دارد. و این اسم می بایست متناسب با نام دیگر قطعات مثل وریستور، ترمیستور باشد. و من اسم ترانزیستور را پیشنهاد کردم. PBC Show مصاحبه با john R. Pierce بل فوراً ترانزیستور تک اتصالی را جزء تولیدات انحصاری شرکت Western Electric، شهر Allentown در ایالت Pennsylvania قرار داد. نخستین ترانزیستورهای گیرنده های رادیو AM در معرض نمایش قرار گرفتند، اما در واقع فقط در سطح آزمایشگاهی بودند.بهرحال در سال 1950 Shockley یک نوع کاملاً متفاوت ترانزیستور را ارائه داد که به ترانزیستور اتصال دوقطبی معروف شد. اگرچه اصول کاری این قطعه با ترانزیستور تک اتصالی کاملاً فرق می کند، قطعه ای است که امروزه به عنوان ترانزیستور شناخته می شود. پروانه تولید این قطعه نیز به تعدادی از شرکت های الکترونیک شامل Texas Instrument که تعداد محدودی رادیو ترانزیستوری بعنوان ابزار فروش تولید می کرد داده شد. ترانزیستورهای اولیه از نظر شیمیایی ناپایدار بودند و فقط برای کاربردهای فرکانس و توان پایین مناسب بودند، اما همینکه طراحی ترانزیستور توسعه یافت این مشکلات نیز کم کم رفع شدند. اگرچه اغلب نادرست به Sony نسبت داده می شود، ولی اولین رادیو ترانزیستوری تجاری Regency TR-1 بود که توسط Regency Division از I.D.E.A (گروه مهنسی توصعه صنعتی) شهر Indianapolis ایالت Indiana ساخته شده و در 18 اکتبر 1954 اعلام شد. آین رادیو در نوامبر 1954 به قیمت 95/49 دلار(معادل با 361 دلار در سال 2005) به فروش گذاشته شد و تعداد 150000 از آن به فروش رفت. این رادیو از 4 ترانزیستور استفاده می کرد وبا یک باتری 5/22 ولتی راه اندازی می شد. هنگامیکه Masaru Ibuka ، موسس شرکت ژاپنی سونی از آمریکا دیدن می کرد آزمایشگاه های بل ارائه مجوز ساخت شامل ریز دستوراتی مبنی بر چگونگی ساخت ترانزیستور را اعلام کرده بودند. Ibuka مجوز خرید 50000 دلاری پروانه تولید را از وزیر دارایی ژاپن گرفت و در سال 1955 رادیوی جیبی خود را تحت مارک سونی معرفی کرد. (کلمه جیبی اشاره دارد به مطلب بدنامی سونی وقتیکه فروشنده آنها پیراهن مخصوصی با جیب های بزرگ داشت). این محصول بزودی با طرح های بلند پروازانه ادامه پیدا کرد، اما آنها بعنوان آغاز رشد شرکت سونی از طرف عموم مورد توجه قرار می گرفتند تا سونی به یک قدرت تولیدی تبدیل شد. بعد از دو دهه ترانزیستورها بتدریج جای لامپ های خلإ را در بسیاری از کاربردها گرفتند و بعد ها امکان تولید دستگاه های جدیدی از قبیل مدارات مجتمع و رایانه های شخصی را فراهم آوردند. از Shockley, Bardeen و Brattian بخاطر تحقیقاتشان در مورد نیمه هادی ها وکشف اثر ترانزیستر با جایزه نوبل فیزیک قدردانی شد. Bardeen می رفت که دومین جایزه نوبل فیزیک را دریافت کند، یکی از دو نفری که بیش از یک جایزه از یک متد می گرفت. اولین ترانزیستور Gallium-Arsenide Schottky-gate توسط Carver Mead ساخته و در سال 1966 گزارش داده شد. [ویرایش] کاربرد ترانزیستور دارای 3 ناحیه کاری میباشد.ناحیه قطع/ناحیه فعال(کاری یا خطی)/ناحیه اشباع ناحیه قطع حالتی است که ترانزیستور در ان ناحیه فعالیت خاصی انجام نمیدهد.اگر ولتاژ بیس را افزایش دهیم ترانزیستور از حالت قطع بیرون امده و به ناحیه فعال وارد میشود در حالت فعال ترانزیستور مثل یک عنصر تقریبا خطی عمل میکند اگر ولتاژ بیس را همچنان افزایش دهیم به ناحیه ای میرسیم که با افزایش جریان ورودی در بیس دیگر شاهد افزایش جریان بین کلکتور و امیتر نخواهیم بود به این حالت میگویند حالت اشباع و اگر جریان ورودی به بیس زیاد تر شود امکان سوختن ترانزیستور وجود دارد. ترانزیستور هم در مدارات الکترونیک آنالوگ و هم در مدارات الکترونیک دیجیتال کاربردهای بسیار وسیعی دارد. درمدارات آنالوگ ترانزیستور در حالت فعال کار میکند و می‌توان از آن به عنوان تقویت کننده یا تنظیم کننده ولتاژ (رگولاتور) و ... استفاده کرد. و در مدارات دیجیتال ترانزیستور در دو ناحیه قطع و اشباع فعالیت میکند که میتوان از این حالت ترانزیستور در پیاده سازی مدار منطقی، حافظه، سوئیچ کردن و ... استفاده کرد.به جرات می توان گفت که ترانزیستور قلب تپنده الکترونیک است. [ویرایش] 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. [ویرایش] 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. [ویرایش] 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. امروزه بجای استفاده از مقاومت وخازن و...در مدارات مجتمع تمامآازترانزیستوراستفاده می کنند [ویرایش] ترانزیستور اثر میدان پیوندی(JFET) در ترانزیستورهای JFET(Junction Field Effect Transistors( در اثر میدان، با اعمال یک ولتاژ به پایه گیت میزان جریان عبوری از دو پایه سورس و درین کنترل می‌شود. ترانزیستور اثر میدانی بر دو قسم است: نوع n یا N-Type و نوع p یا P-Type. از دیدگاهی دیگر این ترانزیستورها در دو نوع افزایشی و تخلیه‌ای ساخته می‌شوند.نواحی کار این ترانزستورها شامل "فعال" و "اشباع" و "ترایود" است این ترانزیستورها تقریباً هیچ استفاده‌ای ندارند چون جریان دهی آنها محدود است و به سختی مجتمع می‌شوند. 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. بازسازی اولین ترانزیستور جهان 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. شیوه ی اتصال ترازیستورها اتصال بیس مشترک در این اتصال پایه بیس بین هر دو بخش ورودی و خروجی مدار مشترک است. جهتهای انتخابی برای جریان شاخه‌ها جهت قراردادی جریان در همان جهت حفره‌ها می‌شود. اتصال امیتر مشترک مدار امیتر مشترک بیشتر از سایر روشها در مدارهای الکترونیکی کاربرد دارد و مداری است که در آن امیتر بین بیس و کلکتور مشترک است. این مدار دارای امپدانس ورودی کم بوده، ولی امپدانس خروجی مدار بالا می‌باشد. اتصال کلکتور مشترک اتصال کلکتور مشترک برای تطبیق امپدانس در مدار بکار می‌رود، زیرا برعکس حالت قبلی دارای امپدانس ورودی زیاد و امپدانس خروجی پائین است. اتصال کلکتور مشترک غالبا به همراه مقاومتی بین امیتر و زمین به نام مقاومت بار بسته می‌شود. نویسنده :فرهاد وحدانی،با تحقیق از حمیدرضا مروج ذکر شده توسط HoPPiCo [ویرایش] ترانزیستور اثر میدان MOS این ترانزیستورها نیز مانند Jfet‌ها عمل می‌کنند با این تفاوت که جریان ورودی گیت آنها صفر است. همچنین رابطه جریان با ولتاژ نیز متفاوت است. این ترانزیستورها دارای دو نوع PMOS و NMOS هستند که فناوری استفاده از دو نوع آن در یک مدار تکنولوژی CMOS نام دارد. این ترانزیستورها امروزه بسیار کاربرد دارند زیرا براحتی مجتمع می‌شوند و فضای کمتری اشغال می‌کنند. همچنین مصرف توان بسیار ناچیزی دارند. به تکنولوژی‌هایی که از دو نوع ترانزیستورهای دوقطبی و Mosfet در آن واحد استفاده می‌کنند Bicmos می‌گویند. البته نقطه کار این ترانزیستورها نسبت به دما حساس است وتغییر می‌کند. بنابراین بیشتر در سوئیچینگ بکار می‌‌روند AMB ساختار و طرز کار ترانزیستور اثر میدانی - فت ترانزیستور اثر میدانی ( فت ) - FET همانگونه که از نام این المام مشخص است، پایه کنترلی آن جریانی مصرف نمی کند و تنها با اعامل ولتاژ و ایجاد میدان درون نیمه هادی ، جریان عبوری از FET کنترل می شود. به همین دلیل ورودی این مدار هیچ کونه اثر بارگذاری بر روی طبقات تقویت قبلی نمی گذارد و امپدانس بسیار بالایی دارد. فت دارای سه پایه با نهامهای درِین D - سورس S و گیت G است که پایه گیت ، جریان عبوری از درین به سورس را کنترل می نماید. فت ها دارای دو نوع N کانال و P کانال هستند. در فت نوع N کانال زمانی که گیت نسبت به سورس مثبت باشد جریان از درین به سورس عبور می کند . FET ها معمولاً بسیار حساس بوده و حتی با الکتریسیته ساکن بدن نیز تحریک می گردند. به همین دلیل نسبت به نویز بسیار حساس هستند. نوع دیگر ترانزیستورهای اثر میدانی MOSFET ها هستند ( ترانزیستور اثر میدانی اکسید فلزی نیمه هادی - Metal-Oxide Semiconductor Field Efect Transistor ) یکی از اساسی ترین مزیت های ماسفت ها نویز کمتر آنها در مدار است. فت ها در ساخت فرستنده باند اف ام رادیو نیز کاربرد فراوانی دارند. برای تست کردن فت کانال N با مالتی متر ، نخست پایه گیت را پیدا می کنیم. یعنی پایه ای که نسبت به دو پایه دیگر در یک جهت مقداری رسانایی دارد و در جهت دیگر مقاومت آن بی نهایت است. معمولاً مقاومت بین پایه درین و گیت از مقاومت پایه درین و سورس بیشتر است که از این طریق می توان پایه درین را از سورس تشخیص داد

شاید شما نیز از دیدن این اشیاء ریز و رنگی ، داخل رادیو و وسایل دیگر شگفت‌زده شده باشید و بخواهید بدانید از چه جنسی هستند و به چه دردی می‌خورند؟

مقاومت ، یکی از المان‌های الکتریکی است که برای این طراحی شده است که در مدار یک مقاومت الکتریکی ( electrical resistance ) بوجود آورد . مقاومتها به گونه‌ای ساخته می‌شوند که بتوانند جریان عبوری از مدار را در حد مورد نیاز محدود کنند. دو نوع مقاومت وجود دارد:مقاومت های ثابت و متغیر .

(مقاومت):

مقدمه

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 0.6 تا 0.6 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 2003 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.

مقدمه

خازن المان الکتریکی است که می‌تواند انرژی الکتریکی را توسط میدان الکترواستاتیکی (بار الکتریکی) در خود ذخیره کند. انواع خازن در مدارهای الکتریکی بکار می‌روند. خازن را با حرف C که ابتدای کلمه capacitor است نمایش می‌دهند. ساختمان داخلی خازن از دو قسمت اصلی تشکیل می‌شود:


الف – صفحات هادی
ب – عایق بین هادیها (دی الکتریک)

مقاومت های متغیر

به آن دسته از مقاومت های متغیر ، " وابسته " گفته می شود که به وسیله عواملی از قبیل نور ، حرارت ، ولتاژ و ... مقدار مقاومتشان تغییر کند . این مقاومت ها انواع مختلفی دارد که عبارت اند از :

الف- مقاومتهای تابع حرارت THERMISTOR (Tehrmally sensitive resistor):
مقدار اهم این مقاومت ها تابع حرارت است . یعنی ، در اثر حرارت میزان مقاومتشان تغییر می کند. مقاومت های حرارتی را تحت عنوان " ترمیستور" می شناسیم . در این مقاومت ها تغییرات مقدار مقاومت نسبت به تغییرات دما خطی نیست. از این مقاومت ها در مدارهابه صورت حس کننده(Sensor) های حرارتی در مسیر دستگاه های الکتریکی نظیر موتورهای الکتریکی ، کوره ها ، سیستم های تهویه و تبرید استفاده می شود . به طور کلی ترمیستورها در مداراتی که دما را اندازه گیری یا کنترل می کنند به کار می روند و در دو نوع ساخته می شوند . 1- ترمیستور با ضریب حرارتی مثبت (PTC): که با افزایش دما مقدار مقاومت آن افزایش می یابد . و 2- ترمیستور با ضریب حرارتی منفی (NTC) : که با افزایش دما مقدار مقاومتش کاهش می یابد .

ب- مقاومت های تابع نور LDR(Light Dependent Resistor): مقدار مقاومت تابع نور تابع تغییرات شدت نور تابیده شده به سطح آن است. مقاومت تابع نور در فضای تاریک دارای مقاومت خیلی زیاد (در حد مگا اهم ) و در روشنایی دارای مقاومت کم ( در حد کیلو یا اهم ) است . مقاومت های LDR را " فتو رزیستور " هم می نامند . برای اینکه نور روی عنصر مقاومتی فتورزیستور اثر گذارد معمولا سطح ظاهری آن را با شیشه یا پلاستیک شفاف می پوشانند . از این مقاومت در مدارات الکترونیکی به عنوان تشخیص دهنده ی نور (نور سنج ) استفاده می شود . از جمله کاربردهای این مقاومت استفاده ی آن در دوربین های عکاسی و کلیدهای نوری و چشم های الکترونیکی است .

ج- مقاومت های تابع ولتاژ VDR ( Voltage Dependent Resistor ) : مقاومت های تابع ولتاژ ، مقاومت هایی هستند که متناسب با تغییر ولتاژ ، مقاومت آنها تغییر می کند تا همواره ولتاژ یکسانی در مدار وجود داشته باشد . مقاومت VDR را تحت عنوان " واریستور " نیز می شناسند . مقدار اهم این مقاومت ها با ولتاژ رابطه ی معکوس دارد . یعنی با افزایش ولتاژ مقدار اهم آنها کاهش می یابد . واریستورها به پلاریته ی ولتاژ اعمال شده وابسته نیستند که این خود مزیتی برای این نوع مقاومت ها محسوب می شود ، زیرا برای استفاده در مدارات AC بسیار مناسب هستند. از جمله کاربرهای این مقاومت ها عبارتند از : 1- تثبیت کنندهای ولتاژ 2- حفاظت مدارها در مقابل اضافه ولتاژها در لحظات قطع و وصل کلید .

د-مقاومت های تابع میدان مغناطیسیMDR(Magnetic Dependen Resistor):
مقاومت های تابع میدان به مقاومت هایی گفته می شود که به سبب اثر میدان مغناطیسی بر آنها مقدار اهمشان تغییر می کند . در ساخت این مقاومت ها از نیمه هادی هایی استفاده شده که دارای ضریب حرارتی منفی هستند. به همین دلیل در صورت افزایش دما مقدار مقاومت آن ها کاهش می یابد . 
به آن دسته از مقاومت های متغیر ، " وابسته " گفته می شود که به وسیله عواملی از قبیل نور ، حرارت ، ولتاژ و ... مقدار مقاومتشان تغییر کند . این مقاومت ها انواع مختلفی دارد که عبارت اند از :

الف- مقاومتهای تابع حرارت THERMISTOR (Tehrmally sensitive resistor):
مقدار اهم این مقاومت ها تابع حرارت است . یعنی ، در اثر حرارت میزان مقاومتشان تغییر می کند. مقاومت های حرارتی را تحت عنوان " ترمیستور" می شناسیم . در این مقاومت ها تغییرات مقدار مقاومت نسبت به تغییرات دما خطی نیست. از این مقاومت ها در مدارهابه صورت حس کننده(Sensor) های حرارتی در مسیر دستگاه های الکتریکی نظیر موتورهای الکتریکی ، کوره ها ، سیستم های تهویه و تبرید استفاده می شود . به طور کلی ترمیستورها در مداراتی که دما را اندازه گیری یا کنترل می کنند به کار می روند و در دو نوع ساخته می شوند . 1- ترمیستور با ضریب حرارتی مثبت (PTC): که با افزایش دما مقدار مقاومت آن افزایش می یابد . و 2- ترمیستور با ضریب حرارتی منفی (NTC) : که با افزایش دما مقدار مقاومتش کاهش می یابد .

ب- مقاومت های تابع نور LDR(Light Dependent Resistor): مقدار مقاومت تابع نور تابع تغییرات شدت نور تابیده شده به سطح آن است. مقاومت تابع نور در فضای تاریک دارای مقاومت خیلی زیاد (در حد مگا اهم ) و در روشنایی دارای مقاومت کم ( در حد کیلو یا اهم ) است . مقاومت های LDR را " فتو رزیستور " هم می نامند . برای اینکه نور روی عنصر مقاومتی فتورزیستور اثر گذارد معمولا سطح ظاهری آن را با شیشه یا پلاستیک شفاف می پوشانند . از این مقاومت در مدارات الکترونیکی به عنوان تشخیص دهنده ی نور (نور سنج ) استفاده می شود . از جمله کاربردهای این مقاومت استفاده ی آن در دوربین های عکاسی و کلیدهای نوری و چشم های الکترونیکی است .

ج- مقاومت های تابع ولتاژ VDR ( Voltage Dependent Resistor ) : مقاومت های تابع ولتاژ ، مقاومت هایی هستند که متناسب با تغییر ولتاژ ، مقاومت آنها تغییر می کند تا همواره ولتاژ یکسانی در مدار وجود داشته باشد . مقاومت VDR را تحت عنوان " واریستور " نیز می شناسند . مقدار اهم این مقاومت ها با ولتاژ رابطه ی معکوس دارد . یعنی با افزایش ولتاژ مقدار اهم آنها کاهش می یابد . واریستورها به پلاریته ی ولتاژ اعمال شده وابسته نیستند که این خود مزیتی برای این نوع مقاومت ها محسوب می شود ، زیرا برای استفاده در مدارات AC بسیار مناسب هستند. از جمله کاربرهای این مقاومت ها عبارتند از : 1- تثبیت کنندهای ولتاژ 2- حفاظت مدارها در مقابل اضافه ولتاژها در لحظات قطع و وصل کلید .

د-مقاومت های تابع میدان مغناطیسیMDR(Magnetic Dependen Resistor):
مقاومت های تابع میدان به مقاومت هایی گفته می شود که به سبب اثر میدان مغناطیسی بر آنها مقدار اهمشان تغییر می کند . در ساخت این مقاومت ها از نیمه هادی هایی استفاده شده که دارای ضریب حرارتی منفی هستند. به همین دلیل در صورت افزایش دما مقدار مقاومت آن ها کاهش می یابد . 
به آن دسته از مقاومت های متغیر ، " وابسته " گفته می شود که به وسیله عواملی از قبیل نور ، حرارت ، ولتاژ و ... مقدار مقاومتشان تغییر کند . این مقاومت ها انواع مختلفی دارد که عبارت اند از :

الف- مقاومتهای تابع حرارت THERMISTOR (Tehrmally sensitive resistor):
مقدار اهم این مقاومت ها تابع حرارت است . یعنی ، در اثر حرارت میزان مقاومتشان تغییر می کند. مقاومت های حرارتی را تحت عنوان " ترمیستور" می شناسیم . در این مقاومت ها تغییرات مقدار مقاومت نسبت به تغییرات دما خطی نیست. از این مقاومت ها در مدارهابه صورت حس کننده(Sensor) های حرارتی در مسیر دستگاه های الکتریکی نظیر موتورهای الکتریکی ، کوره ها ، سیستم های تهویه و تبرید استفاده می شود . به طور کلی ترمیستورها در مداراتی که دما را اندازه گیری یا کنترل می کنند به کار می روند و در دو نوع ساخته می شوند . 1- ترمیستور با ضریب حرارتی مثبت (PTC): که با افزایش دما مقدار مقاومت آن افزایش می یابد . و 2- ترمیستور با ضریب حرارتی منفی (NTC) : که با افزایش دما مقدار مقاومتش کاهش می یابد .

ب- مقاومت های تابع نور LDR(Light Dependent Resistor): مقدار مقاومت تابع نور تابع تغییرات شدت نور تابیده شده به سطح آن است. مقاومت تابع نور در فضای تاریک دارای مقاومت خیلی زیاد (در حد مگا اهم ) و در روشنایی دارای مقاومت کم ( در حد کیلو یا اهم ) است . مقاومت های LDR را " فتو رزیستور " هم می نامند . برای اینکه نور روی عنصر مقاومتی فتورزیستور اثر گذارد معمولا سطح ظاهری آن را با شیشه یا پلاستیک شفاف می پوشانند . از این مقاومت در مدارات الکترونیکی به عنوان تشخیص دهنده ی نور (نور سنج ) استفاده می شود . از جمله کاربردهای این مقاومت استفاده ی آن در دوربین های عکاسی و کلیدهای نوری و چشم های الکترونیکی است .

ج- مقاومت های تابع ولتاژ VDR ( Voltage Dependent Resistor ) : مقاومت های تابع ولتاژ ، مقاومت هایی هستند که متناسب با تغییر ولتاژ ، مقاومت آنها تغییر می کند تا همواره ولتاژ یکسانی در مدار وجود داشته باشد . مقاومت VDR را تحت عنوان " واریستور " نیز می شناسند . مقدار اهم این مقاومت ها با ولتاژ رابطه ی معکوس دارد . یعنی با افزایش ولتاژ مقدار اهم آنها کاهش می یابد . واریستورها به پلاریته ی ولتاژ اعمال شده وابسته نیستند که این خود مزیتی برای این نوع مقاومت ها محسوب می شود ، زیرا برای استفاده در مدارات AC بسیار مناسب هستند. از جمله کاربرهای این مقاومت ها عبارتند از : 1- تثبیت کنندهای ولتاژ 2- حفاظت مدارها در مقابل اضافه ولتاژها در لحظات قطع و وصل کلید .

د-مقاومت های تابع میدان مغناطیسیMDR(Magnetic Dependen Resistor):
مقاومت های تابع میدان به مقاومت هایی گفته می شود که به سبب اثر میدان مغناطیسی بر آنها مقدار اهمشان تغییر می کند . در ساخت این مقاومت ها از نیمه هادی هایی استفاده شده که دارای ضریب حرارتی منفی هستند. به همین دلیل در صورت افزایش دما مقدار مقاومت آن ها کاهش می یابد . 
به آن دسته از مقاومت های متغیر ، " وابسته " گفته می شود که به وسیله عواملی از قبیل نور ، حرارت ، ولتاژ و ... مقدار مقاومتشان تغییر کند . این مقاومت ها انواع مختلفی دارد که عبارت اند از :

الف- مقاومتهای تابع حرارت THERMISTOR (Tehrmally sensitive resistor):
مقدار اهم این مقاومت ها تابع حرارت است . یعنی ، در اثر حرارت میزان مقاومتشان تغییر می کند. مقاومت های حرارتی را تحت عنوان " ترمیستور" می شناسیم . در این مقاومت ها تغییرات مقدار مقاومت نسبت به تغییرات دما خطی نیست. از این مقاومت ها در مدارهابه صورت حس کننده(Sensor) های حرارتی در مسیر دستگاه های الکتریکی نظیر موتورهای الکتریکی ، کوره ها ، سیستم های تهویه و تبرید استفاده می شود . به طور کلی ترمیستورها در مداراتی که دما را اندازه گیری یا کنترل می کنند به کار می روند و در دو نوع ساخته می شوند . 1- ترمیستور با ضریب حرارتی مثبت (PTC): که با افزایش دما مقدار مقاومت آن افزایش می یابد . و 2- ترمیستور با ضریب حرارتی منفی (NTC) : که با افزایش دما مقدار مقاومتش کاهش می یابد .

ب- مقاومت های تابع نور LDR(Light Dependent Resistor): مقدار مقاومت تابع نور تابع تغییرات شدت نور تابیده شده به سطح آن است. مقاومت تابع نور در فضای تاریک دارای مقاومت خیلی زیاد (در حد مگا اهم ) و در روشنایی دارای مقاومت کم ( در حد کیلو یا اهم ) است . مقاومت های LDR را " فتو رزیستور " هم می نامند . برای اینکه نور روی عنصر مقاومتی فتورزیستور اثر گذارد معمولا سطح ظاهری آن را با شیشه یا پلاستیک شفاف می پوشانند . از این مقاومت در مدارات الکترونیکی به عنوان تشخیص دهنده ی نور (نور سنج ) استفاده می شود . از جمله کاربردهای این مقاومت استفاده ی آن در دوربین های عکاسی و کلیدهای نوری و چشم های الکترونیکی است .

ج- مقاومت های تابع ولتاژ VDR ( Voltage Dependent Resistor ) : مقاومت های تابع ولتاژ ، مقاومت هایی هستند که متناسب با تغییر ولتاژ ، مقاومت آنها تغییر می کند تا همواره ولتاژ یکسانی در مدار وجود داشته باشد . مقاومت VDR را تحت عنوان " واریستور " نیز می شناسند . مقدار اهم این مقاومت ها با ولتاژ رابطه ی معکوس دارد . یعنی با افزایش ولتاژ مقدار اهم آنها کاهش می یابد . واریستورها به پلاریته ی ولتاژ اعمال شده وابسته نیستند که این خود مزیتی برای این نوع مقاومت ها محسوب می شود ، زیرا برای استفاده در مدارات AC بسیار مناسب هستند. از جمله کاربرهای این مقاومت ها عبارتند از : 1- تثبیت کنندهای ولتاژ 2- حفاظت مدارها در مقابل اضافه ولتاژها در لحظات قطع و وصل کلید .

د-مقاومت های تابع میدان مغناطیسیMDR(Magnetic Dependen Resistor):
مقاومت های تابع میدان به مقاومت هایی گفته می شود که به سبب اثر میدان مغناطیسی بر آنها مقدار اهمشان تغییر می کند . در ساخت این مقاومت ها از نیمه هادی هایی استفاده شده که دارای ضریب حرارتی منفی هستند. به همین دلیل در صورت افزایش دما مقدار مقاومت آن ها کاهش می یابد . 
به آن دسته از مقاومت های متغیر ، " وابسته " گفته می شود که به وسیله عواملی از قبیل نور ، حرارت ، ولتاژ و ... مقدار مقاومتشان تغییر کند . این مقاومت ها انواع مختلفی دارد که عبارت اند از :

الف- مقاومتهای تابع حرارت THERMISTOR (Tehrmally sensitive resistor):
مقدار اهم این مقاومت ها تابع حرارت است . یعنی ، در اثر حرارت میزان مقاومتشان تغییر می کند. مقاومت های حرارتی را تحت عنوان " ترمیستور" می شناسیم . در این مقاومت ها تغییرات مقدار مقاومت نسبت به تغییرات دما خطی نیست. از این مقاومت ها در مدارهابه صورت حس کننده(Sensor) های حرارتی در مسیر دستگاه های الکتریکی نظیر موتورهای الکتریکی ، کوره ها ، سیستم های تهویه و تبرید استفاده می شود . به طور کلی ترمیستورها در مداراتی که دما را اندازه گیری یا کنترل می کنند به کار می روند و در دو نوع ساخته می شوند . 1- ترمیستور با ضریب حرارتی مثبت (PTC): که با افزایش دما مقدار مقاومت آن افزایش می یابد . و 2- ترمیستور با ضریب حرارتی منفی (NTC) : که با افزایش دما مقدار مقاومتش کاهش می یابد .

ب- مقاومت های تابع نور LDR(Light Dependent Resistor): مقدار مقاومت تابع نور تابع تغییرات شدت نور تابیده شده به سطح آن است. مقاومت تابع نور در فضای تاریک دارای مقاومت خیلی زیاد (در حد مگا اهم ) و در روشنایی دارای مقاومت کم ( در حد کیلو یا اهم ) است . مقاومت های LDR را " فتو رزیستور " هم می نامند . برای اینکه نور روی عنصر مقاومتی فتورزیستور اثر گذارد معمولا سطح ظاهری آن را با شیشه یا پلاستیک شفاف می پوشانند . از این مقاومت در مدارات الکترونیکی به عنوان تشخیص دهنده ی نور (نور سنج ) استفاده می شود . از جمله کاربردهای این مقاومت استفاده ی آن در دوربین های عکاسی و کلیدهای نوری و چشم های الکترونیکی است .

ج- مقاومت های تابع ولتاژ VDR ( Voltage Dependent Resistor ) : مقاومت های تابع ولتاژ ، مقاومت هایی هستند که متناسب با تغییر ولتاژ ، مقاومت آنها تغییر می کند تا همواره ولتاژ یکسانی در مدار وجود داشته باشد . مقاومت VDR را تحت عنوان " واریستور " نیز می شناسند . مقدار اهم این مقاومت ها با ولتاژ رابطه ی معکوس دارد . یعنی با افزایش ولتاژ مقدار اهم آنها کاهش می یابد . واریستورها به پلاریته ی ولتاژ اعمال شده وابسته نیستند که این خود مزیتی برای این نوع مقاومت ها محسوب می شود ، زیرا برای استفاده در مدارات AC بسیار مناسب هستند. از جمله کاربرهای این مقاومت ها عبارتند از : 1- تثبیت کنندهای ولتاژ 2- حفاظت مدارها در مقابل اضافه ولتاژها در لحظات قطع و وصل کلید .

د-مقاومت های تابع میدان مغناطیسیMDR(Magnetic Dependen Resistor):
مقاومت های تابع میدان به مقاومت هایی گفته می شود که به سبب اثر میدان مغناطیسی بر آنها مقدار اهمشان تغییر می کند . در ساخت این مقاومت ها از نیمه هادی هایی استفاده شده که دارای ضریب حرارتی منفی هستند. به همین دلیل در صورت افزایش دما مقدار مقاومت آن ها کاهش می یابد . 
به آن دسته از مقاومت های متغیر ، " وابسته " گفته می شود که به وسیله عواملی از قبیل نور ، حرارت ، ولتاژ و ... مقدار مقاومتشان تغییر کند . این مقاومت ها انواع مختلفی دارد که عبارت اند از :

الف- مقاومتهای تابع حرارت THERMISTOR (Tehrmally sensitive resistor):
مقدار اهم این مقاومت ها تابع حرارت است . یعنی ، در اثر حرارت میزان مقاومتشان تغییر می کند. مقاومت های حرارتی را تحت عنوان " ترمیستور" می شناسیم . در این مقاومت ها تغییرات مقدار مقاومت نسبت به تغییرات دما خطی نیست. از این مقاومت ها در مدارهابه صورت حس کننده(Sensor) های حرارتی در مسیر دستگاه های الکتریکی نظیر موتورهای الکتریکی ، کوره ها ، سیستم های تهویه و تبرید استفاده می شود . به طور کلی ترمیستورها در مداراتی که دما را اندازه گیری یا کنترل می کنند به کار می روند و در دو نوع ساخته می شوند . 1- ترمیستور با ضریب حرارتی مثبت (PTC): که با افزایش دما مقدار مقاومت آن افزایش می یابد . و 2- ترمیستور با ضریب حرارتی منفی (NTC) : که با افزایش دما مقدار مقاومتش کاهش می یابد .

ب- مقاومت های تابع نور LDR(Light Dependent Resistor): مقدار مقاومت تابع نور تابع تغییرات شدت نور تابیده شده به سطح آن است. مقاومت تابع نور در فضای تاریک دارای مقاومت خیلی زیاد (در حد مگا اهم ) و در روشنایی دارای مقاومت کم ( در حد کیلو یا اهم ) است . مقاومت های LDR را " فتو رزیستور " هم می نامند . برای اینکه نور روی عنصر مقاومتی فتورزیستور اثر گذارد معمولا سطح ظاهری آن را با شیشه یا پلاستیک شفاف می پوشانند . از این مقاومت در مدارات الکترونیکی به عنوان تشخیص دهنده ی نور (نور سنج ) استفاده می شود . از جمله کاربردهای این مقاومت استفاده ی آن در دوربین های عکاسی و کلیدهای نوری و چشم های الکترونیکی است .

ج- مقاومت های تابع ولتاژ VDR ( Voltage Dependent Resistor ) : مقاومت های تابع ولتاژ ، مقاومت هایی هستند که متناسب با تغییر ولتاژ ، مقاومت آنها تغییر می کند تا همواره ولتاژ یکسانی در مدار وجود داشته باشد . مقاومت VDR را تحت عنوان " واریستور " نیز می شناسند . مقدار اهم این مقاومت ها با ولتاژ رابطه ی معکوس دارد . یعنی با افزایش ولتاژ مقدار اهم آنها کاهش می یابد . واریستورها به پلاریته ی ولتاژ اعمال شده وابسته نیستند که این خود مزیتی برای این نوع مقاومت ها محسوب می شود ، زیرا برای استفاده در مدارات AC بسیار مناسب هستند. از جمله کاربرهای این مقاومت ها عبارتند از : 1- تثبیت کنندهای ولتاژ 2- حفاظت مدارها در مقابل اضافه ولتاژها در لحظات قطع و وصل کلید .

د-مقاومت های تابع میدان مغناطیسیMDR(Magnetic Dependen Resistor):
مقاومت های تابع میدان به مقاومت هایی گفته می شود که به سبب اثر میدان مغناطیسی بر آنها مقدار اهمشان تغییر می کند . در ساخت این مقاومت ها از نیمه هادی هایی استفاده شده که دارای ضریب حرارتی منفی هستند. به همین دلیل در صورت افزایش دما مقدار مقاومت آن ها کاهش می یابد . 
 

ساختمان خازن

هرگاه دو هادی در مقابل هم قرار گرفته و در بین آنها عایقی قرار داده شود، تشکیل خازن می‌دهند. معمولا صفحات هادی خازن از جنس آلومینیوم ، روی و نقره با سطح نسبتا زیاد بوده و در بین آنها عایقی (دی الکتریک) از جنس هوا ، کاغذ ، میکا ، پلاستیک ، سرامیک ، اکسید آلومینیوم و اکسید تانتالیوم استفاده می‌شود. هر چه ضریب دی الکتریک یک ماده عایق بزرگتر باشد آن دی الکتریک دارای خاصیت عایقی بهتر است. به عنوان مثال ، ضریب دی الکتریک هوا 1 و ضریب دی الکتریک اکسید آلومینیوم 7 می‌باشد. بنابراین خاصیت عایقی اکسید آلومینیوم 7 برابر خاصیت عایقی هوا است.

مقدمه

تاریخچه

مشخصات جریان الکتریکی

آیا شدت جریان در نقاط مختلف هادی

متفاوت است؟

^{سرعت رانش}

چگالی جریان الکتریکی

اشکال مختلف جریان الکتریکی

اندازه گیری جریان الکتریکی

مقاومت الکتریکی

توان الکتریکی

مباحث مرتبط با عنوان

موتور جریان متناوب

از ویکی‌پدیا، دانشنامهٔ آزاد

(تغییر مسیر از موتور AC)

پرش به: ناوبری, جستجو

موتور AC یک موتور الکتریکی است که با جریان متناوب تغذیه می‌شود و از دو قسمت اصلی تشکیل شده:

• استاتور: هسته خارجی و معمولاً ثابت که با استفاده از جریان AC میدان دوار ایجاد می‌کند.
• روتور: هسته داخلی و متحرک که به محور خروجی متصل شده و با توجه به میدان دوار تولید شده توسط استاتور, گشتاور تولید می‌کند.

از نظر نوع روتور مورد استفاده قرار گرفته در موتورها, موتورهای AC به دو صورت طبقه‌بندی می‌شوند:

• موتور سنکرون یا هم‌زمان که در آن روتور دقیقاً با سرعت میدان دوار می‌چرخد. در این نوع موتورها میدان الکتریکی روتور به وسیله یک منبع خارجی تامین می‌شود.

• موتور اسنکرون یا القایی که در آن میدان الکتریکی روتور از القای میدان استاتور پدید می‌آید.

تصویری از یک موتور AC روتور قفسی

تاریخچه

در ۱۸۸۲ نیکولا تسلا اصول میدان مغناطیسی دوار را پایه گذاری کرد و راه را برای استفاده از میدان دوار به عنوان یک نیروی مکانیکی باز کرد. در سال ۱۸۸۳ او از این اصول برای طراحی یک موتورالقایی دو فاز استفاده کرد. در ۱۸۸۵ «گالولیو فراری» (Galileo Ferraris) مستقلاً تحقیقاتی را در این باره آغاز کرد و در ۱۸۸۸ نتایج تحقیقات خود را در قالب مقاله‌ای به آکادمی سلطنتی علوم در تورین ایتالیا ارایه داد.

حرکتی که نیکولا تسلا در ۱۸۸۸ آغاز کرد چیزی بود که امروزه برخی از آن به عنوان «انقلاب صنعتی دوم» یاد می‌کنند, چراکه این حرکت به تولید آسانتر انرژی الکتریکی و همچنین امکان انتقال انرژی الکتریکی در طول مسافت‌های طولانی انجامید. قبل از اختراع موتورهای AC به وسیله تسلا موتورها به وسیله حرکت دائم یک هادی در میان میدان مغناطیسی ثابت به حرکت در می‌آمدند. تسلا به این نکته اشاره کرد که می‌توان کلکتورهای موتور را حذف کرد به طوریکه موتور به وسیله میدانی دوار به حرکت درآید. تسلا بعدها موفق به کسب حق امتیاز شماره ۰٫۴۱۶٫۱۹۴ ایلات متحده برای اختراع موتور خود شد. این موتور که در بسیاری از عکس‌های تسلا نیز هست نوع خاصی از موتور القایی بود.

در سال ۱۸۹۰ میخایل اسیبوویچ یک موتور سه فاز روتور قفسی اختراع کرد. این نوع موتور امروزه به طور وسیعی برای کاربردهای گوناگون استفاده می‌شود.

موتور AC سه فاز القایی

در بیشتر محل‌های که سیستم تغذیه سه فاز (یا چند فاز) در دسترس است از این گونه موتورها استفاده می‌شود به ویژه در قدرت‌های بالاتر استفاده از این موتورها واقعاً رایج است. اختلاف زاویه بین هر یک از سه فاز تغذیه کننده باعث به وجود آمدن یک میدان دوار متعادل می‌شود که دارای سرعتی ثابت است.

در یک موتور القایی میدان مغناطیسی دوار موجب القای یک جریان در هادی‌های روتور می‌شود. این جریان به طور متقابل میدان مغناطیسی را به وجود می‌آورد که موجب چرخش روتور در جهت میدان مغناطیسی دوار خواهد شد. اما نکته‌ای که باید به آن توجه داشت این است که روتور همیشه باید با سرعتی کمتری از سرعت استاتور بچرخد و به عبارت دیگر در صورتی که سرعت روتور و میدان دوار یکسان باشد جریانی در روتور القا نخواهد شد.

موتورهای القایی در صنایع به طور گسترده‌ای مورد استفاده قرار می‌گیرند اما قدرت‌های حدود ۵۰۰ کیلووات خیلی بیشتر رایج هستند. موتورهای القایی معمولاً با اندازه‌های استانداردی ساخته می‌شوند (البته این استانداردها در اروپا و آمریکا متفاوت است) این استاندارگذاری در ساخت موتورها تقریباً همه آنها را قابل تعویض می‌کند. توان برخی از موتورها القایی بسیار بزرگ تا ده‌ها هزار کیلو وات می‌رسد و از جمله استفاده‌های این موتورها می‌توان به کمپرسورهای خطوط لوله و تونل‌های باد اشاره کرد. برای این موتورها دو نوع مختلف از روتور وجود دارد:

• روتور قفسی (قفس سنجابی)
• روتور سیم‌پیچی شده

روتور قفسی

بیشتر موتورهای AC از این نوع روتورها استفاده می‌کنند به طوری که می‌توان گفت همه موتورهای خانگی و موتورهای سبک صنعتی از این نوع روتورها استفاده می‌کنند. روتور قفسی یا قفس سنجابی نام خود را به خاطر شکلش گرفته؛ دو رینگ در دو انتهای روتور که به وسیله میله‌های به هم وصل شده‌اند شکلی تقریبً شبیه یک قفس تشکیل می‌دهند. این میله‌ها عموماً از جنس آلمینیوم یا مس هستند و در بین ورقه‌های لایه لایه شده فولادی ریخته شده‌است. بیشتر جریان القا شده در روتور از میان این میله‌ها عبور می‌کند چراکه ورق‌های لایه لایه فولادی به علت لاک زنی شدن دارای مقاومت الکتریکی زیادی هستند. ولتاژ ایجاد شده در بین حلقه‌ها بسیار پایین است اما جریان جاری بسیار زیاد است و این به دلیل مقاومت پایین این میله‌هاست. در موتورهایی که راندمان بالاتری دارند از مس برای تولید روتور استفاده می‌شوند چراکه مقاومت الکتریکی این فلز کمتر است.

تصویری از روتور یک موتور, روتور قفسی

در هنگام کار, موتور القایی شبیه یک ترانسفورماتور عمل می‌کند که استاتور اولیه و روتور ثانویه آن محصوب می‌شود. زمانیکه روتور با سرعت میدان دوار نمی‌چرخد جریان القا شده در روتور زیاد است, این جریان زیاد میدان مغناطیسی ایجاد می‌کند که با افزایش سرعت روتور سرعت آن را هرچه بیشتر به سرعت استاتور نزدیک می‌کند. یک موتور القایی روتور قفسی در هنگام بی باری (سرعت برابر با میدان دوار) تنها مقدار کمی انرژی الکتریکی برای جبران تلفات مکانیکی (اصطکاک) و تلفات مسی (تلفات ایجاد شده به دلیل مقاومت هادی‌های الکتریکی) مصرف می‌کند. اما زمانی که بار موتور افزایش می‌یابد میزان جریان جاری در روتور افزایش می‌یابد (برای جبران فشار وارده به محور موتور) و به این ترتیب موتور مانند یک ترانسفورماتور عمل می‌کند چراکه با افزایش جریان در ثانویه جریان اولیه نیز افزایش می‌یابد. این دلیل کاهش یافتن نور لامپ‌ها در هنگام روشن شدن موتورهای القایی است البته زمانی که این موتورها به هواکش‌ها متصل شده‌اند این اتفاق نمی‌افتد.

موتورهای القایی که از حرکت وامانده‌اند (به دلیل بار زیاد یا گیر کردن محور) جریانی بسیار زیاد مصرف خواهند کرد چراکه تنها عامل محدود کننده جریان در چنین حالتی مقاومت ناچیز هادی‌های استاتور و روتور خواهد بود و در صورتی که این جریان به وسیله عاملی خارجی مهار نشود موتور و تجهیزات تغذیه کننده آن آسیب خواهند دید.

روتور سیم‌پیچی

زمانی که مقاومت سر راه روتور قابل تغییر باشد, روتور را سیم‌پیچی شده می‌نامند. یکی از کاربردهای این نوع روتورها در موقعیت‌هایی است که به سرعت متغیر نیاز است. در این روتورها سم‌پیچ روتور طوری پیچیده شده که تعداد قطب‌ها در روتور و استاتور برابر هستند و خروجی هر فاز از روتور به طور جداگانه و به وسیله حلقه‌های لغزنده از موتور خارج شده‌است. این حلقه‌های لغزنده ارتباط الکتریکی خود با محور موتور را معمولاً به وسیله کربن ایجاد می‌کنند و پس از خارج شدن از موتور به یک مقاومت متغیر خارجی وصل می‌شوند.

در مقایسه با موتورها روتور قفسی, موتورهای روتور سیم‌پیچی گران‌تر هستند و به علت استهلاک حلقه‌های لغزان دارای هزینه تعمیر و نگه‌داری بالاتری نیز هستند, قبل از تولید تجهیزات کنترل سرعت الکترونیکی این موتورها بهترین راه برای کنترل سرعت بودند همچنین این موتورها می‌توانند در لحظه شروع به کار گشتاور بالاتری داشته باشند. استفاده از کنترل کننده‌های ترانزیستوری فرکانس راهی مناسب برای کنترل دور موتورهای AC است و این از تمایل برای استفاده از موتورهای روتور سیم‌پیچی کاسته‌است.

راه‌های مختلفی برای راه‌اندازی موتورهای Ac استفاده می‌شود که اغلب این راه‌ها بر کاهش جریان هجومی در هنگام راه‌اندازی و همچنین افزایش گشتاور راه‌اندازی تکیه می‌کنند. این گونه موتورها تنها با وصل ترمینال‌های ورودی به برق شهری با ولتاژ استاندار شروع به کار می‌کنند و (بر خلاف برخی موتورهای DC) نیاز به روش راه‌اندازی ویژه‌ای ندارند.یکی دیگر از روش‌های کاهش جریان راه‌اندازی موتور, کاهش ولتاژ سیم‌پیچ‌ها در لحظه راه‌اندازی است که این کار به وسیله سری کردن سیم‌پیچ‌های بیشتر یا استفاده از اتوترانسفورماتور,تریستور و یا دیگر تجهیزات کاهش ولتاژ صورت می‌گیرد. روشی دیگر برای کاهش ولتاژ سیم‌پیچ‌ها در لحظه راه‌اندازی تغییر طرز قرار گرفتن سیم پیچ‌ها و استفاده از کلیدهای ستاره-مثلث است. در این حالت ابتدا موتور را در حالت ستاره راه اندازی کرده و پس از رسیدن به دور نامی, ترتیب قرار گرفت سیم‌پیچ‌ها را به وسیله کلید تغییر داده و به حالت مثلث می‌برند. این روش در اروپا رایج‌تر از آمریکای شمالی است.

سرعت موتور آسنکرون

سرعت در یک موتور AC به دو عامل فرکانس و تعداد قطب‌های موتور بستگی دارد و از فرمول زیر به دست می‌آید:

که:

• N_S سرعت میدان دوار یا سرعت سنکرون (r.p.m)
• f فرکانس منبع AC (هرتز)
• P تعداد قطب‌های سیم‌پیچی به ازای هر فاز است.

میزان سرعت واقعی روتور همیشه از سرعت میدان دوار کمتر است. این اختلاف سرعت را لغزش می‌نامند و با S (slip) نمایش می‌دهند. در حالت بی‌باری سرعت روتور به سرعت سنکرون خیلی نزدیک خواهد بود و در بار نامی موتور لغزشی بین ۲ تا ۳ درصد خواهد داشت که در برخی موتورها این لغزش تا ۷٪ نیز می‌رسد. میزان لغزش در یک موتور AC از رابطه زیر به دست می‌آید:

که:

• N_r سرعت روتور (r.p.m)
• S میزان لغزش است که می‌تواند عددی بین ۱ و ۰ باشد.

موتور AC سه فاز سنکرون

اگر خروجی قطب‌های روتور به وسیله کلکتورها از موتور خارج شده و به یک منبع خارجی وصل شود به طوری که روتور نیز به نوبه خود میدانی جداگانه و مداوم را ایجاد کند به موتور موتور سنکرون یا هم‌زمان گفته می‌شود. سرعت چرخش روتور در موتورهای سنکرون همواره برابر سرعت میدان دوار است و به همین دلیل این موتورها را هم‌زمان می‌نامند.

از این موتورها می‌توان به عنوان یک ژنراتور AC نیز استفاده کرد.

امروزه موتورهای سنکرون را اغلب به وسیله کنترل کننده‌های ترانزیستوری فرکانس راه‌اندازی می‌کنند. این موتورها همچنین می‌توانند به صورت یک موتور القایی نیز راه‌اندازی شوند به این صورت که در روتور این موتورها از میله‌های هادیی شبیه روتورهای قفسی استفاده می‌شود و پس از راه اندازی, این قسمت روتور خود به خود از مدار خارج می‌شود به این صورت که پس از رسیدن موتور به دور نامی مقدار ناچیزی جریان در قفس رتور القا می‌شود و بدین ترتیب تقریباً از مدار خارج می‌شود.

یکی از کاربردهای موتورهای سنکرون اصلاح ضریب توان است. در مراکز صنعتی تقریباً تمامی بارها (به جز موتورهای سنکرون پر تحریک) از انرژی الکتریکی به صورت پس فاز استفاده می‌کنند. بارهای پس فاز موجب به وجود آمدن اختلاف فاز در مدار شده و ضریب توان مدار را کاهش می‌دهند که این می‌تواند موجب به وجود آمدن تلفات اضافی در طول خطوط شود. به دلیل خصوصیت خاص موتورهای سنکرون می‌توان از آنها برای اصلاح ضریب توان نیز استفاده کرد, چراکه در صورتی که موتور سنکرون در حالت پر تحریک کار کند تقریباً مانند یک بار خازنی عمل کرده و از انرژی الکتریکی به صورت پیش فاز استفاده می‌کند و به این ترتیب می‌توان از یک موتور سنکرون به جای خازن‌های اصلاح ضریب توان استفاده کرد. این خصوصیت موتورهای سنکرون باعث شده که با وجود مشکلات مربوط به راه‌اندازی آنها, استفاده از آنها هنوز رایج باشد.

برخی از بزرگ‌ترین موتورهای AC در نیروگاه‌های آب تلمبه‌ای مورد استفاده قرار می‌گیرند چراکه این موتورها به راحتی می‌توانند نقش ژنراتور را ایفا کنند و به این ترتیب در ساعات کم مصرف انرژی الکتریکی به صورت موتور عمل کرده و آب را به مخزن پر ارتفاعی پمپ کنند و سپس در ساعات پر مصرف با پایین آمدن آب به صورت ژنراتور عمل کرده و از شبکه پشتیبانی کنند. در نیروگاه آب تلمبه‌ای Bath County در ورجینیای آمریکا از شش ژنراتور سنکرون ۳۵۰ مگاواتی استفاده شده‌است که در زمان پمپ, هرکدام می‌توانند توانی برابر ۵۶۳۴۰۰ اسب بخار (۴۲۰۱۲۷ وات) تولید کنند.

موتورهای آسنكرون با توجه به قدرت و ولتاژ آن به طرق مختلف راه اندازی ميشوند و با توجه به ‏اينكه موتور در لحظه شروع به كار جريان زيادی ميكشد و اين جريان زياد علاوه بر اينكه به خود ‏موتور صدمه ميزند به مصرف كننده های ديگری كه از اين خط تغذيه می كنند لطمه زده و كار آنها را ‏مختل می سازد‎. ‎ موتور آسنكرون معمولاً به روشهای زير راه اندازی مي شود در نتيجه جريان راه اندازی‌ كم ميشود‏‎ : ‎ ‏1.به طور مستقيم‎ ‎ ‏2.توسط كليد يا مدار ستاره – مثلث‏‎ ‎ ‏3.‏‎ ‎توسط كمپانساتور‎ ‎ ‏4.راه اندازی بوسيله اضافه كردن مقاومت در مدار روتور‎ ‎ ‏5.‏‎ ‎راه اندازی بوسيله داخل كردن مقاومت در مدار استاتور‎ ‎ ‎ ‏1.‏‎ ‎راه اندازی موتور به طور مستقيم : برای‌ موتورهايی كه بزرگ نيستند و‌ آمپر زيادی از شبكه نمی ‏كشند بوسيله يك كليد سه قطبی به شبكه متصل ميشوند‎ . ‎ ‎ ‎ .2‎راه اندازی ستاره – مثلث : ابتدا ولتاژ اوليه را كه بر هر فاز متصل ميشود ،‌ را كم مى كنيم سپس ‏وقتي كه موتور به دور نرمال خود رسيد ولتاژی كه به هر فاز می رسد را زياد می كنيم‎ . ‎ بنابراين در لحظه اول كليد به حالت ستاره بوده يعنی ولتاژ دو سر هر فاز به‎ u/√3 ‎تقليل می يابد ‏در نتيجه موتور با توان 3/1 توان نامی خود كار می كند‏‎ . ‎ استعمال كليد روی انواع موتورها با روتور قفسه ای يا روتور سيم پيچی امكان پذير است . ولی در ‏موتورهايی كه با بار زياد كار می كنند از كليد برای راه اندازی استفاده نمی‌شود . چون گشتاور ‏مقاوم بار زياد است‎ . ‎ ‎ ‎ .3‎راه اندازی توسط كمپانساتور : اين وسيله راه اندازی كه اتوترانسفورماتور كاهنده است بين موتور ‏و شبكه قرار می گيرد . اين طريق راه اندازی به دليل اينكه جريان شروع به كار و گشتاور شروع به ‏كار هر دو به يك نسبت پايين می آيند خيلی خوب است . ولی چون هزينه آن گران است فقط در ‏موتورهايی كه قدرت زياد دارند استفاده می شوند‎. ‎ ‎ ‎ .4 ‎راه اندازی موتورهای قفسه ای بوسيله قرار دادن مقاومت سر راه استاتور : برای جلوگيری از ‏عبور جريان زياد در موقع راه اندازی موتور ميتوان مقاومت هايی به طور سری سر راه سيم پيچی ‏های موتور قرار دارد . و به تدريج كه موتور دور می گيرد دسته مقاومتهای راه انداز را به طرف چپ ‏حركت داده در اين صورت كم كم مقاومتها از سر راه مدار خارج ميشود‎. ‎ اين طريق راه اندازی به دليل تلفات انرژی در مقاومتها زياد و نيروی كشش در لحظه شروع به كار كم ‏، استعمال كمی دارد‎. ‎ ‎ ‎ .5‎راه اندازی موتورهای آسنكرون با روتور سيم پيچی با قرار دادن مقاومت سر راه روتور : تمام ‏مقاومتهای راه انداز را سر راه سيم پيچی روتور قرار داد . بدين وسيله مقاومت مدار سيم پيچی روتور ‏را به حداكثر مقدار خود ميرسانند و سپس استاتور را به شبكه برق وصل می كنند . مقاومت روئستای ‏روتور به تدريج از مدار خارج ميشود.‏

سروو موتورهای دو فاز AC

یک سروو موتور AC دارای یک روتور قفسی است و سیم‌پیچ آن شامل دو قسمت است: ۱) سیم پیچ اصلی ۲) سیم پیچ کمکی که از آن برای به وجود آوردن میدان دوار استفاده می‌شود. در این موتورها مقاومت روتور بالا است و بنابراین منحنی گشتاور-دور این موتورها تقریباً خطی است. به طور کلی این موتورها, موتورهایی پر سرعت و با گشتاور پایین هستند و معمولاً قبل از وصل به بار سرعت آنها به وسیله وصل به چرخ‌دنده‌ها کاهش می‌یابد.

موتور با قطب سایه دار

برخی موتورهای AC, دارای قطب سایه‌دار هستند. از این قطب برای ایجاد گشتاور راه‌اندازی در موتور استفاده می‌شود. نمونه این موتورها در فن‌های الکتریکی کوچک و برخی پمپ‌های کوچک و برخی دیگر از موتورهای توان پایین دیده می‌شود. در این موتورها از یک سیم پیچ کوچک و با سطح مقطع پایین با نام سیم‌پیچ سایه‌ای استفاده می‌شود به این صورت که قسمتی از هر قطب به وسیله این سیم‌پیچ پوشیده شده‌است. طرز کار این موتورها به این صورت است که با القای الکتریکی در سیم‌پیچ‌ها به علت خاصیت سلفی سیم‌پیچ‌های سایه‌ای, این سیم‌پیچ‌ها با تغییرات جریان مخالفت می‌کنند (قانون لنز) و بنابراین یک اختلاف اندک بین جریان در سیم پیچ اصلی و سیم‌پیچ سایه‌ای ایجاد می‌شود که موجب چرخش موتور شده و از قفل شدن موتور در لحظه راه‌اندازی جلوگیری می‌کند. با افزایش سرعت روتور نیاز به وجود قطب‌های کمکی از بین می‌رود چراکه به دلیل وجود اینرسی موتور به چرخش ادامه می‌دهد.

موتور القایی با انشقاق فاز

یکی دیگر از انواع موتورهای تک فاز القایی, موتور با انشقاق فاز است که نسبت به موتور با قطب سایه‌دار کاربردهای مهم‌تری دارد. از جمله کاربردهای این موتورها می‌توان به موتورهای مورد استفاده قرار گرفته در ماشین‌های لباسشویی و خشک‌کن‌ها اشاره کرد. در مقایسه با موتورهای با قطب سایه‌دار این موتورها گشتاور راه‌اندازی خیلی بیشتری دارند و این به دلیل استفاده از سیم‌پیچ راه انداز است. این سیم‌پیچ راه‌انداز معمولاً پس از راه‌اندازی کامل موتور به وسیله یک کلید گریز از مرکز از مدار خارج می‌شود.

در موتورهای انشقاق فاز, سیم‌پیچ راه انداز همیشه با مقاومت بیشتری نسبت به سیم‌پیچ اصلی ساخته می‌شود و به این ترتیب نسبت المان‌های سلفی و مقاومتی در هر سیم پیچ متفاوت است, همچنین تعداد دور سیم‌پیچ کمکی کمتر از سیم‌پیچ اصلی است که این موجب کاهش خاصیت سلفی این سیم‌پیچ می‌شود. بنابراین این سیم‌پیچ نسبت به سیم‌پیچ اصلی دارای مقاومت بیشتر و اندوکتانس کمتر است. کمتر بودن نسبت L به R موجب به وجود آمدن اختلاف فاز در دو سیم‌پیچ می‌شود که معمولاً بیشتر از 30 درجه نیست. این اختلاف فاز موجب چرخش موتور در لحظه راه‌اندازی می‌شود. پس از راه‌اندازی به علت وجود اینرسی موتور به چرخش خود ادامه می‌دهد و به این ترتیب نیازی به سیم‌پیچ کمکی نخواهد بود به همین دلیل سیم‌پیچ کمکی به وسیله کلید گریز از مرکز از مدار خارج می‌شود و به این ترتیب از ایجاد تلفات اضافی به وسیله سیم‌پیچ کمکی جلوگیری می‌شود.

موتورهای AC با خازن راه‌انداز

در موتورهایی که از خازن برای راه اندازی استفاده می‌کنند از یک خازن که با سیم‌پیچ کمکی سری شده استفاده می‌شود. این خازن در واقع وظیفه ایجاد اختلاف فاز بین سیم‌پیچ‌ها را بر عهده دارد. اختلاف فاز ایجاد شده توسط خازن‌ها در لحظه راه‌اندازی خیلی بیشتر نوع قبلی است و بنابراین میزان گشتاور راه‌اندازی این موتورها نیز بیشتر است و البته هزینه این موتورها نیز بیشتر است.

موتورهای خازنی با خازن ثابت

نوع دیگری از موتورهای AC موتورها با خازن ثابت یا موتورهای (PSC) هستند. این موتورها دقیقاً مانند موتورهای خازنی که در بالا توضیح داده شد عمل می‌کنند با این تفاوت که فاقد کلید گریز از مرکز بوده و بنابراین خازن در این موتورها هنواره در مدار است. موتورهای با خازن ثابت به طور گسترده‌ای در فن‌ها, دمنده‌ها و سیستم‌هایی که تغییر سرعت برای آنها مطلوب است استفاده می‌شوند. در برخی موارد که نیاز به استفاده از یک موتور سه فاز به صورت تک فاز است با اتصال یک خازن به یکی از فازها و سری کردن دوفاز دیگر می‌توان از موتور سه فاز به صورت تک فاز استفاده کرد که البته در این حالت گشتاور موتور کاهش می‌یابد.

موتور پولزيون

موتور پولزیون یا موتور دفع کننده نوعی موتور تک فاز AC است. روتور این موتورها سیم‌پیچی شده و تا حدودی شبیه موتورهای یونیورسال هستند. در گذشته تعدادی از این موتورها ساخته می‌شد اما استفاده از موتورهای RS-IR (راه‌انداز دفع کننده-حرکت القایی) به نسبت رایج تر بود. موتورهای RS-IR دارای یک کلید گریز از مرکز هستند که پس از رسیدن به سرعت نامی تمام کلکتورها را به هم وصل کرده و روتور را به صورت یک روتور قفسی در می‌آورد بنابر این موتور در هنگام کار مانند یک موتور روتور قفسی عمل می‌کند. از موتورهای RS-IR در مواردی استفاده می‌شده که نیاز به وجود گشتاور راه‌اندازی بالا در دمای پایین و تنظیم ولتاژ اندک بوده. امروزه این نوع موتورها ساخته نمی‌شوند.

موتور سنکرون AC تک فاز

موتورهای سنکرون تک فاز کوچک به جای ایجاد میدان مغناطیسی به وسیله یک منبع خارجی از آهنرباهای کوچک برای ایجاد میدان استفاده می‌کنند. بنابراین روتور این موتورها نیازی به جریان القا کننده نخواهد داشت. خصوصیت اصلی این موتورها سرعت ثابت آنهاست به طوریکه اغلب در وسایلی از آنها استفاده می‌شود که نیاز به سرعتی ثابت دارند. این موتورها در ساعت‌ها, دیسک گردان‌ها, ضبط صوت‌ها و برخی دیگر از تجهیزات دقیق مورد استفاده قرار می‌گیرد.

 در صورت ایجاد سوال برای شما باز دیدکنندگان عزیز با این شماره تماس بگیرید

۰۹۱۸۹۶۰۱۱۶۲ پژمان

ایمیل: pejman1370@gmali.com