لیزر و کاربردهای آن

امروزه لیزر كاربردهای بیشماری دارد كه همه زمینه های مختلف علمی و فنی فیزیكشیمیزیست شناسی الكترونیك و پزشكی را شامل می شود همه این كاربردها نتیجه مستقیم همان ویژگی های خاص نور لیزر است

دسته بندی برق
فرمت فایل doc
تعداد صفحات 63
حجم فایل 433 کیلو بایت
برای دانلود فایل بر روی دکمه زیر کلیک کنید

دریافت فایل

لیزر و کاربردهای آن

 

مقدمه 

امروزه لیزر كاربردهای بیشماری دارد كه همه زمینه های مختلف علمی و فنی فیزیك-شیمی-زیست شناسی – الكترونیك و پزشكی را شامل می شود. همه این كاربردها نتیجه مستقیم همان ویژگی های خاص نور لیزر است

لیزر چیست ؟

  نور لیزر نوع كاملاً جدیدی از نور است؛ درخشان‌تر و شدیدتر از هرچه كه در طبیعت یافت می‌شود. می‌توان نور لیزری آن‌چنان قوی تولید كرد كه هر ماده‌ی شناخته شده‌ی روی زمین را در كسری از ثانیه بخار كند. می تواند سخترین فلزات را سوراخ كند یا به راحتی جسم سختی مثل الماس را سوراخ كند و از آن بگذرد.

    برعكس، باریكه‌ی كم قدرت و فوق‌‌العاده دقیق انواع دیگر لیزر را می‌توان برای انجام دادن كارهای بسیار ظریف مثل جراحی روی چشم انسان به كار برد. نور لیزر را می‌توان خیلی دقیق كنترل كرد و به صورت باریكه‌ی مداومی به نام موج پیوسته یا انفجارهای سریعی به نام پالس درآورد.

    اگرچه اصول بنیادی لیزر از 40 سال پیش شناخته شده بود، نمایش اولین لیزر، دریچه‌‌ای را به طرف یكی از هیجان انگیزترین و پردامنه‌ترین پیشرفت های تكنولوژی قرن بیستم گشود. در ظرف چند سال پس از نمایش اولین لیزر، انواع بسیار گوناگونی از لیزرها به صورت ابزارهای عملی به صور گوناگون به كار گرفته شدند. لیزرها در تكنولوژی انقلابی جدید پدید آورده‌اند و تأ ثیر آن‌ها بر زندگی ما در آینده نیز ادامه خواهد داشت.

    امروزه گستره‌‌ی وسیعی از لیزرها در همه جا به كار گرفته شده‌اند. فروشگاه‌های بزرگ و بسیاری از انبارهای بزرگ خورده‌فروشی برای جستجوی خود‌به‌خود، ثبت قیمت‌‌ها و صورت‌برداری از اقلام خریداری شده، در قسمت حساب كننده از لیزر بهره می‌گیرند. در دستگاه‌‌های ویدئویی از نور لیزر برای خواندن دیسك‌های ویدئویی و ایجاد تصویر متحرك همراه با صدا استفاده می‌كنند. مقدار زیادی اطلاعات را روی دیسك‌‌های لیزری ثبت می‌كنند تا بعداً روی صفحه‌ی كامپیوتر خوانده شوند یا توسط چاپگرهای لیزری به شكل نسخه‌ی سخت روی كاغذ چاپ شوند.

    در پزشكی نور لیزر به عنوان نوع جدیدی چاقوی جراحی بدون خونریزی استفاده می‌شوند و وقتی كه نسجی مثل قسمت معیوب كیسه‌ی صفرا در خلال جراحی برداشته می‌شود، رگ‌های خونی بسته می‌‌شوند. كارهای دندانپزشكی با لیزر درد كمتری دارند و برای روكش و پل دندان از لیزرها استفاده می‌شود.

    در صنعت از لیزرها برای عملیات گرمایی فلزات، جوش دادن قسمت‌ها به یكدیگر و وسایل هم‌ترازی دقیق استفاده می‌شود. لیزرها را برای اندازه‌گیری دقیق فاصله‌های خیلی بزرگ و نیز فاصله‌های خیلی كوچك به كار می‌برند. افزون بر این‌ها لیزرها را همراه با تارهای نوری، برای انتقال بهتر داده‌ها و بهبود ارتباط تلفنی به كار می‌گیرند. لیزرها در حال تغییر دادن نحوه‌ی پژوهش دانشمندان هستند. لیزرها می‌توانند چشمه‌ی جدیدی از قدرت الكتریكی بیافرینند، مشابه فرایندی كه در خورشید برای تولید انرژی به وجود می‌‌آید.

خواص  نور لیزر و كاربرد‌های آن
‏ از نخستین روزهای ساخت لیزر پی برده شد كه نور لیزر خواص مشخصه‌ای دارد كه آن را از نورهای ایجاد شده از سایر منابع، متمایز می‌كند. در ابتدا به این ویژگی‌ها و نحوه ایجاد آنها توسط لیزر اشاره خواهیم كرد. لیزر دارای سه ویژگی مهم است:
تك‌فامی
‏     در توضیح این ویژگی لازم است ابتدا با مفهوم گسیل القایی ( نشر القایی)آشنا شویم. گسیل پرتو توسط الكترونهای برانگیخته در داخل اتم به دو صورت است :1 ) گسیل خود به‌خودی  2) گسیل القایی
فرض كنید ‏1 ‏ ‏e‏ و ‏e2   دو تراز متوالی از یك اتم با انرژی‌های 1‏ ‏E  و‏2‏ ‏E   باشد و الكترونی در تراز  e1 در حالت پایه خود قرار گرفته باشد. اگر به هر دلیلی این الكترون از تراز ‏1‏ ‏e   به تراز بالاتر ‏2‏ ‏e‏ برود گفته میشود اتم تحریك شده است یا در حالت برانگیخته قرار دارد. چون این حالت یك حالت‏ ‏ ناپایدار است اتم تمایل دارد هرچه زودتر به حالت پایدار باز گردد. به همین دلیل الكترون مزبور بلافاصله به حالت  قبلی در تراز‏1‏ ‏e  بر خواهد گشت. از طرفی چون این دو تراز اختلاف انرژی 1‏ ‏E‏ ‏E 2-‏ دارد بنا بر اصل پایستگی انرژی، انرژی اضافی الكترون به صورت تابش با فركانس ‏V،  حین بازگشت به تراز اول گسیل می‌شود. به این فرآیند گسیل خودبه‌خودی گویند. حال اگر الكترونی در تراز‏2‏ ‏e  در حالت پایه خود قرار داشته باشد و ما به طریقی اتم را تحریك كنیم ( میدان الكترومغناطیسی، تابش، حرارت و… ) در اثر این القا الكترون مزبور تراز ‏2‏ ‏E  را ترك نموده وبه تراز ‏ E1برود و حین این انتقال ( بنا به اصل پایستگی انرژی ) تابش گسیل كند به این تابش گسیل القایی یا نشر القایی گویند. ‏
‏     هر كدام از این فرآیندها ویژگی‌های خاص خود را دارد. در گسیل خودبه‌خودی تابش‌های گسیل شده به صورت كاتوره‌ای و در تمام جهات گسترده است. اما در گسیل القایی جهت تابش در یك راستای معین خواهد بود. از طرفی در گسیل خودبخودی فوتونهای تابشی  در اثر گزار بین اتمهای ترازهای اتمی یا مولكولی مختلف و متفاوت از هم به وجود می‌آیند پس این تابش‌ها طیف گسترده‌ای از فركانس‌ها را شامل می‌شود. ‏
‏     اما در گسیل القایی تابش در اثر گزار بین ترازهای اتمی یا مولكولی مشابه گسیل می‌شود. بنابراین همه تابش‌ها تقریبا فركانس یكسانی دارد. معمولا در لیزر از فرآیند گسیل القایی استفاده می‌شود. اما برای داشتن گسیل القایی طولانی مدت به مولكول‌هایی شامل دوتراز كه تراز بالایی آن پروتراز پایینی آن خالی باشد، نیاز داریم. اما آنچه كه نظریه‌های كوانتومی  بیان می‌كنند این است كه بنا به قاعده گزینش  در اتم‌ها ابتدا ترازهای پایین‌تر پر می‌شود. بنابراین  به وضعیت به‌وجود آمده  در لیزر، وارونگی جمعیت گویند. نحوه ایجاد وارونگی جمعیت  بسته به نوع لیزر متفاوت است. مثلا در لیزر هلیوم نئون مخلوط  كردن این دو گاز منجر به جفت شدن برخی تراز‌ها ی اتمی آن دو شده و وارونگی جمعیت مورد نیاز را تامین می‌كند. به این ترتیب لیزر قادر به ایجاد تابشی تك فركانس  خواهد بود. با این وجود برای تك فركانس شدن بیشتر از یك عنصر اپتیك مانند بازآواگر( سنجه) نیزدر لیزر استفاده می‌شود. ‏
ویژگی تك‌فامی نور لیزر بیشتر كاربرد شیمیایی دارد. به عنوان مثال برای جدا سازی ایزوتوپ‌های یك عنصر به یك منبع تك‌فام مانند لیزر نیاز است. ایزوتوپ‌های یك عنصر از نظر محتوا باهم متفاوت است پس فركانس‌های جذب آنها نیز اندكی متفا وت خواهد بود كه تنها نور لیزر قادر به تفكیك آنها است. تمایل زیاد به استفاده از این كاربرد در صنایع هسته‌ای نیز غیرمنتظره نیست. ‏

همدوسی
‏     تابش الكترو مغناطیس  به وسیله بارهای الكتریكی نوسان كننده تولید می‌شود. بسامد نوسان نوع تابشی را كه گسیل می‌شود، معین می‌كند. اگر در یك چشمه، بارها ی الكتریكی  به طور هماهنگ نوسان كند چشمه را همدوس و تابش حاصل را تابش همدوس می‌نامیم. همانطور كه قبلا گفته شد در لیزر از گسیل القایی استفاده می‌شود. در این فرآیند می‌توان اتم را به نحوی تحریك كرد كه همه الكترونهای برانگیخته فقط به تراز‌های خاصی برود و در نتیجه فركانس تابشی آنها همه در یك محدوده خواهد بود. پس تمام این تابش‌ها با هم هماهنگ است كه این همان تعریف چشمه همدوس است. از همدوسی نور لیزر می‌توان در تمام‌نگاری استفاده كرد. تمام‌نگاری روشی  جهت تهیه تصاویر سه بعدی است. در این روش تصویر ویژه‌ای به نام تمام نگاشت روی فیلم عكاسی تشكیل می‌شود كه بر خلاف دیگر تصاویر متداول عكاسی، حاوی اطلاعاتی نه تنها پیرامون شدت بلكه در مورد فاز نور بازتابیده از جسم نیز هست. واضح است كه منبع نور آشفته چون خود دارای پرتو هایی  با فازهای مختلف است قادر به تشكیل چنین تصویری نخواهد بود. تنها  مشكل موجود برای چنین تصاویری آن است كه تنها امكان تهیه تمام نگاشت‌های تك‌فام وجود دارد زیرا برای تشخیص رنگهای واقعی جسم باید از تابش طول موج‌های مختلف به طور همزمان استفاده كرد كه در آن صورت اطلاعات مربوط به فاز از بین می‌رود. ‏

شدت زیاد
‏     شدت زیاد، خاصیتی است كه بیش از سایر موارد همراه نور لیزر است و در حقیقت لیزرها بالاترین شدت‌های شناخته شده روی زمین  را ایجاد می‌كند. از آنجا كه لیزر باریكه‌ای موازی از نور را نه در تمام جهت‌ها، بلكه در راستای مشخصی گسیل می‌كند. مناسب‌ترین معیار شدت، تابیدگی است. بنا بر رابطه بین توان تابش شده وتابیدگی: 
                                                                                      I = P / A
‏ كه در آن P  توان و ‏A  مساحت  است می‌توان در مورد شدت‌ها ی زیاد  بحث كرد. ازآنجایی كه خروجی منابع نور معمولی اكثرا پرتو‌های واگرا است با دور شدن از چشمه به علت افزایش مساحت با ثابت ماندن توان (توان به ویژگی خود چشمه بستگی دارد )میزان شدت آن كاهش می‌یابد اما در لیزر به علت موازی بودن پرتوها، هر چه فاصله از منبع بیشتر شود با ثابت ماندن توان، مساحت سطح مقطع باریكه خروجی نیز تقریبا ثابت است و در نتیجه شدت در فاصله  دوراز منبع همان مقداری را دارد كه پرتو خروجی از منبع دارد. ‏
‏     اما اینكه چرا شدت خروجی از لیزر تا به این اندازه زیاد است، به توان لیزر بر می‌گردد. داخل لیزر سیستمی وجود دارد كه نور ورودی به هنگام خروج تقویت می‌شود. همچنین با استفاده از ابزارهای اپتیك مناسب در لیزر می‌توان به شدت‌هایی دست یافت كه از شدت خود منبع فراتر رود. ‏
‏     لازم به توضیح است كه شدت نور خروجی از لیزر دارای توزیع گوسی است، یعنی شدت برای لحظه  كوتاهی بیشترین مقدار خود را دارد. در ابتدا یك صعود ودر انتها یك نزول برای آن وجود دارد. پس یك طول عمر برای شدت حداكثر می‌توان تعریف كرد. طول عمر شدت ماكزیمم معمولا خیلی كوتاه است. یكی از كاربرد‌های كوتاه بودن عمر شدت‌های بالا در هرتپ، در چشم پزشكی است. مثلا پارگی شبكیه را كه باعث كوری موضعی می‌شود می‌توان با جوشكاری نقطه‌ای توسط تپ‌های پر شدت نور حاصل از لیزر آرگون با بافت نگهدارنده آن متصل كرد. به علت كوتاه بودن عمر  یك تپ، حین عمل نیازی به بیهوشی، بی حركت كردن طولانی چشم و… وجود ندارد. در كاربرد‌های دیگر پزشكی كوتاه بودن طول عمرتپ مانع از احساس درد در بیماران می‌شود. چرا كه زمان هرتپ بسیار كوتاهتر از زمان لازم برای فرستادن پیغام  توسط اعصاب به مغز و بازگشت آن به محل درد است. ‏
ساختمان لیزر
     در شكل شماره (1) طرح ساده‌ای از یك لیزر گازی را مشاهده می‌كنید. ساختار اصلی در اكثر لیزرها مشابه است. لیزر در واقع یك نوسان كننده اپتیك است كه از یك محیط تقویت‌كننده نور كه در داخل یك بازآواگر قرار دارد تشكیل می‌شود. پس اصلی‌ ترین قسمت در لیزر محیطی است كه بتواند نور عبوری را تقویت كند. در لیزر‌های گازی از مخلوط یك یا چند گاز ( هلیوم، نئون، آرگون و… ) به صورت خالص به عنوان محیط  تقویت كننده استفاده می‌شود. بخار فلزی كادمیوم، جیوه، سرب و… نیز در لیزر‌های گازی كاربرد دارد. از انواع دیگر لیزر‌های گازی، لیزر مولكول ازت( ‏2‏ ‏N‏) و لیزر دی اكسید كربن  (‏CO2‏) است.‏
محیط تقویت كننده معمولا توسط یك محرك بیرونی به كار می‌افتد و شروع به تابش می‌كند. در اثر این تحریك، الكترون‌های هر اتم مدار خود را ترك كرده به مدار پایین تر در اتم مربوط می‌رود. جهت برقراری اصل پایستگی انرژی (به علت وجود اختلاف انرژی بین دو مدار) حین این گذار تابش خواهند كرد. این تابش نسبتا تك فام است زیرا عمل تحریك طوری است كه عمل گذار بین تراز‌های یكسان اتفاق بیفتد. در لیزر نشان داده شده این محرك استفاده از روش تخلیه جریان الكتریكی است كه به دو نوع تخلیه جریان مستقیم و تخلیه جریان متناوب در لیزر‌های گازی متداول است. روش تخلیه جریان متناوب ساده‌ترین روش   تحریك است چرا كه منبع تغذیه می‌تواند یك مبدل عمومی ولتاژ كه به الكترود‌های فلزی سرد در داخل لامپ متصل می‌شود، باشد. از روش‌های دیگر بر انگیزش الكتریكی محیط لیزری، می‌توان روش تخلیه الكترودی با بسامد بالا ( كه در اولین لیزر هلیوم نئون ساخته شده توسط جوان و همكارانش استفاده شده بود. ) و روش تپ‌های فشار قوی ( برای استفاده در لیزر‌های تپی پر توان) اشاره كرد. ‏
‏      در قسمت دیگر یك لیزر در دوجداره ابتدا و انتها از دو آینه صاف كه با زاویه معلوم نسبت به افق به طور موازی با هم قرار دارد، استفاده می‌شود به چنین سیستم اپتیك، دریچه‌های بروستر گفته می‌شود. كاربرد این دریچه‌ها در قطبیده نمودن پرتوهاست. این دریچه‌ها برای یك جهت قطبیدگی خاص شفاف است ولی برای عبور قطبیدگی عمود بر آن ضریب عبور صفر است و تمام نور بازتابیده خواهد شد. استفاده از این وسیله در لیزر موجب قطبیدگی خطی نور خروجی از لیزر خواهد شد. ‏
‏     قسمت مهم دیگر لیزر استفاده از بازآواگر است. بازآواگر وسیله‌ای اپتیكی است كه از دو آینه (تخت یا خمیده) تشكیل می‌شود به طوری كه محیط تقویت كننده در میان آنها قرار دارد. تابش خروجی از تقویت كننده پس از قطبیده شدن توسط دریچه‌های بروستر به یكی از این آینه‌ها برخورد نموده جزئی از پرتو عبور و جرئی از آن بازتاب می‌یابد. پرتو بازتابیده دوباره مسیر محیط تقویت كننده و دریچه بروستر را پیموده و به آینه سمت مقابل بر خورد می‌كند. به این ترتیب عمل عبور و بازتاب بار‌ها تكرار می‌شود. نهایتا نور خروجی از تقویت كننده در اثر رفت و آمد بین دو آینه به صورت یك موج ایستاده در می‌آید. لازم به ذكر است كه برای خروج انرژی از بازآواگر دو آینه به طور جزئی شفاف است. ویژگی پرتو خروجی از بازآواگر تك فام بودن آن است. در وواقع بازآواگر عمل گزینش فركانس را انجام می‌دهد. ‏
شكل شماره (2) طرحی كلی از داخل یك لیزر هلیوم-نئون را نشان می‌دهد. محیط لیزری، دریچه‌های بروستر، آینه‌های بازآواگر، سیستم مربوط به محرك، محیط لیز كننده و سایر جزئیات مورد نیاز مانند لایه محافظ  و شفاف آلومینیومی  جهت جلوگیری از خروج انرژی از دیواره‌ها و بازتاب آن به داخل محیط تقویت كننده در شكل نشان داده شده است.

لیزر و کاربردهای آن

فكر ساختن وسیله‌ای كه نور همدوس تولید كند ، مدتها دانشمندان قرن حاضر را به خود مشغول داشته بود . در سال 1985 فیزیكدان مشهور آمریكایی چالز تاونز راه این كار را پیدا كرد . دو سال بعد دانشمند دیگر آمریكایی ، تئودور مایمن به نظریه تاونز جامه عمل پوشاند و اولین لیزر را با بلوری از یاقوت مصنوعی ساخت این دو بعداً به دریافت جایزه نوبل نایل آمدند . یك لیزر یاقوتی ساده از سه بخش تشكیل می‌شود : استوانه‌ای از یاقوت مصنوعی ، یك چشمه نور ـ مثلاً یك لامپ گزنون كه مانند لامپ نئون كار می‌كند . ( گزنون و زنون هر دو از گازهای بی‌اثرند یعنی اتمهایشان با اتمهای دیگر مولكول نمی‌سازد . ) ـ و یك بازتابنده كه نور را از لامپ گزنون به یاقوت هدایت می‌كند

استوانه یاقوتی ، بخش اصلی دستگاه است . قطر آن در حدود 7 میلیمتر و طولش 3.5 تا 5 cm است . دو قاعده استوانه صیقل خورده و نقره اندود شده است تا آینه كاملی باشد . قاعده دیگر نیز نقره اندود است ولی نه كاملاً به طوری كه می‌تواند قسمتی از نور را از خود عبور دهد .

یاقوت بلور اكسید آلومینیوم است كه در آن تعداد نسبتاً كمی اتم كروم معلق است . اتمهای كروم از طریق گسیل القایی ، كوانتوم نور تولید می‌كنند ، اتمهای اكسیژن و آلومینیم كه بقیه بلور را تشكیل می‌دهند فقط اتمهای كروم را در جایشان نگه می‌دارند. اتمهای كروم نسبتاً بزرگ است و تعداد زیادی الكترون در مدارهایشان دارد . در این جا فقط الكترونی مورد توجه ماست كه بیش از دیگران برانگیخته می‌شود .

لازم به ذكر است واژه لیزر از حروف اول (( تقویت نور بوسیله گسیل برانگیخته تابش )) در زبان انگلیسی گرفته شده كه آن را می‌توان توسعه “maser” تقویت میكروویو بوسیله گسیل برانگیخته تابش در محدوده فوتونی طیف امواج الكترومغناطیسی دانست

كاربرد لیزر در فیزیك و شیمی

اختراع لیزر و تكامل آن وابسته به معلومات پایه ای است كه در درجه اول از رشته فیزیك و بعد از شیمی گرفته شده اند. بنابراین طبیعی است كه استفاده از لیزر در فیزیك و شیمی از اولین كاربردهای لیزر باشند

رشته دیگری كه در آن لیزر نه تنها امكانات موجود را افزایش داده بلكه مفاهیم كاملا جدیدی را عرضه كرده است طیف نمایی است. اكنون با بعضی از لیزرها می توان پهنای خط نوسانی را تا چند ده كیلوهرتز باریك كرد ( هم در ناحیه مرئی و هم در ناحیه فروسرخ ) و با این كار اندازه گیری های مربوط به طیف نمایی با توان تفكیك چند مرتبه بزرگی ( 3 تا 6) بالاتر از روش های معمولی طیف نمایی امكان پذیر می شوند. لیزر همچنین باعث ابداع رشته جدید طیف نمایی غیر خطی شد كه در آن تفكیك طیف نمایی خیلی بالاتر از حدی است كه معمولا با اثرهای پهن شدگی دوپلر اعمال می شود. این عمل منجر به بررسیهای دقیقتری از خصوصیات ماده شده است.

در زمینه شیمی از لیزر هم برای تشخیص و هم برای ایجاد تغییرات شیمیایی برگشت ناپذیر استفاده شده است. ( فوتو شیمی لیزری) به ویژه در فون تشخیص باید از روش های (پراكندگی تشدیدی رامان ) و ( پراكندگی پاد استوكس همدوس رامان ) (CARS) نام ببریم. به وسیله این روشها می توان اطلاعات قابل ملاحظه ای درباره خصوصیات مولكولهای چند اتمی به دست آورد ( یعنی فركانس ارتعاشی فعال رامن – ثابتهای چرخشی و ناهماهنگ بودن فركانس). روش CARS همچنین برای اندازه گیری غلظت و دمای یك نمونه مولكولی در یك ناحیه محدود از فضا به كار می رود. از این توانایی برای بررسی جزئیات فرایند احتراق شعله و پلاسما ( تخلیه الكتریكی) بهره برداری شده است.

شاید جالبتری كاربرد شیمیایی ( دست كم بالقوه ) لیزر در زیمنه فوتو شیمی باشد. اما باید در نظر داشته باشیم به خاطر بهای زیاد فوتونهای لیزری بهره برداری تجاری از فوتوشیمی لیزری تنها هنگامی موجه است كه ارزش محصول نهایی خیلی زیاد باشد. یكی از این موارد جداسازی ایزوتوپها است.

كاربرد در زیست شناسی

از لیزر به طور روزافزونی در زیست شناسی و پزشكی استفاده می شود. اینجا هم لیزر می تواند ابزار تشخیص و یا وسیله برگشت ناپذیر مولكولهای زنده یك سلول و یا یك بافت باشد. ( زیست شناسی نوری و جراحی لیزری)

در زیست شناسی مهمترین كاربرد لیزر به عنوان یك وسیله تشخیصی است. ما در اینجا تكنیك های لیزری زیر را ذكر می كنیم :

الف) فلوئورسان القایی به وسیله تپهای فوق العاده كوتاه لیزر در DNA در تركیب رنگی پیچیده DNA و در مواد رنگی موثر در فتوسنتز

ب) پراكندگی تشدیدی رامان به عنوان روشی برای مطالعه ملكولهای زنده مانند هموگلوبین و یا رودوپسین ( عامل اصلی در سازوكار بینایی)

ج) طیف نمایی همبستگی فوتونی برای بدست آوردن اطلاعاتی در مورد ساختار و درجه انبوهش انواع ملكولهای زنده

د) روشهای تجزیه فوتونی درخشی پیكوثانیه ای برای كاوش رفتار دینامیكی مولكولهای زنده در حالت برانگیخته

به ویژه باید از روشی موسوم به میكروفلوئورمتر جریان یاد كرد. در اینجا سلولهای پستانداران در حالت معلق مجبور می شوند كه از یك اتاقك مخصوص جریان عبور كنند كه در آنجا ردیف می شوند و سپس یكی یكی از باریكه كانونی شده لیزر یونی آرگون عبور می كنند. با قرار دادن یك آشكارساز نوری در جای مناسب می توان این كمیت ها را اندازه گیری كرد :

الف) نورماده ای رنگی كه به یك جزء خاص تشكیل دهنده سلول یعنی DNA متصل ( كه اطلاعاتی راجع بع مقدار آن جزء تشكیل دهنده سلول را به دست می دهد) امتیاز میكروفلوئورمتری جریان در این است كه اندازه گیری ها را برای تعداد زیادی از سلولها در مدت زمان محدود میسر می سازد. به این وسیله می توانیم دقت خوبی برای اندازه گیری آماری داشته باشیم.

در زیست شناسی از لیزر برای ایجاد تغییر برگشت ناپذیر در ملكولهای زنده و یا اجزای تشكیل دهنده سلول هم استفاده می شود. به ویژه تكنیك های معروف به ریز – باریكه را ذكر می كنیم. در اینجا نور لیزر ( مثلا یك لیزر Ar+ تپی ) به وسیله یك عدسی شیئی میكروسكوپ مناسب در ناحیه ای از سلول با قطری در حدود طول موج لیزر (05 µm) كانونی می شود منظور اصلی از این تكنیك مطالعه رفتار سلول پس از آسیبی است كه با لیزر در ناحیه خاصی از آن ایجاد شده است.

در زمینه پزشكی بیشترین كاربرد لیزرها در جراحی است ( جراحی لیزری) اما در بعضی موارد لیزر برای تشخیص نیز به كار می رود. ( استفاده بالینی از میكروفلوئورمتر جریان – سرعت سنجی دوپلری برای اندازه گیری سرعت خون – فلوئورسان لیزری – آندوسكوپی نای برای آشكارسازی تومورهای ریوی در مراحل اولیه

در جراحی از باریكه كانونی شده لیزر ( اغلب لیزر CO2 ) به جای چاقوی جراحی معمولی ( یا برقی ) استفاده می شود. باریكه فروسرخ لیزر CO2 به شدت به وسیله ملكولهای آب موجود در بافت جذب می شود و موجب تبخیر سریع این ملكولها و در نتیجه برش بافت می شود. برتریهای اصلی چاقوی لیزری را می توان به صورت زیر خلاصه كرد :

الف) دقت بسیار زیاد به ویژه هنگامی كه باریكه با یك میكروسكوپ مناسب هدایت شود ( جراحی لیزر)

ب) امكان عمل در نواحی غیر قابل دسترس.. بنابراین عملا هر ناحیه از بدن را كه با یك دستگاه نوری مناسب ( مثلا عدسی ها و آینه ها) قابل مشاهده باشد می توان به وسیله لیزر جراحی كرد.

ج) كاهش فوق العاده خونروی در اثر برش رگهای خونی به وسیله باریكه لیزر ( قطر رگی حدود 0/5 mm )

د) آسیب رسانی خیلی كم به بافتهای مجاور ( حدود چند میكرومتر) اما در مقابل این برتریها باید اشكالات زیر را هم در نظر داشت :

الف) هزینه زیاد و پیچیدگی دستگاه جراحی لیزری

ب) سرعت كمتر چاقوی لیزری

ج) مشكلات قابلیت اعتماد و ایمنی مربوط به چاقوی لیزری

با این اشاره اجمالی به جراحی لیزری اكنون می خواهیم به شرح مفصلتری از تعدادی از این كاربردها بپردازیم . در چشم بیماران مبتلا به مرض قند استفاده شده است در این مورد باریكه لیزر به وسیله عدسی چشم بر روی شبكیه كانونی می شود. پرتو سبز لیزر به شدت به وسیله گلبول های سرخ جذب می شود و اثر حرارتی حاصل باعث اتصال دوباره شبكیه یا انعقاد رگهای آن می شود. اكنون لیزر استفاده روزافزونی در گوش و حلق و بینی پیدا كرده است. استفاده از لیزر در این شاخه از جراحی جذابیت خاصی دارد. زیرا با اعضایی مانند نای – حلق و گوش میانی سروكار دارد كه به علت عدم دسترسی به آن ها جراحی معمولی مشكل است. اغلب در این مورد لیزر همراه با یك میكروسكوپ استفاده می شود. همچنین لیزر برای جراحی داخل دهان نیز مفید است ( برای برداشتن غده های مخاطی ). امتیازات اصلی در اینجا جلوگیری از خونریزی و فقدان لختگی خون و درد پس از عمل جراحی و بهبود سریع بیمار است. لیزر همچنین اهمیت خود را در بهبود خونریزیهای سنگین در جهاز هاضمه ثابت كرده است. در این حالت باریكه لیزر ( معمولا لیزر نئودمیوم یا آرگون یونی ) به وسیله یك تار نوری مخصوص كه در داخل یك آندوسكوپی داخلی قرار گرفته است پرتو لیزر را به ناحیه مورد معالجه هدایت می كند. لیزر همچنین در بیماری زنان مفید است درحالی كه اغلب به همراه یك میكروسكوپ استفاده می شود. كاهش قابل ملاحظه درد و لخته شدن خون ارزش مجدد چاقوی لیزری را بیان می كند. در پوست درمانی اغلب از لیزر برای برداشتن خالها و معالجه امراض رگها استفاده می شود. بالاخزه استفاده از لیزرها در جراحی عمومی و جراحی غده امیدوار كننده است

برای دانلود فایل بر روی دکمه زیر کلیک کنید

دریافت فایل

جعبه دانلود



تحقیق در مورد مترو تهران و کرج

در مجموعه مترو تهران و کرج از 4 گونه از قطارهای برقی استفاده می شود که شامل قطارهای خط 5 خط2 شامل قطارهای ACDC و قطارهای خط 1 نیز که شامل قطارهای ACDC است میشود

دسته بندی برق
فرمت فایل doc
تعداد صفحات 54
حجم فایل 1.669 مگا بایت
برای دانلود فایل بر روی دکمه زیر کلیک کنید

دریافت فایل

رشته برق در مورد مترو تهران و کرج

 

مقدمه:

 

در مجموعه مترو تهران و کرج از 4 گونه از قطارهای برقی استفاده می شود که شامل قطارهای خط 5- خط2- شامل قطارهای AC,DC و قطارهای خط 1 نیز که شامل قطارهای AC,DC است میشود قطارهای AC مشترک در خطوط 1و2 از یک نوع می باشد و همچنین قطارهای DC در دو خط نیز با تفاوت اندکی با یکدیگر یکسان است ولی قطارهای خط 5 دارای شکل حرکتی و نوع دیگری می باشد هم از لحاظ ساختمان و هم از نظر نوع کشش آن قطارهای خط 5 بنا به نیاز دارای دو واگن یکی کشنده master در سمت حرکت به سمت جلوی (حرکت Forward) و یکی هل دهنده slave در انتهای قطار می باشد یعنی در حین حرکت فقط دو واگن از قطار فعال   می باشد و  بقیه واگن ها به صورت تریلر Trailer می باشد. قطارهای AC مشترک مورد استفاده در خطوط 1و2 دارای ساختار مشابه یکدیگر بوده و فرق اساسی آنها در استفاده از جریان و ولتاژ AC در مقابل قطارهای dc که ولتاژ و جریان مصرفی آنها  DC  است. تفاوت کوچک میان قطارهایDC   خط 1 نسبت به خط2 در واگن های Trailer است در واقع قطارهای خط 2 دو واگن از این قطارها به صورت تریلر است در حالیکه در قطارهای DC خط 1 این طور نمی باشد.

 

قطارهای AC مشترک مورد استفاده در خطوط 1و2 دارای ساختار مشابه یکدیگر بوده و فرق اساسی آنها در استفاده از جریان و ولتاژ AC در مقابل قطارهای  dc  که ولتاژ و جریان مصرفی آنها  DC  است.

 

 تفاوت کوچک میان قطارهایDC خط 1 نسبت به خط2 در واگن های Trailer در واحد قطارهای خط 2 دو واگن از این قطارها به صورت تریلر است در حالیکه در قطارهای DC خط 1 این طور نمی باشد.

 

تجهیزات نصب شده بر روی پانل جلوی اپراتور :

 

مانومتر هوا 

این نمایشگر جهت نمایش فشار هوای لوله اصلی قطار و همچنین فشار سیلندر ترمز در هنگام

ترمز‌گیری برای اپراتور می‌باشد. این مانومتر دارای دور رنج‌بندی سیاه و قرمز رنگ كه دارای دو

عقربه به همین رنگها نیز می‌باشد.

 

 

نمایشگر فشار هوا

قرمز : فشار هوای لولة اصلی

مشكی : فشار هوای سیلندر ترمز واگن محلی

 

 

 

دستگیره ترمزی

دستگیره ترمزی یكی از اجزاء سیستم كنترل ترمز در كابین اپراتور می‌باشد.تجهیزات كنترل ترمز

توسط اپراتور به دو نوع است، یك نوع برای كابین اپراتور در واگن MC  و TC و دیگری برای پانل

ایستاده د ر واگن MS ، اپراتور برای تنظیم سرعت قطار و كنترل بر حالت ترمز‌گیری، دستگیره

ترمزی در گامهای مختلف قرار می‌دهد.

 

شاسی شروع سربالایی : Hill start 

در شرایط ویژه مثلاً وقتی قطار در سربالایی یا شیب زیاد پارك شود، مدار شروع سربالایی  

Hill start circuit برای محافظت قطار از سُرخوردن قبل از حركت تعبیه شده است .

سوئیچ ریست : Reset

سوئیچ RESET فقط در مورد خطاهای اضافه بار مدار اصلی و بی‌برقی مدار اصلی كاربرد دارد،

برای غلبه بر این خطاها از سوئیچ RESET استفاده می شود .

 

بوش باتن ترمز اضطراری :  Emergency break 

راهبران از این بوش‌ باتن در مواقع اضطراری جهت نگه داشتن سریع قطار استفاده می‌كنند . 

 

صفحه كلید عملكرد دربها :

این صفحه كلید از سه قسمت “Door selecting” كلید سلكتوری انتخاب عملكرد دربها و

كلیدهای فشاری open و  close دربهای سمت راست و دربها سمت چپ تشكیل گردیده است،

اپراتور با توجه به استفاده از درهای ‘‘یا تست’’ كلید انتخاب عملكرد دربها را در موقعیت R یا L یا

L/R قرار می‌دهد و یا برای اینكه دربها قابلیت بازشدن را نداشته باشنددر وضعیت صفر قرارمی‌دهد.

 

مارش تعیین جهت حركت قطا

اپراتور با قراردادن مارش در هر یك از حالات FW یا BW می‌توان قطار را به سمت جلو یا عقب

هدایت كند .

 

 

 

 
   

   درام حركت FW/BW

 

صفحه  TDU “Text Display Unit” 

این كلید نشان‌دهنده یك واسطه نوشتاری بین اپراتور و سیستم ATP  می باشد

 

شناخت تجهیزات سیستم ATP  داخل کابین اپراتور :

 

الف : صفحه MFSD  :

این صفحه نما یشگر پل ارتباطی بین سیستم ATP  و اپراتور است که اطلاعات سیستم  ATP

از قبیل سرعت جاری- سرعت هدف –  مسافت هدف – سقف سرعت را در اختیار اپراتور قرار

می دهد . همچنین کلید BREAK  که هم به عنوان نشان دهنده و هم کلید فشاری زرد رنگ

است که در هنگام اعمال ترمز  توسط سیستم ATP روشن گردیده و با کاهش سرعت نسبت به

سقف سرعت شروع به چشمک زدن کرده که اپراتور با فشار دادن آن ترمز اعمال شده توسط

ATP به قطار را آزاد می کند .

 

ب : صفحه TDU  :

این كلید نشان‌دهنده یك واسطه نوشتاری بین اپراتور و سیستم ATP  می باشد . و از آن برای

نشان دادن پیغامها استفاده می شود . کلیدهای سمت چپ این صفحه جهت تنظیم روشنایی و

شفافیت کاربرد دارند . در هنگام در یافت یک پیغام خطا صدای آ لارمی شنیده شده ویک

نشان دهنده بروز خطا Ack  در بالای کلید F1 چشمک خواهد زد تا هنگامی که اپراتور این

کلید را فشار ند هد صفحه دیگر ظاهر نخواهد شد در اصل کلید  Ack یا F1  باید فشرده شود

تا کلیدهای  F3 و F4  قابلیت کار کرد داشته باشند کلید  F2  در این صفحه کاربردی ندارد

کلید F3  صفحه  وضعیت را به نمایش می گذارد این صفحه  فعال یا غیر فعال بودن سیستم

ATP    و عملکرد دربها را به نمایش می گذارد. کلید  F4  خطاهای مربوط به سیستم ATP  

را به نمایش می گذارد در کل در صفحه  TDU  چهار  صفحه خطا وجود دارد . کلید  F5  :

مربوط به ورود اطلاعا ت است که شامل شماره قطار و شماره اپراتور و شماره مقصد می باشد

که توسط کلید های ارقام و جهات وارد شده و توسط کلید  Enter ثبت می گردد .

 

نمایشگر ماتریسی (DISPLAY) 

 

 

خطاهای جزئی در واحد ترمز : Brake unit minor faul

عموماً این مشكل خیلی جزئی بوده و عواقب جانبی برای ادامه حركت قطار ایجاد نمی‌كند

 

خطای اصلی سیستم ترمز : Brake unit maijor fault

این خطا خیلی مهم و جامع و در عین حال فراگیر است كه با توجه به وضعیت نمایشگر ماتریسی

دارای دو حالت می‌باشد .

الف : چنانچه این خطا بعد از مدتی محو شود که قطار می تواند ادامه مسیر دهد

ب : چنانچه این خطا به طور دائم روشن بماند که اپراتور باید به صورت دستی ترمز را آزاد کند .

 

اضافه بار و یا اتصال به زمین مدار اصلی : Over load/Groanding of main circuit

این خطا در دو حالت حین حركت (اعمال تراكشن‏‏)و در زمان اعمال ترمز سرویس رخ می‌دهد.

روشن شدن نشان‌دهنده‌ خطا بر روی صفحه نمایشگر بدین مفهوم بوده، كه جریان مدار اصلی قطار

زیاد بوده و یا اتصال به زمین صورت گرفته است .

 

بی‌برقی مدار اصلی Main circuit nopower

معمولاً این خطا با اضافه‌بار (over load)  همراه بوده و زمانیكه فقط این خطا مشاهده شود بدین

مفهوم است كه مدار تراكشن مربوطه قطع است . 

 

قطع برق موتور ژنراتور : AC under voltage

خطای AC مربوطه به مدارات 220 V مصرفی در قطار می‌باشد .

 

بای‌پس شدن چاپرها : Chapper by pass

هر گاه دسته تراكشن در ناچ 3 قرار گرفته و سرعت قطار بالاتر از 56 km/h باشد ، چاپرها بصورت

خودكار بای‌پس می‌شوند .

 

ترمز پاركینگ : Parking brake

زمانی که ترمز پارک درگیر باشد این نشانگر روشن است .

 

ایزوله كردن تراكشن موتور :  Local traction cut off 

زمانی كه تراكشن موتور یكی از واگنها دچار نقص گردیده و دارای خطای – grounding  یا صدا

و لرزشهای غیرعادی می‌باشد، اپراتور با قراردادن كلید SD31 از حالت صفر به یك ، تراكشن واگن

مربوطه را به حالت ایزوله در می‌آورد .

 

درب بسته نشده : Door not well closed

در زمان بازكردن دربها توسط اپراتور، ابتدا این نشان‌دهنده برروی صفحه نمایشگر روشن می‌شود .

 

تمام دربها باز هستند : all door opened 

زمانیكه تمام دربهای قطار باز باشند این نشان‌دهنده نیز بر روی صفحه نمایشگر روشن می‌گردد .

 

آزاد نبودن ترمز :  no release 

هنگامی كه قطار در حالت ترمز بوده – یكی از گامهای 1 تا 15 دسته ترمزی و یا ترمز اضطراری –

 و یا فشار سیلندر ترمز بیش از 4 bar باشد، این نشانگر روشن خواهد شد و تا زمانیكه این نشانگر

خاموش نگردد، قطار فاقد نیروی كشش خواهد بود.

 

فشار پائین low pressure :

این نشانگر در هنگامی كه فشار لوله اصلی هوا به زیر 5/5 bar برسد روشن می‌شود .

ترمز اضطراری : emergence break

این نشانگر در زمان فعال شدن ترمز اضطراری قطار به هر دلیل ممكن روشن می‌گردد تا به اپراتوراطلاع دهد كه ترمز اضطراری قطار فعال می‌باشد

موتور ژنراتور : “Motor Genrator 

دستگاه مزبور یكی از دستگاههای مهم كمكی است كه جهت مواردی چند در قطار نصب شده است.

ولتاژ “750 V DC” یك دستگاه موتور الكتریكی DC را فعال نموده و موتور مذكور كه به یك

 ژنراتوركوپل‌ شده، ژنراتور مزبور را متحرك ساخته و این ژنراتوركه یك مولد برق “AC” سنكرون می‌باشد برق 220 V AC سه فاز 50 HZ را تولید می‌نماید.

 

خطای افت ولتاژ  :  AC under voltage

درصورت عدم تأمین برق 220v سه فاز كه با روشن شدن چراغ AC under voltage   یك

 واگن _ دو واگن و یا سه واگن درصفحه display و نیز ازطریق فركانس متر و ولتمتر قابل

تشخیص می باشد .

 

نمایشگر ولتاژ و فركانس

 

آشنایی با چاپر و وظایف آن در قطارهای DC :

وظیفه اصلی چاپر تنظیم یک سری مقاومت می باشد که با توجه به ناچ حرکتی این کار را انجام

می دهد . و این کار توسط میکرو کامپیوتر که یکی از اجزای چاپر می باشد انجام می شود .

مقاومتهایی که برای شروع حرکت و همچنین در زمان ترمز دینامیک بکار می روند R0 , R1 ,

R2, R3 می باشند . و با رفتن به ناچ بالاتر مقاومتها توسط چاپر از مدار خارج می شوند . ودر ناچ

سه با خارج شدن مقاومتها چاپر نیز بای پس می شود . که چراغ مربوط به بای پس شدن چاپر هر

واگن بر روی DISPLAY روشن می شود . که معمولا بین سرعت  46 تا  56  کیلومتر اتفاق

 می افتد . و چاپر از اجزای زیر تشکیل شده است .

میکرو کامپیوتر –  خازنهای چاپر – سنسورهای ولتاژ و جریان – ترانسفورماتور  و فن چاپر

میباشد . لازم به ذکر است که تغذیه چاپر توسط ولتاژ  220 v  AC می باشد .

باکس چاپر درشکل زیر نشان داده شده است .

برای دانلود فایل بر روی دکمه زیر کلیک کنید

دریافت فایل

جعبه دانلود



اصول و نحوه عملكرد میكروكنترلرها، فرستنده ها و گیرنده های رادیویی

از آنجایی كه ساخت و ارائه پروژه یكی از مهمترین اركان تحصیل یك دانشجو در رشته الكترونیك میباشد لذا انتخاب و ارائه پروژه ای متناسب با رشته تحصیلی بسیار شایان اهمیت است

دسته بندی برق
فرمت فایل doc
تعداد صفحات 55
حجم فایل 57 کیلو بایت
برای دانلود فایل بر روی دکمه زیر کلیک کنید

دریافت فایل

اصول و نحوه عملكرد میكروكنترلرها، فرستنده ها و گیرنده های رادیویی

 

مقدمه:

از آنجایی كه ساخت و ارائه پروژه یكی از مهمترین اركان تحصیل یك دانشجو در رشته الكترونیك میباشد لذا انتخاب و ارائه پروژه ای متناسب با رشته تحصیلی بسیار شایان اهمیت است.

پروژه ای كه در اینجا به بررسی آن می‎پردازیم به ما این امكان را می‎دهد كه اطلاعات را در باند 433M بین دو میكروكنترلر انتقال دهیم این كار بصورت بی سیم و بدون استفاده از پورت سریال صورت گرفته ما در این پروژه ابتدا از ماژولهای RF استفاه كردیم اما به دلیل ساخت نامناسب آنها و فركانس بالایی كه ما در آن كار می كردیم شاهد نویزهایی بودیم كه نتیجه دلخواه را به ما نمی داد بنابراین برای اخذ نتیجه بهتر تصمیم بر استفاده ازكیتهای PT گرفتیم. PT ها به ما این امكان را می دادند كه با كد كردن اطلاعات در برد فرستنده آنها را بدون هیچ پارازیتی درگیرنده ببینیم البته برنامه نویسی مربوط به PT ها نقش مهمی را در این امر ایفا می‎كند كه ما در پیوست برنامه فرستنده و گیرنده را خواهیم دید.

بدین ترتیب هر عددی كه ما در برد و فرستنده بوسیله كیبرد انتخاب می كنیم پس از نمایش روی LCD بوسیله pt22 كد می‎شود و به برد گیرنده فرستاده می‎شود pt22 وظیفه Dcode كردن دیتا را به عهده دارد و پس از بازگشایی كد میكرو آن را روی LCD نمایش می‎دهد.

 

فهرست مطالب

 

مقدمه

فصل 1: اصول و نحوه عملكرد میكروكنترلرها

فصل 2: اصول و نحوه عملكرد فرستنده ها و گیرنده های رادیویی

فصل 3: مدار فرستنده و گیرنده

برای دانلود فایل بر روی دکمه زیر کلیک کنید

دریافت فایل

جعبه دانلود



بررسی پارامترهای طراحی ترانسفورماتورهای قدرت تكه فاز و ارائه الگوریتم مناسب برای طراحی بهینه آن با استفاده از نرم افزار MATLAB

در میان مباحث مختلف علوم بحث طراحی یكی از مهمترین موضوعاتی است كه در مورد آن باید تحقیقات وسیعی انجام شود در مورد دستگاهها و وسایل الكتریكی نیز موضوع طراحی جایگاه ویژه ای دارد

دسته بندی برق
فرمت فایل doc
تعداد صفحات 134
حجم فایل 224 کیلو بایت
برای دانلود فایل بر روی دکمه زیر کلیک کنید

دریافت فایل

بررسی پارامترهای طراحی ترانسفورماتورهای قدرت تكه فاز و ارائه الگوریتم مناسب برای طراحی بهینه آن با استفاده از نرم افزار  MATLAB

 

 

مقدمه

در میان مباحث مختلف علوم بحث طراحی یكی از مهمترین موضوعاتی است كه در مورد آن باید تحقیقات وسیعی انجام شود. در مورد دستگاهها و وسایل الكتریكی نیز موضوع طراحی جایگاه ویژه ای دارد.

شاید پركاربردترین وسیله ای كه در اغلب دستگاههای الكتریكی و الكترونیكی بصورت مستقیم یا غیرمستقیم و در اندازه های كوچك و بزرگ استفاده می شود، ترانسفورماتور می باشد.

ترانسفورماتورها از نظر كاربرد انواع مختلفی دارند: ترانسفورماتورهای ولتاژ (VT) ، ترانسفورماتورهای جریان (CT) ، ترانسفورماتورهای قدرت (PT) ، ترانسفورماتورهای امپدانس، ترانسفورماتورهای ایزولاسیون و اتوترانسفورمرها . هر كدام از این نوع ترانسفورماتورها كاربرد و تعریف خاص خود را دارند.

در روند طراحی ترانسها مسایل مختلفی مطرح می شود، و مراحل متعددی باید طی شود تا یك طراحی بصورت پایدار و مناسب ، قاب ساخت و استفاده بصورت عملی باشد.

در این پروژه، بعد از بررسی مقدماتی و تعریف بعضی از پارامترهای مهم در مبحث ترانس، از جمله میل مدور (CM) ، ضریب شكل موج (Form Factor) و نیز ضریب انباشتگی سطح مقطع (Stacking factor) به معرفی دو فرمول اساسی مورد استفاده در روند طراحی پیشنهادی در این پروژه می پردازیم و در فصول بعدی به معرفی ضرایب مورد استفاده در طراحی هسته و سیم پیچی و نیز معرفی و ارایه كاتالوگها و نمودارهای موردنیاز برای طراحی انواع هسته و سیم پیجی، كه از مباحث اساسی در ترانسفورماتورها می‌باشد، پرداخته میشود.

در ادامه مبحث اصلی و در واقع نتیجه ای كه از مباحث قبلی گرفته شده است، در جهت ارائه یك نتیجه كلی، روندی برای طراحی ترانسفورماتورهای قدرت بصورت یك الگوریتم و روش برای طراحی آورده شده است.

در انتها نیز یك برنامه كامپیوتری در جهت بهبود روند طراحی و سرعت بخشیدن به انجام فرایند حجیم محاسباتی مبحث طراحی و بهبود بعضی از پارامترهای مهم از جمله راندمان، ارائه شده است. در پایان این بخش نیز نتایج چند طراحی آورده شده است.

 

فصل اول

مفاهیم اساسی در طراحی

در این قسمت به عنوان توضیح بعضی از تعاریف و مقدمات و چند مبحث بصورت گذرا مطرح می شود، كه با توجه به اهمیت آشنایی با این مفاهیم در بحث طراحی می تواند بسیار مفید باشد.

تعاریف و مفاهیم:  

مدل مدور (Circular Mil) :

میل مدور یكی از واحدهای متداول بین كننده سطح مقطع هادیها می‌باشد. وقتی كه قطر هادی برابر با یك میل (mil) باشد، سطح مقطع هادی طبق روابط زیر و با توجه به شكل یك میل مدور خواهد بود.

 

(mil) قطر هادی D =

(CM) سطح مقطع هادی A=

1 mil = 0.001 inch

1 inch = 2.54 cm

 

(1-1) 

ضریب شكل موج (From Factor) :

ضریب شكل موج برابر با نسبت مقدار rms موج ولتاژ مورد استفاده به مقدار میانگین این شكل موج است، كه بدین ترتیب برای هر شكل موج مشخصه موجود، این ضریب متفاوت خواهد بود. برای مواردی كه از موج متناوب سینوسی استفاده می شود، مقدار این ضریب برابر با 11/1 در نظر گرفته خواهد شد.

(2-1)   

در شكل موج سینوسی روابط 3-1 و 4-1 برقرار می باشند:

(3-1)    و (4-1)

و از روابط قبل برای موج سینوسی بدست می آید:

(5-1) 

ضریب انباشتگی در سطح مقطع (Stacking Factor) :

ضریب انباشتگی در سطح مقطع برای بیان این واقعیت مطرح می‌شود كه، سطح مقطع محاسبه شده هسته همیشه از مقدار واقعی سطح مقطع آهن هسته بیشتر است. بنابراین برای استفاده از پارامتر سطح مقطع در فرمولها باید این ضریب را كه مقدار آن اغلب عددی نزدیك یك بوده و تقریباً 0.9 و یا 0.95 می باشد، به مقدار سطح مقطع ضرب كرد.

در اغلب موارد و نیز در این پروژه فاكتور انباشتگی با حرف كوچك s نمایش داده می شود.

معرفی دو فرمول اساسی در طراحی‌ها:

در طراحی ترانسها دو فرمول اساسی كاربرد زیادی دارند كه در زیر آورده شده اند. با استفاده از این دو فرمول می توان به نتایج ارزشمندی رسید و روند طراحی را بصورت مدون و مشخص ارائه نمود. در این روابط مقدار ضریب انباشتگی سطح مقطع (s) را تقریباً برابر با یك در نظر گرفته ایم.

فرمول ولتاژ:

در این فرمول مقدار موثر تولید شده در یك سیم پیچی توسط رابطه (6-1) بیان می شود:

(6-1) 

F : ضریب شكل موج

f : فركانس (Hz)

a : سطح مقطع هسته

N : تعداد دور سیم پیچی

B : چگالی شار مغناطیسی

 : ولتاژ تولید شده در سیم پیچی (ولت)

با استفاده از این رابطه می توان یكی از مهمترین پارامترهای طراحی یعنی تعداد دور به ازای هر ولت  را براحتی محاسبه كرد و با توجه به شكل موج ولتاژ مورد استفاده یك رابطه مشخص بین این پارامتر و پارامترهای دیگر بدست آورد:

(7-1) 

اگر در رابطه (7-1) مقدار a بجای  برحسب  بیان شود و نیز مقدار F هم برای موج سینوسی شكل در فرمول جاگذاری شود، رابطه (8-1) بدست خواهد آمد:

(8-1) 

فرمول ظرفیت توان:

این فرمول مقدار توانی را كه در یك هسته مشخص با چگالی جریان مشخص و در یك فركانس معین می تواند تولید شود بیان می‌شود:

(9-1) 

J : چگالی جریان سیم

f : فركانس (Hz)

W : مساحت پنجره هسته

a : سطح مقطع هسته

B : چگالی شار مغناطیسی

P : ظرفیت توان تولیدی (ولت آمپر)

با استفاده از این رابطه نیز می توان یكی دیگر از فاكتورهای مهم در طراحی را بدست آورد. این فاكتور كه در واقع حاصلضرب دو پارامتر W و a می باشد، با نام حاصلضرب Wa ، شناخته می شود و در حالتی كه مقدار a و W را با واحد  ، و مقدار J را بر حسب  بیان شده و رابطه (9-1) را مرتب كنیم، رابطه (10-1) بدست خواهد آمد كه از مهمترین و پرمصرف ترین روابط در طراحی می‌باشد:

(10-1) 

در روابط (9-1) و (10-1) ، اگر میزان چگالی جریان را با پارامتر دیگری كه دارای واحد اندازه گیری معكوس چگالی جریان قبلی است، بیان كنیم و پارامتر جدید را با S نمایش دهیم، بعد از اعمال سایر ضرایب معادل سازی، روابط (11-1) و (12-1) بدست خواهد آمد كه در آن واحد سنجش چگالی جریان جدید (S) برابر با میل مدور بر آمپر  بیان می گردد:

(11-1) 

(12-1) 

تلفات و افت ولتاژ در ترانسفورماتورها:

فلز هسته مانند سیمهای مسی توسط یك شار مغناطیسی متغیر لینك می شود. در نتیجه این شار یك جریان گردشی در هسته القا می‌شود. این جریان كه eddy current نامیده می شود به همراه اثری دیگر بنام هیسترزیس یك تلفات توان به شكل گرما در آهن هسته ایجاد می كنند، كه اغلب آن را تلفات آهن می گویند.

همچنین جریان بی باری در سیم پیچی اولیه با مقاومت سیم مسی روبرو می شود كه باعث ایجاد تلفات  و نیز افت ولتاژ می شود. این تلفات مستقل از بار بوده و به همراه تلفات آهن بخش عمده تلفات بی باری را تشكیل می دهند.

علاوه بر موارد بالا جریان بار كه از مقاومت سیمهای اولیه و ثانویه عبور می كنند، تلفات  را بوجود می آورد كه سیمهای مسی را گرم می كند و ایجاد افت ولتاژ می كند. این تلفات را تلفات بار می گویند. تلفات توان هسته آهنی و جریان های بار سیم پیچ اولیه هم فاز می‌باشد و بنابراین بطور مستقیم جمع پذیرند. این تلفات قسمت غالب تلفات توان را جواب می دهند و اغلب تنها فاكتوری می باشند كه در طراحی ها به حساب آورده می شوند.

منابع دیگر تلفات از جمله تلفات ناشی از جریان مغناطیس كنندگی نیز وجود دارند. این جریان به راكتانس سیم پیچی اولیه مربوط می‌باشد و مستقل از بار است. بخاطر اینكه این جریان نسبتاً راكتیو است، تلفات ناشی از آن نیز با تلفات توان هسته و جریان های بار هم فاز نمی باشد و نمی تواند بطور مستقیم با آنها جمع شود و زمانیكه این مقادیر باید به حساب آورده شوند (كه البته تقریباً به ندرت و در تعداد كمی از ترانسهای قدرت) باید بصورت برداری وارد محاسبات گردند. خازن پراكنده و اندوكتانس نشتی دو فاكتور مهمی هستند كه در تلفات و سایر پدیده های نامطلوب اثر می گذارند. 

 

فهرست مطالب

 

عنوان

مقدمه

فصل اول: مفاهیم اساسی  در طراحی

فصل دوم: هسته ترانسفورماتور

فصل سوم: سیم پیچی ترانسفورماتور

فصل چهارم: طراحی ترانسفورماتور

منابع و مراجع

 

برای دانلود فایل بر روی دکمه زیر کلیک کنید

دریافت فایل

جعبه دانلود



دانلود جزوه الکترونیک صنعتی

دانلود جزوه الکترونیک صنعتی

دانلود جزوه کامل الکترونیک صنعتی

دسته بندی برق
فرمت فایل pdf
تعداد صفحات 310
حجم فایل 5.6 مگا بایت
پس از پرداخت، لینک دانلود فایل برای شما نشان داده می شود

پرداخت و دانلود

این محصول جزوه الکترونیک صنعتی می باشد که در 310 صفحه و در قالب PDF ارائه شده است

متن اسکن این جزوه مطابق شکل است که مشاهده می کنید

همچنین سرفصل ها در زیر برای شما عزیزان ارائه شده است تا پس از بررسی با اطمینان خرید خود را انجام دهید

مقدمه

عناصر نیمه هادی قدرت

مدارهای یکسو کننده

روشهای کموتاسیون

سوئیچ های استاتیکی

کنترل کننده های ولتاژ AC

برش دنده ها (چاپرها)

اینورترها (معکوس کننده ها)

منابع

پس از پرداخت، لینک دانلود فایل برای شما نشان داده می شود

پرداخت و دانلود

جعبه دانلود