مهندسی الکترونیک

[pantea]

مهندسی برق الکترونیک را بهتر بشناسیم (به زبان ساده و ....)

وقتي روبات معني دست‌دادن را مي‌فهمد

با افزايش توانايي روبات‌ها و استفاده آن‌ها از توانايي‌هاي بينايي و شنوايي، پژوهشگران درتلاشند احساس لامسه را نيز به اين ماشين‌ها بيافزايند. پوست مصنوعي، يكي از تازه‌ترين دستاوردهاي روباتيك به شمار مي‌رود.

شايد پوست يكي از تعيين كننده‌ترين معيارها براي زيبايي باشد ، اما براي روبات‌ها طراحي يك پوست كارآمد مي‌تواند نقش مهمي در مقبوليت آن‌ها در اجتماع بازي كند. يك پوشش حساس به تماس مي‌تواند از آسيب وارد كردن تصادفي اين روبات‌ها به ديگران پيشگيري كند

به گزارش نيوساينتيست، در ماه مي / ارديبهشت ، تيمي از موسسه تكنولوژي ايتاليا، آي.آي.تي در جنوآ اولين پوست حساس به لمس را كه براي روبات انسان‌نماي iCub طراحي شده است به آزمايشگاه‌هاي سراسر اروپا خواهد فرستاد. آي.آي.تي و شركايش توانسته‌اند سنسورهاي قابل انعطافي را بسازند كه روبات‌ها را قادر به لمس دنياي اطرافشان مي‌كند.

جورجيو متا دانشمندان روبوتيك در آي.آي.تي در اين باره گفت: «پوست يكي از تكنولوژي‌هايي بود كه كمبود آن در روبات‌هاي انسان‌نما احساس مي‌شد. يكي از اهداف ساخت اين روبات‌ها ارتباط آسان و نزديك با انسان است. اما اين موضوع زماني امكان‌پذير است كه روبات از آن‌چه توسط اعضاي موتوري قدرتمندش لمس مي‌كند، آگاه باشد

پوستي از سيليكون
متخصصان روباتيك تاكنون روش‌هاي متعددي را امتحان كرده‌اند تا بتوانند يك پوست حسگر بسازند. در نمونه‌هاي اوليه مانند روبات CB2 كه در دانشگاه اوزاكاي ژاپن طراحي شده، چند صد سنسور داخل يك پوست سيليكوني قرار گرفت.
ريچارد واكر از موسسه Shadow Robot واقع در لندن گفت: «اكنون روش‌هاي بسيار زيادي براي حس كردن در حال پديدار شدن هستند. اما تا زماني كه اين روش‌ها روي روبات‌هاي متعددي آزمايش نشوند، نمي‌توان گفت كدام يك از آن‌ها براي چه كاربردي مناسب هستند».

متا مي‌گويد: «علاوه بر اين ، معيارهاي زيادي وجود دارد كه بايد در پوست وجود داشته باشد. براي مثال پوست بايد قابل انعطاف باشد، مساحت زيادي را بپوشاند و قادر باشد حتي كوچك‌ترين تماس‌ها را در هرجايي روي خود تشخيص دهد».


iClub
يك روبات انسانن‌ما و در اندازه يك كودك سه و نيم ساله است. بودجه اين پروژه توسط كميسيون اروپا تامين شده است. خصوصيات تكنيكي iCub كاملا متن باز بوده و تاكنون بيش از 15 آزمايشگاه در سراسر اروپا نمونه‌هاي خود از اين روبات را ساخته‌اند. بنابراين آي.آي.تي براي تست كردن پوست طراحي شده خود روبات‌هاي زيادي در اختيار خواهد داشت.

بمب الکترو مغناطیسی

بمبهای الکترو مغناطیسییک بمب الکترو مغناطیسی سلاحی است که از وابستگی عمیق انسان به برق بهره می بردوبر همین اساس طراحی شده است.با به کارگیری یک نمونه از این بمب های الکترومغناطیسی در یک منطقه ،ژنراتورها از کار خواهند افتاد،موتور اتومبیل ها دیگر روشن نخواهند شدوحتی امکان برقراری ارتباط تلفنی نیز وجود نخواهد داشت.به عبارت دیگریک بمب الکترومغناطیسی اساسی وپیشرفته ی بزرگ می تواند یک شهر را از نظر امکانات وتجهیزات زندگی ،200سال به عقب برگرداند


ارتش ایالات متحده از سال ها پیش ،ایده ی بمب های الکترو مغناطیسی را دنبال می کرده است وخیلی ها معتقدند هم اکنون چنین جنگ افزاری در زرادخانه ی این کشور موجود است.همچنین تروریست ها می توانند با
ساخت بمب های الکترومغناطیسی ساده وباتکنولوژی پایین،خطری برای کشورها به حساب آیند
اساس کار بمب الکترومغناطیسی (ایی ام پی) یا به طور کامل تر(الکترومگنتیک پالس) یک سلاح با پالس الکترو مغناطیس که آن را می نامندتقریبا ساده است ،اینگونه بمبها جهت غلبه برجریان برق ،توسط یک میدان الکترومغناطیسی قوی طراحی شده اند.



همه میدانیم که یک میدان الکترومغناطیسی به خودی خود ،اثر خطرناکی ندارند .سیگنال های رادیویی که امواج اف ام،ای ام،تلویزیون ومکالمات موبایل را مخابره می کنند تماما الکترو مغنا طیسی هستند.
یک فرستنده ی رادیویی ساده ، توسط ایجاد نوسان در جریان برق عبوری از یک مدار ،ایجاد میدان مغناطیسی می کند.این میدان می تواند دریک رسانای دیگر همچون آنتن رادیو، جریان الکتریکی به وجود آورد.اکر سیگنال الکتریکی نوسان دار ،اطلاعات به خصوصی را نمایش دهد ،گیرنده می تواند آنها را کشف واجرا نماید.یک مخابره ی رادیویی ضعیف تنها جریان الکتریکی مورد نیاز جهت انتقال سیگنال به یک گیرنده را تامین خواهد کرد .ولی اگر قدرت سیگنال یا همان میدان الکترومغناطیسی را به شدت افزایش دهیم ، می تواند جریان برق بسیار بزرگتری به وجود آوردجریان برق بزرگ ایجاد شده توسط این عمل ،باعث سوختن اجزای نیمرسانای رادیو خواهد شد و آن را از کار خواهد انداخت .البته کوچکترین نگرانی شما از این حادثه ،خرید یک رادیوی جدید خواهد بود

میدان مغناطیسی

می دانیم درطبیعت عناصری وجود دارند که خاصیت مغناطیسی (اهن ربایی )دارند یکی از این مواد اکسید آهن fe2O3است . علت پیدایش حالت مغناطیس در مواد اثر حرکت وضعی الکترونها به دور خود شان است . در اتم ها معمولا الکترونها علا وه بر گرد ش به دور هسته گرد ش به دور خود هم دارند.آنها در فضایی به نام اوربیتال قرار می گیرند که در هر یک از این فضاها تنها 2 الکترون قرار می گیرد و حرکت وضعی مخالف هم انجام می دهند . اتم هایی میل به پیوند با اتم های دیگر دارند که در لا یه آخر خود یک الکترون داشته باشد .دراین ترکیب اگر نحوه آ را یش الکترون ها در پیوندبه گونه ای باشد که همان ترکیب(یعنی حرکت الکترون ها برخلاف یکدیگر حفظ شود) این مولکولها خاصیت مغناطیس خواهد داشت.

یک ماده مغناطیس دارای میدان مغناطیسی است واین میدا ن در وا قع نوعی نیرو است .

در مواد آ هن ربایی معمولا 2 قطب S‚N وجود دارد که نیروی مغناطیسی بین 2 قطب در امتداد است که بیشترین تمرکز این نیرو در همین اقطاب می باشد . این نیروها به شکل دوار بوده وهیچگاه یکدیگر را قطع نمی کنند .

* به یادمان باشد علت پیدایش این نیروچه بوده . علت پیدایش نیروی مغناطیس حرکت وضعی الکترونها در فضای ارتباطی خود بود. حا ل اگر در همین میدا ن مغناطیسی که ایجاد شده ما قطعه رسانا مثل رشته سیمی را به حرکت در آوریم وجابه جا نماییم این نیروبر ا لکترونهای ‏آزاد رشته سیم اثر کرده آنها را به حرکت درآورده ودر سیم جریان ا لکتریسته خواهیم داشت .حال اگر قرار است نیروی مغناطیس برای ما کارانجام دهد وتولید نیروی الکتریکی کند قطعانیروی الکتریسیته درسیم هم تولید میدان مغناطیسی خواهد کرد.

این موضوع با یک قطب نما به راحتی قابل نمایش است کافی است قطب نما را به سیم حامل جریان نزدیک کنیم . عقربه قطب نما عمود بر سیم حامل جریان قرار می گیرد . ونکته جالب این است که با تغییرجهت جریان در سیم جهت عقربه قطب نما هم تغییر می کند .

نیروی الکترو مغناطیس : اگر نیروی قوی الکترومغناطیسی ونیروی الکتریکی بطور عمود بر هم اثر کنند نیروی جدیدی با نام الکترومغناطیس ایجاد خواهد شد


اگردو سیم که حامل جریان هستند و بطورموازی کنار هم قرار گرفته وجهت جریان درآنها یکی باشد دو سیم دارای میدان مغناطیس هم جهت بوده در نتیحه یک دیگر را جذب می کنند .تعیین جهت میدان مغناطیسی سیم: هر گاه دست راست را برروی سیم نهاده طوری که انگشت شصت در جهت جریان قرار گیرد جهت خم شدن سایر انگشتها به دورسیم جهت میدان مغناطیسی سیم رانشان میدهد. بقیه در ادامه..

شرکت آمریکایی choi + shine architects به تازگی به خاطر یکی از طرح‌های خلاقانه خود برنده جایزه جامعه معماری آمریکا شده است. نام این پروژه که برای خطوط پرفشار برق طراحی شده، به علت شکل خاص آنها «the land of giants» سرزمین غول‌ها نامگذاری شده است.

به گزارش الف، این گروه توانسته است با تغییرات کوچکی که در ساختار دکل‌های معمول برق به وجود آورده، اشکالی مجسمه مانند پدید بیاورد که در عین اینکه ساختاری کاملا مقاوم دارند، از حیث تنوع هم دارای انواع مختلفی هستند.



برای مثال در جاهایی که دکل‌ها از کوه یا جایی مرتفع بالا میروند، از اشکالی استفاده شده که تداعی کننده ی یک کوهنورد است، یا حتی در جاهایی که برای مثال مقدار سیم‌های ارتباطی زیاد شده، شکل این دکل برای بهتر تحمل کردن بار اضافی مانند یک فرد زانو زده شده است.



اما هزینه ی اجرای این نوع دکل‌ها هم تفاوت زیادی با دکل‌های معمول نمیکند، چرا که این دکل‌ها مانند بدن هایی میمانند که دست و پا و سر آنها به صورت پیش ساخته تولید شده و تنها با تغییرات در نوع اتصال آنها، این اشکال به وجود آمده اند.


مفاهیم اولیه
میتوان گفت که پدر علم مغناطیس و مبحث امواج الکترو مغناطیس ماکسول (Maxwell) میباشد که با 4 معادله خود این علم را پایه گذاری نمود.این معادلات پایه و اساس تمامی معادلات و دستگاه های الکترو مغناطیس را تشکیل میدهند . جیمز کلارک ماکسول (1879-1831) در سال 1864 در حضور انجمن سلطنتی انگلستان نطریه خود را مبنی بر اینکه نور و امواج الکترو مغتاطیس پدیده های یکسانی هستند ارائه کرد.همچنین پیش بینی کرد نور و اختلالات الکترو مغناطیس را میتوان به صورت امواج رونده دارای سرعت برابر توجیه کرد.

دامنه (AMPLITUDE) :
حداکثر اندازه موج (ولتاژ) را گویند

فرکانس (FREQUENCE) :
اندازه نوسان موج در ا ثانیه

طول موج(WAVE LENGH) :
اندازه مسافت طی شده در یک نوسان

پریود (PERIOD) :
مقدار زمان لازم برای یک نوسان کامل

امواج الکترو مغتاطیس (ELECTROMAGNETIC WAVE) :
از دو موج الکتریکی و مغناطیسی عمود بر هم تشکیل شده است که با سرعت نور بدون احتیاج به ماده منتشر میشود

محققان سازمان تحقيقاتي علمي و صنعتي «كامن ولت» (CSIRO) در تلاش براي طراحي فن‌آوري جديدي هستند كه «وسيله انرژي متصل انعطاف‌پذير» (FIED) نام دارد و مي‌تواند طيف كاربردي وسيعي اعم از كاربردهاي پزشكي و نظامي داشته باشد.
دكتر آدام ست، دانشمند اصلي اين پژوهش درباره اين فن‌آوري نوين، گفت: اين فن‌آوري را مي‌توان در پوشاك تعبيه كرد كه شامل سه جزء است. يك بخش رشته‌هاي پيشرفته و رسانا به عنوان بخشي از باتري، يك وسيله تقويت كننده انرژي با لرزه و يك سيستم كنترل نيرو براي انرژي دادن به تجهيزات الكترونيك است.
اين فن‌آوري شبيه به لباس‌هاي معمولي است اما قابليت‌هاي فوق‌العاده اي دارد.
وقتي فرد اين لباس را مي‌پوشد در اثر حركت لرزش‌هايي توليد مي‌شود كه اين لرزش‌ها جمع‌آوري شده و مي‌توانند باتري را دوباره شارژ كنند يا به ابزار الكترونيكي متصل شده و به آنها انرژي بدهند.


مهندسین آمریکایی اولین ترانزیستور سرعت بالا را از نانولوله‌های کربنی ساخته‌اند. پیتر برک و همکارانش در دانشگاه کالیفرنیا (در ایروین) نشان دادند که وسیله آنها (یک نانولولة تک‌دیواره که به صورت ساندویچ، بین دو الکترود طلا قرار گرفته است) ‌در فرکانس‌های میکروویو بسیار سریع کار می‌کند


. نتیجه حاصل،‌ گامی مهم در تلاش برای تولید اجزاء نانوالکترونیک است که می‌تواند جایگزین سیلیکون در کاربردهای الکترونیکی متعدد شود. امروزه مدارهای میکروالکترونیکی متداول، کوچک و کوچک‌ترشده، به نظر می‌رسد که طی دهة آینده به محدودیت‌های ناشی از خواص بنیادی سیلیکون برسند. خواص نیمه‌رسانایی نانولوله‌های کربنی، آنها را به جایگزینی مطمئن برای سیلیکون تبدیل می‌کند. هم‌اکنون این نانولوله‌ها در ساخت اجزاء الکترونیکی متعددی از جمله دیودها و ترانزیستورهای اثر میدانی به کار برده می‌شوند. ترانزیستورهای معمولی سه ترمینال دارند: الکترودهای سورس 1، درین 2 و گیت 3. الکترود گیت، چگالی الکترون‌ها را در ناحیه کروی ترانزیستور که معمولاً از مواد نیمه‌رسانا ساخته می‌شود، کنترل می‌نماید. تصویر SEM از نانولوله تک دیواره نیمه‌هادیS Li et al. 2004 Nano Lett. 4 753چنانچه چگالی الکترون بالا باشد، جریان از سورس به درین می‌رود و اگر چگالی پائین باشد، جریانی برقرار نمی‌شود. این خاصیت سبب می‌شود تا ترانزیستور همانند سوئیچ تبدیل عمل نماید. برک و همکارانش ترانزیستورهای خود را با قراردادن یک نانولوله تک‌دیواره به صورت ساندویچی بین الکترودهای طلائی سورس و درین (به شکل رجوع کنید) ساختند. هنگامی که آنها ولتاژ گیت را تغییر دادند، دریافتند که این مدار با فرکانس 6/2 گیگا هرتز کار می‌کند. این به معنای خاموش و روشن‌شدن (قطع و وصل) جریان در حدود 1/0 نانوثانیه است که باعث شده است تا این وسیله سریع‌ترین ترانزیستور نانولوله‌ای ساخته‌شده تاکنون باشد. در حال حاضر، این وسیله در دمای 4 درجه کلوین کار می‌کند. اما برک مطمئن است که می‌توان آن را طوری ساخت که در دمای اتاق کار کند. به‌علاوه او معتقد است که این ترانزیستور را می‌توان به نحوی ساخت که حتی در فرکانس‌های بالاتر نیز کار کند. وی می‌گوید: "تخمین من برای حد سرعت نظری این ترانزیستور1012 هرتز (تراهرتز) است که 1000 برابر سریع‌تر از سرعت رایانه‌های جدید می‌باشد

نرم افزار پروتئوس یکی از نرم افزار های معروف و قدرتمند در رشته الکترونیک می باشد که از آن می توان برای طراحی و آنالیز مدارات الکترونیک استفاده کرد.

جالب است بدانید که این نرم افزار دارای دو بخش مجزا بوده که در یک بخش می توان مدار طراحی شده را آنالیز کرد و در بخش دیگر مدار می توان برای مدار طراحی شده pcb یا مدار چاپی ساخت که البته ساخت مدار چاپی در آن بسیار ساده تر نسبت به نرم افزار های مشابه مانند PROTEL است.

[brain]

ممنون فوژان جون شارژ الکترونیکی شدیم