• بازدید : 58 views
  • بدون نظر
این فایل در ۱۳صفحه قابل ویرایش تهیه شده وشامل موارد زیر است:

توماس الوا ادیسون (۱۱ فوریه ۱۸۴۷ – ۱۸ اکتبر ۱۹۳۱) مخترع و بازرگانی آمریکایی بود. او وسایل متعددی را طراحی یا کامل کرد که مهم‌ترین و معروفترین آنها لامپ الکتریکی است.
ادیسون در طول حیات علمی خویش توانست ۲۵۰۰ امتیاز اختراع را در ایالات متحدهٔ آمریکا، بریتانیا، فرانسه و آلمان به نام خود ثبت کند که رقمی حیرت‌انگیز و باورنکردنی به نظر می‌رسد. واقعیت این است که بیشتر اختراعات وی تکمیل شدهٔ کارهای دانشمندان پیشین بودند و ادیسون کارمندان و متخصصان پرشماری در کنار خود داشت که در پیشبرد تحقیقات و به سرانجام رسانیدن نوآوری‌هایش یاریش می‌کردند. دهنی ذغالی تلفن،ماشین تکثیر، میکروفن، گرامافون، دیکتافون، کینتوسکوپ (نوعی دستگاه نمایش فیلم)، دینام موتور و لاستیک مصنوعی از جمله مواد و وسایلی هستند که بدست ادیسون و همکارانش ابداع یا اصلاح شدند.
ادیسون از اولین مخترعانی بود که توانست با موفقیت بسیاری از اختراعات خود را به تولید انبوه برساند.



دوران طفولیت و نوجوانی
توماس ادیسون در شهر میلان ایالت اوهایو متولد شد و سال‌های کودکی را در پورت‌هِرون میشیگان بسر برد.«آل» بیش از یک سال نتوانست به مدرسه برود و دوران نوجوانی را با کارهایی چون فروختن ساندویچ و آب‌نبات در کنار ریل قطار و یا سبزی فروشی گذراند. او که برای فروش اجناس خود مرتباً با ترن میان پورت‌هرون و دیترویت در رفت و آمد بود، توانست از شرکت راه‌آهن نمایندگی توزیع یک روزنامهٔ دیترویتی را بدست آورد. با پس‌انداز پول حاصل از فروش روزنامه، آل توانست یک ماشین چاپ دست دوم خریداری کند. او دستگاهش را در یک واگن بارکشی نصب کرد و در سن پانزده سالگی اولین شماره‌ی‌ روزنامهٔ خود را با نام «ویکلی هرالد» منتشر ساخت. این نشریه که تمام کارهایش را ادیسون خود انجام می‌داد، نخستین و تنها روزنامه‌ای بود که در یک قطار در حال حرکت حروفچینی و چاپ می‌شد.
در سال ۱۸۶۲ م. وی اتفاقاً با تلگراف که در آن زمان وسیلهٔ نوظهوری بود آشنا شد و با وجود کم‌شنوایی چندی بعد توانست در ادارهٔ راه‌آهن به‌عنوان تلگرافچی شغلی برای خود بیابد و با تمرین زیاد یکی از چابک دست‌ترین مأموران تلگراف در آمریکا شود.

ادیسون هنگامی که فقط بیست و یک سال داشت، اولین اختراع خود را که یک دستگاه الکتریکی شمارش آراء بود عرضه کرد. آن دستگاه فروش نرفت و او تصمیم گرفت که دیگر تا احتیاج و تقاضای عامه ایجاب نکند به فکر اختراع دیگری نیافتد .

سال‌های میانه

نخستین پله‌های ترقی
در سال ۱۸۶۹ م. ادیسون که ادارهٔ راه‌آهن را ترک کرده بود، به‌عنوان سرپرست فنی به استخدام یک مؤسسهٔ صرافی بزرگ در نیویورک در آمد. در این مقام او توانست نخستین اختراع موفقش را که نوعی تلگراف چاپی بود، به نام خود ثبت کند. تلگراف ادیسون برخلاف انواع رایج که علائم مورس را به صورت صداهای کوتاه و کشیده به گوش اپراتور می‌رسانیدند، آنها را به شکل خط و نقطه بر روی نوار کاغذی چاپ می‌کرد. او حق امتیاز اختراعش را در مقابل چهل هزار دلار به مدیر صرافخانه واگذار کرد و با پول آن در شهر نیوآرک ایالت نیوجرسی یک کارگاه تحقیقاتی برای خود برپا نمود. در محل جدید او علاوه بر تکمیل لوازم جانبی تلگراف، یک سامانهٔ پیشرفتهٔ نمایشگر اطلاعات بورس را طراحی کرد که سود هنگفتی از آن حاصل آمد.
منلو پارک
ادیسون مدتها این فکر را در سرداشت که کارگاهش را به محل بازتر و بزرگ‌تری منتقل کند. با فراهم شدن سرمایهٔ کافی، سرانجام در سال ۱۸۷۶ م. در منطقهٔ «منلوپارک» نیوجرسی یک لابراتوار پژوهشی مجهز بنیاد نهاد و گروهی از افراد لایق و مستعد را به همکاری فراخواند.
تأسیس این آزمایشگاه نقطهٔ عطفی در رشته فعالیت‌های ادیسون و از بزرگ‌ترین ابتکارهای او به شمار می‌رود. آزمایشگاه منلو پارک نخستین مؤسسه‌ای بود که منحصراً با هدف تولید و تکمیل ابداعات علمی برپا شد و آن را باید نمونهٔ اولیهٔ آزمایشگاه‌های تحقیقاتی بزرگی دانست که از آن پس تمام صنایع مهم در کنار کارگاه‌های خود ایجاد کردند. در سایهٔ نظارت و سازماندهی توماس ادیسون و کار گروهی کارمندان وی صدها اختراع کوچک و بزرگ در این مؤسسه به ثمر رسیدند که البته همگی به نام ادیسون تمام شدند.

گرامافون
 ادیسون در کنار گرامافون اولیه
از قدیم الایام، داشتن وسیله‌ای که بتوان با آن صدا را ضبط کرد از آرزوهای بشر بوده است. قبل از آنکه توجه ادیسون به این مقوله جلب شود، لئون اسکوت مارتین‌ویل فرانسوی (۱۸۵۷ م.) و دیگران تحقیقاتی کرده و گام‌هایی در این راه برداشته بودند؛ اما دستگاه‌های آنها عملا ًقابل استفاده نبود زیرا تنها با یک دور گوش دادن، صدای ضبط شده از بین می‌رفت.
در سال ۱۸۷۷ م. ادیسون موفق به ساخت وسیله‌ای شد که واقعاً کار می‌کرد؛ یعنی می‌توانست صدا را ضبط و دو تا سه بار پخش کند. «ضبط صوت» ادیسون که فونوگراف (آوانگار) نام گرفته بود، ساختمانی ساده داشت: استوانه‌ای فلزی بود با یک دستهٔ گرداننده که در یک انتهای آن سوزنی همراه با یک بوق تعبیه شده بود. وقتی کسی استوانه را می‌چرخاند و درون بوق صحبت می‌کرد، بر اثر ارتعاش سوزن، روی ورقهٔ نازک حلبی ِدور استوانه خراش‌هایی می‌افتاد. برای شنیدن صدای ضبط شده نیز کافی بود سوزن را به ابتدای مسیر برگردانده و دوباره استوانه را به‌چرخش در آورند. کیفیت صدا البته بسیار پایین بود و صفحه حلبی هم پس از چند بار استفاده خراب می‌شد. با اینحال همین وسیله ابتدایی در نظر مردم بسیار شگفت‌انگیز می‌نمود و بشدت مورد استقبال قرار گرفت. روزنامه‌ها ادیسون را «جادوگر منلوپارک» لقب دادند. حتی دولت رسماً وی را به واشینگتن دعوت کرد تا اختراعش را در برابر مقامات به نمایش بگذارد. ده سال بعد (۱۸۸۷ م.) ادیسون (یا به روایتی الکساندر گراهام بل)، استوانهٔ مومی را جایگزین ورق حلبی کرد و بالاخره امیل برلینر مخترع آمریکایی آلمانی‌تبار با تبدیل استوانهٔ مومی به صفحهٔ پلاستیکی، گرامافون را به شکل امروزی درآورد.
لامپ الکتریکی
سابقهٔ سیستم روشنایی الکتریکی به اواسط قرن نوزدهم می‌رسد. در سال ۱۸۵۴ م. هاینریش گوبل نخستین لامپ برق را اختراع کرد که حدود چهارصد ساعت نور می‌داد اما آن را به نام خود به ثبت نرساند. پس از وی جیمز وودوارد، ویلیام سایر، متیو ایوانز (۱۸۷۵ م.) و جوزف سووان (۱۸۷۸ م.) مدل‌های دیگر چراغ‌های ا لکتریکی را ارائه کردند.
کمی پیش از آنکه ادیسون نیز وارد این عرصهٔ جدید شود، والیس صنعتگر آمریکایی نوعی چراغ برق را روانهٔ بازارکرده بود که نمونه‌ای از آن به دست ادیسون رسید (۱۸۷۸ م.). دستگاه والیس تشکیل می‌شد از چارچوبی با یک حباب و دو میلهٔ فلزی متحرک که به هر کدام تکه ذغالی متصل بود .عبور جریان برق از میله‌ها باعث می‌شد که دو قطعه ذغال بسوزند و میانشان قوس الکتریکی بسیار درخشانی به رنگ آبی پدیدار ‌شود. این چراغ الکتریکی ابتدایی بازده پایینی داشت زیرا مصرف برق آن زیاد و عمر ذغال‌هایش کم بود. با این وجود، ادیسون که به اهمیت اختراع والیس پی‌برده بود، تصمیم گرفت آن را اصلاح کند و به جای ذغال مادهٔ مناسب تری بیابد که با برق کمتر مدت درازی روشنایی بدهد و به مرور زمان نسوزد و از بین نرود.

پس از یک سال تلاش بی‌وقفه و آزمایش صدها مادهٔ گوناگون، سرانجام ادیسون و همکارانش توانستند با خالی کردن هوای داخل حباب و استفاده از نخ معمولی کربونیزه (ذغالی‌شده) لامپی بسازند که تا چهل ساعت نور بدهد. این موفقیت اولیه موجب شد تا آنها با پشتکار بیشتری به تحقیقات خود ادامه دهند و زمانیکه موفق شدند عمر متوسط چراغ برق را به پانصد ساعت برسانند، ادیسون تشخیص داد که زمان مناسب برای نمایش آن فرا رسیده است.
  • بازدید : 51 views
  • بدون نظر

این فایل در ۵۰صفحه قابل ویرایش تهیه شده وشامل موارد زیر است:


از بدو اختراع الکتریسته و تولید وسائل برقی اولین نیاز منبع تغذیه وسائل برقی بود که این وظیفه را ژنراتورها یا پیل های الکتریکی انجام می دادند .با شروع عمر الکترونیک نیاز به منابع تغذیه تفاوتهای بسیاری را به وجود آورد اولا جریان مصرفی در دستگاههای الکترونیک بر خلاف دستگاهای برقی DC می باشدو دما این دستگاهها برای کار به  ولتاژ بیشتری به نسبت دستگاههای برقی نیاز دارند و سوم اینکه به علت دقت حساسیت این دستگاهها  رگوله بودن و نبود هر توع فریزر بار اذیت در منبع تغزیه بسیار  بسیار مهم است. پس در ابتدا به تبدیل ولتاژ به ولتاژ دلخواه را داریم در مرحله دوم تبدیل جریان AC به DC (در صورت استفاده از جریان AC در وردی ) و در نهایت رگوله و فیلتر ینگ کردن جریان خروجی برای ما اهمیت دارد
بررسی منابع سوئیچینگ :
اولین مزیت این منابع حجم کم آنها می باشد که به دلیل استفاده از ترانسفورماتور با سلف کوچک  این امر صورت می گیرد. 
چرا که در منابع تغذیه سوئیچینگ ترانس کوچک می شود؟
در شار و فلوی تولیدی در هسته و سیم پیچ های ترانس فورماتور فرکانس نوسانات جریان مهمترین نقش را در طراحی دارد به این شکل که هر چه فرکانس بالاتر برود اثر مغانیس شوندگی هسته و در نتیجه تاثیرات متقابل سیم پیچ ها افزایش پیدا می کند که به همین منظور می توان از هسته بسیار کوچکتری در فرکانسهای بالاتر (در یک توان ثابت) استفاده کرد. دوم میدانیم که با توجه به روابط حاکم بر محاسبات الکتریکی با بالا رفتن فرکانس مقاومت سیم پیچ بالا می رود و در صورت نیاز به مقاومت ثابت در مدار منبع تغذیه باید از ظرفیت سیم پیچ و در نتیجه از تعداد دور آن کاست که این مسئله خود باعث کوچکی سلف تا ترانس مورد نظر می شود.
همانطور که از  مباحث فوق مشخص است اولین  هدف در مباحث منبع تغذیه بالا بردن فرکانسمی باشد. با توجه به اینکه مصرف و ورودی خرد مدار تولید فرکانس (نوسانساز) جریان مستقیم می باشد در ابتدای کار باید جریان ورودی به جریان DC تبدیل شود و وارد مدار نوسانساز با فرکانس بالا شود در پایان این مرحله جریان برای ارسال به ترانس کوچک آماده است و بعد از خروج از ترانسفورماتور با توجه به قیمت و مورد استفاده منبع تغذیه سوئیچینگ می توان از یک مبدل DC و یک فیلتر خازنی ساده تا مدارات پیچیده تر برای تولید جریان بسیار با کیفیت تری را استفاده کرد.
همانطور که مشخص است بیشتر بافت منبع تغذیه سوئیچینگ را مدارات  الکترونیکی اشغال می کند که این مسئله باعث ارزانتر شدن سبک شدن و  کوچکتر شدن منابع تغذیه سوئیچینگ می شود (در منابع تغذیه خطی بخش زیادی از حجم روزن به ترانسفورماتور مربوط می شود)
اکنون با توضیحات مختصری که درباره تغذیه خطی و سوئیچینگ داده شد مزایا و معایب این دو را بررسی می کنیم.
مزایای منابع تغذیه خطی:
۱- سادگی مدار: ساخت و تولید منابع تغذیه خطی با حداقل قطعات در زمان ناچیز ممکن است
۲- تحمل بار زیاد نویز ناچیز و خروجی و زمان پاسخدهی بسیار کوتاه 
۳- برای توانهای کمتر از ۱۰۷ ارزانتر از مدارهای سوئیچینگ تمام می شوند.
معایب منابع تغذیه خطی:
معایب این منابع به طور کامل قابل رفع نیست ولی همانطور که قبلا گفته شد با طراحی مناسب دقت در ساخت قابل کاهش می باشد
۱- رگولاتورهای این منابع صرفا کاهنده هستند و خروجی حداقل ۲ تا۳ ولت کمتر از ورودی است.
۲- انعطاف پذیری کم به طوری که برای هر خروجی جدا سخت افزاری اضافه می شود.
۳- بهره پایین حد ۳۰ تا ۴۰ درصد که این مسئله باعث بالا رفتن حرارت در قطعات و اصراف انرژی می شود.
۴- حجم و وزن زیاد
تمام این معایب در تغذیه های سوئیچینگ  رفع شده است
مزایای این منابع تغذیه سوئیچینگ :
۱- افزایش راندمان به حدود ۶۸ تا ۹۰ درصد که باعث استفاده از ترانزیستور خنک کننده کوچکتر می انجامد
۲- بدلیل اینکه قطعه مغناطیسی (ترانس یا سلف) با کلیه جریان DC بریده شود کار می کند برای هر خروجی اضافی فقط کلیه سیم پیچ اضافی لازم داریم
۳- به علت افزیش فرکانس کاری به حدود ۵۰ تا ۶۰ کیلو هرتز (۱۰۰۰ برابر جریان برق شهر) ابزار ذخیره کننده انرژی مثل ترانس و خازن بسیار کوچک می شوند.
۴- برخلاف منابع خطي، در ترانهاي خيلي بالا قابل استفاده هستند.
معايب منابع تغذيه سوئيچينگ:
۱- اولاً طرح چنين منابعي اصولاً پيچيده است.
۲- نويز قابل ملاحظه اي از آنها به محيط انتشار مي يابد.( به علت فركانس كاري بالا)
۳- به علت ماهيت كار اين منابع كه با جريان DC برش دار كار مي كند زميون به ولتاژ خروجي كندتر صورت مي گيرد.
معايب اين منابع ناچيز بوده و به كمك طراحي بهينه قابل رفع مي باشد:
     كليات عملكرد منابع تغذيه سوئيچينگ در بحث قبل گفته شد. اكنون به تفصيل و با دقت شروع به توضيح منابع تغذيه سوئيچينگ مي كنيم.
     براي توليد جريان معرفي قطعات مغناطيسي ( سلف و ترانس ) احتياج به يك جريان متناوب داريم. در منابع تغذيه سوئيچينگ براي بازده بالاتر سادگي كار و علكرد و بازده بهتر نيمه هاديها كه فقط در نقطه قطع و اشباع مار مي كنند از يك ولتاژ DC برش خورده ( موج مربعي ) كه در هسته قطعه مغناطيسي به صورت AC ذخيره مي شود، استفاده مي شود، براي توليد اين موج مربعي مورد نظر با فركانس دلخواه از دو روش زير استفاده مي شود:
۱- فوروارد
۲- فلاي بك

۱- فوروارد :
در اين روش جريان ورودي به قطعه مغناطيسي با فركانس خاص دائم قطع و وصل مي شود كه باعث توليد يك جريان DC برش خورده يا يك موج مربعي منظم مي شود.
۲- فلاي بك :
در اين سيستم براي توليد جريان DC برش خورده جريان ارسالي به قطعه مغناطيسي و خازن دائم و با فركانس خاص در حال اتصال كوتاه شدن است ( شورت مسير كوئيت ) كه همان نتيجه روش فوروارد را در بر دارد.

بررسي كلي بخش هاي تشكيل دهنده منبع تغذيه سوئيچينگ:
۱- فيلتر EMI 
اين بخش از دو عنصر القاگر L1  و خازن C1 كه يك فيلتر را مي سازند، تشكيل شده است. وظيفه عمده اين قسمت:
۱- ممانعت از تشعشع راديويي در فركانس كاري و تزريق نويز حاصل از سوئيچينگ به خط تغذيه اصلي Vin .
۲- جلوگيري از ورود اسپايك هاي موجود در تغذيه Vin به مدار.
توجه : فركانس قطع اين فيلتر نبايد از ۲ تا ۳ برابر فركانس كار تغذيه بيشتر باشد.
۲- خازن فيلتر ورودي:
شامل يك خازن است كه وظيفه ذخيره انرژي را برعهده دارد و معمولاً مركب از دو خازن است. يك خازن الكتروليت يا تانتاليوم براي مولفه هاي جريان در فركانس تغذيه و يك خازن سراميك براي مولفه هاي هارمونيك فركانس سوئيچينگ.
۳- ترانسفورمر :
اين قسمت وظيفه ايزولاسيون DC و تغيير سطح ولتاژ را برعهده دارد.
۴- سوئيچ قدرت :
براي اينكار از يك نيمه هادي قدرت استفاده مي شود. مي توان از يك ترانزيستورBJT استفاده كرد اما معمولاً از Mosfet هاي قدرت استفاده مي شود و چون هم جريان ورودي ( گيت ) بسيار ناچيزي دارند و هم براي كار در دو ناحيه قطع و اشباع ( سوئيچينگ ) بسيار مناسبند. حساسترين و آسيب پذيرترين قطعه در منبع تغذيه سوئيچينگ همين قطعه است.
۵- يكسو كننده خروجي :
اين يكسو كننده ها ( ديودها ) وظيفه يكسو سازي ولتاژ خروجي را بر عهده دارند. براي اينكار استفاده از ديود هاي معمولي مناسب نيست و بايد از ديودهاي سريع و خيلي سريع استفاده كرد.
۶-فيلتر خروجي :
وظيفه ذخيره انرژي در زمان روشني و ارائه آن را به بار در زمان خاموشي ترانزيستور برعهده دارد و رگوله و صاف كردن جريان خروجي را بر عهده دارد.

توليد يك منبع تغذيه سوئيچينگ :
     اكنون اقدام به بررسي آرايش كلي فرآيند توليد منبع تغذيه سوئيچينگ مي كنيم. چند عامل ممتاز كننده آرايش هاي مختلف شامل :
۱- حداكثر جريان اوليه كه تعيين كننده حد تحمل نيمه هادي قدرت است.
۲- مقدار ولتاژي كه بايد روي اوليه ترانس بيفتد.
۳- بخشي از سخن مغناطيسي B-H ( مربوط به هسته اي كه انرژي را به شكل مغناطيسي در خود ذخيره مي كند ) كه اين نشان دهنده آن است كه كدام آرايش ترانسفورماتور كوچكتري را براي يك توان مشخص دارد.
۴- ايزولاسيون ورودي از ز كه ايزولاسيون DC خروجي را از ورودي تامين مي كند. و اين اجازه را به طراح مي دهد كه خروجي هاي متعددي را به راحتي اضافه كند.
۵- قيمت و قابليت اطمينان: طراح همواره به دنبال طراحي با حداقل قطعه و هزينه بدون تاثيرگذاري سوء در عملكرد و يا بروز حالات ناخواسته است.

     اولين مسئله در فرآيند توليد منبع تغذيه سوئيچينگ توان و ولتاژ منبع تغذيه مي باشد. براي انجام اين مهم بايد آشنا به موارد استفاده انواع رگولاتورهاي سوئيچينگ باشيم.
رگولاتورهاي سوئيچينگ فاقد ترانسفورماتور ايزوله كننده :
۱- كاهنده Buck 
۲- افزاينده Boost
۳- Buck & Boost  معكوس كننده

رگولاتور Buck :
     ساده ترين سيستم در ميان رگولاتورها همين نوع مي باشد. اين رگولاتور داراي معايب بسياري است. اما با وجود تمام معايب توان تحويل بيش از w 1000 را به بار دارا مي باشد. اين رگولاتور نوعي رگولاتور فوروارد است.

رگولاتور افزاينده Boost :
     اين رگولاتور نوعي رگولاتور فلاي بك است كه خروجي آن برخلاف نوع كاهنده بزرگتر تا مساوي ورودي است.
     در اين آرايش (Boost ) ما مي توانيم به ولتاژ بالاتري به نسبت ورودي دست پيدا كنيم. اما توان كار اين مدار بسيار محدودتر بوده و در توان هاي تا w 200 مناسب است.

رگولاتور Buck & Boost :
    اين نوع رگولاتور فلاي بك بوده كه عملكرد آن خيلي به عملكرد رگولاتور Boost شبيه است. به علاوه به عنوان يك رگولاتور معكوس كننده هم شناخته مي شود. اين نوع رگولاتور بسيار مناسب تر از دو نوع ديگر بوده و با وجود معايب خود بر دو نوع ديگر برتري دارد، اما توان تحويلي آن تا w  100 مي باشد كه خود جزء معايب آن است.

رگولاتور سوئيچينگ با ترانسفورماتور ايزوله كننده‌ :
     استفاده از رگولاتورهاي ترانسفورمري بسيار متداولتر و مناسبتر است زيرا اين رگولاتورها به علت وجود عايق سيم ها در ترانس داراي ايزولاسيون بسيار بالا بوده و براي افزودن به خروجي ها تنها احتياج به افزودن يك سيم پيچ است و مزيت بزرگ ديگر اين رگولاتورها انتخاب هر ولتاژ ( كاهنده يا افزاينده ) بدون هيچ محدوديت تنها با تكيه بر محاسبات سيم پيچ ترانس محيا مي شود. در اين رگولاتورها نيز دو نوع فوروارد و فلاي بك وجود دارد كه البته نوع كاربري اين دو نوع رگولاتور در آرايش تغذيه ترانس متفاوت است كه منجر به تقسيم بندي رگولاتورهاي ترانسفورمري به انواع زير مي شود :
                                                  1- فلاي بك
رگولاتورهاي سوئيچينگ ترانسفورمري ۲- پوش پول                 
                                                        3- نيم پل
                  4 – تمام پل 

عتیقه زیرخاکی گنج