• بازدید : 49 views
  • بدون نظر
این فایل در ۲۰صفحه قابل ویرایش تهیه شده وشامل موارد زیر است:

يك عنصر هال از لايه نازكي ماده هادي با اتصالات خروجي عمود بر مسير شارش جريان ساخته شده است وقتي اين عنصر تحت يك ميدان مغناطيسي قرار مي گيرد، ولتاژ خروجي متناسب با قدرت ميدان مغناطيسي توليد مي كند. اين ولتاژ بسيار كوچك و در حدود ميكرو ولت است. بنابراين استفاده از مدارات بهسازي ضروري است. اگر چه سنسور اثرهال، سنسور ميدان مغناطيسي است ولي مي تواند به عنوان جزء اصلي در بسياري از انواع حسگرهاي جريان، دما، فشار و موقعيت و … استفاده شود. در سنسورها، سنسور اثر هال ميداني را كه كميت فيزيكي توليد مي كند و يا تغيير مي دهد حس مي كند.
ويژگيهاي عمومي سنسورهاي اثرهال به قرار زير مي باشند:
۱ – حالت جامد ؛
۲ – عمر طولاني ؛
۳ – عمل با سرعت بالا-پاسخ فركانسي بالاي ۱۰۰KHZ ؛
۴ – عمل با ورودي ثابت (Zero Speed Sensor) ؛
۵ – اجزاي غير متحرك ؛
۶-ورودي و خروجي سازگار با سطح منطقيLogic  Compatible  input and output ؛
۷ – بازه  دمايي گسترده  (-40C ~ +150C) ؛
۸ – عملكرد تكرار پذيرعالي Highly  Repeatable  Operation ؛
۹ – يك عيب بزرگ اين است كه در اين سيستمها پوشش مغناطيسي مناسب بايد در نظرگرفته شود، چون وجود ميدان هاي مغناطيسي ديگر باعث مي شود تا خطاي زيادي در سيستم اتفاق افتد.
اثرهال توسط دكتر ادوين هال (Edvin   Hall) درسال ۱۸۷۹ در حالي كشف شد كه او دانشجوي دكتراي دانشگاه Johns  Hopkins در بالتيمر(Baltimore) انگليس بود.
هال درحال تحقيق بر تئوري جريان الكترون كلوين بود كه دريافت زماني كه ميدان يك آهنربا عمود بر سطح مستطيل نازكي از جنس طلا قرار گيرد كه جرياني از آن عبور مي كند، اختلاف پتانسيل الكتريكي در لبه هاي مخالف آن پديد مي آيد.
او دريافت كه اين ولتاژ متناسب با جريان عبوري از مدار و چگالي شار مغناطيسي عمود بر مدار است. اگر چه آزمايش هال موفقيت آميز و صحيح بود ولي تا حدود ۷۰ سال پيش از كشف آن كاربردي خارج از قلمرو فيزيك تئوري براي آن بدست نيامد. 
با ورود مواد نيمه هادي در دهه ۱۹۵۰ اثرهال اولين كاربرد عملي خود را بدست آورد. درسال ۱۹۶۵ Joe  Maupin ,Everett Vorthman براي توليد يك سنسور حالت جامد كاربردي وكم هزينه از ميان ايده هاي متفاوت اثرهال را انتخاب نمودند. علت اين انتخاب جا دادن تمام اين سنسور بر روي يك تراشه سيليكن با هزينه كم و ابعاد كوچك بوده است اين كشف مهم ورود اثر هال به دنياي عملي و پروكاربرد خود درجهان بود.
            اگر يك ماده هادي يا نيمه هادي كه حامل جريان الكتريكي است در يك ميدان مغناطيسي به شدت B كه عمود برجهت جريان عبوري به مقدار I مي باشد قرار گيرد، ولتاژي به مقدار V در عرض هادي توليد مي شود. 
اين خاصيت در مواد نيمه هادي داراي مقدار بيشتري نسبت به مواد ديگر است و از اين خاصيت در قطعات اثرهال تجارتي استفاده ميشود. 
ولتاژها به اين علت پديد مي آيد كه ميدان مغناطيسي باعث مي شود تا نيروي لرنتز برجريان عمل كند و توزيع آنرا برهم بزند[F=q(V´B)]. نهايتا حاملهاي جريان مسير منحني را مطابق شكل بپيمايند.
 حاملهاي جريان اضافي روي يك لبه قطعه ظاهر مي شوند، ضمن اينكه در لبه مخالف كمبود حامل اتفاق مي
افتد. اين  عدم تعادل بار باعث ايجاد ولتاژ هال مي شود، كه تا زماني كه ميدان مغناطيسي حضور داشته و جريان برقرار است باقي مي ماند. 
براي يك قطعه نيمه هادي يا هادي مستطيل شكل با ضخامت t ولتاژهايV توسط رابطه زير بدست مي آيد:
 
KH ضريب هال براي ماده مورد نظر است كه بستگي به موبيليته بار و مقاومت هادي دارد.
آنتيمونيد ايريديم تركيبي است كه در ساخت عنصر اثرهال استفاده مي شود  و مقدار KH براي آن  20  است.
ولتاژهال در رنج   در سيليكن بوجود مي آيد و تقويت كننده براي آن حتمي است. سيليكن اثر پيز و مقاومتي دارد و بنابراين براثر فشار مقاومت آن تغيير مي كند. در يك سنسور اثر هال بايد اين خصوصيت را به حداقل رساند تا دقت و صحت اندازه گيري افزوده شود. اين عمل با قرار دادن عنصر هال بريك IC براي به حداقل رساندن اثر فشار و با استفاده از چند عنصر هال انجام ميشود. بطوري كه بر هر يك از دو بازوي مجاور مدار پل يك عنصر هال قرار گيرد، در يكي جريان بر ميدان مغاطيسي عمود است و ولتاژ هال ايجاد مي شود و در ديگري جريان موازي با ميدان مغناطيسي مي باشد و ولتاژ هال ايجاد نمي‌شود. استفاده از ۴ عنصر هال نيز مرسوم مي باشد.
عنصرهال، سنسور ميدان مغناطيسي است. باتوجه به ويژگيهاي ولتاژ خروجي اين سنسور نياز منديك طبقه تقويت كننده و نيز جبران ساز حرارتي است. چنانچه از منبع تغذيه با ريپل فراوان استفاده كنيم وجود يك رگولاتور ولتاژ حتمي است.
رگولاتور ولتاژ باعث مي شود تا جريان I ثابت باشد بنابراين ولتاژ هال تنها تابعي از شدت ميدان مغناطيسي مي باشد.
اگر ميدان مغناطيسي وجود نداشته باشد ولتاژي توليد نمي شود. با وجود اين اگر ولتاژ هر ترمينال اندازه گيري شود مقداري غير ا ز صفر به ما خواهد داد. اين ولتاژ  كه براي تمام ترمينال ها يكسان است با (CMV) Common Mode Voltage شناخته مي‌شود. بنابراين تقويت كننده بكار گرفته شده مي بايست يك تقويت كننده تفاضلي باشد تا تنها اختلاف پتانسيل را تقويت كند.
 
مطالبي اضافه در مورد مدارات بهسازي سنسورهاي اثر هال 
در اين سنسورها وقتي بزرگي ميدان مغناطيسي به اندازه مطلوبي رسيد سنسور ON مي شود و پس از اينكه بزرگي ميدان از حد معيني كاهش يافت سنسور خاموش مي شود. لذا در اين سنسورها خروجي تقويت كننده تفاضلي را به مدار اشميت تريگر مي دهند تا اين عمل را انجام دهد، براي جلوگيري از پرش هاي متوالي از تابع هسترزيس زير استفاده مي كنند.
سنسورهاي آنالوگ ولتاژ خروجي خود را متناسب با اندازه ميدان مغناطيسي عمود بر سطح خود، تنظيم مي كنند. با توجه به كميت هاي اندازه گيري اين ولتاژ مي تواند مثبت يا منفي باشد. براي اينكه سنسورهاي ولتاژ خروجي منفي توليد نكند و همواره خروجي تقويت كننده تفاضلي را با يك ولتاژ مثبت را پاس مي كنند.

در شكل بالا توجه داريم كه يك نقطه صفر وجود دارد كه در آن ولتاژي توليد نمي شود . از ويژگيهاي اثرهال نداشتن حالت اشباع است و نواحي اشباع در شكل مربوط به آپ امپ در سنسور اثر هال مي باشد .
  • بازدید : 42 views
  • بدون نظر
این فایل در ۳۱صفحه قابل ویرایش تهیه شده وشامل موارد زیر است:

انسان در معرض انواع ميدان‌هاي الكترومغناطيسيي ناشي از منابع طبيعي و مصنوعي است. اين ميدان‌ها باعث ايجاد ميدان الكتريكي در بدن و تاثير حركت يون‌ها، ايجاد گرما، تحريك عصبي و عضلاني و آثار مختلف ديگري مي‌شوند. به نظر مي‌رسد ميدان‌هاي الكترومغناطيسي ناشي از وسايل خانگي معمولي كه در حد متعارف هستند، خطري براي انسان نداشته باشند، اما در حالت‌هاي خاص مانند زندگي در نزديكي خطوط انتقال قدرت و پست‌هاي فشار قوي، كار و يا زندگي در مجاورت ايستگا‌هاي فرستنده پرقدرت راديويي و تلويزيوني و رادارها و انواع ديگر پرقدرت، ميدان الكترومغناطيسي آثار زيانباري دارد و بايد حتي‌الامكان از چنين ميدان‌ها و امواج الكترومعناطيسي اجتناب و يا جوانب بهداشتي را رعايت كرد.
امواج الكترومغناطيسي سرتاسر فضاي اطراف ما را پر كرده است، بسياري از اين ميدان‌ها و امواج از ابتداي جهان وجود داشته‌اند و ميليون‌ها سال قبل در منشاء حيات و تكامل آن نقش داشته‌اند. امروزه نيز علاوه بر ميدان‌هاي طبيعي با پيشرفت تكنولوژي و توسعه صنعت و با كابردهاي بيشتر ميدان‌هاي الكترومغناطيسي در علوم، صنعت و پزشكي، هر روزه اين ميدان‌ها سلامت محيط زيست انسان را در معرض تهديد قرار مي‌دهند. آثار زيست‌شناختي ناشي از اين ميدان‌ها به شدت ميدان، بسامد (فركانس)، تغييرات آن و خصوصيات فيزيكي فرد مورد تابش يا قسمتي از بافت كه مورد تابش قرار گرفته، بستگي دارد.
از سوي ديگر اكثر وسايل خانگي كه از برق شهر استفاده مي‌كنند، در اطراف خود داراي ميداني هستند كه با بسامد برابر با بسامد بر شهر تغيير مي‌كند. دستگاه‌هاي مخابراتي شبكه‌هاي انتقال قدرت، اجاق‌هاي ماكروويو، تلفن‌هاي همراه، دستگاه‌هاي تصويري و دستگاه‌هاي MRI از جمله منابع ميدان‌هاي الكترومغناطيسي هستند. ميدان‌هاي داراي بسامد پائين، معمولاً مي‌توانند باعث تحريك عصبي شوند، اما آثار ناشي از ميدان‌هاي داراي بسامد بالا، بيشتر آثار گرمايي هستند.
منابع طبيعي ميدان‌هاي الكترومغناطيسي
طبقات يونسفر و مگنتوسفر جو زمين، آن را در مقابل قسمتي از تابش الكترومغناطيسي ناشي از بيرون جو حف مي‌كنند. اما خود باعث ايجاد ميدان‌هاي الكتريكي و مغناطيسي بر روي زمين مي‌شوند. تابش خورشيدي و اشعه‌ي كيهاني از منابع مهم ميدان‌هاي طبيعي برون جوي هستند، زمين نيز از منابع تابش است. 

منابع ميدان‌هاي الكترومغناطيس ساخت بشر
دستگاه‌ها و خطوط انتقال قدرت ميدان‌هاي الكترومغناطيسي ايجاد مي‌كنند كه معمولاً با بسامدهاي ۵۰ تا ۶۰ هرتز نوسان مي‌كنند. ميدان الكتريكي و مغناطيسي ناشي از يك خط انتقال قدرت ۴۰۰kv و ۱۰۰۰A در زير خط به ترتيب عبارتند از ميدان الكتريكي ۱۰۰۰۰v/m و ميدان مغناطيسي در حدود ۲۰ut.
دستگاه‌ها و وسايل خانگي كه از شبكه توزيع برق استفاده مي‌كنند، در اطراف خود داراي ميدان‌هاي الكتريكي و مغناطيسي با فركانس ۵۰ تا ۶۰ هرتز هستند. 
به عنوان مثال يك سشوار در فاصله‌ي ۱ فوتي (۳۰cm) داراي ميدان مغناطيسي به شدت ۱۰ تا ۲۰ گوس و ميدان الكتريكي به شدت ۴۰v/m مي‌باشد. تلويزيون‌هاي معمولي در فاصله‌اي كه بيننده قرار دارد، داراي ميدان الكتريكي در حدود ۰/۱ut هستند.
فرستنده‌هاي مخابراتي سيستم‌هاي رادار، فرستنده‌هاي راديويي و تلويزيوني ميدان‌هاي الكتريكي و مغناطيسي شديدي توليد مي‌كنند كه با بسامدهاي بالا نوسان مي‌كنند. كارگراني كه در برجهاي خبري راديويي و يا تلويزيوني از مرتبه ۱۰kv/m و ميدان‌هاي مغناطيسي با شدت بالاتر از ۵A/m قرار مي‌گيرند، اجاق‌هاي مايكرووير نيز از منابع توليد ميدان‌هاي الكترومغناطيسي با بسامد راديويي (RF) هستند كه در بسامدهاي z245MHz-915MHz با توان خروجي ۶۰۰-۱۰۰۰w كار مي‌كنند.
در فاصله بسامدهاي ۱MHz-1GHz انرژي ميدان الكترومغناطيسي توسط بدن جذب و به انرژي حرارتي تبديل مي‌گردد كه اگر ميزان جذبل انرژي دريافتي از تعداد ۴w/m2 بيشتر شود، ا تا ۲ درجه افزايش دما را باعث مي‌شود و به همين دليل از اين امواج در دياتري براي درما استفاده مي‌شود.

انسان در ميدان الكترومغناطيسي
بدن انسان از نظر ميدان الكترومغناطيسي يك محيط ناهمگون است كه خواص الكتريكي و مناطيسي قسمت‌هاي مختلف آن با هم  متفاوت است. ميدان الكتريكي با بسامد كم باعث جاري شدن بارها، پلاريزاسيون بارهاي مقيد، شكل‌گيري دي‌پل‌هاي الكتريكي و تغيير جهت دي‌پل‌هاي موجود دريافت مي‌شوند. ميدان مغناطيسي نيز باعث القاي ميدان الكتريكي در بدن و ايجاد جريان بسته مي‌شود. اندازه ميدان القائي و چگالي جريان، متناسب با شعاع حلقه هدايت جريان و ميزان تغييرات فلوي ميدان مغناطيسي است.

اثر ميدان و چگونگي جذب انرژي از ميدان توسط بدن
پيشينه جذب از يك ميدان با بسامد راديويي (RF) زماني اتفاق مي‌افتد كه جهت ميدان الكتريكي موازي مشخص باشد. هم‌چنين براي يك انسان متوسط فركانس‌هاي بين ۷۰-۱۵۰ MHz يعني باند VHF بيشترين جذب را در بدن دارند.

به طور كلي ميزان جذب در فركانس‌هاي مختلف به صورت زير است:
فركانس‌هاي زير ۱۰۰KHz باعث جذب انرژي ناچيز و افزايش دماي اندك و غيرقابل اندازه‌گيري مي‌شود و اثر آن بيشتر به ايجاد جريان القايي و تا حدي تحريك عصبي برمي‌گردد.
در فركانس‌هاي بالاتر از ۱۰۰KHz جذب بيشتر است. با افزايش فركانس‌ ميزان جذب انرژي بيشتر مي‌شود و همين‌طور جذب جايگيزيده منطقه‌اي مي‌شود. در فركانس‌هاي بيشتر از ۱۰GHz يعني باند EHF جذب انرژي از ميدان الكترومغناطيسي بيشتر به سطح پوست محدود مي‌شود.
به همين دليل نيز در بسامد مختلف از واحدهاي متفاوتي براي اندازه‌گيري شدت ميدان استفاده مي‌شود.



اثر غيرمستقيم ميدان
اثر غيرمستقيم ميدان، اولاً به جريان تماس حاصل از اتصال بين شخص و رساناي الكتريكي ديگري كه در ميدان قرار دارد و در پتانسيل متفاوتي است، بستگي دارد. با تماس شخص با اين رسانا جريان الكتريكي از بدن او مي‌گذرد كه شدت اين جريان بستگي به شدت ميدان، فركانس، محل تماس، سن و جنس فرد دارد. ثانياً به جفت‌شدگي ميدان با وسائلي كه در بدن شخص كار گذاشته مي‌شود يا همراه اوست، مثل سمعك، پيس‌ميكر (ضربانساز قلبي يا مصنوعي) يا الكترودهايي كه براي تحريك و يا براي اندازه‌گيري در داخل بدن شخص قرار داده مي‌شوند، بستگي دارد و باعث وقفه در كار آنها مي‌شود. براي بدن خطرناكترين بسامدهاي ELF (در حدود ۵۰ تا ۸۰ هرتز) هستند. در اين بسامدها جريان‌هاي بسيار كوچك، باعث آثار زيست‌شناختي و قابل توجه مي‌شوند. به عنوان مثال، عبور جريان ۲۳mA در فركانس‌هاي حدود ۵۰-۶۰Hz مي‌تواند باعث شوك دردناك و مشكلات قلبي و تنفسي شديد شود، در حالي كه اين اثر در فركانس ۱۰۰KHz با جرياني حدود ۳۲۰mA ايجاد مي‌شود.

آثار ناشي از ميدان‌هاي الكترومغناطيسي EMF
ميدان الكتريكي ايستا 
ميدان الكتريكي ايستا باعث ايجاد جريان ايستا مي‌شود كه اين جريان آثار زير را به دنبال دارد.
الكتروليز بافتي: با عبور جريان الكتريسيته مستقيم از بدن الكتروليز رخ مي‌دهد و مايعات بين‌بافتي و خون الكترولي مي‌شوند.
عبور جريان پيوسته باعث احساس سوزش، سوزن سوزن شدن قرمزي، احساس حرارت، ايجاد مزه آهن، سرگيجه و آثار ديگري مي‌شود. هم‌چنين اعصاب و عضلات در اثر عبور جريان الكتريسيته تحريك و منقبض مي‌شود.

ميدان مغناطيس ايستا
مطالعه بر روي كارگراني كه با توليد آهنرباهاي دائمي سروكار دارند، نشان داده است كه ميدان مغناطيسي ايستا مي‌تواند باعث كاهش فشار خون، كاهش گلبول‌هاي سفيد خون، كاهش ضربان قلبو تغيير الكتروانسفالوگرام گردد. هم‌چنين در افرادي كه زمان‌هاي طولاني تحت تاثير ميدان‌هاي مغناطيسي بوده‌اند. 
علائمي مثل افسردگي، سردرد، زودرنجي، كم‌اشتهايي، خارش و سوزش مشاهده شده است. كساني كه در معرض چگالي شار مغناطيسي قرار گرفته‌اند، هنگام حركت در ميدان سرگيجه، تهوع و طعم فلز داشته‌اند.

ميدان‌هاي الكترومغناطيس ELF
درباره‌ي ميدان‌هاي الكترومغناطيسي كه با بسامدهاي پائين نوسان مي‌كنند، (۱۰۰Hz) مثل شبكه‌هاي انتقال قدرت و يا ميدان‌هاي الكترومغناطيس ناشي از بعضي از وسائل خانگي مطالعات زيادي انجام شده است. افزايش خطر انواعي از سرطان مثل سرطان خون و يا سرطان سينه، در تحقيقات زيادي مشاهده شده است.
  • بازدید : 69 views
  • بدون نظر
این فایل در ۴۷صفحه قابل ویرایش تهیه شده وشامل موارد زیر است:

يك عنصر هال از لايه نازكي ماده هادي با اتصالات خروجي عمود بر مسير شارش جريان ساخته شده است وقتي اين عنصر تحت يك ميدان مغناطيسي قرار مي گيرد، ولتاژ خروجي متناسب با قدرت ميدان مغناطيسي توليد مي كند. اين ولتاژ بسيار كوچك و در حدود ميكرو ولت است. بنابراين استفاده از مدارات بهسازي ضروري است. اگر چه سنسور اثرهال، سنسور ميدان مغناطيسي است ولي مي تواند به عنوان جزء اصلي در بسياري از انواع حسگرهاي جريان، دما، فشار و موقعيت و … استفاده شود. در سنسورها، سنسور اثر هال ميداني را كه كميت فيزيكي توليد مي كند و يا تغيير مي دهد حس مي كند
ويژگيهاي عمومي سنسورهاي اثرهال به قرار زير مي باشند
۱ – حالت جامد ؛
۲ – عمر طولاني ؛
۳ – عمل با سرعت بالا-پاسخ فركانسي بالاي ۱۰۰KHZ ؛
۴ – عمل با ورودي ثابت (Zero Speed Sensor) ؛
۵ – اجزاي غير متحرك ؛
۶-ورودي و خروجي سازگار با سطح منطقيLogic  Compatible  input and output ؛
۷ – بازه  دمايي گسترده  (-40C ~ +150C) ؛
۸ – عملكرد تكرار پذيرعالي Highly  Repeatable  Operation ؛
۹ – يك عيب بزرگ اين است كه در اين سيستمها پوشش مغناطيسي مناسب بايد در نظرگرفته شود، چون وجود ميدان هاي مغناطيسي ديگر باعث مي شود تا خطاي زيادي در سيستم اتفاق افتد
تاريخچه 
اثرهال توسط دكتر ادوين هال (Edvin   Hall) درسال ۱۸۷۹ در حالي كشف شد كه او دانشجوي دكتراي دانشگاه Johns  Hopkins در بالتيمر(Baltimore) انگليس بود.
هال درحال تحقيق بر تئوري جريان الكترون كلوين بود كه دريافت زماني كه ميدان يك آهنربا عمود بر سطح مستطيل نازكي از جنس طلا قرار گيرد كه جرياني از آن عبور مي كند، اختلاف پتانسيل الكتريكي در لبه هاي مخالف آن پديد مي آيد.
او دريافت كه اين ولتاژ متناسب با جريان عبوري از مدار و چگالي شار مغناطيسي عمود بر مدار است. اگر چه آزمايش هال موفقيت آميز و صحيح بود ولي تا حدود ۷۰ سال پيش از كشف آن كاربردي خارج از قلمرو فيزيك تئوري براي آن بدست نيامد. 
با ورود مواد نيمه هادي در دهه ۱۹۵۰ اثرهال اولين كاربرد عملي خود را بدست آورد. درسال ۱۹۶۵ Joe  Maupin ,Everett Vorthman براي توليد يك سنسور حالت جامد كاربردي وكم هزينه از ميان ايده هاي متفاوت اثرهال را انتخاب نمودند. علت اين انتخاب جا دادن تمام اين سنسور بر روي يك تراشه سيليكن با هزينه كم و ابعاد كوچك بوده است اين كشف مهم ورود اثر هال به دنياي عملي و پروكاربرد خود درجهان بود.
تئوري اثرهال
            اگر يك ماده هادي يا نيمه هادي كه حامل جريان الكتريكي است در يك ميدان مغناطيسي به شدت B كه عمود برجهت جريان عبوري به مقدار I مي باشد قرار گيرد، ولتاژي به مقدار V در عرض هادي توليد مي شود. 
 
اين خاصيت در مواد نيمه هادي داراي مقدار بيشتري نسبت به مواد ديگر است و از اين خاصيت در قطعات اثرهال تجارتي استفاده ميشود. 
ولتاژها به اين علت پديد مي آيد كه ميدان مغناطيسي باعث مي شود تا نيروي لرنتز برجريان عمل كند و توزيع آنرا برهم بزند[F=q(V´B)]. نهايتا حاملهاي جريان مسير منحني را مطابق شكل بپيمايند.
 
حاملهاي جريان اضافي روي يك لبه قطعه ظاهر مي شوند، ضمن اينكه در لبه مخالف كمبود حامل اتفاق مي افتد. اين  عدم تعادل بار باعث ايجاد ولتاژ هال مي شود، كه تا زماني كه ميدان مغناطيسي حضور داشته و جريان برقرار است باقي مي ماند.

براي يك قطعه نيمه هادي يا هادي مستطيل شكل با ضخامت t ولتاژهايV توسط رابطه زير بدست مي آيد:

KH ضريب هال براي ماده مورد نظر است كه بستگي به موبيليته بار و مقاومت هادي دارد.
آنتيمونيد ايريديم تركيبي است كه در ساخت عنصر اثرهال استفاده مي شود  و مقدار KH براي آن  20  است.
ولتاژهال در رنج   در سيليكن بوجود مي آيد و تقويت كننده براي آن حتمي است. سيليكن اثر پيز و مقاومتي دارد و بنابراين براثر فشار مقاومت آن تغيير مي كند. در يك سنسور اثر هال بايد اين خصوصيت را به حداقل رساند تا دقت و صحت اندازه گيري افزوده شود. اين عمل با قرار دادن عنصر هال بريك IC براي به حداقل رساندن اثر فشار و با استفاده از چند عنصر هال انجام ميشود. بطوري كه بر هر يك از دو بازوي مجاور مدار پل يك عنصر هال قرار گيرد، در يكي جريان بر ميدان مغاطيسي عمود است و ولتاژ هال ايجاد مي شود و در ديگري جريان موازي با ميدان مغناطيسي مي باشد و ولتاژ هال ايجاد نمي‌شود. استفاده از ۴ عنصر هال نيز مرسوم مي باشد.
 
اساس سنسورهاي اثرهال
عنصرهال، سنسور ميدان مغناطيسي است. باتوجه به ويژگيهاي ولتاژ خروجي اين سنسور نياز منديك طبقه تقويت كننده و نيز جبران ساز حرارتي است. چنانچه از منبع تغذيه با ريپل فراوان استفاده كنيم وجود يك رگولاتور ولتاژ حتمي است.
رگولاتور ولتاژ باعث مي شود تا جريان I ثابت باشد بنابراين ولتاژ هال تنها تابعي از شدت ميدان مغناطيسي مي باشد.
اگر ميدان مغناطيسي وجود نداشته باشد ولتاژي توليد نمي شود. با وجود اين اگر ولتاژ هر ترمينال اندازه گيري شود مقداري غير ا ز صفر به ما خواهد داد. اين ولتاژ  كه براي تمام ترمينال ها يكسان است با (CMV) Common Mode Voltage شناخته مي‌شود. بنابراين تقويت كننده بكار گرفته شده مي بايست يك تقويت كننده تفاضلي باشد تا تنها اختلاف پتانسيل را تقويت كند.

مطالبي اضافه در مورد مدارات بهسازي سنسورهاي اثر هال 
Applying Linear Output Hall Effect Transducers
   Current Sink and Outsource Interface for Solid State Sensors 367k
   Interfacing Digital Hall Effect Sensors
   Interfacing the SS9 LOHET with Comparators and OP Amps
سنسورهاي هال ديجيتال
            در اين سنسورها وقتي بزرگي ميدان مغناطيسي به اندازه مطلوبي رسيد سنسور ON مي شود و پس از اينكه بزرگي ميدان از حد معيني كاهش يافت سنسور خاموش مي شود. لذا در اين سنسورها خروجي تقويت كننده تفاضلي را به مدار اشميت تريگر مي دهند تا اين عمل را انجام دهد، براي جلوگيري از پرش هاي متوالي از تابع هسترزيس زير استفاده مي كنند.

سنسورهاي آنالوگ
            سنسورهاي آنالوگ ولتاژ خروجي خود را متناسب با اندازه ميدان مغناطيسي عمود بر سطح خود، تنظيم مي كنند. با توجه به كميت هاي اندازه گيري اين ولتاژ مي تواند مثبت يا منفي باشد. براي اينكه سنسورهاي ولتاژ خروجي منفي توليد نكند و همواره خروجي تقويت كننده تفاضلي را با يك ولتاژ مثبت را پاس مي كنند.
 
در شكل بالا توجه داريم كه يك نقطه صفر وجود دارد كه در آن ولتاژي توليد نمي شود . از ويژگيهاي اثرهال نداشتن حالت اشباع است و نواحي اشباع در شكل مربوط به آپ امپ در سنسور اثر هال مي باشد 
  • بازدید : 53 views
  • بدون نظر
این فایل در ۲۸صفحه قابل ویرایش تهیه شده وشامل موارد زیر است:

قُطب‌نما وسیله‌ای برای تعیین جهت و جهت‌یابی. این وسیله با استفاده از میدان مغناطیسی زمین جهت قطب شمال را نشان می‌دهد که در حقیقت شمال مغناطیسی زمین است؛ که با شمال حقیقی مقداری فاصله دارد. زاویه بین شمال حقیقی و شمال مغناطیسی، میل مغناطیسی نامیده می شود. امروزه برای تعیین شمال حقیقی از قطب‌نماهای پیشرفته‌تری مانند قطب‌نمای ژیروسکوپی استفاده می‌شود.
هر گاه قطب‌نما در نزدیکی اشیای آهنی یا فولادی و یا منابع الکتریکی که جریان در آن جاریست قرار گرفته باشد، عقربه‌اش از جهت قطب مقداری منحرف می‌شود، که به آن انحراف مغناطیسی می‌گویند. کلاً به همراه داشتن اشیایی از جنس آهن یا انواع مشابه آن می تواند باعث اختلال در حرکت عقربه شود. حتی وجود یک گیره کاغذ روی نقشه ممکن است مساله ساز شود. بنابراین، هنگام استفاده از قطب‌نما باید مطمئن شویم که از اشیای انحراف‌دهنده آن، به‌طور کلی دور است. همچنین احتمال تأثیرگذاری جاذبه‌های مغناطیسی موجود در خاک نیز وجود دارد، که بسیار نادر است.

در جدول زیر حداقل فاصله‌ی وسایل مختلف از قطب‌نما -برای این‌که قطب‌نما شمال مغناطیسی را به درستی نشان دهد- آمده است:
قطب‌نماهای پیشرفته که بیشتر در صنایع مخابرات و امور نظامی به کار برده می‌شوند، مجهز به سلول‌های شب‌نما هستند که حتی در تاریکی شب عمل جهت‌نمایی را صورت دهند. این نوع قطب‌نماها در دوربین‌های دو چشمی نظامی، تانک‌ها، نفربرها و حتی در ساختمان برخی خودروهای پیشرفته نیز به کار می رود. از قطب نماهای پیشرفته در اندازه گیری طول جغرافیایی و عرض جغرافیاییِ محل نیز استفاده می‌کنند که در نقشه‌خوانی، پیاده‌سازی عملیات نظامی، دیده‌بانی در مناطق جنگی و … نقش تعیین‌کننده دارند.
ساختمان قطب نمای M1
۱ – دستگیره يا شصتي : حلقه اي است که در انتهاي قطب نما قرار دارد و براي نگهداشتن قطب نما به حالت تراز در موقع استفاده بکار مي رود.
۲ – درب قطب نما : درپوشي است آلومينيومي كه در وسط آن تار موئي قرار دارد و كاربرد تارموئي مانند مگسك اسلحه است و دو سر تار موئي دو نقطه فسفري (شبنما) وجود دارد و در موقع كار شبانه از آن استفاده مي شود .در حاشيه درب قطب نما خط كشي تعبيه شده است و بر اساس مقياس ۰۰۰/۵۰ : ۱ بر مبناي كيلومتر مدرج شده است.
۳ – تيغه نشانه روي و عدسي چشمي : تيغه ايست كه بالاي آن شكاف كوچكي همانند شكاف درجه اسلحه است و با زاويه ۴۵ درجه نسبت به صفحه مدرج قرار ميگيرد و در موقع گرا گرفتن با كمك تار موئي بكار مي رود. در اين حال توسط عدسي چشمي كه در وسط تيغه تعبيه شده اعداد مربوط به گراي هدف نشانه روي شده قرائت مي شود. خواباندن تيغه بر روي صفحه قطب نما سبب قفل شدن صفحه مدرج مي شود.
۴ – بدنه : كليه اجزاي قطب نما در داخل بدنه كه از جنس آلومينيوم است قرار دارد. در كنار اين محفظه خط كشي تعبيه شده كه با بازشدن كامل درب قطب نما ، خط كشي قطب نما را كامل ميكند.
۵ – طوقه كار در شب : طوقه متحركي است كه جداره خارجي آن دندانه دار است و تعداد ۱۲۰ دندانه دارد اين دندانه ها با زائده اي در كنار قطب نما در تماس است كه به هنگام چرخش تق تق صدا ميدهد و هر تقه برابر ۳ درجه است . بر روي صفحه طوقه يك خط و يك نقطه فسفري مشاهده مي شود كه در موقع كار در شب از آن استفاده ميشود.(زاويه بين خط و نقطه ۴۵ درجه و ۱۵ تقه است)
۶ – صفحه ثابت : در زير طوقه كار درشب صفحه شيشه اي ثابتي قرار دارد كه روي آن يك خط سياه بنام شاخص تعبيه شده . اين خط درست در امتداد شكاف تيغه نشانه روي و تار موئي قرار دارد كه در موقع گرا گرفتن هر عددي زير شاخص باشد گراي آن امتداد است.
۷ – صفحه مدرّج : صفحه ايست لغزنده كه عقربه مغناطيسي روي آن نقش بسته است .بر روي اين صفحه دو گونه تقسيم بندي وجود دارد.
الف : تقسيم بندي داخلي كه برحسب درجه صورت گرفته و به رنگ قرمز ميباشد كه به ازاي هر ۵ درجه علامت گذاري وهر ۲۰ درجه عددگذاري شده است.(محيط دايره به ۳۶۰ قسمت مساوي تقسيم شده و زاويه بين دو شعاع دايره كه يك قسمت را فرا گرفته است ، يك درجه نام دارد).
ب : تقسيم بندي خارجي كه برحسب ميليم غربي و برنگ سياه است كه به ازاي هر ۲۰ ميليم علامت گذاري و هر هر ۲۰۰ ميليم عددگذاري شده است ولي دو صفر سمت راست آن اعداد بمنظور اختصار حذف شده است.(در اين تقسيم بندي محيط دايره به ۶۴۰۰ قسمت تقسيم شده كه هر قسمت آنرا يك ميليم گويند).

  • بازدید : 52 views
  • بدون نظر
این فایل در ۲۲۸صفحه درقالبpdfتهیه شده وشامل موارد زیر است:

 الکتريسيته، برگرفته شده از کلمه يوناني: ήλεκτρον ، اثري است که به دليل موجوديت بار الکتريکي پديد مي‌آيد و همراه با مغناطيس يکي از نيروهاي پايه در فيزيک به نام الکترومغناطيس را تشکيل مي‌دهد.  الکترومغناطيس شاخه‌اي از علم فيزيک است که به مطالعه‌ي پديده‌هاي الکتريکي و مغناطيسي و ارتباط اين دو با هم مي‌پردازد. توصيف‌گر پديده‌هاي الکترومغناطيسي در فيزيک کلاسيک قوانين ماکسول است. در سال ۱۱۹۹-۱۸۲۰ هانس کريستان اورستد (۱۷۷۷ – ۱۸۵۱) مشاهده کرد که جريان الکتريکي در يک سيستم مي‌تواند عقربه قطب نماي مغناطيسي را تحت تأثير قرار دهد. بدين ترتيب الکترومغناطيس به عنوان يک علم مطرح شد. اين علم جديد توسط بسياري از پژوهشگران که مهمترين آنان مايکل فاراده بود تکامل بيشتري يافت. جيمز کلرک ماکسول قوانين الکترومغناطيس را به شکلي که امروزه مي‌شناسيم ، در آورد. اين قوانين که معادلات ماکسول ناميده مي‌شوند.
الکترومغناطیس شاخه‌ای از علم فیزیک است که به مطالعهٔ پدیده‌های الکتریکی و مغناطیسی و ارتباط این دو با هم می‌پردازد. از طرفی یکی از ۴ نیرو بنیادی طبیعت است .الکترومغناطیس توصیف‌گر بیشتر پدیده‌هایی است(به جز گرانش) که که در زندگی روزمره اتفاق می‌افتد.الکترومغناطیس همچنین نیرویی است که الکترون‌ها و پروتون‌ها را در داخل اتم‌ها پیش هم نگه می‌دارد. نیروی الکترومغناطیس است که در هر دو تجلی میدانهای الکتریکی و میدانهای مغناطیسی می‌باشد هر دو جنبه‌های ساده اما مختلف از الکترومغناطیس هستند و از این رو ذاتا یه یکدیگر مربوط اند. بنابراین ، تغییر میدان الکتریکی تولید میدان مغناطیسی و برعکس تغییر میدان مغناطیسی تولید میدان الکتریکی می‌کند این اثر به نام القای الکترومغناطیسی است ، و اساس عمل برای ژنراتورهای الکتریکی ، موتورهای القایی و ترانسفورماتورها می‌باشد . میدانهای الکتریکی معلول چند پدیده‌های الکتریکی معمول هستند مانند:پتانسیل الکتریکی (مانند ولتاژ باتری) و جریان الکتریکی (مانند جریان برق). میدانهای مغناطیسی معلول نیروی مربوط با مغناطیس هستند. نیروی الکترومغناطیسی از طریق تبادل ذراتی به نام فوتون‌ها و فوتون‌های مجازی عمل می‌کند. مفاهیم نظری الکترومغناطیس منجر به توسعه نسبیت خاص توسط آلبرت اینشتین در سال ۱۹۰۵ شده‌است.
تاریخچه الکترومغناطیس
در ایتدا تصور بر این بود که الکتریسیته و مغناطیس به عنوان دو نیروی جدا از هم عمل می‌کنند. با این حال این تغییر دیدگاه ، با انتشار رساله الکتریسیته و مغناطیس جیمز کلارک ماکسول در تاریخ ‘۱۸۷۳ است که در آن نشان داده می‌شود تعامل بارهای مثبت و منفی توسط یک نیروی تنظیم می‌شد. چهار اثر عمده ناشی از این تداخلات ، به وضوح توسط آزمایش‌ها نشان داده شده‌اند ، وجود دارد: ۱-نیروی الکتریکی جذب و یا دفع کننده بارها توسط یک دیگرمتناسب با معکوس مربع فاصله بین آن‌ها است. ۲-قطب مغناطیسی همیشه به صورت جفت توسط خطوط میدان مغناطیسی به هم متصل می‌شوند : قطب شمال مغناطیسی به قطب جنوب مغناطیسی متصل است. ۳-جریان الکتریکی در سیم حامل جریان ، میدان مغناطیسی دایره‌ای اطراف سیم ایجاد می‌کند، که جهت آن بسته به جهت جریان است. ۴-هنگامی که حلقه سیم به سمت میدان مغناطیسی یا دور از میدان مغناطیسی حرکت کند و یا میدان مغناطیسی به سمت نزدیک شدن ویا دور شدن از آن نقل مکان کند ، جهت آن بسته به جهت جریان در آن جنبش است

زمانی که هانس کریستین Ørsted در حال آماده شدن برای سخنرانی شب در ۱۸۲۰ آوریل ۲۱ بود ، مشاهدات شگفت آوری کسب کرد .او متوجه شد که سوزن قطب نما زمانی که جریان الکتریکی حاصل از باتری روشن و خاموش می‌شد، از قطب مثیت منحرف می‌گردید. این انحراف او را متقاعد کرد که، میدانهای مغناطیسی از طرف یک سیم حامل جریان الکتریکی تاثیر می‌پذیرد ورابطه مستقیم بین الکتریسیته و مغناطیس وجود دارد. به زودی او به یافته‌های خود را به چاپ رسانید که به نشان می‌داد جریان الکتریکی تولید میدان مغناطیسی حول یک سیم حامل جریان می‌کند. CGS واحد القاء مغناطیسی (oersted) است به نام و به افتخار او نامگذاری شده‌است. این اتحاد که توسط مایکل فارادی مشاهده، توسط جیمز کلارک ماکسول گسترش، و تا حدی توسط reformulated الیور Heaviside و هاینریش هرتز تکمیل شد.
تاریخچه پیدایش الکترومغناطیس
مبدا علم الکتریسیته به مشاهده معروف تالس ملطی (Thales of Miletus) در ۶۰۰ سال قبل از میلاد بر می‌گردد. در آن زمان تالس متوجه شد که یک تکه کهربای مالش داده شده خرده‌های کاغذ را می‌رباید. از طرف دیگر مبدأ علم مغناطیس به مشاهده این واقعیت برمی‌گردد که بعضی از سنگها (یعنی سنگهای ماگنتیت) بطور طبیعی آهن را جذب می‌کند. این دو علم تا سال ۱۱۹۹ – ۱۸۲۰ به موازات هم تکامل می‌یافتند.
در سال ۱۱۹۹-۱۸۲۰ هانس کریستان اورستد (۱۷۷۷ – ۱۸۵۱) مشاهده کرد که جریان الکتریکی در یک سیستم می‌تواند عقربه قطب نمای مغناطیسی را تحت تأثیر قرار دهد. بدین ترتیب الکترومغناطیس به عنوان یک علم مطرح شد. این علم جدید توسط بسیاری از پژوهشگران که مهمترین آنان مایکل فاراده بود تکامل بیشتری یافت.
جیمز کلرک ماکسول قوانین الکترومغناطیس را به شکلی که امروزه می‌شناسیم ، در آورد. این قوانین که معادلات ماکسول نامیده می‌شوند، همان نقشی را در الکترومغناطیس دارند که قوانین حرکت و گرانش در مکانیک دارا هستند. 
پیشگامان علم الکترومغناطیس
اگر چه تنفیق الکتریسیته و مغناطیس توسط ماکسول بیشتر مبتنی بر کار پیشینیانش بود. اما خود او نیز سهم عمده ای در آن داشت. ماکسول نتیجه گرفت که ماهیت نور ، الکترومغناطیسی است و سرعت آن را میتوان با اندازه گیریهای صرفا الکتریکی و مغناطیس تایین کرد. از اینرو اپتیک و الکترومغناطیس رابطه نزدیکی پیدا کردند. تکامل الکترومغناطیس کلاسیک به ماکسول ختم نشد.
فیزیکدان انگلیسی الیور هوی ساید (Oliver Heaviside) و بویژه فیزیکدان هلندی اچ . آ . لورنتس (H.A.Lorentz) در پالایش نظریه ماکسول مشارکت اساسی داشتند. هاینریش هرتز (Heinrich Hertz) بیست سال و اندی پس از آنکه ماکسول نظریه خود را مطرح کرد، گام موثری به جلو برداشت. وی امواج ماکسولی الکترومغناطیسی را ، از نوعی که اکنون امواج کوتاه رادیویی می‌نامیم، در آزمایشگاه تولید کرد. مارکونی و دیگران کاربرد عملی امواج الکترومغناطیسی ماکسول و هرتز را مورد استفاده قرار دادند. 


عتیقه زیرخاکی گنج