سفارش تبلیغ
صبا ویژن

رادار به زبان ساده

 
امواج رادار چیزی است که در تمام اطراف ما وجود دارد، اگر چه دیده نمی‏شود. مرکز کنترل ترافیک فرودگاهها برای ردیابی هواپیماها چه آنها که بر روی باند فرودگاه قرار دارند و چه آنها که در حال پرواز هستند و هدایت آنها از رادار استفاده می‏کنند. در برخی از کشورها پلیس از رادار برای شناسایی خودروهای با سرعت غیر مجاز استفاده می‏‏کند. ناسا از رادار برای شناسایی موقعیت کرة زمین و دیگر سیارات استفاده می‏کند، همین طور برای دنبال کردن مسیر ماهواره‏ها و فضاپیماها و برای کمک به کشتی‏ها در دریا و مانورهای رزمی از آن استفاده می‏شود. مراکز نظامی نیز برای شناسایی دشمن و یا هدایت جنگ‏افزارهایشان از آن استفاده می‏کنند.

هواشناسان برای شناسایی طوفانها، تندبادهای دریایی و گردبادها از آن استفاده می‏برند. شما حتی نوعی خاص از رادار را در مدخل ورودی فروشگاهها می‏بینید که در هنگام قرار گرفتن اشخاص در مقابلشان، درب را باز می‏کنند. بطور واضح می‏بینید که رادار وسیله‏ای بسیار کاربردی می‏باشد. در این بخش از مقالات ما به اسرار رادار می‏پردازیم.

استفاده از رادار عموماً در راستای سه هدف زیر می‏باشد:

شناسایی حضور یا عدم حضور یک جسم در فاصله‏ای مشخص – عمدتاً آنچه که شناسایی می‏شود متحرک است و مانند هواپیما، اما رادار قادر به شناسایی حضور اجسام که مثلاً در زیرزمین نیز مدفون شده‏اند، می‏باشد. در بعضی از موارد حتی رادار می‏تواند ماهیت آنچه را که می‏یابد مشخص کند، مثلاً نوع هواپیمایی که شناسایی می‏کند.

شناسایی سرعت آن جسم- دقیقاً همان هدفی که پلیس از آن در بزرگراه‌ها برای کنترل سرعت خودروها از آن استفاده می‏کند.

جابه‌جایی اجسام – شاتل‏های فضایی و ماهواره‏های دوار بر دور کره زمین از چیزی به عنوان رادار حفره‏های مجازی برای تهیه نقشه جزئیات، نقشه‏های عوارض جغرافیایی سطح ماه و دیگر سیارات استفاده می‏کنند.

تمام این سه عملیات می‏تواند با دو پدیده‏ای که شما در زندگی روزمره با آن آشنائید پیاده شود: «پژواک» و «پدیده داپلر» این دو پدیده به سادگی قابل فهم می‏باشند، چرا که هر روزه شما با آنها در حوزه شنوایی خویش برخوردارید. رادار از این دو پدیده در حوزة امواج رادیویی استفاده می‏برد.

بگذارید ابتدا با این پدیده در حوزه شنیداری یا صوتی خویش بیشتر آشنا شویم.

پژواک و پدیده داپلر

پژواک پدیده‏ای است که شما هر روزه با آن برخورد دارید، اگر شما به داخل یک چاه و یا در یک دره فریاد بزنید، پژواک صدای شما چند لحظه بعد به گوشتان می‏رسد. در واقع شما صدایتان را باز خواهید شنید. پژواک بدین جهت رخ می‏دهد که بعضی از امواج صدای شما (به این دلیل واژه بعضی را آوردیم که صدای برخی از حیوانات مانند اردک در فرکانس خاص امواج صدای این حیوان هیچگاه پژواکی ندارد) پس از برخورد به یک سطح (که این سطح می‏تواند سطح آب، انتهای چاه یا دیوارة کوه موجود در انتهای دره باشد) به سمت شما باز می‏گردد و گوش شما دوباره آنرا می‏شنود. فاصله زمانی‌ای که بین فریاد شما تا شنیدن پژواک آن طول می‏کشد با فاصله مکانی بین شما و آن سطح بازگردانندة پژواک ارتباط دارد.

هنگامی که شما به داخل یک چاه فریاد می‏کشید، صدای شما از دهانة چاه به سمت انتهای چاه رفته و پس از برخورد با سطح آب انتهای چاه منعکس می‏شود. در این حالت اگر شما سرعت صدا را به طور دقیق بدانید، با اندازه‏گیری زمان رفت‏وبرگشت صدا می‏توانید عمق چاه را حساب کنید.

پدیدة داپلر نیز بسیار معمول است. شما هر روز (بدون اینکه حتی از آن درکی داشته باشید) آن را تجربه می‏کنید. این پدیده زمانی رخ می‏دهد که یک مولد امواج صوتی و یا منعکس کننده امواج صوتی دارای حرکت باشد. مثلاً یک خودرو که در حال بوق زدن است. حالت تشدید شدة پدیدة داپلر در شکستن «دیوار صوتی» رخ می‏دهد. در این جا به درک این پدیده می‏پردازیم (ممکن است شما برای اینکه بهتر این پدیده را درک کنید کنار یک اتوبان آن را تجربه کنید) فرض کنید که خودرویی با سرعت 100 کیلومتر بر ساعت در حال بوق زدن به سمت شما در حرکت باشد. تا زمانی‌که خودرو در حال نزدیک شدن به شماست فقط یک نت صوتی را می‏شنوید (در واقع یک فرکانس ثابت، در شماره گذشته راجع به فرکانس صحبت کردیم)، اما هنگامی که خودرو به کنار شما می‏رسد صدای بوق ناگهان تغییر کرده و به عبارتی «بم» تر می‏شود و بعد از لحظه‏ای که از شما عبور کرد (و اگر همچنان راننده در حال بوق زدن بود) ناگهان صدا بم‏تر نیز می‏شود، در صورتی که شما می‏دانید که صدای بوق همیشه ثابت است، کما اینکه راننده داخل خودرو در تمام مدت بوق زدن فقط نت واقعی بوق را می‏شنود. این تغییرات صوت شنیده شده توسط شما بوسیلة پدیدة داپلر قابل توضیح است. اما آنچه که رخ می‏دهد: «سرعت صوت» مقداری ثابت است، برای ساده‏تر شدن محاسباتمان سرعت صورت را 1000کیلومتر در ساعت در نظر بگیرید. (سرعت واقعی صوت وابسته به دما، فشار هوا و رطوبت هواست.) فرض کنید که خودرویی در فاصله یک کیلومتری شما قرار دارد (بصورت غیر متحرک). راننده داخل خودرو به مدت یک دقیقه شستی بوق را فشرده تا صدا به گوش ما برسد، این صدا با سرعتی برابر با 1000کیلومتر بر ساعت به سمت شما حرکت می‏کند، بعد از 6 ثانیه از فشرده شدن شستی بوق توسط راننده، شما چه صدایی را خواهید شنید؟ (این 6 ثانیه در واقع مدت زمانی است که طول می‏کشد صدا به شما برسد) و به مدت یک دقیقه پس از آن چه می‏شنوید؟ مسلماً صدای بوق را بدون هیچ تغییری.

پدیده داپلر: شخص پشت سر خودرویی را با بسامدی (فرکانس) پایین‏تر و بم‏تر از آنچه که راننده داخل خودرو و در حال حرکت می‏شنود. راننده از شخصی که خودرو به سمت آن در حال حرکت است صدا را با نت پایین‏تر می‏شنود.

حال فرض کنید خودرو از فاصله‏ای دور با سرعتی معادل 100 کیلومتر بر ساعت به سمت شما حرکت کند، همان راننده با همان خودرو و با همان صدای بوق و به مدت همان یک دقیقه شستی بوق را فشارمی‌دهد می‏شود. جالب است! شما صدای بوق را فقط به مدت 54 ثانیه خواهید شنید آن هم به خاطر حرکت خودرو رخ داده است.

در واقع تعداد اعوجاجهای موج صوتی ثابت بوده ولی در زمان کوتاه‏تری به سمت شما آمده و از آنجائی‌که تعریف فرکانس تعداد نوسانات موج در واحد زمان است لذا اگر قبلاً این نوسانات را 1 بر 60 ثانیه تقسیم ‏کردیم و فرکانس F1 بدست می‏آمد، حال باید این تعداد نوسانات را بر 54 تقسیم کنیم که مطمئناً عددی بزرگتر خواهد شد. این عدد بزرگتر یا فرکانس بالاتر یعنی صدای «زیر»تر. همین توجیه نیز برای خودرویی که از شما وجود دارد، در این حالت شما 64 ثانیه صدای بوق را می‏شنوید که فرکانس حاصله در این حالت کمتر (یا صدای بم‏تر) خواهد بود.

شکستن دیوار صوتی

اینک که ما در حال بحث بر روی رابط صدا و سرعت هستیم می‏توانیم در مورد شکستن دیوار صوتی هم صحبت کنیم. فرض کنید آن خودرویی که صحبتش بود با سرعتی معادل 100 کیلومتر در ساعت به‌ سوی شما، آن هم در حال بوق زدن، حرکت کند، امواج صوتی چون سرعتی معادل همان سرعت خودرو را دارند، لذا نه از آن جلو زده و نه عقب می‏مانند، لذا در کل مدت حرکت خودرو شما صدایی را نخواهید شنید. اما در لحظه‏ای که خودرو به شما می‏رسد، تمام امواج صوتی جمع شده و یکجا شما آنها را می‏شنوید. صدای بسیار بلند و با فرکانس بسیار بالا.

این صدا توسط هواپیمایی که قادرند با سرعتی معادل با سرعت صوت حرکت کنند می‏تواند موجبات وحشت بسیاری از افرادی که در زیر مسیر این هواپیما قرار دارند بوجود آورده قدرت این صدا به قدری است که می‏تواند شیشه‏ها را بشکند.

چنین اتفاقی برای قایقها نیز رخ می‏دهد. منتهی در این میان تجمع امواج آب که سرعتی در حدود سرعت این قایقها دارند. این موج متمرکز بصورت V شکل از جلو قایق به طرفین حرکت می‏کند که زاویه این موج توسط سرعت قایق کنترل می‏شود. در واقع تجمع امواجی که قایق در هر لحظه تولید می‏کند و هر لحظه بر آن می‏افزاید نیز توسط پدیده داپلر قابل توضیح است.

شما می‏توانید با استفاده از ترکیبی از پژواک و پدیده داپلر بصورتی که در زیر می‏آید استفاده کنید. در محلی که ایستاده‏اید به سمت خودرویی که در حال حرکت (به سمت شما یا در خلاف جهت) اصواتی را بفرستید. بعضی از این اصوات پس از برخورد با خودرو به سمت شما باز می‏گردند. (پژواک) از آنجایی که خودرو در حال حرکت است لذا اصوات منعکس شده یا به هم فشرده می‏شوند (در حالی که خودرو به سمت شما می‏آید) و یا از هم باز می‏شوند. در حالت حرکت مخالف در هر دو صورت شما می‏توانید با مقایسه موج فرستاده شده و بازگشته سرعت خودرو را بدست آورید.

مفهوم رادار:

دیدیم که می‏توان با استفاده از مفهوم پژواک به فاصله اجسام دور پی برد و همین طور با استفاده از تغییر پدیده داپلر به سرعت این جسم پی ببریم. با توجه به این مفاهیم می‏توان فهمید که رادار صوتی چیست؟ این گونه رادار در زیردریایی‏ها و کشتی‏ها کاربرد دارد و همیشه در حال کار است. می‏توان از رادار صوتی در محیط آزاد نیز استفاده کرد، اما بخاطر چند اشکال ریز این گونه رادار در هوا استفاده نمی‏شود.

- صدا در هوا مسافت زیادی را نمی‏تواند بپیماید…. شاید در حدود 5/1 کیلومتر و یا کمی بیشتر

- هرکسی می‏تواند صدا را بشنود لذا استفاده از صدا در محیط آزاد موجب آزار دیگران می‏شود که البته می‏توان با بالا بردن فرکانس صدای مورد استفاده و استفاده از امواج «فراصوت» این مشکل را حل کرد.

- صدای منعکس شده حاصل از پدیده پژواک بسیار ضعیف می‏باشد به طوری که دریافت آن بسیار سخت است.

سمت چپ: آنتن های مجموعه مخابراتی فضایی گلدستون (بخشی از شبکه ارتباطی فضایی ناسا) که به ارتباطات مخابراتی رادیویی فضاپیماهای میان سیاره‏ای ناسا کمک می‏کند.

سمت راست: رادار جست وجوی سطح و هوا که بر روی نوک دکل یک موشک هدایت شونده قرار گرفته است.

حال بیایید در مورد یک نمونه واقعی راداری که برای شناسایی هواپیماهای در حال پرواز بکار می‏رود صحبت کنیم. سیستم رادار در ابتدا با روشن کردن فرستنده قوی‏اش یک دسته موج رادیویی متراکم در آسمان و در جهات مختلف پخش می‏کند. این ارسال برای چند میکروثانیه صورت می‏پذیرد، حال فرستنده خاموش شده و گیرنده سیستم رادار مترصد دریافت پژواک امواج که به همراه اطلاعات حاصل از پدیده داپلر نیز هستند می‏ماند.

امواج رادیویی با سرعتی معادل سرعت نور حرکت می‏کنند، تقریباً در هر میکروثانیه 300 متر را در فضا طی می‏کنند؛ حال اگر سیستم رادار مذکور دارای یک ساعت بسیار دقیق و قوی باشد، می‏تواند با دقت بسیار بالایی موقعیت هواپیما را مشخص کند، با استفاده از روشهای خاص پردازش سیگنال برای تحلیل پدیده داپلر بر روی موجهای برگشتی می‏توان به دقت سرعت هواپیما را مشخص کرد.

آنتن رادار یک دسته کوچک اما قدرتمند پالس امواج رادیویی از یک فرکانس مشخص را در فضا می‏فرستند. هنگامی که امواج به یک جسم برخورد می‏کنند منعکس شده و در اثر پدیده داپلر فشرده‏تر یا گسسته‏تر می‏شوند. همان آنتن وظیفه دریافت امواج منعکس شده را که البته بسیار کمتر از امواج ارسالی هستند بر عهده دارد.

در رادارهای زمینی قضیه خیلی پیچیده‏تر از رادارهای هوایی است، هنگامی که یک رادار پلیس به ارسال پالس موج رادیویی می‏پردازد بخاطر وجود اجسام بسیار در سر راهش مانند نرده‏ها، پلها، تپه‏ها و ساختمانها پژواکهای بسیاری را دریافت می‏دارد، اما از آنجایی که تمام این اجسام ثابت هستند به جزء خودروها مورد نظر، لذا سیستم رادار خودروهای پلیس از میان امواج منعکس شده، فقط آنهایی را انتخاب می‏کند که در آنها پدیده داپلر قابل شناسایی است، آن هم به اندازه‏‏ای که جسم متحرک اضافه سرعت داشته باشد، در ضمن آنتن این رادارها بسیار دهانه تنگی دارند، چرا که فقط بر روی یک خودرو تنظیم می‏شوند.

البته امروزه پلیسها در برخی کشورها از جمله کشور خودمان از تکنولوژی لیزر برای تعیین سرعت خودروها در بزرگراهها استفاده می‏کنند. تکنولوژی به نام «لیدار» شناخته می‏شود. در این مدل بجای امواج رادیویی از اشعه نوری متمرکز (یا همان لیزر) استفاده می‏شود.

با کسب اجازه از سایت ملاصدرا


آشنایی با نظریه معروف دکتر حسابی

آشنایی با نظریه معروف دکتر حسابی

ذرات تا بی‌نهایت ادامه دارند ...

خلاصه ای از تئوری معروف او:


دکتر حسابی یکبار تابستان برای مدت کوتاهی به ایران بازگشت و در خانه ای متعلق به آقای جمارانی تابستان را سپری می کرد و در همین ایام در حین مطالعات به این فکر افتادند که »علت وجود خاصیتهای ذرات اصلی باید در این باشد که این ذرات بی نهایت گسترده اند و هر ذره ای در تمام فضا پخش است و نیز هر ذره ای بر ذرات دیگر تاثیر می گذارد«. به این ترتیب به فکر آزمایشی افتاد که این نظریه را اثبات و یا نفی کند . او با خود فکر کرد اگر این تئوری صحیح باشد باید چگالی یک ذره مادی به تدریج با فاصله از آن کم شود و نه اینکه یک مرتبه به صفر برسد و نباید ذره مادی شعاع معینی داشته باشد. پس در اینصورت نور اگر از نزدیکی جسمی عبور کند باید منحرف شود و پس از اینکه محاسبات مربوط به قسمت تئوری این نظریه را به پایان رسانید پس از بازگشت به امریکا به راهنمایی پرفسور انیشتین در دانشگاه پرنیستون به تحقیقات در این زمینه پرداخت. پرفسور انیشتین قسمت نظری تئوری را مطالعه کرد و دکتر حسابی را به ادامه کار تشویق کرد. دکتر حسابی به راهنمایی پرفسور انیشتین به تکمیل نظریه پرداخت سپس یک سال دیگر در دانشگاه شیکاگو به کار پرداخت و آزمایشهایی در این زمینه انجام داد. وی با داشتن یک انتر فرومتر دقیق توانست فاصله نوری را در عبور از مجاورت یک میله اندازه بگیرد و چون نتیجه مثبت بود آکادمی علوم آمریکا نظریه دکتر حسابی را به چاپ رسانید. برخی همکاران از نامأنوس بودن و جدید بودن این فکر متعجب شدند و برخی از این نظریه استقبال کردند.

شرح آزمایشهای انجام شده و نتیجه آن:

در اثبات این نظریه اگر در آزمایش, نور باریک لیزر از مجاورت یک میله وزین چگال عبور داده شود, سرعت نور کم می شود. در نتیجه پرتو لیزر منحرف میگردد. هرگاه پرتو لیزر بطور مناسبی از میان دو جسم سنگین که در فاصله ای از هم قرار دارند عبور داده شود انحراف آن هنگام عبور از مجاورت جسم اول و سپس از مجاورت جسم دوم به خوبی معلوم میشود و این انحراف قابل عکسبرداری است. این آزمایش گسترده بودن ذره را نشان می دهد. بر طبق این آزمایش انحراف زیاد پرتو لیزر فقط در اثر پراش نبوده بلکه مربوط به جسم است. بر حسب این نظریه هر ذره, مثلاً الکترون, کوارک یا گلویون نقطه شکل نیست بلکه بی نهایت گسترده است و در مرکز آن چگالی بسیار زیاد بوده و هر چه از مرکز فاصله بیشتر شود آن چگالی بتدریج کم می شود. بنابراین یک پرتو نور از یک فضای چگالی عبور کرده و شکست پیدا میکند و انحراف می یابد.

اختلاف تئوری بی نهایت بودن ذرات با تئوریهای قبلی:

در تئوریهای قبلی هر ذره قسمت کوچکی از فضا را در بر دارد یعنی دارای شعاع معینی است و خارج از آن این ذره وجود ندارد ولی در این تئوری ذره تا بی نهایت گسترده است و قسمتی از آن در همه جا وجود دارد. در تئوریهای جاری نیروی بین دو ذره از تبادل ذرات دیگر ناشی می شود و این نیرو مانند توپی در ورزش بین دو بازیکن رد و بدل می شود و این همان ارتباطی است که یبن آنها حاکم است و در تئوریهای جاری تبادل ذرات دیگری این ارتباط میان دو ذره را ایجاد میکند. مثلاً نوترون که بین دو ذره مبادله می شود, اما در تئوری دکتر حسابی ارتباط بین دو ذره همان ارتباط گسترده ایست که در همه جا بعلت موجودیت آنها در تمام فضا بین آنها وجود دارد.

ارتباط این تئوری با تئوری نسبیت انیشتین:

تئوری انیشتین می گوید: خواص فضا در حضور ماده با خواص آن در نبود ماده فرق دارد, به عبارت ریاضی یعنی در نبود ماده, فضا تخت است ولی در مجاورت ماده فضا انحنا دارد. اگر بگوییم یک ذره در تمام فضا گسترده است در هر نقطه از فضا چگالی ماده وجود دارد و سرعت نور به آن چگالی بستگی دارد به زبان ریاضی به این چگالی می توان انحنای فضا گفت

ارتباط فلسفی این تئوری با فلسفه وحدت وجود:

در این نگرش همه ذرات جهان بهم مرتبط هستند. زیرا فرض بر این است که هر ذره تا بی نهایت گسترده است و همه ذرات جهان در نقاط مختلف جهان با هم وجود دارند.یعنی در واقع قسمت کوچکی از تمام جهان در هر نقطه ای وجود دارد.


فناوری فضائی

 

فناوری فضایی

صنعت و تکنولوژی هوافضا به علت خصوصیات ویژه و کاربردهای خاص و منحصر به فرد همواره از پراهمیت‌ترین و ارزشمندترین صنایع و فناوری‌ها در جهان بوده است به‌طور معمول پیشرفته‌ترین محصولات و فناوری‌ها ابتدا در این حوزه تولید و یا استفاده شده‌اند فناوری فضایی به‌علت ویژگی‌هایش از فناوری هوایی پیچیده‌تر ودستیابی به آن از لحاظ اقتصادی و نظامی و حتی سیاسی ارزشمند و حائز اهمیت می‌باشد. اما در همین‌جا باید این نکته یادآوری شود که چنین صنعت و فناوری پیشرفته‌ای هزینة بسیار زیادی را هم برای صاحبان خود داشته است که این امر لزوم دقت‌نظر و توجه در تصمیم‌گیری‌های مربوط به این صنعت را چند برابر می‌کند.

فناوری فضا

هر فناوری برای ایجاد و حفظ بقایش نیازمند نیروها و زیرساختهایی می‌باشد که در اجزای تشکیل‌دهندة آن فناوری باید به بلوغ و پویایی دست یابند تا بتوان از هر فناوری استفاده کرده و آن را توسعه داد. استفاده از فضا نیازمند دستیابی به فناوری لازم در سه عرصة مختلف می‌باشد

اول: سیستم پرتاب و هدایت برای دستیابی به موقعیت مورد نظر در فضا

دوم: تامین تجهیزات و امکانات مورد نیاز در فضا مطابق نیاز و کاربرد استفاده کننده

سوم: ایستگاه و پایگاه‌های زمینی پرتاب و کنترل و استفاده از تجهیزات فرستاده شده به فضا.

 

در حال حاضر روش پرتاب منحصراً استفاده از موشک‌ها است و روش‌های دیگر در مراحل تحقیقاتی هستند. وظیفة موشک‌ها عمدتاً حمل تجهیزات و وسایل موردنیاز طبق مأموریت مورد نظر می‌باشند که قسمت اول را تشکیل می‌دهند. قسمت دوم تجهیزات و امکانات موردنیاز در فضا است که شامل تجهیزات آزمایشگاهی، تحقیقاتی و مخابراتی و تجهیزات مورد نیاز انسان‌ها در صورت حضورشان در فضا خواهد بود و قسمت سوم شامل پایگاه‌ها و ایستگاه‌های زمینی مورد نیاز برای پرتاب است که وظیفة کنترل مسیر پرتاب و فرود، هدایت تجهیزات و ارتباط و استفاده از تجهیزات پرتاب‌شده را نیز بر عهده دارند.

در این گفتار ما به بررسی قسمت دوم از این سه قسمت می‌پردازیم زیرا هدف این صنعت و فناوری در این قسمت تبلور می‌یابد. اما همواره باید توجه داشت که دو قسمت دیگر اجزای جداناپذیر قسمت دوم هستند و در نگاه به حوزه فضا نباید این دو قسمت را از نظر دور کرد.

عمدة قسمت دوم به غیر از مأموریت‌های خاص فضایی همچون خورشید و کرات منظومه شمسی و سفر به کرة ماه شامل ماهواره‌هایی می‌شود که به دور زمین در مدارهایی مشخص قرار داده می‌شوند.

مدارهای ماهواره‌ای به مرکزیت زمین

ماهواره‌ها طبق قوانین جاذبة حاکم بر طبیعت هرچه ارتفاع کمتری داشته باشند در مدت زمان کمتری یک دور از مدار خود را طی می‌نمایند البته به علت وجود هوا در جو زمین، پایداری ماهواره‌ها در ارتفاع بسیار پایین غیرممکن و یا مقرون به صرفه نمی‌باشد. یک ماهواره با ارتفاع 200 کیلومتر در کمتر از 90 دقیقه یک دور به دور کره زمین خواهد چرخید و در ارتفاع 3000 کیلومتری این زمان در حدود 150 دقیقه می‌باشد. برای درک بهتر موقعیت مکانی ماهواره‌ها می‌توان به مطالب ذیل اشاره نمود. بلندترین ارتفاع زمین حدود 9 کیلومتر است و بلندپرواز‌ترین هواپیماها به ارتفاع 30 کیلومتر می‌رسند؛ لایه ازن در ارتفاع 25 تا 55 کیلومتری زمین واقع شده است و غلظت هوا در ارتفاع 60 کیلومتری به کمتر از یک هزارم سطح زمین می‌رسد.

در ادامه چند نوع از انواع مدارها به اختصار ذکر می‌شوند:

1- مدارهای با ارتفاع کم ( LEO ) که می‌توان آن‌ها را مدارهایی با ارتفاع کمتر از 3000 کیلومتر در نظر گرفت ضمناً اکثر ماهواره‌های موجود در این محدوده قرار دارند.

2- دوم مدارهای با ارتفاع متوسط که شامل ارتفاع 3000 تا 30000 کیلومتری می‌شود که 24 ماهواره‌ معروف تعیین موقعیت جهانی با ارتفاع تقریبی 17700 کیلومتر از سطح زمین در این مدار قرار دارند و هر 12 ساعت، یک‌بار به دور زمین می‌گردند.

3- مدار زمین ثابت در این مدار سرعت گردش ماهواره به‌دور زمین دقیقاً به اندازه سرعت گردش زمین به دور خود می‌باشد که در این صورت از دیدگاه ناظر زمینی، این ماهواره همواره در جای ثابتی در آسمان قرار دارد که مزیت فوق‌العاده‌ای برای این مدار می‌باشد. این مدار به علت ثابت بودن مکان ماهواره در آسمان زمین برای ارتباطهای مخابراتی بسیار مناسب می‌باشند. قابل ذکر است که ماهواره‌ ایرانی زهره قرار است از این مدار استفاده نماید. ارتفاع این مدار حدود 35800 کیلومتر می‌باشد و ماهواره هر 23 ساعت 56 دقیقه و مطابق با جهت سرعت زمین یک بار به دور کره زمین می‌چرخد البته بعضاً ماهواره‌ها در این مدار نسبت به محور چرخش زمین مقداری زاویه دارند که در این صورت از دیدگاه ناظر زمینی مقداری بالا و پایین می‌روند ولی در بالای منطقه مورد نظر باقی‌ می‌مانند.

4- مدار قطبی در این مدار ماهواره از بالای دو قطب کره زمین عبور می‌نماید. مدار خورشیدآهنگ یک نوع مدار قطبی می‌باشد که همواره نسبت به زمین در یک ساعت خاص قرار دارد یعنی بطور مثال در این مدار ماهواره نیمی از مدار در ساعت ده‌ونیم صبح و در نیم دیگر در ساعت ده‌ونیم شب قرار دارد. این مدار برای ماهواره‌هایی استفاده می‌شود که ماهواره برای انجام مأموریتش نیازمند یک حالت خاص از نور می‌باشند و یا مطابق ماموریتشان باید از بالای قطبهای زمین عبور نمایند.

5- مدارهای دیگر انواعی دیگر از مدارها نیز در منابع ذکر می‌شوند که برای اختصار از آنها صرف‌نظر می‌شود بعضی از این مدارها بسیار کشیده هستند و یا حتی شکل سهمی و یا هذلولی دارند که در بعضی از مأموریت‌های فضایی از آن‌ها استفاده می‌شود.

کاربرد ماهواره‌ها

همانطور که ذکر شد ماهواره‌ها بخش عمدة استفاده از صنعت فضا هستند در این قسمت انواع ماهواره‌ها و کاربرد ‌آن‌ها را بررسی می‌نماییم. در یک دسته‌بندی کلی ماهواره‌ها را می‌توان به شش دسته تقسیم نمود:

1. ماهواره‌های ارتباطی ( Communications Satellites )

اولین دسته، ماهواره‌های ارتباطی هستند که برای ارتباطات رادیویی، تلویزیونی و اینترنتی و کلاً ارتباطات مخابراتی مورد استفاده قرار می‌گیرند. اولین ماهوارة ارتباطی با نام Echo1 بود که در سال 1960 توسط یک بالن به هوا رفت و برای انعکاس سیگنال‌های رادیویی بود و بعد از آن دو ماهواره با نام‌های Relay1 و Telstar1 در سال 1962 به فضا پرتاب شدند که مسؤولیت تقویت سیگنال‌ و ارسال آن به یک نقطه دیگر را برعهده داشتند.

اما اولین ماهواره با مدار زمین ثابت با نام Syncom3 در سال 1964 یعنی هفت سال بعد از پرتاب اولین ماهواره به فضا، در مدار قرار گرفت این ماهواره بازی‌های المپیک توکیو همان سال را از فراز اقیانوس‌آرام به آمریکا ارسال کرد و اولین ماهواره تجاری زمین ثابت نیز به نام Intelsat1 در سال 1965 آغاز به کار نمود قابل ذکر است از سال 1979 شبکه بین‌المللی ماهواره‌ای Inmost برای برقراری ارتباط تلفن همراه ماهواره‌ای در سراسر جهان راه‌اندازی شده است که بیش از 80 کشور جهان در آن عضویت دارند.

2. ماهواره‌های هواشناسی ( Weather Satellites )

دسته دوم از ماهواره‌‌ها ماهواره‌هایی هستند برای مطالعات جوی و هواشناسی بکار برده می‌شوند و بوسیلة داده‌های آن‌ها نظیر موقعیت ابرها و پروفیل دما و غیره وضعیت هوا برای آینده پیش‌بینی می‌شود. اولین ماهواره‌ هواشناسی به نام Tiros در سال 1960 به فضا فرستاده شد که تصویر مادون قرمز از ابرها برای زمین ارسال می‌کرد و توانایی شناسایی توفان‌ها ومسیر آن‌ها را داشت و بعد ازآن سری ماهواره‌های Nimbus و Itos نیز به فضا فرستاده شد هم‌اکنون ماهواره‌های زمین ثابت ( GOES ) اطلاعات و تصاویر هواشناسی را برای زمین ارسال می‌کنند ماهواره‌های کنونی قابلیت تمرکز بر یک منطقه و همچنین قدرت مانور در فضا برای بهترین پوشش را دارا هستند.

3. ماهواره‌های هدایت و ناوبری ( Navigation Satellites )

این ماهواره‌ها برای تعیین موقعیت و کمک به هدایت و ناوبری وسایل نقلیه هوایی، دریایی و زمینی مورد استفاده قرار می‌گیرند و با تجاری شدن این ماهواره‌ها افراد بطور شخصی نیز از این قابلیت می‌توانند استفاده نمایند. اولین ماهواره از این نوع با نام Transit 5A در سال 1963 به فضا پرتاب شد که سیگنال‌های ثابتی را ارسال می‌کرد و هواپیماها و کشتی‌ها می‌توانستند به وسیله آن مکان خود را شناسایی نمایند البته این سری از ماهواره‌های Transit به‌علت تعداد کم ومدارهای قطبی نمی‌توانست همه جای زمین را در یک زمان پوشش دهند. و به همین علت بعد از مدتی سری ماهواره‌های Navstar یا GPS که شامل 24 ماهواره با فاصله 17700 کیلومتری از زمین در 6 صفحه مداری مختلف به فضا پرتاب شدند بطوریکه استفاده کننده در زمین همواره 5 ماهواره را رؤیت می‌کند و قادر است مکان خود را از لحاظ طول وعرض جغرافیایی و همچنین ارتفاع با دقت بسیار خوبی در حدود چند متر معین نماید. البته شوروی سابق هم نمونه‌‌ای مشابه سیستم GPS را با نام GLONASS را به فضا پرتاب کرده است و هم‌اکنون استفاده از این سیستم هم ممکن می‌باشد و این ماهواره‌ها هر 12 ساعت یک دور مدار خود را طی می‌نمایند.

4. ماهواره‌های شناسایی ( Reconnaissance Satellites )

همانطور که از نام این ماهواره‌ها پیداست این دسته توسط سنسورهای مختلف از اطلاعات گوناگونی را از زمین دریافت و به مراکز کنترل ارسال می‌نمایند. این اطلاعات بطور مثال می‌تواند تصاویر با طیف نوری در محدوده بینایی و یا مادون قرمز و حتی اطلاعات راداری باشد. ماهواره‌های Landsat و Spot از جملة این ماهواره‌ها هستند که عکس‌‌هایی با دقت بالا از زمین تهیه می‌کنند. ماهواره‌های شناسایی استفاده‌های گسترده‌ای دارند و درجاهای مختلف از آن‌ها استفاده می‌شود. در زیر به دسته‌بندی کاربردهای این دسته از ماهواره‌ها به‌طور اختصار می‌پردازیم.

•  زمین‌شناسی

در این کاربرد مشخصه‌های زمین‌شناسی بطور مثال مشخصات گسل‌ها و آتشفشان‌ها مشخص می‌شود؛ با استفاده از این ماهواره‌ها ترکیب ساختار زمین بررسی و نقشه‌های زمین شناسی تهیه می‌گردد. از اطلاعات بدست آمده در اکتشاف معادن مختلف ازجمله نفت و گاز و زغال‌سنگ و طلا و غیره استفاده می‌شود.

•  منابع آبی

ارزیابی و شناسایی منابع آبی سطحی و حتی کمک برای شناسایی آب‌های زیرسطحی، مطالعه شبکه آبراهها و سدها و جزر و مد و پوشش برفها از استفاده‌های ماهواره در این بخش هستند.

•  کشاورزی

ارزیابی و شناسایی مناطق زیر سطح کشت، وضعیت محصول و همچنین تعیین بافت سطوح زمین از نظر نوع کیفیت برای کشاورزی مقدور می‌باشد.

•  جنگل‌داری و مراتع

استفاده از ماهواره‌ها برای ارزیابی وشناسایی جنگل‌ها و مراتع و بررسی تراکم و کیفیت جنگل‌ها راه را برای نظارت و تحقیقات مؤثر بر نگل‌ها را فراهم کرده است.

•  شیلات و دریاشناسی

ارزیابی و مطالعه آب دریاها و اقیانو‌س‌ها، بررسی جریان‌های آبی و همچنین پیش‌بینی تجمع ماهی‌ها و غیره از دیگر کاربردهای این ماهواره‌ها هستند

•  مطالعات زیست محیطی

بررسی ومطالعه در مورد تنوع زیست‌محیطی و زیستگاه‌های حیات وحش

 

•  حفاظت از محیط زیست

شناسایی آلودگی‌های مواد آلاینده از جمله آلودگی‌های نفتی در دریاها و غیره که به کمک ماهواره‌ها صورت می‌پذیرد.

•  بررسی بلای‌های طبیعی

مطالعه و بررسی وحتی پیش‌بینی بلای‌های طبیعی از جمله طوفان، گردباد، سیل، زلزله و آتش‌سوزی از موارد دیگر این کاربردها هستند.

•  نقشه‌برداری

نقشه‌برداری از کلیه سطوح روی زمین حتی دریاها توسط ماهواره‌‌ها امری سهل‌الوصول شده است که کیفیت و دقت نقشه‌ها را بسیار افزایش داده است و هزینة انجام آن را نیز کاهش داده است.

•  مطالعات شهری

مطالعه و بررسی بر روی مناطق شهری از جمله بافت‌های مختلف شهر، فضای سبز شهرها و غیره از کاربردهای ماهواره در این بخش هستند.

•  حمل‌ونقل

مطالعه و تهیه راه‌های حمل‌ونقل و همچنین مطالعه برای طراحی راه‌های جدید جاده‌ای و ریلی

•  شناسایی فعالیت‌‌های نظامی

بررسی و مطالعة فعالیت‌های نظامی از جمله ایجاد استحکامات، تغییر مواضع و فعالیت‌های هسته‌ای کشورها از جملة این کاربردها است.

5. ماهواره‌های تحقیقاتی ( Research Satellites )

این ماهواره‌ها اکثراً برای بررسی و اندازه‌گیری خواص مختلف در فضا مورد استفاده قرار می‌گیرند خواصی مانند میدان‌های مغناطیسی، تشعشعات کیهانی و مشخصه‌های اجرام فضایی که از زمین امکان اندازه‌گیری آنها مقدور نیست. مطالعه انتشار امواج از خورشید و امواج نوری و رادیویی از ستارگان دور و از اتمسفر زمین نمونه‌های این تحقیقات هستند. تلسکوپ فضایی هابل ( Hubble )، ایستگاه‌های فضایی سایلوت و میر ( Salyut, Mir ) شوروی و Skylab امریکا و اخیراً ایستگاه فضایی بین‌المللی از جمله ماهواره‌های تحقیقاتی هستند.

6. ماهواره‌های نظامی ( Military Satellites )

این ماهواره‌ها می‌توانند نقش‌های جاسوسی، دفاعی و حتی حمله را بر عهده بگیرند. استفاده‌هایی مثل دریافت و شنود اطلاعات و مکالمات اهداف نظامی، شناسایی حملات موشکی، شناسایی مراکز نظامی، هدایت نیروها، ایجاد اغتشاش در ارتباطات دشمن و حتی حمله به اهداف زمینی و یا حتی فضایی دشمن از جمله کاربردهای ماهواره‌های نظامی هستند. البته اطلاعات زیادی از این ماهواره‌ها در دنیا منتشر نمی‌شود.

موقعیت کشور

کشور ما که مدت زیادی از فعالیتهای فضایی آن نمی‌گذرد با پشت سر گذاشتن یک انقلاب و یک جنگ مدتی است که در حال شکل‌گیری و سازماندهی می‌باشد. با بوجود آمدن سازمان فضایی ایران به عنوان متولی این بخش و محلی که تصمیم‌گیری، اجرا و پاسخگویی در این مورد را بر عهده دارد، گام بزرگی در این بخش برداشته شده است. وجود یک دورنما و استراتژی مناسب در مدتی نه‌چندان دور می‌تواند کشور را به اهداف خود در بدست آوردن فناوری فضایی کمک نماید. داشتن ماهواره‌ای مستقل در بخش مخابرات، اولین گام در راه رسیدن به این فناوری است. داشتن یک ماهوارة مستقل مانند ماهوارة زهره، باعث قطع وابستگی برای استفاده از کاربردهای مخابراتی آن، حداقل در محدوده غرب آسیا، اروپا و شمال آفریقا می‌باشد. مسأله دیگر اجاره دادن بخشی از پهنای باند مخابراتی آن به کشورهای دیگر است که با افزایش روزافزون کاربران فناوری اطلاعات و ارتباطات مخابراتی امری دور از دسترس نیست و مسأله سوم از لحاظ سیاسی و عزت ملی وجود یک ماهواره ملی با اهمیت می‌باشد. داشتن یک ماهواره مستقل اگرچه از بعد حرکت در بدست آوردن فناوری فضایی هرچند قدم کوچکی است، ولی مقدمه‌ای در وارد شدن صنایع داخلی کشور در این بخش، برای کسب این فناوری می‌تواند باشد به شرط اینکه در این زمینه برنامه‌ریزی مناسب و دقیقی داشته باشیم.

البته همانطور که در ابتدای این مقاله ذکر شد، نباید از دو بخش دیگر این فناوری غافل شد. در بخش فرستادن ماهواره به فضا گفتن همین نکته کافی است که کشوری با توانایی فرستادن ماهواره به فضا، قابلیت پرتاب موشک به تمام نقاط کره زمین را خواهد داشت و از لحاظ دفع تهدیدات نظامی و بالا بردن قدرت نظامی کشور با توجه به شرایط کشور بسیار با اهمیت می‌باشد و احتمالاً سپردن این قسمت به بخش نظامی کشور مناسب خواهد بود زیرا بخش نظامی کشور ضمن داشتن تجربه در پرتاب موشک می‌تواند بدست آوردن این فناوری را در برنامه خود قرار دهد و ضمن استفاده نظامی از آن، در اختیار بخش غیر نظامی برای استفاده نیز قرار دهد. قسمت بعدی تجهیزات زمینی ماهواره است که در این بخش هم کشور باید به سمت خودکفایی حرکت نماید؛ زیرا استفاده از تمام امکانات این فناوری محتاج وجود این بخش است.

مطلب بعدی استفاده از توان‌های موجود و بالقوه کشور در این بخش است که وجود یک انجمن هوافضایی می‌تواند کمک مؤثری باشد و به عنوان پلی برای ارتباط مؤثر و کارا بین شرکت‌ها و سازمان‌ها عمل نماید. کشور باید به سمتی حرکت نماید که بتواند خود ماهواره مورد نیاز خود را طراحی نماید و قطعات مورد نیاز ماهواره‌اش را یا بسازد و یا از سازندگان دیگر کشورها تأمین نماید و سرانجام در صورت نیاز با توجه به موقعیت کشور به سمت خودکفایی هرچه بیشتر در اجزای این فناوری حرکت کند و حتی از محصولاتش به دیگر کشورها نیز صادر نماید. در انتها این نکته قابل ذکر است که در صورت بالندگی در بخش فضا به علت پیشرو بودن این صنعت و فناوری می‌توان از نتایج بدست آمده در این بخش در صنایع دیگر همچون صنایع هوایی، خودروسازی و دیگر صنایع کشور نیز استفاده نمود.

منبع : شبکه تحلیل گران تکنولوژی ایران


چشم الکترونیکی

چشم الکترونیکی
 چشم الکترونیکی دستگاهی است دقیق،ظریف و حساس برای کنترل حرکت و جابجایی اشیا یا افراد توسط نور. کافیست دستگاه را در محل مورد نظر نصب کنید و ترتیبی دهید که نور به مقدار لازم به سلول حساس دستگاه بتابد. به محض آنکه فرد یا شیئی از مقابل دستگاه عبور کند یا جابجا شود، بطوری که تابش نور به سلول حساس کاهش یابد و یا متوقف شود ، دستگاه فورا واکنش نشان میدهد و صدای بوق قوی از بلندگو پخش میشود.این دستگاه با ولتاژ 6 ولت کار میکند و مصرف آن در حالت بی کاری نزدیک به صفر است. بنابراین حتی اگر باتری خشک به آن وصل کنید ، مدتها دوام می آورد. ضمنا یک پتانسیومتر تنظیم حساسیت روی فیبر تعبیه شده است که به کمک آن میتوانید دستگاه را برای استفاده در شرایط نوری مختلف به دقت تنظیم نمایید. دستگاه چشم الکترونیک کاربردهای گوناگونی دارد که از جمله میتوان به کاربرد آن به عنوان دزدگیر در موسسات و منازل و اتومبیل ها اشاره کرد. ضمنا برای کنترل مسیر ها جهت آگاهی از ورود و خروج افراد نیز به کار می رود.
 
 نخستین بخش مدار را یک مولتی ویبراتور مرکب از ترانزیستورهای Tr2 و Tr3 تشکیل میدهد. مقدار خازنهای C1 و C2 طوری انتخاب شده است که سیگنالهای صوتی ثابتی با فرکانس حدود یک کلیو سیکل ایجاد میکند. این سیگنالها در پایه کلکتور ترانزیستور Tr3 قابل دریافت است و اگر یک گوشی کریستالی به پایه مذبور وصل کنید، سیگنالها را به صورت صدای سوت میشنوید. دومین بخش مدار، یک آمپلیفایر صوتی دو ترانزیستوری مرکب از ترانزیستورهای Tr4 و Tr5 است که به صورت مستقیم به یکدیگر وصل شده اند. ترانزیستور Tr4 که یک ترانزیستور تیپ مثبت PNP است، سیگنالهای صوتی را از طریق خازن C3 دریافت میکند و پس از تقویت سیگنالها، آنها را برای تقویت نهایی ( تقویت قدرت) به ترانزیستور Tr5 میدهد. پایه B ترانزیستور Tr1 از طریق سلول فوتورزیستانس Cds به ولتاژ مثبت وصل شده است و در حالتی که نور به صفحه Cds بتابد، مقاومت آن کاهش یافته ولتاژ مثبت قابل توجهی به پایه B میرسد و ترانزیستور را در حالت خاموشی نگهمیدارد که در این حالت ولتاژ تغذیه مولتی ویبراتور قطع است و کار نمیکند و لذا هیچ صدایی از بلندگو پخش نمیشود. اما همینکه مانعی بر سر راه تابش نور به Cds ایجاد شود، مقاومت آن افزایش می یابد و ولتاژ مثبت پایه B کاسته شده و در عوض پایه B از طریق پتانسیومتر Pot و مقاومت R1 ولتاژ منفی دریافت میکند که در نتیجه مدار مولتی ویبراتور به کار می افتد و صدای بوق از بلندگو پخش میشود. با تنظیم پتانسیومتر( مقاومت متغییر) میتوان ولتاژ پایه B ترانزیستور Tr1 را برای شرایط نوری مختلف به دقت تنظیم نمود

مرجغ:         www.irib.ir/amouzesh/o/madar/eyeele3.asp
 
 


توان راکتیو

اسلام

در این درس مفاهیم بیشتری در باره توان راکتیو فراخواهید گرفت .

 

منظور از توان راکتیو چیست ؟

در مصرف کننده هایی که بین ولتاپ و جریان آنها اختلاف فاز وجود دارد توان دارای دو مقدار مثبت و ومنفی است . به این معنی که مصرف کننده گاهی از شبکه توان می کشد و گاهی به آن توان می دهد . این موضوع سبب ایجاد توان راکتیو می شود . ار آنجایی که در این مصرف کننده ها امکان صفر کردن اختلاف فاز ممکن نیست نتیجه این می شود که توان راکتیو را نیم توان از بین برد .

 

آیا توان راکتیو لازم است ؟

آری زیرا ماهیت کار این وسایل داشتن توان راکتیو است . مثلا در یک الکتروموتور نمی توان بدون توان راکتیو نیروی الکتروموتوری ایجاد نمود .

 

توان راکتیو برای شبکه مفید است یا مضر ؟

این توان سبب اضافه شدن جریان شبکه و در نتیجه افزایش تلفات توان در مسیر سیم کشی بصورت حرارت می شود .

 

انواع توان راکتیو کدامند ؟

در الکتریسته دو عنصر خازن و سلف توان راکتیو ایجاد می کنند پس در نتیجه توان راکتیو دارای دو نوع سلف و خازنی است .

 

آیا می توان مقدار توان راکتیو یک شبکه را کاهش داد بدون اینکه مصرف کننده دوچار اخلال شود ؟

آری برای این منظور کافی است توان راکتیو مورد نیاز مصرف کننده را از راهی غیر از شبکه تامین نمود . به این منظور با توجه به ماهیت سلف و خازن که عکس هم عمل میکنند کافی است برای کاهش توان راکتیو خازنی از توان راکتیو سلفی استفاده کرد و برعکس . از انجائیکه بیشتر مصرف کننده های یک شبکه از نوع سلفی می باشند می توان با استفاده از بانک خازنی به این مهم دست پیدا کرد .

 

ولت آمپر یا VA به چه معنا است ؟

ولت امپر واحد اندازه گیری توان ظاهری کل مدار است که این توان از حاصل ضرب جریان مصرف کننده در ولتاژ آن بدست می آید . راه دیگر محاسبه توان ظاهری جمع برداری توانهای اکتیو و راکتیو است . که بصورت زیر باهم جمع می شوند :

 

 

 

 

توان الکتریکی در یک مقاومت چگونه است ؟

توان در مقاومت همواره بصورت مصرفی است . به این معنی که مقاومت در یک مدار همیشه توان را مصرف می کند . این توان بصورت حرارت خود را نشان می دهد که مقدار آن تابع مستقیم مجذور جریان عبوری از ان است .

 

منحنی تغییرات توان در مقاومت در جریان AC چگونه است ؟

در جریان AC که شکل موج بصورت سینوسی است ولتاپ و جریان همفا ز می باشند در نتیجه حاصل ضرب ایندو همواره دارای یک علامت است ( توان همیشه در مقاومت مثبت می باشد ) به شکل 1 توجه کنید .

 

 شکل شماره یک

 

در یک سلف خالص توان چگونه است ؟

در جریان dc سلف فقط در حین قطع و صل جریان از خود عکس العمل نشان می دهد اما ÷س از جاری شدن جریان همانند یک مقاومت سیمی عمل می کند . اما در جریان ac سلف مطابق قانون لنز در برابر تغییرات جریان یک نیروی ضد محرکه ایجاد می کند که خود را بصورت عکسالعملی در برابر تغییر جریان نشان می دهد . بنابراین در سلف جریان و ولتاپ همفاز نبوده بلکه جریان 90 درجه نسبت به ولتاژ ÷س فاز است . این موضوع در توان یک سلف خود را بصورت توانهای مثبت و منفی نشان می دهد . ( شکل 2 ) بعبارت دیگر سلف در یک سیکل از جریان یا ولتاژ دارای دو سیکل بوده که در این دو سیکل هنگام توان مثبت از شبکه بار می شود و در توان منفی به شبکه انرژی پس می دهد .

 

شکل دو

 

با این اوصاف سلف در مدار توان مصرفی ندارد این موضوع را چگونه توضیح می دهید ؟

در حالت تئوری محض این قضیه کاملا درست است و وفقط در زمان اتصال مدار سلف از شبکه جریان می کشد . اما در عمل اتفاقی که روی می دهد اتلاف انرپی در مسیر عبور جریان به سلف است . به این معنی که سلف بخشی از توانی را که می خواهد به شبکه پس بدهد بصورت حرارت در مسیر عبور آن هدر می دهد .

 

 

چرا از سلف در مدارات استفاده می شود ؟

هیچگاه در برق تفکیک الکتریسیته از مغناطیس امکان پذیر نیست . هر جا الکتریسته وجود دارد ردی از مغناطسی هم وجود دارد . همچنین در تمامی وسایلی که در آنها از سیم پیچ استفاده می شود ( مانند الکتروموتورها – مولدها و ترانسها ) اثر سلفی مدار وجود دارد . نمی توان کار دستگاههای ذکر شده را بدون تصور خاصیت سلفی ممکن دانست . پس سلف و خاصیت آن را نمی توان از بین برد .

 

 

توان اکتیو و راکتیو به چه معنا است ؟

توانی که از شبکه کشیده می شود توان راکتیو نام دارد . این توان در مقاومت بیشترین مقدار خود را دارد . توانی که در یک مدار سلفی خالص بین سلف و شبکه تبادل می شود توان راکتیو است . این توان برای انجام کار سلف ضروری است اما با زگشت آن به شبکه بار ان را زیاد می کند


اشنائی با انواع خطوط اتصال به اینترنت

آشنایی با انواع خطوط اتصال به اینترنت
 
 
خطوط آنالوگ معمولی: منظور از این خطوط همان خطوط تلٿنی معمولی می باشد. نرخ انتقال Data توسط این خطوط حداکثر 33.6 Kb/s می باشد. استٿاده از این خطوط برای اتصال به اینترنت در کشورمان بسیار رایج می باشد.

T1: نام خطوط مخابراتی مخصوصی است که در آمریکا و کانادا ارائه می شود. بر روی هر خط T1 تعداد 24 خط تلٿن معمولی شبیه سازی می شود. هر خط T1 می تواند حامل 1.5 MB/s پهنای باند باشد.

E1: نام خطوط مخابراتی مخصوصی است که در اروپا و همچنین ایران ارائه می شود. بر روی هر خط E1 تعداد 30 خط تلٿن معمولی شبیه سازی می شود. هر خط E1 می تواند حامل 2 MB/s پهنای باند باشد.نرخ انتقال Data توسط این خطوط  جهت مودمهای ارائه شده در ایران حداکثر 56 Kb/s می باشد.که البته در صورت ٿراهم نمودن مودمهای سریعتر کاربر میتواند برابر سرعت مودم خود دیتا را دریاٿت نماید. 
مشخصه این سیستم پیش شماره متٿاوت آنها نسبت به خطوط عادی میباشد.

ISDN: اساس طراحی تکنولوژی ISDN به اواسط دهه 80 میلادی باز میگردد که بر اساس یک شبکه کاملا دیجیتال پی ریزی شده است .در حقیقت تلاشی برای جایگزینی سیستم تلٿنی آنالوگ با دیجیتال بود که علاوه بر داده های صوتی ، داده های دیجیتال را به خوبی پشتیبانی کند. به این معنی که انتقال صوت در این نوع شبکه ها به صورت دیجیتال می باشد . در این سیستم صوت ابتدا به داده ها ی دیجیتال تبدیل شده و سپس انتقال می یابد .
ISDN به دو شاخه اصلی تقسیم می شود . N-ISDN و B-ISDN . B-Isdn بر تکنولوژی ATM استوار است که شبکه ای با پهنای باند بالا برای انتقال داده می باشد که اکثر BACKBONE های جهان از این نوع شبکه برای انتقال داده استٿاده می کنند ( از جمله شبکه دیتا ایران ) .
نوع دیگر B-ISDN یا ISDN با پهنای باند پایین است که برای استٿاده های شخصی طراحی شده است . در
N-ISDN دو استاندارد مهم وجود دارد. BRI و PRI . نوع PRI برای ارتباط مراکز تلٿن خصوصی (PBX ) ها با مراکز تلٿن محلی طراحی شده است . E1 یکی از زیر مجموعه های PRI است که امروزه استٿاده زیادی دارد . E1 شامل سی کانال حامل (B-Channel ) و یک کانال برای سیگنالینگ ( D-Channel) میباشد که هر کدام 64Kbps پهنای باند دارند .
بعد از سال 94 میلادی و با توجه به گسترش ایتنرنت ، از PRI ISDN ها برای ارتباط ISP ها با شبکه PSTN استٿاده شد که باعث بالا رٿتن تقاضا برای این سرویس شد. همچنانکه در ایران نیز ISP هایی که خدمات خود را با خطوط E1 ارایه می کنند روز به روز در حال گسترش است .
نوع دیگر ISDN، BRIاست( نوعی که در کیش از آن استٿاده شده ) که برای کاربران نهایی طراحی شده است. این استاندارد دو کانال حامل 64Kbps و یک کانال برای سیگنالینگ با پهنای باند 16kbps را در اختیار مشترک قرار می دهد .این پهنای باند در اواسط دهه 80 میلادی که اینترنت کاربران مخصوصی داشت و سرویسهای امروزی همچون HTTP ، MultiMedia ، Voip و .... به وجود نیامده بود ، مورد نیاز نبود همچنین برای مشترکین عادی تلٿن نیز وجود یک ارتباط کاملا دیجیتال چندان تٿاوتی با سیستمهای آنالوگ ٿعلی نداشت و به همین جهت صرٿ هزینه های اضاٿی برای این سرویس از سوی کاربران بی دلیل بود و به همین جهت این تکنولوژی استقبال چندانی نشد . تنها در اوایل دهه 90 بود که برای مدت کوتاهی مشترکین ISDN اٿزایش یاٿتند . پس از سال 95 نیز با وجود تکنولوژیهایی با سرعتهای بسیار بالاتر مانند ADSL که سرعتی حدود8Mb/s برای دریاٿت و 640Kb/s را برای دریاٿت با هزینه کمتر از ISDN در اختیار مشترکین قرار میدهد ، انتخاب ISDN از سوی کاربران عاقلانه نبود.
در حقیقت می توان گٿت کهISDN BRI تکنولوژی بود که در زمانی به وجود آمد که نیازی به آن نبود و زمانی که به آن نیاز احساس می شد ، با تکنولوژیهای جدید تری که سرعت بالاتر و قیمت بیشتر داشتند جایگزین شده بود .
Leased Line یا Digital Subscriber Line یا DSL : خطی است که بصورت نقطه به نقطه دو محل را به یکدیگر متصل می کند که از آن برای تبادل Data استٿاده می شود. این خط دارای سرعت بالایی برای انتقال Data است. نکته قابل توجه این که در دو سر خط Leased باید مودمهای مخصوصی قرار داد.

خط Asynchronous Digital Subscriber Line یا ADSL : همانند خطوط DSL بوده با این تٿاوت که سرعت انتقال اطلاعات آن بیشتر است.
 Wireless: یک روش بی سیم برای تبادل اطلاعات است. در این روش از آنتنهای ٿرستنده و گیرنده در مبدأ و مقصد استٿاده می شود. این آنتنها باید رو در روی هم باشند. برد مٿید این آنتنها بین 2 تا 5 کیلومتر بوده و در صورت استٿاده از تقویت کننده تا 20 کیلومتر هم قابل اٿزایش است. از نظر سرعت انتقال Data این روش مطلوب بوده اما بدلیل ارتباط مستقیم با اوضاع جوی و آب و هوایی از ضریب اطمینان بالایی برخوردار نیست.

Leased Modem : به مودم هایی گٿته می شود که در دو طرٿ خط Leased قرار می گیرند. از جمله این مودم ها می توان به Patton , Paradyne , WAF , PairGain , Watson اشاره کرد.
از میان انواع مودم های Leased مدل Patton در کشورمان رایج تر بوده و دارای مدلهای زیر است:
1092A (Upto 128Kb/s) , 1088C ( Upto 2Mb/s) و 1088i (Upto 2Mb/s)
مدل 1088i مودم/ روتر بوده و برای کار Bridge بیشتر استٿاده می شود.

ChannelBank: دستگاهی است که از آن برای تبدیل خطوط E1 به خطوط تلٿن معمولی و بالعکس استٿاده می شود.

انواع Modem
مودمها دارای انواع مختلٿی هستند که مهمترین آنها عبارتند از:
1- Analog Modems: از این مودمها برای برقراری ارتباط بین دو کامپیوتر (User و ISP) از طریق یک خط تلٿن معمولی استٿاده می شود. انواع گوناگونی از این نوع مودم در بازار یاٿت می شود که برخی از آنها عبارتند از: Acorp , Rockwell , Dlink و ... .
2- Leased Modems: استٿاده از این مودمها در دوسر خط Leased الزامی است. مدلهای معروٿ این نوع مودمها عبارتند از: Patton , Paradyne , WAF , PairGain , Watson

Satellite: به معنای ماهواره می باشد. امروزه بسیاری از ماهواره ها خدمات اینترنت ارائه می کنند. برخی از آنها عبارتند از: Taicom , Sesat , Telestar 12 , EuroAsia Sat
IntelSat 902 , France Telecom , ArabSat

Bandwidth: به اندازه حجم ارسال و دریاٿت اطلاعات در واحد زمان Bandwidth گٿته می شود. واحد اصلی آن بیت بر ثانیه می باشد. هنگامی یک ISP می خواهد پهنای باند خود را چه از طریق دیش و چه از طریق سایر روشها تهیه کند باید میزان پهنای باند درخواستی خود را در قراردادش ذکر کند. معمولا" پهنای باند برای ISPهای خیلی کوچک64KB/s است و برای ISPهای بزرگتر این مقدار اٿزایش می یابد و برای ISPهای خیلی بزرگ تا 2MB/s و حتی بیشتر هم می رسد.
پهنای باند بر دو نوع است:
1- Shared Bandwidth: این نوع پهنای باند ارزان تر بوده و در آن تضمینی برای تأمین پهنای باند طبق قرارداد برای مشترک وجود ندارد. چراکه این پهنای باند بین تعداد زیادی ISP مشترک بوده و همگی از آن استٿاده می کنند. بنابراین طبیعی است که ممکن است در ساعات پر تراٿیک ISP نتواند از پهنای باند درخواستی خود بهره ببرد.
2- Dedicated Bandwidth: این نوع پهنای باند گران تر بوده اما در آن استٿاده از سقٿ پهنای باند در تمام ساعات شبانه روز تضمین شده است. زیرا پهنای باند بصورت اختصاصی به مشترک اختصاص یاٿته است.
Bandwidth Quality: به معنای کیٿیت پهنای باند می باشد.کیٿیت پهنای باند به دو عامل زیر بستگی دارد:

1- Ping Time: به مدت زمانی گٿته می شود که یک Packet از ISP به مقصد یک Host قوی (مثلا" www.yahoo.com) در اینترنت ارسال شده و پس از دریاٿت پاسخ مناسب دوباره به ISP باز می گردد. هرچه این زمان کمتر باشد پهنای باند از کیٿیت بهتری برخوردار است.
2- Packet Loss: هنگامی که یک Packet به اینترنت ارسال می شود ممکن است که بدلایل مختلٿ مٿقود شده و یا از دست برود. Packet Loss عبارت است از نسبت Packetهای از دست رٿته و مٿقود شده به کل Packetها. هر چه این نسبت کمتر باشد پهنای باند از کیٿیت بهتری برخوردار است.

ترانزیستور شفاف

تازه ها
پژوهشگران ژاپنى وابسته به دانشگاه صنعتى توکیو (توکوداى) موفق به ساخت ترانزیستورى شفاف ازجنس پلاستیک شدند که به نازکى فیلم دوربین عکاسى است .

به گزارش بخش خبر شبکه فن آوری اطلاعات ایران، به نقل از ایرنا، ترانزیستور نوعى تجهیزاتى است که کارش روان و یا متوقف کردن جریان برق در دستگاه هاى الکترونیکى مى‌باشد.
براساس گزارشى که روز پنجشنبه در این باره منتشر شد، این ترانزیستور که تاشو هم است نسبت به ترانزیستورهاى کنونى سبک تر، مقاومتر و جریان برق در آن روانتر مى باشد.

پژوهشگران گفتند که آنها براى ساخت این ترانزیستور بر روى ترق پلاستیکى که از جنس شیشه پلاستیکى نوشابه مى‌باشد، فلز ایندیوم ، گالیوم و اکسید فلز روى را بوسیله حرارت بخار چسباندند.

پژوهشگران افزودند که ساخت این ترانزیستور نازک در دماى معمولى اتاق امکان پذیر بوده و هزینه آن هم ارزان مى باشد.
توانایى و سرعت عمل این ترانزیستور جدید۱۰ برابر ترانزیستورهاى کنونى مىباشد و در صورت خم کردن آن نیز این توانایى از میان نمى‌رود.
براى ساخت ترانزیستورهاى نازک که به آن "تى اف تى" مىگویند تاکنون از ماده سیلیکون استفاده مىشد اما به دلیل اینکه براى بکارگیرى سیلیکون نیازبه ۳۰۰ درجه حرارت است امکان استفاده از مواد پلاستیکى به عنوان صفحه پایه وجود نداشت .
پروفسور هوسودا یکى از سازندگان این ترانزیستور مىگوید که با استفاده از این ترانزیستور مىتوان هر شیشه اى را تبدیل به صفحه نمایشگر کرد.
به گفته هوسودا با استفاده از این ترانزیستور این امکان بوجود مى‌آید که شیشه جلوى خودرو و یا ترق جلوى کلاه موتور سوارى را تبدیل به نقشه راهنماى راه کرد.
در روز پنجشنبه قرار است که این دستاورد پژوهشگران دانشگاه صنعتى توکیو در مجله علمى نیچر چاپ انگلیس منتشر شود .

 DVD های کنونی بر خلاف CD ها می توانند اطلاعات را در دوطرف خود ثبت کنند. همچنین در هر طرف ثبت اطلاعات بر روی دو لایه مجزا امکان پذیر است.
بر همین اساس این دیسک ها به پنج دسته تقسیم می شوند.
اول؛ DVD-5، همان DVDهائی که شما می شناسید، یک طرفه و یک لایه با ظرفیت 4.7 GB .
دوم؛ DVD-9، یک طرفه و دولایه با ظرفیت 8.5 GB .
سوم؛ DVD-10 دو طرفه اما یک لایه در هر طرف با ظرفیت 9.4 GB‌.
چهارم؛‌ DVD-14، دوطرفه که یک طرف آن دولایه است با ظرفیت 13.3 GB و در آخر DVD-18، دو طرفه و در هر طرف دولایه که ظرفیت 17.1 GB دارد. فکر کنم کمی گیج شده اید اما اگر مطلب را آرام بخوانید بهتر متوجه خواهید شد. قبل از خرید DVD های دو طرفه یا دولایه از پشتیبانی دستگاه خود مطمئن شوید.

 


جزیره دانش

تاریخ ارسال: 18/1/1385 | 

ویروس‌های تغییر ژنتیکی یافته که به صورت الکترود سازمان می‌یابند، روزی می‌توانند ساختن باتری را دگرگون کنند. پژوهشگران آمریکایی ویروس‌هایی درست کرده‌اند که خودشان را خودکار با فلز پوشش می‌دهند و سر به دم آرایش می‌یابند تا آند کارآمدی برای یک باتری بسازند؛ آند بخش دارای بار منفی باتری است که الکترون‌ها از آن آزاد می‌شوند تا جریان برق برقرار شود. پژوهشگران می‌گویند که این نانوسیم‌ها، یعنی سیم‌هایی در اندازه‌ی نانومتر، می‌توانند شیوه‌ی ساختن باتری‌های لیتیومی- یونی را دگرگون کنند.

آنجلا بلچر، مهندس زیست‌شناختی که رهبری این پژوهش را انجام داده است، می‌گوید:" ساختن بخش‌های دیگر باتری فقط به طراحی نیاز دارد و ساده است. سپس با گذاشتن قطعه‌های ساخته شده در کنار هم، به آن‌ها اجازه می‌دهیم خودشان، با روند خودگردهم‌آیی، باتری را بسازند. ما می‌توانیم آن‌ها در دمای اتاق و شرایط بسیار ایمن بسازیم، به جای دمای بالا و خطرهایی که به طور معمول با تولید باتری همراه است."

این گروه پژوهشی ویروس‌های لوله‌ای شکل را که به طور معمول به باکتری‌ها حمله می‌کنند، تغییر ژنتیکی دادند تا الکترود بسازند. آنان تکه‌‌هایی از DNA تک‌رشته‌ای را به ژنوم ویروس‌ها وارد کردند تا ویروس را وادار کنند پروتین‌های ویژه‌ای بسازد که روی پوشش بیرونی آن جای می‌گیرند و به یون‌های کبالت و ذره‌های طلا پیوند می شوند. در نتیجه، ویروس‌ها یک آند کارآمد می‌شوند که رسانای خوبی برای الکترون‌ها فراهم می سازد.

پژوهشگران توانسته‌اند ویروس‌ها را چنان دست‌کاری کنند که به یک سطح بچسبند و آند‌های برگه‌ای به درازای 10 سانتی‌متر بسازند. بنابراین آنان توانسته‌اند از مقیاس نانو به مقیاس ماکرو برسند که به مفهوم آن است که باتری‌هایی به هر شکل و اندازه را می‌توان ساخت. بنابراین، چندان دور به نظر نمی‌رسد که بتوان باتری‌هایی در مقیاس کارخانه‌ای نیز از این ویروس‌ها ساخت. این پژوهش به خوبی نشان داد که کارهای زیادی با ویروس‌ها می‌توان انجام داد.


مساله

درس دهم

با سلام در این مبحث می خواهم برایتان درباره نحوه کاهش توان راکتیو صحبت کنم .همانطور که از نام توان غیر مفید بر می آید این توان واقعا برای شبکه تولید و توزیع مضر است . برای درک ساده تر این زیان یک مساله طرح می کنم و آنرا حل می کنم تا به جواب سوال کمک کرده باشم :

 

در راه اندازی یک الکتروموتور 10کیلو وات با راندمان 70% در شبکه 400 ولت با ضریب توان 75/0 موارد زیر را محاسبه کنید :

الف – جریان خط

ب – توان مفید دریافتی از شبکه

ج – توان راکتیو این الکتروموتور

 

 حل مساله:

            توانی که روی موتور نوشته می شود همان توان مکانیکی تحویلی (P2) به ما است . ازآنجائیکه در موتورها بخشی از توان تحویلی از شبکه بصورت تلفات کاهش می یابد بنابراین توان ورودی (P1)  به موتور که همان توان دریافتی از شبکه است بیشتر از توان خروجی آن ( 10 کیلووات نوشته شده روی موتور ) است .

P2 = 10kw

N = %70                       P1 = P2/N = 10/%70= 14/28kw

U = 400 v

Cosa=0/75                    I= P1/(1/73*U*Cosa) = 14/28kw /(1/73*400v*0/75) = 27/5 A

I=?

P1=?                             Q = 1/73*U*I*Sina = 1/73*400*27/5*0/66=12/56 Kvar

Q=?

همانطور که از این مساله مشخص می شود این موتور در قبال تولید 10 کیلوات توان مفید مکانیکی معادل 2/14 کیلو وات توان از شبکه دریافت می کند و همچنین توان راکتیوی برابر 56/12 کیلووار به شبکه تحمیل می کند . از دید شبکه این موتور توانی برابر توان ظاهری خود از شبکه می کشد که از رابطه زیر بدست می آید :

 

S=1/73 * U * I= 1/73* 400*27/5=19 KVA

 

به عبارت ساده تر این موتور برای تولید توانی 10 کیلوواتی توانی 19 کیلو ولت آمپری از شبکه می کشد . حال ببینیم اگر فقط ضریب توان 75/0 را به 95/. تغییر دهیم وضع شبکه چگونه می شود :

 

I= P1/(1/73*U*Cosa) = 14/28kw /(1/73*400v*0/95) = 21/7 A

 

Q = 1/73*U*I*Sina = 1/73*400*27/5*0/31=5/9 Kvar

 

S=1/73 * U * I= 1/73* 400*21/7=15 KVA

 

 

نتیجه مهم :

همانگونه که از مقایسه نتایج مساله در دو حالت مختلف مشاهده می کنید توان و جریان کشیده شده از شبکه در حالتی که ضریب توان 95/0 شده است بسیار کمتر از حالت قبل است . پس می توان گفت برای کاهش جریان شبکه و توان دریافتی از آن بهتر است ضریب توان افزایش یابد . این عمل را اصلاح ضریب توان نامیده و برای مصرف کننده هایی که اهمی – سلفی هستند ( مانند موتورها و ترانسفورماتورها ) براحتی با نصب خازن انجام پذیر است .

 

سوال :

 برای اینکه در مساله قبل ضریب توان را افزایش دهیم از چه خارنی استفاده می شود ؟

 

جواب :

 می دانید خازنها با ظرفیت و ولتاژ قابل تحملشان شناسایی می شوند . اما برای خازنهای اصلاح ، واحد کیلو وار بکار می رود که برگرفته از میزان توان راکتیوی است که خازن از خود تولید می کند. این توان جبران کننده توان راکتیوی است که موتور نیاز دارد . بنابراین کافی است برای محاسبه خازن اندازه توانی را که موتور نیاز دارد محاسبه کرده و بجای آن خازن قرار دهیم . این توان از رابطه زیر بدست می آید :

Q = F * P

Q همان توان خازن  ، P توان موتور و F  ضریبی است که با داشتن ضریب توان اصلی موتور و ضریب توانی که مطلوب شبکه است از روی جدولی محاسبه می شود که در درس بعد خواهد آمد .

 

منتظر باشید .