موزش مفاهیم پایه برق با سوال و جواب
الکترون چیست؟
الكترون معناي يوناني كهربا است كهربا ماده اي است كه در مالش به پارچه پشمي باردار شده و خرده هاي كوچك كاه را جذب مي كنداين ربايش بعلت نيرويي مرموز اتفاق مي افتد كه يونانيان آن را الكتريسيته ناميده اند
اجزای ماده :
همه مواد از ملكولهاي شكل ميگيرند كه آنها نيز خود از اتمها ساخته مي شوند . اتمها از دو جز’ اصلي الكترون و هسته ساخته مي شوند كه الكترونها در مدارهاي مشخص بدور هسته در گردش مي باشند .
چه عاملي سبب ماندن الكترون در مدار مشخص خود مي شود ؟
بين الكترون و هسته نيروي جاذبه الكتريكي وجود دارد كه اندازه آن برابر نيروي دافعه گريز از مركز ناشي از چرخش سريع الكترون بدور هسته مي باشد
درون هسته چيست ؟
هسته شامل ذرات بسياري است كه مهمتريت آنها از نظر جرم پروتون و نوترون است .
بار الكتريكي چيست ؟
بين الكترونها و پروتونها نيروي جاذبه و بين خودشان باهم نيروي دافعه وجود دارد كه ماهيت اين نيروها هنوز شناخته نشده است اما براي تحليل ساده تر بارالكتريكي را مطرح كرده كه براي الكترون با علامت منفي و براي پروتون با علامت مثبت مشخص شده است
چگونه می توان مواد را باردار کرد ؟
روشهای باردار کردن ماده همان روشهای توليد الکتريسيته است .بعبارت ديگر می توان با استفاده از اين روشها الکتريسيته توليد کرد . ساده ترين اين روشها مالش دو ماده بهم است که باعث می شود الکترونها از يک ماده به ماده ديگری بروند و در نتيجه اختلاف بار بين دو ماده ايجاد شود . مثلا مالش يک ميله شيشه ای به يک پارچه پشمی سبب باردار شدن هر دو ماده می شود که يکی بار مثبت ( کمبود الکترون ) و ديگری بار منفی ( ازدياد الکترون) می يابد
نيروي الكتريكي چيست ؟
بين بارهاي الكتريكي اعم از مثبت يا منفي نيروي الكتريكي وجود دارد اين نيرو به مقدار بار الكتريكي و فاصله آنها از هم بستگي دارد . مطابق قانون كولن مقدار نيرو از حاصل ضرب بارها در ضريب ثابتي كه به جنس محيط بستگي دارد تقسيم بر مجذور فاصله بين دو بار بدست مي آيد . اما در تحليل ساده تر هرچه مقدار بارها بيشتر باشد مقدار نيرو نيز بيشتر و هرچه فاصله آنها بيشتر شود مقدار نيرو نيز كمتر مي شود .
مواد در حالت عادي از نظر بار الكتريكي چگونه اند ؟
همه مواد در حالت عادي داراي مقدار الكترون و پروتون مساويند به همين دليل از نظر برايند بارهاي الكتريكي خنثي مي باشند .
چگونه مي توان يك ماده خنثي را باردار كرد ؟
هرگاه تعادل بين بارهاي مثبت و منفي در يك جسم خنثي بهم بخورد ماده بار دار شده است . بهمين منظور كليه روشهاي توليد الكتريسيته كاري نمي كنند جز برهم زدن تعادل بين بارهاي الكتريكي مثبت و منفي . مي دانيم كه الكترون نسبت به پروتون قابليت جابجايي و حركت بيشتري دارد . بنابراين مي توان با دادن يا گرفتن الكترون ماده را باردار نمود . اگر تعداد الكترونها بيشتر از تعداد پروتونها شود جسم بار منفي و در صورتي كه عكس اين حالت روي دهد جسم بار مثبت پيدا مي كند .
باردار كردن مواد چه ربطي به توليد الكتريسيته دارد ؟
اجازه دهيد براي جواب به اين سوال نخست مواد را دسته بندي كنيم
.مواد از نظر هدايت الكتريكي به چند دسته تقسيم مي شوند ؟
همه مواد از نظر هدايت الكتريكي جز يك از سه دسته زير مي باشند
الف - هادي ها : موادي كه براحتي برق را از خود عبور مي دهند
ب - عايقها : موادي كه برق را از خود عبور نمي دهند
ج - نيمه هادي ها : اين مواد در شرايط خاصي مانند هادي ها يا نيمه هادي ها عمل مي كنند . اما در حالت عادي برق را به مقدار ناچيز از خود عبور مي دهند
جريان الكتريكي چيست ؟
هرگاه حاملهاي الكتريسيته ( الكترونها ) در يك هادي بحركت درآيند جريان الكتريكي ايجاد مي شوند . اما هر حركت الكتروني جريان برق نيست . بلكه اين حركت بايد در يك مسير مشخص باشد .هر چقدر الكترونهاي بيشتري در زمان كمتري در مسير مشخص حركت كنند مقدار جريان نيز بيشتر مي شود
آمپر چيست ؟
براي دانستن ميزان جريان بايد بتوان آن را با عدد بيان كرد كه به همين منظور از واحد سنجش جريان كه همان آمپر است استفاده مي شود
مقدار يك آمپر جريان چقدر است ؟
هرگاه از يك هادي تعداد 28/6 ضربدر 10 بتوان 18 الكترون در يك ثانيه بگذرد اين ميزان الكترون در زمان يك ثانيه معرف يك آمپر جريان الكتريكي است
ولتاژ چيست ؟
دانستيم هرگاه الكترونها در يك هادي در مسير مشخصي بحركت در آيند جريان الكتريكي ايجاد مي شود . اما الكترونها بدون دريافت نيرو و انرژي از مدار گردش بدور هسته خارج نمي شوند . بنا براين براي توليد جريان نياز به يك نيرو داريم كه آن را از منابع توليد نيرو مانند باتري مي گيريم . بعبارت ساده تر نيروي لازم جهت ايجاد جريان ولتاژ نام دارد كه واحد اندازه گيري آن ولت است
چگونه مي توان ولتاژ توليد كرد ؟
اين سوال پاسخ سوال ديگري نيز مي تواند باشد كه همان روشهاي توليد الكتريسيته است . مي دانيم كه انرژي توليد نمي شود بلكه از صورتي به صورت ديگر تبديل مي گردد . از آنجاييكه الكتريسيته هم انرژي است پس بايد تبديل شده انرژي هاي ديگر باشد . انرژيهايي كه بصورت متعارف براي توليد برق بكار مي رود عبارتند از : انرژي شيميايي در باتريها - انرژي مغناطيسي در ژنراتورها - انرژي نوراني در باتريهاي خورشيدي - انرژي حرارتي در ترموكوپلها - انرژي ضربه اي در پيزو الكتريك و غيره
مقاومت چيست ؟
الكترونها در هادي براحتي نمي توانند حركت كنند زيرا در مسير حركت آنها موانعي وجود دارد كه بطور ساده آنها را مقاومت هادي در برابر عبور جريان مي گوييم .هرچه قدر اين موانع كمتر باشد عبور جريان بهتر صورت ميگيرد و مي گوييم جسم هادي بهتري است . اين موضوع نخستين بار توسط سيمون اهم يك فيزيكدان آلماني مطرح شد . به همين دليل واحد اندازه گيري مقاومت اهم است
.منظور از مدار الكتريكي چيست ؟
حال با دانستن سه فاكتور اساسي در برق ( جريان ولتاژ مقاومت ) مدار الكتريكي را تعريف مي كنيم : هر مدار الكتريكي يك مجموعه از توليد كننده برق - مصرف كننده آن و سيمهاي ارتباطي بين ايندو است
چند نوع مدار الكتريكي داريم ؟
دو نوع مدار الكتريكي وجود دارد مدار الكتريكي باز كه در آن ارتباط بين توليد كننده در نقطه يا نقاطي قطع است و در نتيجه جريان در مدار وجود ندارد و مدار الكتريكي بسته كه مسير عبور جريان كامل است و مصرف كننده از توليد كننده انرژي دريافت كرده و آنرا به صورتهاي ديگر تبديل ميكند مانند يك لامپ كه برق را به نور تبديل مي كند .
منظور از اتصالي در يك مدار يا اتصال كوتاه چيست ؟
هرگاه در يك مدار بسته جريان از مسيري بجز از مصرف كننده بگذرد و مقدار آن زياد تر از حد مجاز باشد اين وضعيت را اتصال كوتاه مي گوئيم . در حالت اتصال كوتاه سيم كشي مدار و توليد كننده برق در معرض آسيب جدي قرار مي گيرند زيرا جريان مدار بسيار زياد شده و باعث داغ شدن سيم كشي و اضافه بار شدن منبع توليد كننده برق مي گردند در نتيجه اتصال كوتاه بايد سريعا و بصورت خودكار قطع شود كه اين وظيفه بعهده فيوز است
اساس كار فيوز چيست ؟
فيوز يك عنصر حفاظتي در مدار است كه هرگونه اضافه جرياني را كه بيشتر از مقدار نوشته شده روي فيوز باشد تشخيص داده و آنرا سريع قطع ميكند . بدين صورت كه جريان اضافه سبب توليد گرما در فيوز شده و يك سيم حساس به حرارت را كه در مسير عبور جريان و در داخل فيوز قرار دارد ذوب ميكند و در نتيجه مسير عبور جريان قطع شده و اتصال كوتاه بطور موقت برطرف مي شود اما تا زماني كه عامل ايجاد كننده اتصال كوتاه مرتفع نگردد عوض كردن فيوز فايده اي ندارد
خطرات ناشي از برق كدامند ؟
خطراتي كه از برق ناشي مي شوند عموما به دو دسته خطرات آتش سوزي و خطرات برق گرفتگي تفسيم ميشوند . در صورتيكه در يك مدار الكتريكي اتصال كوتاه پيش آيد و برطرف نشود جريان مدار بشدت افزايش يافته و حرارت زيادي تولد مي كند . اين حرارت سبب آتش گرفتن عايق سيم ها و گسترش آن به مواد آتش گير ديگر است . خطر ناشي از برق گرفتگي مستقيما شخص را تهديد مي كند
جريان خطا چيست و چند نوع است ؟
در صورتيكه در مدار الكتريكي جريان از مسير درست خود جاري نشود آنرا جريان خطا مي گويند . اين جريان ممكن است از طريق اتصال بدنه به زمين جاري شود يا از مدار اصلي بگذرد كه ميزان آن بيشتر از حد مشخص مدار است كه آنرا اتصال كوتاه يا اضافه بار گويند . در حالت اتصال كوتاه دو نقطه اي از مدار كه نسبت به هم داراي ولتاژ هستند بهم اتصال مي يابند ( توسط يك مقتومت بسيار كوچك ) و در حالت اضافه بار تعداد مصرف كننده ها بيشتر از مقدار مجاز آنها مي شود
منظور از برق گرفتگي چيست ؟
اگر جريان برق از بدن انسان يا حيوان بگذرد برگ گرفتگي ايجاد مي شود . ممكن است اندازه جريان عبوري از بدن محسوس نباشد كه در اين صورت برق گرفتگي قابل تشخيص نيست . اما در صورتيكه ميزان جريان عبوري زياد شود ابتدا شوك به بدن وارد مي شود و در صورت زيادتر شدن جريان سبب قطع ضربان قلب - ايست تنفس و در نهايت مرگ مغزي مي شود .
اندازه جريان و ولتاژ مجاز چقدر است ؟
براي جريان متناوب 15 ميلي آمپر و براي جريان مستقيم 60 ميلي آمپر - ولتاژ متناوب 65 ولت و ولتاژ مستقيم 45 ولت است
چگونه مي توان شخص را از خطر برق گرفتگي محافظت كرد؟
: به اين منظور بايد تمامي گزينه هايي را كه سبب برق گرفتگي مي شود يافت و آنها را بي اثر كرد . مهترين عاملي كه سبب برق گرفتگي مي شود اتصال بدنه است . در اين حالت بكمك كليد FI يا سيم ارت يا كليد FU يا سيستم نول اتصال بدنه را حذف مي كنيم . مي توان از دستگاههايي استفاده كرد كه بدنه عايقي دارند و امكان اتصال بدنه در آنها وجود ندارد . مي توان ولتاژ كار دستگاهها را كمتر از ولتاژ خطرناك براي بدن - كمتر از 65 ولت - بكار برد و در نهايت مي توان از ترانسهاي ايزوله استفاده كرد كه باعث جدا سازي فاز برق شهر از تغذيه دستگاه مي شود و در نتيجه در صورت اتصال بدنه خطر برق گرفتگي از بين مي رود
توان الكتريكي چيست ؟
اصولا توان به معني سرعت تبديل انرژي است . در دستگاههايي كه براي تبديل انرژي بكار مي روند هر چقدر اين سرعت بيشتر باشد قدرت دستگاه نيز بيشتر است . مثلا در ژنراتور توان بيشتر نشاندهنده توليد انرژي برقي ! بيشتري است . در مصرف كننده ها نيز همين موضوع صدق مي كند . لامپي كه توان بيشتري دارد نور زيادتري هم توليد مي كند .
. توان را چگونه محاسبه كنيم ؟
سرعت تبديل انرژي از تقسيم مقدار آن بر زماني كه آن انرژي تبديل شده بدست مي آيد.( انرژي الكتريكي از حاصل ضرب ولتاژ در جريان در زمان بدست مي آيد ) . اگر ميزان انرژي را بر زمان تقسيم كنيم مي ماند حاصل ضرب ولتاژ مدار در جريان آن كه اين همان رابطه توان است (توان = ولتاژ × جريان ) . البته اين رابطه فقط براي مدارهاي دی سی صدق مي كند و در مدارات آسی رابطه ديگري دارد كه بعدا به آن مي پردازيم .
واحد و دستگاه اندازه گيري توان چيست ؟
توان با واحد وات و در مقادير بالاتر با كيلو وات و مگاوات سنجيده مي شوند كه توسط واتمتر اندازه گيري مي شود
ادارات برق چگونه بهاي برق مصرفي ! را محاسبه مي كنند ؟
در همه انشعابات ؛ كنتور ميزان انرژي تحويلي به مصرف كننده ها را اندازه مي گيرد و توسط شماره هايي نشان مي دهد . اين شماره ها بر حسب كيلو وات ساعت است . براي دانستن ميزان مصرف يك ماه : شماره ماه قبل را از شماره جديد كسر مي كنند همچنين هر مشترك موظف است در ماه مبلغي را بعنوان حق اشتراك كه ارتباطي به ميزان مصرف ندارد بپردازد . بعبارت ديگر شما هرچقدر برق مصرف كنيد يك مبلغ ثابت ماهيانه بنام حق آبونمان به آن اضافه مي شود . بهاي برق مصرفي هم از حاصل ضرب مصرف يكماه در بهاي هر كيلو وات ساعت بدست مي آيد كه در آخر به آن آبونمان و نيز ماليات صدا و سيما اضافه مي شود . كه آخرين مورد هيچنفعي براي اداره برق ندارد
چرا نرخ برق بصورت تصاعدي حساب مي شود ؟
اين امر به منظور تشويق مشتركين به مصرف كمتر مي باشد . البته مصرف كمتر سبب كاهش بار نيروگاهها و پست هاي توزيع مي شود و اين خود باعث كمتر روشن ماندن ژنراتورها و پايين آمدن هزينه مي شود . البته در كشورهاي پيشرفته بعلت فراواني نيروگاهها هزينه روشن كردن مجدد ژنراتور زيادتر از خاموش ماندن آن است و اين سبب تشويق مصرف كننده به افزايش مصرف است بعبارت ديگر نرخ تصاعدي در اين كشورها برعكس ايران است
منظور از زمان اوج مصرف چيست ؟
در زمانها خاصي از شبانه روز بيشترين انرژي از شبكه برق كشيده مي شود كه معمولا ابتداي شب است زيرا در اين زمان بيشتر مصارف روشنايي در منازل و خصوصا مغازه ها وجود دارد . در اين مواقع ژنراتورها بيشترين بار را متحمل مي شوند و در نتيجه سوخت بيشتري نيز مصرف مي شود .
اساس كار كنتور چيست ؟
كنتور ها بر اساس نيروي الكترومغناطيس عمل مي كنند . مي دانيم كه اگر از يك سيم پيچ جريان برق بگذرد در اطراف آن يك ميدان مغناطيسس ايجاد مي شود كه شدت و جهت اين ميدان به جريان عبوري از سيم پيچ بستگي دارد . در كنتور هاي تكفاز دو دسته سيم پيچ وجود دارد كه يكي از آنها داراي تعداد دور كم و قطر بيشتر نسبت به ديگري است . سيم پيچ ضخيمتر با دور كمتر را سيم پيچ جريان و ديگري را سيم پيچ ولتاژ مي نامند
نحوه نصب كنتور تكفاز در مدار چگونه است ؟
سيم فاز را به سر سيم پيچ جريان وصل نموده و از سر ديگر آن فاز را مي گيرند . و دو سر سيم پيچ ولتاژ را به فاز و نول وصل مي كنند . زماني كه مصرف كننده اي به كنتور وصل مي شود جريان از سيم فاز و نول مي گذرد . بعبارت ديگر جريان مصرف كننده از سيم پيچ جريان مي گذرد و در آن يك ميدان مغناطيسي ايجاد مي كند . سيم پيچ ولتاژ كه هميشه به برق وصل است و داراي يك ميدان مغناطيسي ثابت است كه مقدار آن هيچ ارتباطي به مصرف كننده متصل شده به كنتور ندارد . اين دو ميدان مغناطيسي بر هم اثر كرده و سبب ايجاد نيروي حركتي در صفحه آلومينيومي درون كنتور مي شود . سرعت حركت اين صفحه با جريان مصرف كننده رابطه مستقيم دارد . اين حركت توسط يك محور و چرخ دنده به يك شماره انداز يا نمراتور ارتباط دارد و بر اساس گردش آن شماره ها زياد مي شود . اين شماره ها بجز رقم اول ميزان كاركرد كنتور يا همان مصرف انرژي الكتريكي را بر حسب كيلو وات ساعت نشان ميدهند .البته درون كنتور قطعات ديگري هم نظير : آهنرباي سرعت گير و پيچهاي تنظيم و ... وجود دارند كه ما از توضيح آنها صرف نظر كرده ايم .
انواع كنتور كدامند ؟
براي مصارف خانگي دو نوع كنتور تكفاز و سه فاز بطور عام وجود دارند كه در دسته بندي كنتورها به نوع اكتيو معروفند . اما در مصارف صنعتي مي توان به كنتورهاي راكتيو و كنتورهاي دو تعرفه اشاره كرد كه در جلسات قبل مختصري در باره آنها توضيح داده ايم
كنتور هاي پيشرفته چگونه كار مي كنند ؟
در كشورهاي برخوردار از تكنولوژي ديگر كنتور نويسي به مفهوم رايج آن در ايران منسوخ شده است . در اين كشورها كه پول الكترونيكي بسيار رايج است از كنتورهاي هوشمند كه در بازه هاي زماني خاص ميزان مصرف را مشخص كرده و به ادارات برق گزارش مي دهند استفاده مي شود . اين كنتورها ميزان مصرف را از طريق همان خطوط برقي كه آنرا مي رسانند به توزيع كننده اطلاع مي دهند و شركتهاي فروشنده برق نيز بطور خودكار از حساب مصرف كننده برداشت مي كنند . در صورت موجود نبودن حساب و پس از اخطارهاي كتبي از طريق فرمان از راه خطوط برق بصورت خودكار كنتور برق مشترك را قطع مي كند و مشترك پس از پرداخت هزينه مي تواند از خدمات شركت فروشنده استفاده كند .
آيا مي توان سر كنتور را كلاه گذاشت ؟
اين مساله مانند خريد كالايي است بدون پرداخت وجه آن و درنتيجه نارضايتي صاحب كالارا به دنبال دارد . هدف من از ارائه اين راهكار سواستفاده از اعتماد اداره برق نيست و اما جواب اين سوال : بايد گفت كه مي توان شماره انداز كنتور را از كار انداخت كه براي اين كار سه راه حل وجود دارد 1 – قطع سيم پيچ جريان 2 – قطع سيم پيچ ولتاژ 3 – از حالت تعادل خارج كردن كنتور ............. اجازه بدهيد كه اين موضوع را زياد باز نكنيم .
چگونه با لمس كنتور به برق دار بودن آن پي ببريم ؟
زماني كه برق به كنتور وصل مي شود در سيم پيچ ولتاژ آن جريان ايجاد مي شود . اين جريان همانطور كه قبلا گفتم ارتباطي به مصرف كننده ندارد . اين جريان ميدان مغناطيسي را در كنتور ايجاد ميكند كه سبب لرزش خفيف آن مي شود . پس اگر كف دست را روي شيشه كنتور بگذاريم با احساس اين لرزش متوجه برقدار بودن آن مي شويم
در كنار بعضي از كنتورها صداي وزوز ناشي از چيست ؟
اين صدا كه شبيه جليز و وليز است ارتباطي به خود كنتور ندارد بلكه مربوط به فيوز است كه معمولا در كنار كنتور نصب مي شود . اگر اتصال فيوز از نظر الكتريكي درست نباشد ( وجود فاصله هوايي در محل تماس ) و جريان زيادي از فيوز كشيده شود در اين حالت قوسهاي الكتريكي كوچكي در محل تماس ايجاد مي شود كه باعث ايجاد اين صدا مي شود . اين قوسها سبب ذوب سطحي محل تماس شده و مقاومت و حرارت محل تماس را افزايش ميدهد . در نتيجه باعث افت ولتاژ و در نهايت قطع و وصل جريان مي شود . براي از بين بردن اين ايراد بايد فيوز را محكم كرد ( براي فيوزهاي پيچي ) يا در نوع مينياتوري پيچهايي را كه سيم زير آن قرار دارد سفت نمود . در آخر اگر رفع نشد فيوز را عوض كرد
.
منظور از افت ولتاژ در شبكه ها چيست ؟
مي دانيم كه هرگاه در يك مدار از مقاومت جريان بگذرد در دو سر آن ولتاژي ايجاد مي شود كه مطابق قانون اهم از حاصل ضرب ميزان جريان عبوري از مقاومت در مقدار مقاومت بدست مي آيد . در شبكه ها علاوه بر مصرف كننده ها كه به نوعي مقاومت بحساب مي آيند مقاومتهاي ناخواسته ديگري هم وجود دارند كه سبب كاهش ولتاژ دو سر بار مي شوند . مهمترين اين مقاومتها همان مقاومتهاي سيمهاي حامل جريان است . مقاومت سيمها با سطح مقطع آنها نسبت معكوس و با طول آنها نسبت مستقيم دارد به عبارت ديگر با افزايش طول يا كاهش سطح مقطع يا هردو ميزان مقاومت سيمها زياد مي شود كه همين موضع افت ولتاژ را زياد مي كند .
درصورت افزايش افت ولتاژ چه تاثيري در كاركرد مدار و شبكه ايجاد مي شود ؟
ولتاژي كه به دو سر مصرف كننده مي رسد همان ولتاژ خط است كه افت ولتاژ از آن كم شده . هرچقدر افت ولتاژ بيشتر باشد ولتاژي كه مصرف كننده مي رسد كمتر خواهد بود . برخي دستگاهها در برابر كاهش ولتاژ كار زياد حساس نيستند . مانند تلويزون يا ساير دستگاهها الكترونيكي . زيرا اين دستگاهها در داخل مجهز به مدارات تثبيت كننده ولتاژ هستند كه به آن رگولاتور مي گويند . اما برخي ديگر به كاهش ولتاژ بسيار حساسند . مثلا موتور ها يه لامپها كه نقطه كارشان تغيير مي كند و همين امر در راندمان دستگاه تاثير مستقيم مي گذارد . بنابراين در طراحي شبكه بايد افت ولتاژ مورد نظر قرار بگيرد .
آيا مي توان افت ولتاژ را صفر كرد ؟
در مدارات صفر كردن افت ولتاژ در صورتي ممكن است كه مقاومت سيمها را صفر كنيم كه اين موضوع از نظر عملي امكان پذير نيست . اما مي توان مقدار آن را تا حد مجاز كاهش داد .
منظور از حد مجاز افت ولتاژ چيست ؟
در طراحي دستگاهها مقداري تلورانس براي تغيير ولتاژ بصورت مجاز در نظر مي گيرند به اين معني كه اگر ولتاژ در اين محدوده مجاز تغيير كند دستگاه دچار اختلال نشود . از همين موضوع مي توان به منظور تعيين درصد مجاز افت ولتاژ كمك گرفت . در شبكه هاي بطور كلي مقدار مجاز را 5 درصد ولتاژ كل مدار در ابتداي خط در نظر مي گيرند كه از اين مقدار نيم درصد مربوط به ادارات برق است كه نبايد بيشتر از اين مقدار را افت داشته باشند . يك ونيم درصد در مصارف روشنايي و سه درصد براي مصارف موتوري در نظر مي گيرند .
براي كاهش ميزان افت ولتاژ يك سيستم بايد تا حد امكان مقاطع سيم ها را زياد انتخاب كرد . البته براي اينكار مي بايد ابتدا ميزان جريان عبوري از سيستم يا همان توان مصرفي را داشت . سپس با در نظر گرفتن طول مسير سيم كشي و نيز درصد مجاز افت ولتاژ سطح مطع مناسب را انتخاب كرد .
منبع
www.amak.ir
تعاریف عمومی و متداول در منابع تغذیه و بخصوص منابع تغذیه سوئیچینگ
مقدمه
كلیه مدارات الكترونیكی نیاز به منبع تغذیه دارند. برای مدارات با كاربرد كم قدرت از باطری یا سلولهای خورشیدی استفاده می شود. منبع تغذیه به عنوان منبع انرژی دهنده به مدار مورد استفاده قرار می گیرد.
حدود 20 سال است كه سیستمهای پر قدرت جای خود را حتی در مصارف خانگی هم باز كرده اند و این به دلیل معرفی سیستمهای جدید برای تغذیه مدارات قدرت است.
این منابع تغذیه كاملاً خطی عمل می نمایند. این نوع منابع را منابع تغذیه سوئیچینگ می نامند. این اسم از نوع عملكرد این سیستمها گرفته شده است. به این منابع تغذیه اختصاراً SMPS نیز می گویند. این حروف بر گرفته شده از نام لاتین Switched Mode Power Supplies است.
راندمان SMPS بصورت نوعی بین 80% الی 90% است كه 30% تا 40% آنها در نواحی خطی كار می كنند. خنك كننده های بزرگ كه منابع تغذیه رگوله قدیمی از آنها استفاده می كردند، درSMPSها دیگر به چشم نمی خورند و این باعث شده كه از این منابع تغذیه بتوان در توانهای خیلی بالا نیز استفاده كرد.
در فركانسهای بالای كلیدزنی از یک ترانزیستور جهت كنترل سطح ولتاژ DC استفاده می شود. با بالا رفتن فركانس ترانزیستور، دیگر خطی عمل نمی كند و نویز مخابراتی شدیدی را با توان بالا تولید می نماید. به همین سبب در فركانس كلید زنی بالا از المان كم مصرف Power MOSFET استفاده می شود. اما با بالا رفتن قدرت، تلفات آن نیز زیاد می شود. المان جدیدی به بازار آمده كه تمامی مزایای دو قطعة فوق را در خود جمع آوری نموده است و دیگر معایب BJT و Power MOSFET را ندارد. این قطعة جدید IGBT نام دارد. در طی سالهای اخیر به دلیل ارزانی و مزایای این قطعه از IGBT استفادة زیادی شده است.
امروزه مداراتی كه طراحی می شوند، در رنج فركانسی MHZ و قدرتهای در حد MVA و با قیمت خیلی كمتر از انواع قدیمی خود می باشند.
فروشنده های اروپائی در سال 1990 میلادی تا حد 2 میلیارد دلار از فروش این SMPSها درآمد خالص كسب نمودند. 80% از SMPSهای فروخته شده در اروپا طراحی شدند و توسط كارخانه های اروپائی ساخت آنها صورت پذیرفت. درآمد فوق العاده بالای فروش این SMPSها در سال 1990 باعث گردیدكه شاخة جدیدی در مهندسی برق ایجاد شود، این رشته مهندسی طراحی منابع تغذیه سوئیچینگ نام گرفت.
یک مهندس طراح منابع تغذیه سوئیچینگ بایستی كه در كلیه شاخه های زیر تجربه و مهارت کافی كسب كند و همیشه اطلاعات بروز شده در موارد زیر داشته باشد:
1- طراحی مدارات سوئیچینگ الكترونیك قدرت.
2- طراحی قطعات مختلف الكترونیك قدرت.
3- فهم عمیقی از نظریه های كنترلی و كاربرد آنها در SMPSها داشته باشد.
4- اصول طراحی را با در نظر گرفتن سازگاری میدانهای الكترومغناطیسی منابع تغذیه سوئیچینگ با محیط انجام دهد.
5- درك صحیح از دفع حرارت درونی (انتقال حرارت به محیط) و طراحی مدارات خنك كنندة مؤثر با راندمان زیاد.
و …
1.2. تعاریف عمومی در SMPSها
هر سیستم طراحی شده به طور طبیعی وابسته به منبع تغذیة خود می باشد. یعنی اولین پارامتر در طراحی مدار نوع منبع تغذیه و مقادیر وابسته به آن است. یكی از مباحث مهم در طراحی SMPS ها، سنگین وزن بودن و گرانی آن است، كه كلیه اینها در یك منبع تغذیه از نوع SMPS به صورت دستگاه ارزان قیمت، سبك و كوچك تعریف خواهد شد.
وقتی كه طراح سیستم شروع طراحی می كند، اولین تعریفی را كه در نظر خود مجسم می كند، مقدار ولتاژ و جـریان ماكزیمم در SMPS است. بنابراین نسبت ولتاژ و جریان تعیین كننده انتخاب قطعات مورد نیاز برای طراحی است.
مقدار ولتاژ خروجی:
عموماً در بیشتر مدارات منطقی ولتاژ 5v مورد نیاز می باشد، اما در بعضی موارد نیاز به 5v- هم می باشد. در كامپیوترها برای ایجاد گشتاور در موتورهای متنوع به كار رفته در درایوهای مختلف مانند موتورهای CPU FAN ,CD ROM, F.D.D , H.D.D و ... نیاز به ولتاژهای +12v ,-12v می باشد. در مصارف كنترل صنعتی جهت اعمال فرمان تحریك قطع و وصل در شیرهای برقی و رله های كنتاكتوری از طریق پورتهای PLC ولتاژ اعمالی به سیستمهای تحت كنترل دارای سطوح ولتاژی +24v ,-24v است. در اتومبیلهای برقی، تركشن و HVDC به سطح ولتاژ بالاتری احتیاج است.
مقدار جریان:
در هر خروجی می بایست ماكزیمم جریان مصرفی در حالت پایداری مشخص شود. هر سیستم الكتریكی در روی بدنه خود پلاكی دارد كه در آن تمام مقادیر نامی و مجاز مورد نیاز دستگاه از طرف كارخانه سازنده باتوجه به مشخصات طراحی و تستهای متعددی كه بر روی دستگاه انجام شده است، مشخص می باشد. برای مثال در دیسك درایوها مقدار جریان راه اندازی و حالت پایداری مشخص می باشد و طراح منبع تغذیه بایستی حد مجاز جریان خروجی را بالاتر از جریان راه اندازی و حالت پایداری تعیین نماید. حتی در بعضی از مواقع سازنده دیاگرامهایی را همراه با دستگاه قرار می دهد كه كمك بیشتری به طراح می كند.
ولتاژ ورودی:
ولتاژ ورودی می تواند از نوع AC یا DC و با رنج تغییرات مشخصی باشد. طراح حتماً باید به نوع ورودی و عملیاتی كه می باید روی آن انجام دهد تا خروجی مطلوبی بدست آورد را همواره در نظر بگیرد. معمولاً فرکانس، دامنه و شکل موج ولتاژ ورودی در طراحی خیلی مهم است. همچنین نوع شبکه ای که تغذیه ورودی را بر عهده دارد مهم است. معمولاً در محیطهای صنعتی مانند کارخانجاتی که شبکه در شرایط سخت جهت تامین انرژی قوص الکتریکی و … کار می کند شکل موج ولتاژ و جریان ورودی غیر قابل پیش بینی است و باید با استفاده از سیستمهای جبرانساز شکل موجهای شبکه را تا حد قابل قبولی اصلاح کرد.
ایزولاسیون:
در بسیاری از كاربردها ایزولاسیون الكتریكی بین ورودی ها و خروجی های مدارات احتیاج می باشد، وحتی در بسیاری از موارد ایزولاسیون بین خروجی دستگاه با ورودی دستگاه دیگر نیز مورد نیاز است و طراح ملزم به اندیشیدن تدابیری خاص جهت برآورده سازی این امر می باشد.
ایزولاسیون الكتریكی اغلب توسط ترانسفورماتور در منابع تغذیه ایجاد می شود كه استفاده از ترانسفورماتور باعث حجیم شدن منبع تغذیه می شود. در مصارفی كه نیاز به حجم كوچك می باشد، مانند ماهواره ها، كامپیوترها، شارژرهای باطری موبایل و تلفن و همچنین در منبع تغذیه مورد استفاده در پرینترها و دستگاه های كوچك كه اجبار در كوچك ساختن آنها می باشد نظیر دوربینهای عكاسی دیجیتالی و دوربینهای فیلم برداری و لوازم نظامی استراق سمع و جاسوسی و بمبها و موشكهای دوربرد ناچاراً باید از ایزولاسیون به وسیله ترانسفورماتور چشمپوشی كرد و به فكر چارة دیگری برای تحقق بخشیدن به این امر بود یا اینكه توسط مدارات فیدبك عمل تثبیت خروجی را در صورت وجود تغییر یا اغتشاش در ورودی را انجام داد تا از مدارات در مقابل صدمه دیدن و معیوب شدن حفاظت شود و یا اینكه بایست از ایزولاسیون تا حدودی یا کلاً صرف نظر نمود.
ریپل در خروجی:
طبیعتاً مقداری نوسان در خروجی DC منابع تغذیه وجود دارد. به مقدار دامنه پیك تا پیك این نوسانات ریپل می گویند. هر خروجی كه دارای ریپل باشد، حتماً دارای تعدادی هارمونیك بغیر از فرکانس صفر هرتز است. به همین خاطر اغلب مقدار خروجی را به جای معرفی با مقدار DC آنرا با مقدارrms نشان می دهند. هر چه مقدار نسبت ثابت ریپل به مقدار DC كوچكتر باشد بهتر است. این نسبتِ در صدیِ ریپل را می توان با استفاده از ----- پایین گذر متشكل از سلف و خازن و یا افزایش فركانس ورودی و كلیدزنی با سرعت زیاد تا حد قابل ملاحظه ای كاهش داد.
رگولاسیون:
ولتاژ خروجی در یك منبع تغذیه متأثر از عواملی می باشد كه این عوامل عبارتند از:
الف) تغییرات در ولتاژ ورودی.
ب ) تغییرات در جریان بار.
ج ) تغییرات در درجه حرارت محیط.
یك منبع تغذیة رگوله معمولاً دارای مدارات فیدبك برای جبران این تغییرات و اصلاح آنها و محدود كردن این تغییرات در ناحیة قابل قبولی می باشد. این فیدبك ها ممكن است عمل رگولاسیون را به صور (1)رگولاسیون خط، (2)رگولاسیون بار، (3)رگولاسیون حرارتی، انجام دهد.
پاسخ حالت گذرایی:
پاسخ به تغییرات ناگهانی و گذرای جریان بار یكی از پارامترهای مهم در هر منبع تغذیه ای است. در حالت بار كامل در صورتی كه جریان بطور وصل شدن ناگهانی كلید در بار جاری شود، حتی در صورتی كه بار متصل به ترمینال خروجی جریان كمی را از منبع تغذیه دریافت كند، ولتاژ خروجی ناگهان می افتد و از ولتاژ حالت بی باری كمتر می شود و سپس توسط رگولاسیون به یك حد پایدار خواهد رسید. از طرف دیگر در حالتی كه منبع تغذیه با بار كامل در حالت پایدار به سر می برد اگر ناگهان بار توسط كلید قطع شود، آنگاه ناگهان ولتاژ خروجی صعود می كند، و ازحالت قبلی خود فراتر می رود و سپس با چندین نوسان به حالت پایدار بدون بار خواهد رسید. در این حالت ممكن است كه قطعاتی كه در بلوكهای خروجی منبع تغذیه هستند این سطح تغییرات را تحمل نكنند و از بین بروند. در بعضی از موارد دربعضی از سیستمها ممكن است كه خروجی به حالت پایدار نرسد و نوسانی یاحتی ناپایدار شود. از آنجا كه در خروجی اغلب منابع تغذیه ----- های صافی برای كاهش ریپل ولتاژ و جریان می باشند كه این فیلترها دارای ظرفیتهای خازنی بزرگی هستند. با ناپایدار شدن ولتاژ امكان انفجار در خازن وجود دارد.
از سوی دیگر زمان بازیابی یا Recovery Time زمان لازم برای بازگشت به حالت پایدار طبیعی می باشد، كه بایستی تاحد ممكن این زمان كوچك باشد. پس باید توسط روشهای رگولاسیون خاص ولتاژ خروجی را محدود كرد و سعی نمود كه در كمترین زمان ممكن و با كمترین نوسان و Over Shoot به حد پایداری خود برسد. زمان پاسخ گذرایی در منابع تغذیه و بخصوص در منابع تغذیه سوئیچینگ با روشهای مختلفی كه سازندگان SMPS از آن استفاده می كنند نظیرحلقه های فیدبك و جبران ساز و قرار دادن فیلترهای مخصوص در طبقات مختلف منبع تغذیه كه در قسمتهای بعدی به آن اشاره می شود، خیلی كوتاه خواهد شد.
راندمان:
یك منبع تغذیه بدون بازدهی مطلوب دو خاصیت زیر را دارا می باشد:
1- انرژی محدود: از این قبیل منابع می توان به باطری اشاره كرد كه با مصرف مستمر انرژی اولیه خود را رفته رفته از دست می دهد و توان خروجی آن به سمت صفر میل می نماید.
2- حجم زیاد و نیاز داشتن به هیت سینكها بزرگ: از این منابع تغذیه می توان منابع تغذیه با ترانسفورماتور را نام برد كه انرژی زیادی صرف خنك سازی و تلفات حرارتی آن می شود.
حفاظت:
همة منابع تغذیه با روشهای خاصی در برابر شرایط ناخواسته محافظت می شوند كه حفاظت های مشترك بین كلیه منابع تغذیه عبارتند از:
1- حفاظت در برابر اضافه ولتاژ: از مهمترین حفاظتها، محافظت بار و منبع تغذیه در مقابل اضافه ولتاژ است. ساده ترین نوع كنترل ولتاژ در چنین مواقعی خاموش شدن منبع تغذیه بصورت اتوماتیك است. این مدل از كنترل كننده ها در زمانهای ابتدائی حالت گذرا عمل می كند. عموماً ممكن است از یك میله تریستوری برای این منظور استفاده شود. در زمانی كه تریستور قابلیت روشن شدن را دارد، درصورتی كه سنسور قرار داده شده در خروجی احساس كند كه ولتاژ از حد مجاز بالاتر رفته است بلافاصله آتش شده و ورودی و خروجی منبع تغذیه را با هم قطع می كند. در روشهای دیگر با اتصال كوتاه كردن خروجی، یك جریان اتصال كوتاه از مدار می گذرد و محدود كننده های جریان در این زمان عمل كرده و با استمرار یافتن این عمل می توان خروجی منبع تغذیه را تا حد مجاز قابل قبولی كاهش داد و در برابر اضافه ولتاژ از سیستمها محافظت كرد.
2- حفاظت در برابر اضافه جریان: بسیاری از منابع تغذیه دارای انواع مختلف محدود كننده های جریان هستند. بنابراین اگر جریان بار از سطح مجاز بالاتر رود، در نتیجه ولتاژ خروجی كاهش یافته و طبق قانون اهم جریان در سطح مجاز و قابل اطمینانی محدود می شود.
3- حفاظت در برابر اتصال كوتاه: روش حفاظت در مقابل اضافه جریان امكان محافظت در برابر اتصال كوتاه را می تواند فراهم نماید، ولی این شرط كافی برای حفاظت منبع تغذیه در برابر جریان اتصال كوتاه نمی باشد. چون اتصال كوتاه اغلب در حالت ماندگار اتفاق می افتد و به راحتی بر طرف نخواهد شذ. به همین خاطر با استمرار این شرایط و تلفات حرارتی زیاد امكان آتش سوزی زیاد است. برای جلوگیری از چنین اتفاق ناخوش آیندی باید از مدار شكن استفاده كرد تا بلافاصله مدار را خاموش كند. و تا وقتی كه اتصال كوتاه در ترمینالهای منبع تغذیه از بین نرفته است، امكان روشن كردن منبع تغذیه وجود نداشته باشد.
4- حفاظت در مقابل جریان تهاجمی: SMPSها عموماً دارای خازنهای بزرگ جهت نرم كردن ولتاژ DC و جلوگیری ریپل ولتاژ در نزدیك ورودی هستند، كه باعث می شود جریان بزرگی در لحظه روشن كردن سوئیچ ها در مدار جاری گردد. بسیاری از SMPSها دارای محدود ساز جریان برای كاهش دادن جریان هجومی می باشند.
تداخل الكترومغناطیسی:
مسأله تداخل الكترومغناطیسی یا EMI در سیستمهای خطی در طیف فركانسی كوچكتر از KHZ20 در منابع تغذیه سوئیچینگ قابل چشم پوشی می باشد. اما با بالا رفتن فركانس، هارمونیكهای با فركانس بیشتر از فركانس اصلی، ایجاد تداخل در باندهای رادیویی و مخابراتی می كنند. از آنجایی كه منابع تغذیة سوئیچینگ امروزه در توانهای بالا هم كاربرد های وسیع پیدا كرده اند، این گونه از منابع تغذیه سوئیچینگ به عنوان یك منبع تولید نویز شدید و قوی برای مدارات مخابراتی شناخته می شوند. بنابراین با ----- كردن ورودی و خروجی، میزان اثر تداخل الكترومغناطیسی را تا حد امكان باید كاهش داد.
زمان Hold Up:
این زمان در SMPSها خیلی مهم است و بایستی كه با ایجاد اشكال در خروجی بتوان بلافاصله ورودی منبع تغذیه را قطع كرد. این زمان عموماً بر طبق استاندارد، حدود یك یا دو سیكل با فركانس 50HZ یعنی زمانی بین 20 الی 40 میلی ثانیه می باشد.
رنج حرارتی:
یك نكته قابل توجه در مورد منابع تغذیه سوئیچینگ، خصوصاً منابع تغذیة سوئیچینگی كه در داخل محفظه نگاهداری می شوند، مسألة بالا رفتن سریع حرارت در داخل CASE یا محفظه است. این حرارت ممكن است كه حتی از دمای بیرون جعبه هم بیشتر باشد و قطعات منبع تغذیه از این حرارت خیلی تأثیر پذیر هستند. بنابراین باید رنج حرارتی كه بدلیل مصرف توان در داخل جعبه تغییر می كند را مدِ نظر قرار داد و با طراحی مناسب پایداری حرارتی را در منبع تغذیه سوئیچینگ بخوبی حفظ نمود.
ابعاد:
حجم فیزیكی و پهنای یك منبع تغذیه طبق ضرایب خاصی محدود می شود. با دانستن مشخصات كاری منابع تغذیه سوئیچینگ می توان مقدار حجم یك منبع تغذیة سوئیچینگ را براحتی محاسبه كرد. عموماً SMPS هایی كه با فركانس كلیدزنی بالاتر از فركانس صوتی دارای حجم كوچكی هستند، چرا كه كلیدهایی كه در این رنج كار می كنند دارای تحمل توان كمی هستند. با توجه به مسألة EMI نمی توان سرعت كلیدزنی را خیلی افزایش داد. چون باعث تولید نویز مخابراتی مخربی خواهد شد. پس می توان نتیجه گرفت كه حجم و اندازه یك SMPS نسبت عكس با فركانس كلیدزنی و نسبت مستقیم با توان منبع تغذیه دارد.
انواع استانداردهای معتبر در SMPS ها:
بسیاری از كشورهای سازنده منابع تغذیه سوئیچینگ دارای معیارهای تقریباً ثابت و مشابه در رابطه با SMPS ها می باشند. برای مثال در اروپا یكی ازسازندگان مهم آلمان كه خود یکی از مهمترین پایه گذاران SMPS است یعنیVerbakd Deutscher Electroniker (VDE) است كه بسیاری از تستهای بین المللی را دارا می باشد.
یكی از مسائل مهم منبع تغذیه تثبیت و كنترل روی اشكال متفاوت EMI است. كه استاندارد (VDE) معیارهایی برای حل این مشکل دارد. این معیارها نسبتاً با استانداردهای مشابه آمریكایی تطابق دارند.
تستهای استاندارد قابل اطمینان معتبر دیگر در مورد منابع تغذیه سوئیچینگ موجود است كه عبارتند از Underwriters Laboratory (UL) كه این تستها در ایالات متحده امریكا انجام می شود. استاندارد دیگری كه در كانادا بر روی منابع تغذیه سوئیچینگ اعمال می شود، Canadian Standard Association (CSA) است.
نكته قابل توجه در مورد (UL) و (CSA) این تستها اغلب در مورد محصولات الكتریكی که در امریكا و كانادا بکار برده می شوند تصویب شده است، وحتماً این تستها باید در مورد این اقلام انجام شود و در مورد محصولاتی كه به سایر نقاط جهان صادر می شوند انجام نمی شود.
استاندارد International Electro technical Commission (IEC)، استاندارد دیگری است كه حتماً یك منبع تغذیه سوئیچینگ باید از تستهای آن سر بلند بیرون آمده باشد. به عنوان مثال IEC380 برای اعطاء مجوز به یك محصول که 3750v متناوب را بین ورودی و خروجی مدار اعمال می كند. باید مدارات اولیه و ثانویه فاصله 8mm و عایق بین فلزات و سایر اجزاء مدار با ضخامت 3mm را باید رعایت كرده باشند. این تست قویتر از انواع مشابه در استانداردهای آمریكایی است.
تست تداخل الكترومغناطیسی در استانداردهایIEC478 part 3 و همچنین در آلمان طبق VDE0871 و در بریتانیا BS800 مصوب 1983 میلادی و ... دارای قوانین و معیارهای مشخصی می باشد. حتماً در منابع تغذیه سوئیچینگ و هر نوع محصول الكتریكی دیگر بایست به این استانداردها توجه نمود.
اقتصادی بودن:
مهمترین مسأله برای تولید كننده و مصرف كننده هر كالایی بحث اقتصادی و مقرون بصرفه بودن آن است. یك طراح باید به قیمت تمام شده كالا توجه ویژه داشته باشد. طبیعتاً هر چه كارایی یك سیستم بالا رود قیمت آن هم گرانتر خواهد شد.
انرژی:
مصرف انرژی منابع تغذیه سوئیچینگ را توسط مدارات هوشمند میكروپروسسوری می توان تا حد ممكن كاهش داد. برنامه ای كه امروزه طراحان آنرا پیش گرفته اند، تدوین قوانین خاص برای تحقق بخشیدن به این مهم است. از این قبیل قوانین می توان به برچسب ستاره انرژی امریكا service mark of the U.S. EPA اشاره كرد.
با خاموش كردن منابع تغذیه سوئیچینگ به صورت Stand by می تواند از تلفات انرژی ناشی از كلیدزنی و ... درمواقعی كه بار به ترمینال منبع تغذیه متصل نمی باشد، تا حد چشمگیری جلوگیری كرد و همچنین داغ شدن منبع تغذیه را در زمان بی باری كاهش داد.
منبع
کد:
http://www.hold.mihanblog.com
تاریخچه ی میکرو پرسوسور و کاربرد
تغییر سیستمهای مکانیکی و برقی به سیستمهای الکترونیکی در بیشتر تکنولوژیهای عمده، سیستمهای الکترونیکی جایگزین بخش‌های مکانیکی شده و از آن پیش افتاده‌اند. سیستم تلفن در اصل مجموعه‌ای از اجزای مکانیکی (یعنی سیستم شماره‌گیر) بود که در آن حرکت فیزیکی به علائم الکتریکی تبدیل می‌شد. با وجود این، امروزه تلفن تماماً الکترونیکی است ؛ امروزه چاپ الکترونیکی شده است. تلویزیون، کامپیوتر و بسیاری از ابزارهای دیگر نیز که در زندگی روزمره از آن استفاده میکنیم همین گونه‌اند. سیستمهای الکترونیکی مسلماً یک سره بر تکنولوژی فکری متکی هستند زیرا محاسبات ریاضی و نوشتن نرم‌افزار و برنامه‌ها کارکرد آنها را ممکن می‌گرداند.
امروزه یک تراشه‌ی ریز سیلیکنی(میکروپروسسور) حاوی مدارهای الکترونیکی دارای صدها هزار ترانزیستور و همه‌ی اتصالات لازم و بهای آن فقط چند دلار است. مداربندی روی این تراشه میتواند خود میکروکامپیوتری باشد با ظرفیت پردازش ورودی / خروجی و حافظه‌ی دستیابی تصادفی و..
یکی از برجسته‌ترین تغییرات، کوچک شدن وسایلی است که هادی برق هستند یا تکانه‌های برقی را منتقل میکنند. وسایل اولیه مانند لامپ‌های خلاء که در رادیوهای قدیمی دیده میشود حدود ۵ تا ۱۰ سانتی‌متر ارتفاع داشتند. اختراع ترانزیستور تغییری شگرف را به دنبال داشت: توانایی تولید وسایل میکروالکترونیک با صدها کارکرد از جمله کنترل، تنظیم، هدایت و حافظه که میکروپرسسورها به اجرا درمی‌آورند. در آغاز هر تراشه ۴ کیلو بایت حافظه داشت که بعدها به ۸، ۱۶، ۳۲، ۶۴ کیلو بایت افزایش یافت و امروزه سازندگان میکروپروسسور تراشه‌هایی تولید میکنند که ظرفیت ذخیره‌سازی آنها چندین مگابایت یا حتی گیگا (میلیارد) بایت است.
.
.
اولین میکروپروسسور:
میکروپروسسور: پس از پیدایش الکترونیک دیجیتال و جنبه های جذاب و ساده طراحیهای دیجیتال و کاربردهای فراوان این نوآوری، با تکنولوژیهای SSI , MSI ، ادوات الکترونیک دیجیتال، مانند قطعات منطقی به بازار ارائه شد. شرکت تگزاس اولین میکروپروسسور ۴ بیتی را با فن آوری ۲SI طراحی و عرضه نمود که بعنوان بخش اصلی ماشین حساب مورد استفاده قرار گرفت و این گام اول در پیدایش و ظهور میکروپروسسورها بود.
BIOSوکاربرد میکروپرسسوردر کامپیوتر:
یکى از متداول ترین کاربردهاى Flash memory در سیستم ابتدایى ورودى / خروجى (basic input/output system) کامپیوتر است که معمولاً به BIOS شناخته مى شود. وظیفه BIOS که تقریباً روى هر کامپیوترى وجود دارد،آن است که مطمئن شود تمام قطعات و اجزاى افزارى یک کامپیوتر در کنار یکدیگر به درستى کار مى کنند . هر کامپیوترى در قلب خود براى پردازش درست اطلاعات شامل یک میکروپروسسور است . میکروپروسسور قسمت سخت افزارى کار است. براى انجام درست کار ، به نرم افزار نیز احتیاج است. هر کاربرى با دو نوع نرم افزار آشنا است:سیستم عامل و نرم افزارهاى کاربردى. BIOS نوع سوم نرم افزارى است که کامپیوتر شما براى
اجراى درست به آن نیازمند است.
BIOS چه کارى انجام مى دهد: نرم افزار BIOS مجموعه اى از وظایف مختلف را بر عهده دارد، ولى مهم ترین آنها اجراى سیستم عامل است. وقتى یک کامپیوتر روشن مى شود، میکروپروسسور سعى مى کند اولین دستورات را اجرا کند. ولى نکته در این است که این دستورات باید از جایى به میکروپروسسور اعلام شود. گرچه سیستم عامل روى هارد وجود دارد، ولى میکروپروسسور نمى داند اطلاعات در آنجاست. BIOS دستورات اولیه را براى این دسترسى به میکروپروسسور اعلام مى کند.
کاربرد میکروپروسسوردرانواع کارتهای هوشمند :
کارتهای هوشمند ((DRAC|TRAMSکارتهایی هستند که از یک قسمت پلاستیکی تشکیل گردیده اند که در داخل آنها یک چیپ میکروپروسسور ( PIHCROSSECORPORCIM) قرار دارد و اطلاعات لازم روی این چیپها قرار می گیرند. میزان و تنوع اطلاعاتی که در کارت ذخیره می گردد، به توانایی چیپ داخل آن بستگی دارد.
انواع مختلف کارتهای هوشمند که امروزه استفاده می شود، کارتهای تماسی ، بدون تماسی و کارتهای ترکیبی هستند.
کارتهای هوشمند تماسی بایستی در داخل یک کارت خوان قرار داده شوند. این کارتها یک محل تماس روی صفحه دارند که تماسهای الکترونیکی را برای خواندن ونوشتن روی چیپ میکروپروسسور )زمانی که در داخل کارت خوان قرار دارد(، فراهم می آورد. نمونه این کارتها در زندگی روزمره بسیار به چشم می خورد.
کارتهای بدون تماس ، یک آنتن سیم پیچی درون خود دارا هستند که همانند چیپ میکروپروسسور درداخل کارت ، گنجانده شده است . این آنتن درونی اجازه انجام ارتباطات و ردوبدل کردن اطلاعات را فراهم می آورد. برای چنین ارتباطی ، بایستی علاوه بر اینکه زمان ارتباطکاهش یابد، راحتی نیز افزایش پیدا کند..
کارتهای ترکیبی ، به عنوان هم کارتهای تماسی و هم کارتهای بدون تماس عمل می کنند و در حقیقت داخل این نوع کارتها هم چیپ الکترونیکی و هم آنتن وجود دارد وچنانچه کارت خوان وجود داشته باشد از کارت خوان می توان استفاده کرد و چنانچه وجود نداشته باشد، از آنتن کارت می توان ارتباط را برقرار کرد.
شاید این سوال پیش آید که چرا از کارتهای هوشمند )کارتهای حافظه دار( به جای کارتهای مغناطیسی استفاده می شود؟
پاسخ این است که ذخیره سازی اطلاعات در کارتهای هوشمند و میکروپروسسور دارهزار مرتبه بیشتر ازکارتهای مغناطیسی است . مزیت دیگر اینکه این کارتها از سرعت ذخیره سازی بالا ومکانیسم های ایمنی قویتری برخوردارند.
میکروپروسسور درکنترل فرکانس :
۵۲۰B یک دستگاه فرکانس متوسط است که بوسیله میکروپروسسور کنترل می شود، دارای نمایشگر LCD یا (Liquid Crystal Display و دو خروجی می باشد.
کنترل های تاچ سوییچ و نمایشگر LCD این امکان را به استفاده کننده می دهد که با سرعت و دقت پارامترها را انتخاب کرده و بر روی نمایشگر LCD به وضوح مشاهده نماید. تراپیست به سرعت با کنترل ها آشنا شده و از سهولت استفاده در درمانهای کلینیکی لذت خواهد برد.
خصوصیات منحصر به فرد :
۵۲۰B مانند هر دستگاه اینترفرنشیال می تواند به صورت دو الکترودی، چهار الکترودی، چهار الکترودی با سیستم وکتوراسکن مورد استفاده قرار گیردوآن به خاطر کنترل آن به وسیکه ی میکروپروسسور است. اما آنچه این دستگاه را متمایز می سازد جریان های کاملاً اختصاصی است.
میکرو پروسسور در دستگاههای کارت خوان :
این سیستم با استفاده از کارت-بلیت هوشمند بدون تماس قادر به ثبت اعتبار مالى و دیگر اطلاعات دارنده کارت مى‌باشد. و موارد استفاده ی آنها در این مکانهایی است .
· مترو،· اتوبوسرانى،· عوارض اتوبان
· تعاونى فرهنگیان،· تسهیلات رفاهى و بُن کارمندى
· مراکز تفریحى و باشگاههاى ورزشى
· شناسنامه پزشکى بیمار
· سلف سرویس دانشگاهها و ادارات
· پارکینگها
· کارت تلفن،· پارکومتر،· جایگاههاى سوختگیرى
مشخصات سخت‌افزاری دستگاه:
· میکروپروسسور: ۱۶ بیت
· پردازنده رمزنگار کمکى
· ارتقاء خودکار نرم· افزارى با فلاش بایوس (منحصر بفرد در ایران)
· حافظه: ۵۱۲Kb اصلى و ۵۱۲Kb براى Bios
· بازسازى هوشمند اطلاعات کارت
· سازگارى ساختار کارت با استاندارد بین· المللى
· ذخیره· سازى دوگانه اطلاعات براى بازیافت اضطرارى
· رابط: RS232, RS422 و مودم (RS485 بنا به سفارش)
· پورت چاپگر
· مجهز به UPS داخلى جهت کار هنگام قطع برق
· باترى پشتیبان براى نگهدارى اطلاعات
· ۲ رله براى کنترل چراغ سبز و قرمز (و آژیر)
· نمایشگر با کیفیت· FSTN داراى لامپ· پس· زمینه·
· امکانات جانبی: اتصال به راه· بند،· نمایشگر بزرگ بیرونى،· صفحه· کلید بیرونى
مشخصات کارت:
· چیپ MIFARE
· ابعاد: ISO 7816
· حافظه: ۱۰۲۴ بایت (*۸ BIT) EEPROM
· عمر خدماتى چیپ: ۱۰۰۰۰۰ بار نوشتن،· ۱۰ سال حفظ اطلاعات
