سنسورهای امپدانس مغناطیسی

 

سنسورهای امپدانس مغناطیسی یا Magneto-Impedance Sensor و یا بطور خلاصه MI Sensor همانطوریکه از نامشان پیداست بر پایه اثر امپدانس مغناطیسی کار میکنند. بر این اساس، امپدانس یک مادۀ مغناطیسی بیشکل – یعنی بدون ساختار معیّن – نسبت به شدّت جریان میدان مغناطیسی خارجی وقتی با فرکانس بالا اعمال شود، تغییر میکند. معادله زیر ارتباط بین این امپدانس با سایر پارامترهای مادۀ مغناطیسی را نشان می دهد:

 

در این معادله

z= امپدانس ماده مغناطیسی

a= قطر ماده مغناطیسی

ρ= مقاومت نسبی

R_dc= مقاومت جریان مستقیم

ω = فرکانس جریان اعمال شده

µ= نفوذپذیری مغناطیسی محیط

H_ex= میدان مغناطیسی خارجی

ارزیابی حساسیت سنسورهای MI بدلیل وابستگی آن به تغییرات امپدانس مادۀ مغناطیس شونده در فرکانس بالا بسیار مهم است. در این سنسورها، امپدانس در فرکانسهای پایین بسیار کم است و با افزایش فرکانس بسرعت تغییر میکند (شکل یک). بدین لحاظ یک سنسور MI باید حساسیت و قدرت تفکیک پذیری بسیار بالایی داشته باشد.

 

 

شکل یک – ارتباط امپدانس و میدان مغناطیسی

سنسورهای MI را با تکنیک فیلم ضخیم میتوان ساخت. شکل شماره دو سنسور  MIیی را نشان میدهد که برای حل مشکلات ناشی از بلع غذا dysphagia طراحی و با تکنیک فیلم ضخیم ساخته شده است.

شکل دو - کاربرد پزشکی سنسور MI

در انواع تجاری، سر این سنسورها شامل یک سیم از جنس مادۀ بیشکل است که بهرحال این ساختار از مینیاتور سازی آنها جلوگیری میکند. بهمین سبب مطالعه برروی سنسورهای MI از نوع فیلم نازک از سال 1998 بشکلی جدّی آغاز شد. در این نوع سنسورهای MI، امپدانس فیلمهای مغناطیسی بر پایه اثرپوستی و تغییر نفوذپذیری مغناطیسی نسبت به میدان خارجی اعمال شده به فیلم نازک تغییر میکند.

روش طراحی این سنسورها بدین شکل است که ابتدا بعنوان مثال از یک سیم پیچ مسی در ابعاد کمتر از 10 میکرون بخش اولیه سیم پیچ (این بخش را سیم پیچ بایاس می نامند) ایجاد و سپس برروی آن لایه نازکی از مادۀ عایق – معمولاً Al₂O₃ – نشانده شده و سپس لایه نازکی از مادۀ MI بعنوان هسته مغناطیسی (معمولاً ترکیب NiFe بصورت %81 نیکل و %19 آهن) به ضخامت 1 تا 5 میکرون نشانده شده و مجدداً روی آن ماده عایق و سرانجام ثانویه سیم پیچ (بعنوان سیم پیچ فیدبک منفی) نشانده میشود. ابعاد هسته مغناطیسی NiFe میتواند از 200 تا 1500 میکرون درطول و 2 تا 15 میکرون در عرض و 0.5 تا 5 میکرون در ضخامت تغییر کند. همچنین نسبت ابعاد را میتوان بصورت کلی 2000:200:2 (ضخامت:عرض:طول) نشان داد.

از جمله کاربردهای این سنسورها میتوان به یافتن مکان جغرافیایی وسائل نقلیه بکمک میدان مغناطیس زمین، سیستم اندازه گیری حرکت دندانه ای، محرکها و نوارهای نقاله، متال دیتکتورها در معادن،اندازه گیری نفوذ پذیری مغناطیسی اجسام و ... اشاره کرد. اطلاعات کلی در مورد کاربرد سنسورهای مغناطیسی را بصورت یک فایل با فرمت Word از اینجا دانلود کنید.

منابع :

 ۱. سنسور مگنتو رزیستنس برای مشکلات بلع غذا 

۲. سنسور مگنتو رزیستنس فیلم نازک به کمک پروسه پلیتینگ مقاله ای از IEEE

۳. توصیف نمایی MEMS مگنتو رزیستیو با امپدانس آنالیزر

http://sensors.blogfa.com/

سگ بزرگ: پیشرفته ترین روبوت چهارپای روی زمین

 

بیگ داگ یا سگ بزرگ نوع مذکّر خانواده ی روبوتهای شرکت "دینامیک بوستون" است. این روبوت چهارپا قدم میزند، می دود، از سطح ناهموار صعود می کند و قادر به حمل بارهای سنگین است. BigDog بکمک یک موتور گازوئیلی که یک سیستم تحریک هیدرولیکی را بکار می اندازد حرکت می کند. پاهای بیگ داگ مانند یک حیوان، مفصلی است و المانهایی دارد که هرگونه شوک را جذب نموده و انرژی را از یک قدم به قدم بعدی بازیافت می کند. بیگ داگ به بزرگی یک سگ بزرگ و کوچکتر از یک قاطر کوچک است که طولی معادل یک متر و ارتفاعی 70 سانتیمتری دارد و وزن آن 75 کیلوگرم است.

درون BigDog یک کامپیوتر جاسازی شده که موقعیت او را کنترل کرده، فرمان حرکت به پاها را صادر می کند و رنج وسیعی از سنسورها بکار میگیرد. سیستم کنترل بیگ داگ با مدیریت دینامیک رفتارش، تعادل وی را حفظ کرده،  جهت و نوع حرکتش را کنترل، و همزمان با تغییر شرایط ، رفتار نیروهای وارده به بخش های مختلف را تنظیم میکند. سنسورهای حرکتی یا  locomotion  در این روبوت پیشرفته عبارتند از سنسورهای : موقعیت مفصل، نیروی وارد بر مفصل، میزان تماس با زمین، میزان بار زمین، ژیروسکوپ لیزری و یک سیستم دید استریو. سایر سنسورها عملکرد سیستمهای داخلی روبوت نظیر فشار و دمای روغن، دمای موتور، دور موتور، میزان شارژ باتری و غیره را نظاره میکنند.

در آزمایشهای جدا بیگ داگ قادر به دویدن با سرعت 4 مایل بر ساعت (6.44 کیلومتر بر ساعت)، صعود از شیب 35 درجه، حرکت روی قلوه سنگ، و حمل بار 340 پوندی (154.2 کیلوگرم) بود.

این روبوت بوسیله کمپانی کوچک بوستون داینامیک با هدف تولید روبوتهایی که توانایی حرکت در زمین های ناهموار را داشته باشند و قادر به رفتن به هرجایی که انسان یا حیوان می تواند برود، طراحی شده است.

این نسل از روبوتهای چهار پا در آینده ای نچندان دور رویای بشر را زمینه ساخت روبوتهای کاملاً سازگار با طبیعت محقق می سازد. برای دیدن فیلمهایی از نحوه حرکت این روبوت اینجا و اینجا را کلیک کنید.   

منبع: سایت داینامیک بوستون – بیگ داگ(http://sensors.blogfa.com/)

بمب الکترونيکی

 

مقدمه:     انفجار یک میدان مغناطیسی بسیار نیرومند می تواند در کسری از ثانیه آنچنان قدرت الکتریکی بالایی را در کلیه مواد هادی پیرامون خود القا نماید که به راحتی تمام آنها را مختل نموده و از کار بیاندازد,هر چند این میدان مغناطیسی بر روی جسم انسان به عنوان یک هادی الکتریکی نیز موثر می باشد, ولی این تاثیر بسیار محدود و منطقی بوده و بدن جز در موارد خاص قدرت مقاومت در برابر آن دارد.

     در جنگ افزار های نسل الکترونیک,استفاده از صلاح مغناطیسی و امواج الکترومغناطیسی جایگاه ویژه ای داشته و مورد توجه سازندگان این قبیل سلاحها بوده است.  

E-Bomb چیست؟

     e-bomb یا بمب الکترومغناطیسی Electromagenetic Bomb در واقع چیزی نیست جز یک شار مغناطیسی فوق العاده نیرومند که با گسیل امواج پر قدرت SHF سوپر فرکانس های با طول موج بالاتر از ده گیگاهرتز موسوم به امواج میکروویو پر قدرت High Power microwave (HPM)می تواند هر گونه دستگاه الکتریکی یا الکترونیکی محدوده عمل خود را در یک باند فوق گسترده Ultra Wideband (UWB) فلج نماید.روزی را تصور کنید که در یک شهر معمولی و در یک زمان,تمام دستگاه های الکتریکی و الکترونیکی روشن و در حال کار ناگهان سوخته واز کار بیفتد و تمام دستگاه های خاموش نیز در آن واحد روشن شده و پس از چند لحظه آنها نیز بسوزند,در چنین شهری پس از انفجار E-Bomb بر فراز شهر,در کسری از ثانیه یک یا دو میلیارد وات انرژی الکتریکی کلیه سیستم های مخابراتی و رادیویی و تلویزیونی را از کار می اندازد,برق شهر قطع می گردد,مدار همه رایانه ها می سوزد,تمام باطری ها و خازن ها منفجر می شوند,لامپ تصویر همه تلویزیون ها و مانیتور ها خاموش یا روشن نورانی شده و می سوزد, همه موتورهای الکتریکی با آخرین دور ممکن چرخیده و از کار می افتد سیستمهای برقی اتومبیل مختل شده وهمه از کار می افتد م ناگهان شهر در قهقرا فرو می رود,سیستمهای گرمایش وسرمایش پمپهای آب و حتی ساعتهای مچی نیز از کار می افتند.شهر بدون الکتریسیته,موتور,باطری,مخابرات و حرکت کاملا فلج می شود وهمه این اتفاقات با سرعت نور یعنی کسری از ثانیه پس از انفجار یک بمب الکترومغناطیسی در حوزه مغناطیسی آن اتفاق می افتد,با این حال می توان سلاح مغناطیسی را یک اسلحه انسانی نیز به حساب آورد چرا که به ساختمان ها وانسان ها کمترین آسیب را نمی رساند.

     E-Bomb چگونه عمل می کند؟

     e-bomb به سال 1945 بر می گردد,فیزیکدانی به نام آرتور.اچ کمپتون روی جریان خروج الکترونها از اتم مطالعه می کرد که امروز به اثر کمپتون معروف می باشد,بعدها اثر کمپتون در قالب تانکهای الکترومغناطیسی Electromangeticpulse (EMP)به طراحی اسلحه الکترومغناطیسی انجامید.

     هر چند مدار تانک LC بمب قابلیت تولید فرکانس در محدوده های مختلف را داراست,لیکن نیاز به یک مدار طبقه تقویت نیز دارد تا قدرت فرستندگی آن افزایش یابد,لذا باید سر راه آن از یک تقویت کننده ترانزیستوری قدرت نیز بهره جست که باز بسته به وات خروجی ترانزیستور طبقه تقویت قدرت فرستنده افزایش می یابد.

     قدرت یک فرستنده بستگی به وات خروجی آن دارد,معمولا فرستنده های 5 وات یا بالاتر از آن فرستنده های نیرومند به حساب می آیند به نحوی که اگر انسان در کنار آنها قرار گیرد برای سلامتی وی مضر خواهد بود,حال آنکه می توان با افزایش طبقات آن ,قدرت فرستندگی امواج را بسیار بالا برد.اما این تنها بخش الکترومغناطیس بمب الکتریکی می باشد,در حالی که این بمب مثل هر بمب دیگری واجد بخش انفجاری نیز می باشد.این قسمت,یک بمب کاملا کلاسیک وعادی می باشد.در واقع بخش بمب e-bomb یک لوله توخالی رسانا است که حکم هسته سیم پیچ e-bomb را نیز دارد ودر داخل این هسته مواد منفجره و جاشنی الکتریکی قرار دارد که درست در لحظه انفجار بمب مدار الکتریکی نیز بکار می افتد و میدان مغناطیسی حاصل از کارکرد مدار الکترونیکی در یک میدان انفجاری قرار گرفته و انفجار میدان الکترومغناطیسی رخ می دهد.هم زمانی انفجار بمب وبه کار افتادن مدار نوسان ساز بسیار مهم می باشد.

     زیرا آنچه موجب تقویت امواج الکترومغناطیسی باورنکردنی و ارسال امواج الکترومغناطیسی در همه جهات می گردد,وقوع انفجار در مرکز میدان مغناطیسی می باشد.همچنین از نکات دیگر حائز اهمیت در e-bomb جهت سیم پیچ است که با عنایت با قانون دست راست فلمینگ می توان جهت شار مغناطیسی را متناسب با شکل سیم پیچ تعیین نمود.

     E-Bomb و تروریسم

     بمب الکترومغناطیسی با توجه به ساختار ساده ای که دارد,مورد توجه روزافزون تروریستها بوده و سلاح مخرب ودست یافتنی برای آنان به حساب می آید.هر چند هنوز هیچگونه از استفاده تروریستی این بمب گزارشی ارائه نشده است,ولی حدس زده می شود سلاح بالقوه ومورد توجه تروریستها باشد. خصوصا آنکه می توان با استفاده محدود و جهت داده شده به آنتن e-bomb از آن در حمله های تروریستی به یک سازمان یا اتومبیل خاص نیز بهره جست.دیوید شرینر از نیروی دریایی آمریکا در کنگره ای در سال 1998 گفت:با هزینه ای کمتر از 400 دلار و با استفاده از کوئل اتومبیل,باطری و پمپسوخت و چند وسیله دیگر و صرف یک هفته وقت یک e-bomb دست ساز ساخته است که در شعاع 15 متری عمل می نماید و این بیانگر سهولت دستیابی به فناوری ساخت چنین بمبی است.

     مجله تایمز هم در شماره ژانویه 2003 خود به نقل از رونالد رامسفلد وزیر جنگ آمریکا اعلام نمود در آغاز جنگ آمریکا با صدام,انفجار یک بمب 2 میلیارد واتی مغناطیسی صدام را کاملا فلج نمود.و این دقیقا اتفاقی بود که در جنگ آمریکا با عراق اتفاق افتاد و عملا کلیه تجهیزات الکترونیکی ارتش عراق وحتی رادیو و تلویزیون این کشور در آغاز جنگ قبل از هر تحرکی به وسیله سلاح الکترونیکی فلج گردید.

برگرفته از وبلاگ مرد الکترونيکي؛

       http://00ask.persianblog.com

آشنائی با LCD

 

LCD ها ابزاری برای نمایش اطلاعاتی هستند که  شامل حروف و اعداد و همچنین برخی کاراکترهای گرافیکی می شود.

بطور معمول در تجربیات اولیه در نمایش اطلاعات دیجیتال از نمایشگر های هفت قسمتی (seven segment) استفاده می شود که این نمایشگرها فقط ارقام (0 تا 9) و بعضی حروف مثل A b C را بصورت نه چندان زیبا نمایش می دهند. اما با بکار گیری LCD اطلاعات را بصورت زیبا و کاملتر می توان نمایش داد. البته استفاده از LCD برای مدارات ساده توصیه نمی شود و عموما آنرا همرا با میکروکنترلر  یا CPU ها بکار می برند.
چیزی که از آن بعنوان LCD یاد می شود درواقع یک صفحه نمایشگر LCD مانند صفحه ماشین حساب است که همراه با آی سی کنترلر و مدارهای جانبی اش و عموما با لامپ پشت صفحه در یک بسته پیش ساخته عرضه می شود.

همانطور که گفته شد LCD دارای یک کنترلر است که با فرستادن اطلاعات به آن این اطلاعات را در صفحه ای که عموما به چند سطر و ستون تقسیم شده نمایش می دهد. مثلا برای نمایش حرف "M" کافیست کد اسکی این حرف را طبق یک پروتکل ساده به LCD ارسال کنیم. همچنین می توان دستوراتی از قبیل پاک کردن صفحه نمایش، جابجایی مکان نما، خاموش روشن کردن مکان نما و غیره را نیز به LCD ارسال کرد.
LCD ها از طریق مقدار اطلاعاتی که میتوانند در صفحه نمایش بدهند انتخاب و خریداری می شوند. انواع معمول آن عبارتند از 16 ، 20 ، 32 و 40 کاراکتر در هر خط در 1 یا 2 یا 4 سطر. مثلا 2 در 16 یعنی صفحه دارای دو خط و هر خط 16 کاراکتر است. همچنین LCD موردنظر میتواند همراه با لامپ پشت صفحه (Back light) یا بدون آن انتخاب شود. LCD ها کاراکتر ها را در ماتریس های 5x7 pixel نمایش می دهند. در تصویر زیر یک نمونه 2 در 16 مشاهده می شود:

نمای پشتی:

ها دارای 16 پایه هستند که 8 خط آن مربوط به فرستادن یا خواندن داده ها یا دستورالعمل ها می باشد.  پایه های دیگر خطوط کنترل و ولتاژهای تغذیه می باشند. لیست کامل خط ها بقرار زیر است:

شماره و نام خط	عملکرد
1- Vss	زمین
2- Vcc	ولتاژ 5 ولت برای کنترلر
3- Vee	ولتاژ تنظیم درخشندگی(contrast)
4- RS	انتخابگر ثبات دستور / داده
5- RW	انتخابگر خواندن / نوشتن
6- Enable	فعال کننده
7-14 Bus	8 خط گذرگاه داد یا دستور
15-	ولتاژ 5 ولت برای لامپ پشت صفحه
16-	زمین برای لامپ پشت صفحه

 Vee : برای تنظیم درخشندگی کاراکترها بکار می رود که باید ولتاژی بین صفر و 5 ولت به این پایه اعمال نمود. برای بیشترین درخشندگی این پایه را به زمین متصل کنید.

انتخابگر ثبات داده / دستور مشخص می کند که چه چیزی به LCD فرستاده می شود. اگر این خط صفر باشد کنترلر LCD بایت موجود روی خطوط 7 تا 14 را بعنوان یک دستور تلقی کرده و اگر این پایه یک باشد اطلاعات را بعنوان یک کد اسکی که باید کاراکتر معادل آنرا نمایش دهد در نظر می گیرد.

انتخابگر خواندن / نوشتن جهت اطلاعات را نشان می دهد. اگر این پایه صفر باشد اطلاعات به LCD ارسال می شود و اگر یک باشد عمل خواندن از LCD صورت می گیرد.

فعال کننده: برای هر دستور یا داده ای که به LCD میفرستیم یا میخواهیم از آن بخوانیم باید یک پالس پائین رونده (یعنی تغییر از سطح یک به صفر) را به این پایه اعمال کنیم تا دستور یا داده بوسیله کنترلر LCD پردازش شود.

در خطوط 7 تا 14 خط 7 کم ارزشترین بیت(LSB) و خط 14 پر ارزش ترین بیت (MSB) می باشد.

در صورت تمایل به روشن کردن لامپ پشت صفحه ولتاژ 5 ولت را به پایه 15 اعمال و پایه 16 را به زمین متصل می کنیم.

برای آزمایش می توان LCD را به پورت چاپگر متصل  و اطلاعاتی را به آن ارسال نمود. در این حالت بطور معمول خطوط داده پورت به خطوط 7 تا 14 و سه خط کنترلی به پایه های 4 تا 6 اتصال داده می شود توجه داشته باشید که ولتاژ تغذیه و لامپ پشت صفحه LCD توسط منبع خارجی تامین می شود.
روش فرستادن یک کاراکتر:
خط خواندن نوشتن را صفر کنید تا نوشتن انتخاب شود.
خط داده / دستور را یک کنید تا داده انتخاب شود.
کد اسکی کاراکتر مورد نظر را روی خطوط D0 تا D7 قرار دهید.
خط انتخاب را ابتدا یک و سیس صفر کنید. حداقل 450 نانو ثانیه باید این خط را صفر نگه دارید تا داده پردازش شود. بعد از آن حالت خط تاثیری نخواهد داشت.

http://transistor.blogfa.com

فرستنده موج کوتاه

 

این مدار فرستنده در باند موج کوتاه HF کار می کند و قابل استفاده برای ارتباطات با برد کوتاه برای مقاصد آموزشی است .

توان خروجی این فرستنده در حدود ۱۰۰ میلی وات است .

http://transistor.blogfa.com