بلاگ

در این رشته مقاله ها با ترانسفورماتورهای فرکانس بالای تبدیل امپدانس موسوم به «بالون» و ریزِ جزییات فنی آنها به طرزی موجز و دقیق و موثر آشنا می شویم و راه های ساختن انواع و اقسام بالون ها را یاد می گیریم

.

.

در این رشته مقاله ها با ترانسفورماتورهای فرکانس بالای تبدیل امپدانس موسوم به «بالون» و ریزِ جزییات فنی آنها به طرزی موجز و دقیق و موثر آشنا می شویم و راه های ساختن انواع و اقسام بالون ها را یاد می گیریم.

.

بالونِ جریان

.

.

اصولاً یک «بالون جریان 1:1» یک سیم پیچ معمولی است، افزاره ایست که مانع عبور جریان های نامتعادل می شود. این بالون از یک خط انتقال تشکیل شده که روی یا دور هسته ای پیچیده شده باشد. این خط انتقال می تواند یا یک سیم آنتن با ساختمان موازی (مانند فیدِرهای مسطح)، و یا یک کابل هم محور (کواکسیال) باشد. گاهی به جای هسته ی فریتی استفاده از هسته ی هوایی هم کفایت خواهد کرد.

اگر به دو جزء جریان روی دو رسانای خط انتقال دقت کنیم، مشاهده می کنیم که هر دوی این جریان ها، مقدار یکسانی دارند، اما جهت حرکت آنها خلاف یکدیگر است. در حالت ایده آل، میدان مغناتیسیِ این جریان ها طوری افزایش پیدا می کند که هیچ فلوی مغناتیسی در هسته پدیدار نشود.

خلاف این وضعیت با پیدا شدن جریان های غلافی و جریان های نامتعادل پیش می آید. به این ترتیب که در این حالت دو رشته سیم خط انتقال مانند یک سیم منفرد عمل می کنند. بالون به صورت یک چوک یا سلف درمی آید. مقدار خودالقایی (اندوکتیویته) این چوک یا سلف را مقاومت القایی موثر آن تعیین می کند.

برای داشتن یک SWR خوب باید «مقاومت موجی» رسانایی که برای خط انتقال مورد استفاده قرار گرفته (کابل کواکسیال، فیدر موازی …)، با میانگین هندسی بین امپدانس های ورودی و خروجی برابر باشد. به عبارت دیگر رابطه ی زیر باید برقرار باشد:

.

.

نکته: توجه داشته باشید که هر جا بالونی وجود داشت، الزاماً نباید انتظار داشت که عملکرد صحیحی نیز از بالون دریافت شود! دیده شده که بالون ها در بسیاری موارد به طرزی ناصحیح به کار گرفته شده اند. در برخی موارد به اشتباه انواعی از «مبدل های امپدانس» را، بدون توجه به خواص متعادل کننده که وظیفه ی اصلی یک بالون است، به عنوان بالون در نظر می گیرند. روشن است که چنین مبدل هایی نباید «بالون» (BalUn)، بلکه «اُن اُن» (UnUn) نامیده شوند چون هر دو سمت آنها بالانس نشده (Unbalanced) است.

.

ویژگی های یک «بالون جریان»

هر بالون جریان دارای مشخصه های مهم زیر است:

.

1-      به جریان های متعادل بی هیچ ممانعتی اجازه ی عبور می دهد

بر روی انتقال انرژی توسط جریان های هم اندازه اما مختلف الجهت از آنتن به TRX، و یا از TRX به آنتن اثری گذاشته نمی شود.

.

2-     جریان های نامتعادل را مسدود می کند

در محل استقرار، به مانند یک سیم پیچ (سلف) از خود یک مقاومت القایی نشان می دهد (سیم پیچ مسدودکننده، چوک هم وجه یا کمون مُد). به این ترتیب جریان های غلافی به طرز موثری کاهش می یابند.

.

یک «بالون جریان» (تبدیل کننده ی بالانس شده به بالانس نشده) واسطه ی ارتباط یک خط انتقال نامتعادل (مانند کابل هم محور) به یک بار متعادل (مانند آنتن دو قطبی)، و یا یک خط انتقال متعادل (مانند خط فیدر با دو سیم موازی) به یک بار نامتعادل مانند آنتن هایی با ویژگی های نامتعادل، همچون آنتن های دارای صفحه ی زمین، فید خارج از وسط یا دایپل های نامتعادل است. بالون های جریانی به عنوان «سلف مسدود کننده ی نامتعادل» / «مسدوکننده ی امواج غلافی» عمل می کنند.

.

بالون جریان با نسبت تبدیل 1:1 – مدار معادل

در تصویر زیر بالون جریان با نسبت 1:1 برای جریان متعادل و مدار معادل آن، مدار معادل پیشنهادی Lewallen، دیده می شود. امپدانس Z_w مقاومت القایی برای جریان نامتعادل است.

.

.

در اینجا، در کنار تصویر بالا، روابطی که میان جریان ها و امپدانس ها برقرارند، آورده شده اند.

.

بالون جریان به عنوان مسدودکننده ی موثر جریان غلافی

رسانای محافظِ (شیلد) کابلِ خطِ انتقالِ انرژیِ فرکانسِ بالا در حضور جریان های نامتعادل، ناخواسته به عنوان بخشی از آنتن عمل می کند و امواج از آن منتشر می شوند.

.

.

همان طور که در قسمت چپ تصویر بالا دیده می شود، شاخه ی قرمز آنتن دوقطبی و شیلد کابل انتقال به صورت یک آنتن اضافی از نوع «اِل-وارونه» (Inversed-L) عمل می کنند. من دوست دارم این آنتن را «آنتن زانویی» بنامم.

استفاده از یک «بالون جریان» مسیر گذر جریان های نامتعادل را مسدود می کند، به این ترتیب که در مقابل این جریان ها از خود یک مقاومت القایی بزرگ نشان می دهد.

همزمان، اما، وجود این بالون هیچ تاثیری بر انتقال انرژی سیگنال های متعادل در درون کابل هم محور نمی گذارد و تنها، جریان هایی را که روی دیواره ی بیرونی رسانای محافظ کابل ظاهر می شوند، تضعیف می کند.

تاثیرگذاری بالون زمانی به بهترین حالت خود می رسد که در محل قله ی جریان نامتعادل نصب شود.

.

بالون های جریانی (چوک های نامتعادل) جریان های غلافی را تضعیف می کنند، و در همین حال مسیری باز برای گذر جریان های متعادل هستند.

.

چه زمانی استفاده از یک بالون لازم می شود؟

وظیفه ی یک بالون «جداسازی موثر پتانسیل RF بین سامانه های متعادل و نامتعادل» است. بالون ها ممانعت می کنند که جریان های جبرانی در مسیرهایی جاری شوند که نباید در آنها حضور داشته باشند. یک بالون از انتشار سیگنال های تداخلی الکترومغناتیسی (EMI=Electromagnetic Interference) هنگام فرستندگی، و دریافت امواج و سیگنال های مزاحم و اختلالی و نویزهای مختلف در زمان گیرندگی پیش گیری می کند.

تصویر زیر عدم تعادل و توازن بین آنتن و خط انتقال (کابل رابط) را در حالت فرستندگی نشان می دهد. این عدم توازن باعث برگشت انرژی فرکانس بالا به تجهیزات مخابراتی و راه یافتن آن به اتصال زمینِ شبکه ی برق و نهایتاً ایجاد اختلال در دیگر وسایل برقی می شود.

.

.

بهترین بالون را چگونه می سازند ؟

برای ساختن یک بالون خوب باید نکته های زیر را در نظر داشت:

• داشتن مقاومت القایی بالا برای جریان های نامتعادل. قاعده ی کلّی این است که مقاومت القایی بالون 10 برابر بالاترین امپدانس باری باشد که به آن وصل خواهد شد. این مقدار متناظر است بر 21 دسی بل تضعیف جریان های نامتعادل)،
• هدف های مهم در فیزیکِ بالون: خودالقایی بالا، تعداد دور کم، طول اجرای کوتاه،
• هدف مهم در پاسخ فرکانس بالون: پهنای باند وسیع،
• برقراری این رابطه: مقاومت موجی رسانای پیچیده شده = میانگین هندسی امپدانس های ورودی و خروجی،
• مقاوم بودن سیم پیچ در برابر ولتاژهای بالا: مثلاً بهره گیری از خط انتقالی که با عایق تفلون ساخته شده باشد،
• تلفات اهمیِ اندک: به کارگیری سیم کلفت، نقره اندود شده، ماده ی رسانای کم مقاومت،
• جنس هسته ی سیم پیچ باید قادر به تحمل بالاترین فلوی مغناتیسی باشد. این به معنی بهره گیری از هسته ی ساخته شده از مواد کم تلفات است. به علاوه، هسته باید به اندازه ی کافی بزرگ باشد.

.

تفاوت میان «بالونِ جریان» و «بالون ولتاژ»

واژه ی بالون در بیشتر اوقات به دو نوع متفاوت از این افزاره اطلاق می شود:

.

• «بالون جریان» جریان های متعادل را ایجاد می کند.

بالونِ جریان به عنوان چوک نامتعادل (مسدودکننده ی امواج غلافی، چوک هم وجه Common mode choke) به کار برده می شود.

وظیفه ی یک بالونِ جریان این است که بر روی اتصالات خروجی خود جریان های یکسان از نظر بزرگی که در جهت های مخالف یکدیگر روان باشند، ایجاد کند. این امر می تواند موجب شود تا ولتاژ خروجی، یعنی آن ولتاژی که در اتصالات خروجی بالون نسبت به زمین قرار می گیرد، چنان مقداری را پیدا کند که برای ایجاد تقارن در جریان خروجی ضروری باشد.

.

• «بالون ولتاژ» ولتاژهای متعادل را ایجاد می کند.

این افزاره به فراوانی برای تطبیق دادن بین آنتن و خط انتقال در باند پهنی از فرکانس های کاری و به عنوان تبدیل کننده یا «ترانسفورمر امپدانس» به خدمت گرفته می شود. بالون های ولتاژی در بیش تر موارد با نرخ تبدیلی پیچیده می شوند که امپدانس های متفاوت بین ورودی و خروجی را به هم تبدیل کنند.

.

یک بالون جریان امواج غلافی را به طرز موثر تضعیف می کند. یک بالون ولتاژ برای ضعیف کردن امواج غلافی مناسب نیست. بالون ولتاژ تنها در صورتی از عهده ی این کار برخواهد آمد که همراه با یک بالون جریان 1:1 به کار گرفته شود (بالون هیبرید).

.

مشخصه های یک بالون ولتاژ

هر «بالون ولتاژ» بر  پایانه های خروجی خود ولتاژهای متعادلی را نسبت به پتانسیل زمین ایجاد می کند.

با استفاده از «بالون های ولتاژ» توازن و تقارن سفت و سختی پیدا می شود، زیرا سر وسط پیچش خروجی آن به زمینِ پیچش ورودی متصل است.

.

.

اصول کار هر «بالون ولتاژ» مانند یک ترانسفورمر است. یعنی: جریان در پیچش اولیه یک میدان مغناتیسی ایجاد می کند، این میدان در پیچش ثانویه ولتاژی را القا می کند. انتقال انرژی در آن از طریق فلوی مغناتیسی انجام می گیرد، لذا، هسته باید تحمل توان تبدیل شده را داشته باشد.

.

تبدیل (ترانسفورماسیون)

برای حفظ پهنای باند کافی، «بالون ولتاژ» را در بیش تر اوقات به صورت یک «اتوترانسفورمر»، درست مانند ترانس های خط در خطوط فشار قوی انتقال نیروی برق (TLT=Transmission-Line-Transmission)، می سازند.

اگر نسبت مقاومت ها “1” باشد، صحبت از یک بالون ولتاژ 1:1 خواهد بود، یعنی ترانسی که در هر دو طرف آن امپدانس و ولتاژ یکسانی داریم.

اگر نسبت مقاومت ها متفاوت باشد، ولتاژهای ورودی و خروجی با نسبت بین تعداد دور پیچش ها، و امپدانس ها با مربع نسبت بین تعداد دور پیچش ها متناسب خواهد بود.

.

بالون ولتاژ 1:4 – رفتار جریان نامتعادل

در حالت گیرنده، هر گاه جریان های نامتعادل از یک منبع (سیگنال یا اختلال) بر روی هر دو رسانای خط انتقال به طور مساوی وارد شوند، افزاره ی متعادل آنها را به طور کامل به زمین هدایت می کند.

.

.

هر گاه تعادل یا به عبارت بهتر «تقارن» در سامانه ی آنتن رعایت نشده باشد، مثلاً اگر خط انتقال به صورت قائم به سمت آنتن دوقطبی نرفته باشد، یا شاخه های دایپل دقیقاً متعادل نباشند، و امثال این خطاها، ممکن است بخش هایی از جریان متعادل در بارِ متصل به سامانه ی آنتن، یک ولتاژ ناخواسته ی پارازیتی تولید کند. همین امر در حالت فرستنده نیز متصور است، با این تفاوت که بخشی از انرژی فرستنده به دایپل نمی رسد و در طول خط انتقال تشعشع خواهد کرد.

.

در تصویر زیر سیم های پیچیده شده بر روی هسته به رنگ های آبی و قرمز نشان داده شده اند. از این پیچش ها تنها جریان متعادل می تواند گذر کند، زیرا آنها به علت نوع پیچیدن پیچش ها برای جریان های نامتعادل مانند یک چوک مسدود کننده عمل می کنند. از نوع ترسیم آنها (اندازه ی پیکان ها) می توان تشخیص داد که اجزای جریانی در محدوده ی سیم های دوقلو همیشه به یک اندازه بزرگ هستند.

.

.

در صورت تغذیه با جریان متعادل از طریق کابل هم محور (تصویر سمت چپ) نیمی از جریان به صورت جریان متعادل از سیم های دوقلو عبور می کند. نیمه ی دیگر به دایپل می رسد. بنابراین، همزمان یک تبدیل ولتاژ 2:1 صورت می گیرد، تمام توان به دایپل می رسد، مقاومت پای آن باید مقدار اهمی ای چهار برابر امپدانس کابل را داشته باشد.

در حالت حضور جریان نامتعادل با دامنه ی مساوی روی هر دو سیم دایپل نسبت به زمین، اثر بالون ما که با دو رشته سیم پیچیده شده این خواهد بود که جریان نامتعادل را به شکل یک جریان متعادل به طور کامل از پیچش گذر دهد. این با یک اتصال کوتاه به زمین قابل مقایسه است که باعث می شود چیزی برای نفوذ به کابل کواکسیال باقی نماند.

اگر جریان نامتعادل با دامنه های نامساوی روی دو سیم تقسیم شود، تفاوت دو جریان راه انحرافی از درون کابل کواکسیال را در پیش خواهد گرفت. بالون ولتاژ دیگر به عنوان عضو جداکننده عمل نخواهد کرد و هیچ جریان متعادلی را از خود عبور نخواهد داد.

.

فقط در حضور بار دقیقاً متعادل است که یک بالونِ ولتاژ از اختلال ناشی از جریان نامتعادل ممانعت به عمل می آورد.

.

ادامه دارد …

.

.

مطالب مرتبط:

بـالـون: شناخت، ساخت، سنجش -3

بـالـون: شناخت، ساخت، سنجش -1

.

.

www. etesalkootah.ir ||   2016-04–23 ©  2015 www.etesalkootah.ir  © All rights reserved. تمامی حقوق برای www.etesalkootah.ir محفوظ است. بیان شفاهی بخش یا تمامی یک مطلب از www.etesalkootah.ir در رادیو،  تلویزیون و رسانه های مشابه آن با ذکر واضح “اتصال کوتاه دات آی آر” بعنوان منبع مجاز است. هر گونه  استفاده  کتبی از بخش یا تمامی هر یک از مطالب www.etesalkootah.ir در سایت های اینترنتی در صورت قرار دادن لینک مستقیم و قابل “کلیک” به آن مطلب در www.etesalkootah.ir مجاز بوده و در رسانه های چاپی نیز در صورت چاپ واضح “www.etesalkootah.ir” بعنوان منبع مجاز است.

در این رشته مقاله ها با ترانسفورماتورهای فرکانس بالای تبدیل امپدانس موسوم به «بالون» و ریزِ جزییات فنی آنها به طرزی موجز و دقیق و موثر آشنا می شویم و راه های ساختن انواع و اقسام بالون ها را یاد می گیریم

.

.

در این رشته مقاله ها با ترانسفورماتورهای فرکانس بالای تبدیل امپدانس موسوم به «بالون» و ریزِ جزییات فنی آنها به طرزی موجز و دقیق و موثر آشنا می شویم و راه های ساختن انواع و اقسام بالون ها را یاد می گیریم.

آن چه که در این بخش به خوانندگان گرامی تقدیم می شود عبارت است از:

• اثر پوستی
• جریان های متعادل و نامتعادل بر روی سیم ها و کابل ها
• علل عدم تقارن در سامانه های آنتن
• چگونگی پیدایش امواج ایستاده
• جریان های جبرانی و متعادل کننده به عنوان سرچشمه های اختلال
• چند و چونِ کارکرد بالون
• تفاوت: «بالون جریان» و «بالون ولتاژ»
• راهِ بهینه ی ساخت بالون چیست؟

.

اثر پوستی

در یک رسانای الکتریسیته، مثلاً در یک سیم مسی، که جریان متناوب از آن در حال گذر از آن است، «چگالی جریان» در بطن سیم کم تر از چگالی جریان گذرنده از سطح آن است. هر چه فرکانس جریان متناوب گذرنده از سیم بیش تر شود، مقدار جریان گذرنده از دل سیم کمتر می شود و تقریباً به صفر می رسد. این موضوع سبب می شود که ضخامت داخلی سیم هیچ نقشی در انتقال جریان نداشته باشد.

با بالا رفتن فرکانس، مقطعی از سیم که در گذر جریان موثر است، نازک تر می شود. به این پدیده «اثر پوستی» (Skin effect) می گویند.

.

.

با افزایش فرکانسِ جریان عبوری در رساناها، اعم از سیم و کابل و هادی های مسطح، عمق نفوذ این جریان های متناوب در درون فلز رسانا به خاطر «اثر پوستی» کاهش پیدا می کند.

.

حمل انرژی در «کابل هم محور» (کواکسیال)

هر کابل هم محور به خاطر وجود «اثر پوستی» از لحاظ نظری دارای سه رسانای الکتریکی است:

.

.

حمل و انتقال انرژی در هر کابلِ هم محور به صورت «امواج ترانسورسال» در یک میدان الکترومغناتیسی در فاصله ی میان رسانای محوری (سیم مغزی) و رسانای محافظ (شیلد) صورت می گیرد. یادآور می شود که امواج ترانسورسال امواجی هستند که عمود بر جهت و سوی انتشارشان نوسان می کنند. آزمایشِ آشنایِ بستن یک سر طنابی به نقطه ای ثابت و در دست گرفتن و تکان موجی دادن به انتهای دیگر آن و حرکت پیشرونده ی موج در طول طناب، نمونه ای گویا از یک موج ترانسورسال است.

جریان روی رسانای محوری و جریان روی دیواره ی داخلی رسانای محافظ از نظر مقدار با هم مساوی هستند، اما جهت آنها در خلاف یکدیگر قرار دارد.

بر روی دیواره ی بیرونی رسانای محافظ هیچ جریانی روان نمی باشد.

.

.

مقدار جریان در رسانای محوری با مقدار جریان در دیواره ی داخلی رسانای محافظ برابر، اما جهت آنها مخالف بکدیگر است.

بر روی دیواره ی بیرونی رسانای محافظ هیچ جریانی گذر نمی کند.

.

در کابل های هم محور (کواکسیال) رسانای سوم یا همان دیواره ی بیرونی شیلد محافظ، «ضریب شتاب» متفاوتی (کمتری) نسبت به همین عامل در رسانای محوری (سیم مغزی) دارد.

.

جریان های متعادل و نامتعادل

انتقال انرژی در درون خط انتقال (کابل) از چشمه ی سیگنال به سوی بار به صورت امواج ترانسورسال است.

در هر دو رسانای کابل جریان های یکسان، اما در سمت و سوی مخالف گذر می کنند. به این ها «جریان های متعادل» می گویند.

میدان های متعادل (ناهمفاز = متقارن) در خط انتقال یکدیگر را خنثی می کنند. به این دلیل، در خودِ خط انتقال «انتشار انرژی» صورت نمی گیرد. همچنین هیچ «میدان انتشاری» از بیرون نمی تواند به خط انتقال وارد شود.

در نقطه ی تغذیه ی هر دایپل، «جریان متعادل» روی خط انتقال به یک «جریان نامتعادل» بر روی اِلِمان های انتشاردهنده ی آنتن (رادیاتورها) تبدیل می شود. جریان های نامتعادل بر روی آنتن موجب جداشدن موج از آنتن و «انتشار امواج الکترومغناتیسی» در فضا می شوند.

.

.

جریان و موج در یک دوقطبی (دایپُل)

.

.

چنان که در تصویر بالا ترسیم شده است، جریان در خط انتقال متعادل است، در صورتی که همین جریان بر روی المان های دوقطبی آنتن، نامتعادل می شود.

میدان های پیرامون یک «آنتن دوقطبی» یا «دایپُل» را می توان به صورت زیر تصویر کرد.

.

.

آنچه در بالا دیده می شود، چگونگی انتشار میدان از یک آنتن دوقطبی «در حالت ایده آل» است. در عمل، اما، عوامل و عوارض زیادی که در نزدیکی آنتن واقع هستند، بر «الگوی انتشار امواج» از آن تاثیر می گذارند. به این دلیل، الگوی انتشار واقعیِ یک آنتن دوقطبی از حالت متعادل خارج می شود. در تصویر زیر تاثیر عوامل پیرامونی بر الگوی انتشار یک دایپل تصویر شده است.

.

.

وجود عوارض مختلف در پیرامون آنتن سبب ایجاد امپدانس های متفاوت در شاخه های آنتن دوقطبی می شود. این نامتعادل بودن امپدانس ها به نوبه ی خود باعث بروز اختلاف پتانسیل های ناهمسان بین شاخه های آنتن و زمین می شود.

نتیجه ی این عدم توازن، پدیدآمدنِ جریان های جبرانی (جریان غلاف یا جریان عدم تقارن/عدم تعادل) بر روی خط انتقال می شود.

.

.

وجود این جریان ها به صورت «تداخل فرکانس بالا» در دستگاه های الکترونیکی حساس دریافت می شود و در کارکرد آنها اختلال ایجاد می کند. نمونه ی خوبی از این اختلال، برهم خوردن تصویر و صدای گیرنده ی تلویزیون بر اثر فرکانس های بالایی است که به صورت پارازیتی از غلاف کابل هم محور و در طول خط انتقالِ انرژیِ فرکانس بالا به آنتن دوقطبی، از آن منتشر می شوند.

.

جریان های غلاف، جریان های عدم تقارن – مدل پدیدآمدن آنها

مطابق تصویر زیر، انرژی فرکانس بالا به صورت جریان I₁ در رسانای مرکزی (سیم مغزی) کابل هم محور، و جریان I₂ بر دیواره ی درونیِ رسانای محافظِ کابل (شیلد) به سمت آنتن برقرار است.

قدر مطلق I₁ و I₂ برابر، اما سوی حرکت آنها مخالف یکدیگر است.

دیداره ی بیرونیِ محافظ به عنوان رسانای جداکننده میان بازوی 2 آنتن دوقطبی و زمین عمل می کند.

عدم تقارن در آنتن سبب بروز یک اختلاف پتانسیل نسبت به زمین می شود.

در نتیجه ی این اختلاف پتانسیل، جریان های فرکانس بالا (I₃) بر روی دیواره ی بیرونی کابلِ هم محور روان می شوند. در نتیجه، کابل مانند یک آنتن شروع به انتشار موج می کند!

.

.

جریان های عدم تقارن/عدم تعادل یا جریان های غلافی،جریان های جبرانی هستند که به خاطر وجود پتانسیل های متفاوت میان سامانه های متعادل و نامتعادل پدیدار می شوند.

.

در برابر امواج غلافی چه باید کرد؟

باید دانست، جریان های متعادل که مسوول انتقال انرژی در خط انتقال هستند، مورد نظر و مطلوب می باشند.

جریان های نامتعادل سبب ایجاد امواج غلافی می شوند، و به عبارت دیگر عامل انتشار موج از کابل (در فرستنده ها) یا دریافت امواج اختلالی (در گیرنده ها) می باشند. بنابراین، جریان های نامتعادل نامطلوب هستند.

برای مقابله با پیداشدن امواج پوششی یا همان امواج غلافی، به افزاره ای نیاز داریم که به جریان های متعادل، بی هیچ منعی، اجازه ی عبور دهد، و همزمان بتواند مسیر گذر جریان های نامتعادل را به نحو موثری مسدود کند. افزاره ای که مراقب باشد تا در یک گذرگاه «متعادل/غیرمتعادل» یا به عبارت دیگر یک گذرگاه «بالانس/نابالانس» (Balanced/Unbalanced)، فقط جریان های بالانس شده عبور کنند.

این افزاره «بالون» (Balun) نام دارد. این یک نامِ ساختگی است و از ترکیب حروف آغازین واژه های Balanced و Unbalanced ساخته شده است. در نوشته های مختلف ممکن است بالون با نام هایی چون «بالون گانِلا» (Guanella-Balun) به معنی «بالون بدون هسته»، «فیلتر امواج غلافی» (Cheath Current Filter)، «چوک هم فاز»، و «چوک هم وجه» (Common-Mode Choke) نیز خوانده شود.

.

وظیفه ی یک «بالون جریان»، حذف کردن موثر جریان های غلافی است.

.

ادامه دارد…

.

.

مطالب مرتبط:

روش آسان تفکیک و تشخیص فریت‌هایی که در اختیار داریم
بـالـون: شناخت، ساخت، سنجش -2

.

.

www. etesalkootah.ir ||   2016-04–23 ©  2015 www.etesalkootah.ir  © All rights reserved. تمامی حقوق برای www.etesalkootah.ir محفوظ است. بیان شفاهی بخش یا تمامی یک مطلب از www.etesalkootah.ir در رادیو،  تلویزیون و رسانه های مشابه آن با ذکر واضح “اتصال کوتاه دات آی آر” بعنوان منبع مجاز است. هر گونه  استفاده  کتبی از بخش یا تمامی هر یک از مطالب www.etesalkootah.ir در سایت های اینترنتی در صورت قرار دادن لینک مستقیم و قابل “کلیک” به آن مطلب در www.etesalkootah.ir مجاز بوده و در رسانه های چاپی نیز در صورت چاپ واضح “www.etesalkootah.ir” بعنوان منبع مجاز است.

هدف اصلی از ساختن این مشعل پلاسمایی استفاده از آن در یک پروژه ی «بلندگوی پلاسمایی» بوده، اما برای برخی کارهای دیگر هم قابل استفاده است، مثلاً هنگامی که شما به یک پلاسمای دایمی به صورت «پیلوت» احتیاج داشته باشید

.

.

هدف اصلی از ساختن این «مشعل پلاسمایی» استفاده از آن در یک پروژه ی «بلندگوی پلاسمایی» بوده، اما، علاوه بر این که می تواند پایه ای برای ساختن یک بلندگوی پلاسمایی باشد، برای برخی کارهای دیگر هم قابل استفاده است، مثلاً هنگامی که شما به یک پلاسمای دایمی به صورت «پیلوت» احتیاج داشته باشید.

در طراحی مدار تلاش شده تا با کم ترین افزاره ها بهترین نتیجه به دست آید. به همین خاطر خواننده ی علاقه مند، می تواند با بهبود بخشیدن به مدار و استفاده از افزاره های بیش تر و بهتر کردن مدار، آن را توسعه دهد و با نیاز خود منطبق سازد. مهم این است که «این مدار کار می کند»!

.

تشریح مدار

قلب مدار شامل سه سیم پیچ و یک ماسفت است. یکی از سیم پیچ ها به عنوان چوک مسدودکننده عمل می کند و به این دلیل هیچ تاثیری بر شعله ی پلاسما ندارد. سیم پیچ دوم، اما، کاملاً فرق می کند. بهینه آن است که این سیم پیچ با پیچیدن 6 دور سیم لاکی روی لوله ای به قطر 2/5 سانتی متر ساخته شود. در هنگام طراحی متوجه شدم که اگر حلقه های سیم پیچ را کمی از هم باز کنم، شعله ی پلاسما درازتر می شود، اما همزمان مصرف جریان هم بالا می رود. در بهترین حالت باید راه حلی را پیدا کرد که به قول معروف نه سیخ بسوزد و نه کباب! یا به زبان الکترونیک «شعله خوب بسوزد، اما ماسفت نسوزد»! این راه میانه بین درازی شعله ی پلاسما و مصرف جریان مدار را، بر حسب نوع نیاز، خودِ خواننده باید تشخیص دهد.

.

.

حالا بپردازیم به سیم پیچ سوم. این سیم پیچ هم باید تقریباً همان قطری را داشته باشد که سیم پیچ دوم دارد. تنها تفاوت در تعداد دور پیچش آن است که بیش تر می باشد، خیلی بیش تر! در اینجا تعداد دور سیم پیچ در حدود 130 دور خواهد بود.

.

پس از ساختن

وقتی که ساختن دستگاه به پایان رسید، پیش از متصل کردن منبع تغذیه به آن، باید پتانسیومتر و خازن متغیر مدار در کمینه ی مقدار خود قرار داده شده باشند (سر لغزنده ی پتانسیومتر در سمت زمین مدار، جوشن های خازن متغیر کاملاً بیرون از یکدیگر). این موضوع بسیار مهم است، زیرا حالت هایی از تنظیم این دو افزاره وجود دارد که در آنها مصرف جریان بی نهایت بالا می رود که به مرگ زودرس ماسفت ناکام (!) منجر خواهد شد. بنابراین، نکته ی گفته شده را فراموش نمی کنیم.

پس از روشن کردن دستگاه، پتانسیومتر را به آرامی آن قدر می چرخانیم تا جریان مصرفی مدار به 100 میلی آمپر برسد. سپس به آرامی خازن متغیر را می گردانیم تا مدار شروع به نوسان سازی کند. از یک مقدار معین ولتاژ به بعد، یک شعله ی پلاسمایی بسیار بسیار داغ پیدا می شود. فرکانس نوسان مدار به تعداد دور سیم پیچ سوم مدار که سیم پیچ «مدار هماهنگی» یا «مدار تشدید» است، بستگی دارد. به این سیم پیچ، «سیم پیچ تشدیدگر» یا به فرنگی «سلفِ رزوناتور» می گویند. این مدار از یک مدار تشدید LC (شامل خازن و سیم پیچ) تشکیل یافته است. به کمک خازن متغیر این مدار تشدید را روی فرکانس تشدیدِ رزوناتور تنظیم می کنیم. بنا به مشاهده ی من، شعله ی پلاسما در فاصله ی ولتاژهای 15 و 20 ولت پدیدار می شود.

.

.

چند نکته ی مهم

من به شما توصیه می کنم که این دستگاه را نسازید! اما اگر به مسوولیت خودتان آن را ساختید، برای ساخت سیم پیچ ها، به ویژه سیم یپچ 130 دوری از لوله ی سرامیکی استفاده کنید. این لوله ها را از جاهایی که لوارم نسوز برای بخاری های برقی و گرمکن ها می فروشند (مثلاً در تهران- پشت شهرداری – پاساژ فُتُوّت) تهیه کنید.

همچنین ترانزیستور مدار را به یک گرماگیر مجهز کنید تا بتواند حرارت خود را به خوبی به پیرامون خود پس بدهد.

ترانزیستور ماسفت را می توانید با انواع دیگری که در اختیار دارید جایگزین کنید. برخی ماسفت های حتی مشابه برای برخی مصارف بهتر از انواع دیگر هستند. لذا، خوب است که چند ماسفت را برای کسب بهترین نتیجه امتحان و مقایسه کنید.

بهترین گزینه برای خازن متغیر دستگاه، یک خازن متغیر رادیوی موج متوسط «با عایق هوا» است. یافتن این نوع خازن ها کمی مشکل است و بهترین منبع تهیه ی آنها رادیوهای لامپی خیلی قدیمی هستند. این خازن ها را می توانید از یک تعمیرکار کهنسال رادیو و تلویزیون یا در میان رادیوهای اوراقی کهنه پیدا کنید. اما اگر «یافت می نشود آنچه آرزوست» (!) چاره ای نیست جز استفاده از خازن متغیر رادیوهای ترانزیستوری. این افزاره ها معمولاً دارای 3 پایانه هستند که به معنی دو خازن 260 پیکوفارادی است که یکی از پایانه های هر دو خازن به هم متصل هستند. چون مدار ما به خازنی با ظرفیت حدود 500 پیکوفاراد احتیاج دارد، باید این دو خازن را با هم موازی ببندیم.

.

.

برای این کار کافی است که دو پایه ی کناری را با تکه ای سیم کوتاه به هم لحیم کرده و از آن و پایه ی میانی به عنوان یک خازن با بیشینه ی ظرفیت 520 پیکوفاراد استفاده کنیم. خازن های با عایق هوا نیز از نظر پایانه ها با خازن های متغیر با عایق فویل پلاستیک مشابهت دارند.

و همچنین پیش از هر چیز از یاد نبرید که:

• شعله ی پلاسما فوق العاده داغ است و بی احتیاطی در استفاده از دستگاه می تواند باعث سوختگی های سخت و بسیار عمیق شود. توجه داشته باشید که این مدار یک اسباب بازی نیست.
• در حین کار با این دستگاه کودکان به هیچ وجه نباید در اطراف شما حضور داشته باشند.
• این دستگاه تشعشع شدید و قوی الکترومغناتیسی دارد. بنابراین، آن را در حضور افرادی که قلب آنها به دستگاه های کمکی ضربان قلب مانند Pace maker مجهز است، هیچگاه روشن نکنید!
• وجود شعله و گرم شدن شدید افزاره های این مدار می تواند موجب آتش سوزی، انفجار افزاره ها و ایجاد خسارت مادی و جانی شود. بنابراین، اگر به مسوولیت خودتان آن را ساختید، مراقب خودتان، دیگران و وسایل منزل از فرش و میز و… باشید.

.

.

مطالب مرتبط:

http://etesalkootah.ir/1394/12/13/Rediscovering_the_magic_of_wireless_communication

http://etesalkootah.ir/1394/05/01/Strong_RF_Discharge_Circuit

http://etesalkootah.ir/1394/07/24/Hi_Voltage_from_Ignition_Coils

http://etesalkootah.ir/1394/11/24/Ruehmkorff_Inductor_Spark_Coil

http://etesalkootah.ir/1394/08/01/Simplest_ever_Electrochocker

http://etesalkootah.ir/1394/07/24/Hi_Voltage_from_Ignition_Coils

http://etesalkootah.ir/1394/05/03/Safety_under_Magnetic_Fields

http://etesalkootah.ir/1394/05/03/Safety_In_Magnetic_Fields

.

.

برای مطالعه ی بیش تر:

http://hupaa.com/20000000000002680/%d9%81%db%8c%d8%b2%db%8c%da%a9-%d9%be%d9%84%d8%a7%d8%b3%d9%85%d8%a7

http://vaavak.com/product/vp-000257/

.

.

آخرین به روز رسانی:

29 آذر 1395

.

.

www. etesalkootah.ir ||   2016-04–19 ©  2015 www.etesalkootah.ir  © All rights reserved. تمامی حقوق برای www.etesalkootah.ir محفوظ است. بیان شفاهی بخش یا تمامی یک مطلب از www.etesalkootah.ir در رادیو،  تلویزیون و رسانه های مشابه آن با ذکر واضح “اتصال کوتاه دات آی آر” بعنوان منبع مجاز است. هر گونه  استفاده  کتبی از بخش یا تمامی هر یک از مطالب www.etesalkootah.ir در سایت های اینترنتی در صورت قرار دادن لینک مستقیم و قابل “کلیک” به آن مطلب در www.etesalkootah.ir مجاز بوده و در رسانه های چاپی نیز در صورت چاپ واضح “www.etesalkootah.ir” بعنوان منبع مجاز است.

نروژ به عنوان نخستین کشور جهان خرید خودروهای بنزینی و دیزلی را از سال 2025 میلادی (1404 خورشیدی) ممنوع اعلان کرد. از امروز تا روزی که در خیابان های این کشور فقط خودروهای برقی در رفت و آمد باشند، فقط 9 سال باقی مانده است

.

.

.

نروژ به عنوان نخستین کشور جهان خرید خودروهای بنزینی و دیزلی را از سال 2025 میلادی (1404 خورشیدی) ممنوع اعلان کرد. از امروز تا روزی که در خیابان های این کشور فقط خودروهای برقی در رفت و آمد باشند، فقط 9 سال باقی مانده است.

پس از آن و از آغاز سال 2025 میلادی، تنها و تنها خودروهای برقی دارای فن آوری «باتری» یا «سلول سوختی» مجاز به فروش در این کشور خواهند بود.

علاوه بر این، در سال های میان 2018 و 2029 یک حجم سرمایه گذاری به مبلغ یک میلیارد یورو به برنامه ریزی های ترافیکی اختصاص داده شده است که قرار است در احداث شبکه ای از راه های دوچرخه رو هزینه شود. هدف از مجموعه ی این تمهیدات، کاستن از انتشار گازهای گلخانه ای به نصف مقدار کنونی آن تا سال 2030 است.

بر اساس این برنامه ریزی ها، تا سال 2030 بایستی 75% از اتوبوس های بیابانی و همه ی ماشین های باری کوچک، بدون اگزوز و بدون تولید هیچگونه گاز و دودی، جاده های این کشور را بپیمایند. میزان تبدیل برای کامیون های سنگین تا تاریخ یادشده رقم 50% در نظر گرفته شده است. مجلس نروژ در آغاز سال 2017 روی این طرح دولت که در 300 صفحه تشریح شده، نظر خواهد داد.

بر خلاف کشورهای دیگر که در آنها «خودروهای هایبرید» (برقی-بنزینی) مورد توجه قرار دارند، در نروژ ارجحیت به وسایط نقلیه ای داده شده که نیروی محرکه ی آنها فقط از انرژی الکتریکی سرچشمه گرفته باشد.

البته در اینجا نباید فراموش کرد که نروژ، خود یک کشور نفتخیز، تولیدکننده و صادرکننده ی نفت و گاز است. اما از این نوع سوخت برای تولید برق استفاده نمی کند، همچنان که نیروی هسته ای و یا ذغال سنگ هم در این کشور تولید نمی شوند.  علاوه بر این در کشور ثروتمند نروژ نیز دارد تغییراتی به وجود می آید. در اخبار اقتصادی جراید به روشنی دیده می شود که «سال های چرب و شیرین» در حال طی شدن هستند. چند سالی است که درآمد نفتی این کشور در یک صندوق ویژه با نام Oil fond پس انداز می شود که باید در دوران «پسا نفت» در خدمت مردم این کشور باشد. اصل وجوه این صندوق، که تا امروز به 900 میلیارد یورو رسیده است، به شدت از دسترس سیاست مداران دور نگه داشته شده است و فقط درآمد بهره ی آن می تواند برای جبران کسری بودجه های دولت هزینه شود.

لایحه ای که به زودی در نروژ به قانون تبدیل خواهد شد، می تواند در کشورهای دیگر نیز به کار گرفته شود. در این مسیر به راه های دیگری نیز می توان فکر کرد: مثلاً به ممنوعیت سامانه های گرمایشی نفتی و گازی در کشور دانمارک! در این کشور از سال 2013 نصب مشعل های گرمایش نفتی و گازی تازه در ساختمان ها ممنوع شده است.

تمام این ایده ها به توسعه ی فن آوری های تازه، تولید محصولات جدید و در نهایت اشتغال هر چه بیشتر و چرخش سالم اقتصادی کمک خواهد کرد. امری که ما ایرانیان نیز به عنوان کشوری برخوردار از نیروی متخصص و جوان فراوان باید به آن توجه ویژه داشته باشیم.

خوشبختانه در این روزها «علیرضا دائمی»، معاون وزیر نیرو، از آغاز کار مهندسی معکوس نخستین خودرو سبز (خودرو پاکیزه برای محیط زیست) در کشور خبر داد.

.

 

.

بنا به گزارش ها، نخستین نمونه خودروهای برقی ساخت شرکت نیسان ژاپن به نام لیف (LEAF) به کشور وارد شده و متخصصان ایرانی با مهندسی معکوس به دنبال دستیابی به فناوری این خودروها هستند تا در آینده ی نزدیک شاهد توسعه خودروهای خورشیدی و الکتریکی در کشور باشیم.

معاون وزیر نیروی ایران همچنین افزوده است: “مطابق برنامه ریزی انجام شده، در برنامه ششم توسعه بخشی از خودروهای با سوخت فسیلی و موتورهای حرارتی کشور با خودروهای سبز جایگزین می شوند که کاهش آلودگی هوا و کاهش مصرف انرژی را به دنبال خواهد داشت.”

.

.

مطالب مرتبط:

.

.

منابع:

http://www.saving-volt.de

http://www.nzz.ch

http://www.ecoquent-positions.com

.

.

www. etesalkootah.ir ||   2016-04–01

ALL RIGHTS RESERVED ©  2015 www.etesalkootah.ir تمامی حقوق برای www.etesalkootah.ir محفوظ است. بیان شفاهی بخش یا تمامی یک مطلب از www.etesalkootah.ir در رادیو،  تلویزیون و رسانه های مشابه آن با ذکر واضح “اتصال کوتاه دات آی آر” بعنوان منبع مجاز است. هر گونه  استفاده  کتبی از بخش یا تمامی هر یک از مطالب www.etesalkootah.ir در سایت های اینترنتی در صورت قرار دادن لینک مستقیم و قابل “کلیک” به آن مطلب در www.etesalkootah.ir مجاز بوده و در رسانه های چاپی نیز در صورت چاپ واضح “www.etesalkootah.ir“ به عنوان منبع مجاز است.

در اینجا تجربه ی خودم را در ارتباط با یک «فرستنده ی جرقه ای ولتاژ بسیار زیاد» و یک «آشکارساز کوهرر» شرح می دهم! اما پیش از آن که سخنم را در این موردها آغاز کنم، داشتنِ کمی اطلاعات زمینه ای در مورد طرز کار این نوع مخابره لازم است. ما در اینجا پا توی کفش پیشگامان و نخستین ها در عرصه ی دانش الکتریسیته خواهیم کرد و دنیا را از زاویه ی کاملاً متفاوتی نگاه خواهیم کرد!

.

.

در این دورانِ مدرن، سخن راندن از فن آوری های پیشرفته مانند تلفن همراهِ نسل 5 و ماهواره های مخابراتی و تلویزیون سه بُعدی کار ساده ای است. اما اگر به دنیای دور و بر خود طوری نگاه کنیم که گویا نخستین بار است که با این تجهیزات روبرو می شویم و انگار این چیزها را پیش از این ندیده بودیم، ممکن نیست که حیرت زده و متعجب نشویم. کدام فن آوری در پشت همه ی این ابزار زندگی مدرن پنهان است؟ آن فن آوری چگونه به وجود آمد و دوران کودکی و نوجوانی خود را چگونه گذراند؟

من می خواهم در این مقاله داستانی را برای شما تعریف کنم که پیش زمینه ی بسیاری از مهم ترین اختراع های فن آوری در عصر جدید قرار دارد: داستان مخابرات بی سیم.

همچنین، در اینجا تجربه ی خودم را در ارتباط با ساختن یک «فرستنده ی جرقه ایِ ولتاژ بسیار زیاد» و «آشکارسازِ کوهرر» (Coherer) شرح می دهم! اما پیش از آن که سخن ام را در این موردها آغاز کنم، داشتنِ کمی اطلاعات زمینه ای در مورد طرز کار این روش مخابره ی بی سیمِ پیام لازم است. ما در اینجا پا در کفش پیشگامان و نخستین ها در عرصه ی دانش الکتریسیته خواهیم کرد و به دنیای فن آوری بی سیم از زاویه ی کاملاً متفاوتی نگاه خواهیم کرد!

***

سال ها پیش، در روزگاری که نه تلفن همراهی در کار بود و نه واژه ی اینترنت به گوش کسی خورده بود، یک دانشمند بزرگ به نام «مایکل فارادی» هنگام بررسی اثر میدان مغناتیسی بر روی نور قطبیده (اثر فارادی)، حدس و گمان هایی را در مورد «وجود امواج الکترومغناتیسی» مطرح کرد. فارادی گمان می برد که نور هم باید شکلی از انتشارِ اختلالیِ الکترومغناتیسی در فضا باشد. البته، این فکر با شک و تردیدهای فراوانی مواجه شد، و تا پیش از اثبات ریاضیاتی آن توسط ریاضی دان برجسته، جیمز کلارک ماکسوِل، در مقاله ای با نام «نظریه ی دینامیک میدان الکترومغناتیسی» (1865) توسط همه ی صاحب نظران دوران رد شد. ماکسول وجود ان چنان امواج الکترومغناتیسی ای را پیش گویی کرده بود که می توانستند با سرعت نور تا بی نهایت سفر کنند، تا این که روزی به کلّی جذب و محو شوند. او وجود این امواج را به صورت نظری و با استفاده از روش های ریاضی، اما بدون آزمایش و تجربه، اثبات کرد.

در حدود سیزده سال بعد، دیوید ادوارد هیوز (یک نوازنده ی آکاردئون و مخترع) چیز عجیبی را مشاهده کرد: وقتی روی «ترازوی اندوکسیونی» خود کار می کرد، در محلِ یک کنتاکتِ شُل جرقه هایی زده می شدند. هیوز متوجه شد که یک مدار تلفن بسته شده به میکروفن ذغالی در سمت دیگر اتاق، به ترتیبی که برای او ناشناخته بود، این اختلال را دریافت می کند و با هر جرقه صدای کوتاه و ناواضحی از میکروفن آن به گوش می رسد. او مدار تلفن را از اتاق بیرون برد و دید که حتی تا 500 متری نیز صداهای «کلیکی» که سیم پیچ او تولید می کردند، از میکروفن شنیده می شوند! ما می توانیم این موضوع را به عنوان اولین تلفن همراه در تاریخ فرض کنیم! هیوز می نویسد:

…”علاوه بر این، تحقیقات نشان دادند که در هر بار قطع جریان در هر سیم پیچ، این افزاره چنان جریان نیرومندی از خود بیرون می دهد که تمام فضای اتاق (یا حتی چندین اتاق) را دارای یک «بار لحظه ای نامریی» می کند، به طوری که، اگر یک میکروفن در ارتباط با یک تلفن در دسترس و در نزدیکی آن باشد، می تواند با ایجاد صداهایی، حضور جریان نیرومند این بارها را آشکار کند. این موضوع مرا به انجام آزمایش هایی برای یافتن بهترین نوع گیرنده برای این امواج الکتریکی نامریی، که به روشنی تا فاصله های دور نفوذ می کنند و از همه ی موانع مانند دیوارها و غیره رد می شوند، انگیزاند. من به این نتیجه رسیدم که همه ی کنتاکت های میکروفنی و پست های تلفن شدیداً به این امواج حساس هستند…”

به نظر می رسد که اعضای «انجمن سلطنتی» هنگام نمایش این کشف هیوز تصور کردند که این موضوع تنها نتیجه ی «اثر خودالقایی» است. آنها نفهمیدند که هیوز به طور اتفاقی همان «امواج الکترومغناتیسی» را کشف کرده است که ماکسول و فارادی وجود آن را پیش گویی کرده بودند. هیوز هیچ مقاله ای در مورد کشف خود به چاپ نرساند و موضوع به بوته ی فراموشی سپرده شد.

.

.

هاینریش هرتس، فیزیکدان آلمانی، در سال 1880 تلاش کرد تا وجود امواج الکترومغناتیسی ماکسول را اثبات کند. او پس از مشاهده ی جرقه های القا شده در یک جفت «چنبره ی ریس» (Riess Spiral) به این نتیجه رسید که این پدیده می تواند برای آشکارسازی امواج مورد استفاده قرار گیرد.

.

.

او یک «فرستنده با فاصله ی جرقه»، و یک گیرنده (شامل یک حلقه ی سیمی با شکاف کوچکی در آن به عنوان فاصله ی جرقه) تدارک دید. هرتس فکر می کرد که اگر فرستنده ی جرقه ای امواج الکترومغناتیسی ایجاد کند، حلقه ی سیمی که در بالا ذکر شد، آن را دریافت خواهد کرد و او جرقه ی کوچکی را در فاصله ی جرقه ی این حلقه ی سیمی خواهد دید. به علت ریز بودن جرقه ها، هرتس مجبور بود در اتاق تاریک از میان یک ذره بین به این شکاف بنگرد تا بتواند شاهد ظاهر شدن جرقه ای باشد.

.

.

در همین حدود زمانی، دانشمند دیگری به نام «اولیور لاج» (Oliver Lodge) بررسی هایی در ارتباط با جرقه زنی میله های عایق شارژشده با الکتریسیته ی ساکن را انجام می داد. او برای آزمایش های خود در تولید «صاعقه ی مصنوعی» یا همان «جرقه های ولتاژ زیاد» ، از «بطری های لایدن» استفاده می کرد. او دو رشته سیم اضافی را به فاصله ی جرقه وصل کرد (تصویر زیر را ببینید) و بر روی آنها تعدادی فاصله ی جرقه ی دیگر نیز تعبیه کرد. او مشاهده کرد که وقتی بطری های لایدن تخلیه می شوند، جرقه در تمام فاصله ها به طور همزمان پیدا می شوند. او همچنین متوجه شد که جرقه ها در نقاط بخصوصی قوی تر از دیگر نقاط هستند. امروز می توانیم بگوییم که او در یک اتاق تاریک به روشنی شاهد قوس الکتریکی بین سیم ها در فواصل «نیم طول موجی» بوده است. لاج با دیدن این الگوی جرقه زنی، فهمید که امواج الکترومغناتیسی پیش گویی شده توسط ماکسوِل را کشف کرده است.

.

.

هرتس هم جرقه هایی را که آرزوی دیدن شان را داشت، دید. نهایتاً، در نتیجه ی آزمایش ها و تجربیات هرتس و لاج، وجود امواج الکترومغناتیسی ماکسوِل به اثبات رسید.

لاج در پی طراحی وسیله ی بهتری (آشکارساز یا دتکتور) برای آشکار کردن این امواج بود. آشکارسازی که لاج مورد استفاده قرار داد «کوهِرِر» نامیده شد. به عقیده ی من، این وسیله بر مبنای ایده ی هیوز در خصوص «آشکارساز میکروفن ذغالی» ساخته شد. همان طور که در ساختمان میکروفن ذغالی از دانه های ریز کربن در میان دو پایانه ی فلزی استفاده می شد و جابجایی آنها بر اثر فشار صوتی باعث تغییر متناسب در مقاومت اهمی آن می شد، کوهرر نیز از مقداری بُرّاده ی آهن در میان دو الکترود تشکیل شده بود. در حالت عادی مقاومت بین الکترودها بسیار زیاد می بود. اما، با پدیدار شدن جرقه، مقاومت میان دو الکترود افت می کرد.

.

کوهِرِر دست ساز من

من پس از خواندن داستان کشف امواج الکترومغناتیسی، تصمیم گرفتم یک کوهرر برای خودم بسازم. جالب ترین نکته در مورد کوهرر سادگی حیرت انگیز آن است. این که این آشکارساز واقعاً چگونه کار می کند، خیلی رازآمیز به نظر می رسد. ظاهراً امواج الکترومغناتیسی به شکلی سبب آهنربا شدن براده های آهن شده و یکدیگر را جذب می کردند و به هم می چسبیدند. من کوهرر خودم را در داخل یک قطعه لوله ی پلاستیکی با مقداری براده ی آهن در میان دو پیچ به قطر 6 میلی متر درست کردم.

.

.

من در طول ساخت و آزمایش این کوهرر متوجه شدم که برای کارکرد کوهرر مقدار بسیارکمی براده میان دو پیچ لازم است. به عبارت دیگر، کیفیت آشکارسازی کوهرر تا حد زیادی به فاصله ی بین دو پیچ در داخل لوله ی پلاستیکی بستگی دارد. این فاصله را من به این ترتیب پیدا کردم که ابتدا پیچ ها را آرام آرام به طرف هم آنقدر فشار دادم تا مولتی متری که به آنها وصل کرده بودم (در حالت تست پیوستگی) شروع به بوق زدن کرد. سپس، به اندازه ی بسیار کمی پیچ ها را بیرون کشیدم تا صدای مولتی متر قطع شود. ظاهراً این فاصله، مقدار بهینه برای کوهرر است. در این فاصله، مقاومت بین دو پیچ بسیار زیاد، در حد مگااهم، است. هنگامی که کوهرر امواج الکترومغناتیسی را کشف می کند، این مقاومت به 10 تا 20 اهم کاهش پیدا می کند. معمولاً کوهرر پس از آشکارسازی در حالت «کم اهم» باقی می ماند و باید تلنگُری بر آن نواخت تا دوباره به حالت «پُراهم» پیشین بازگردد. حالا مشغول کار روی یک سازوکار خودکار «تلنگرزن» با استفاده از یک سولنویید هستم.

.

فرستنده جرقه ای

برای آزمایش کوهرر دست سازم، من از یک فندک پیزوالکتریک مخصوص روشن کردن شعله ی اجاق گاز (با مشعل بلند) استفاده کردم. جرقه ی الکتریکی که توسط این فندک زده می شد، می توانست کوهرر مرا به کار بیاندازد، اما لازم بود که چندین بار فندک زده شود و در کل نتیجه ی خیلی قابل اطمینانی نداشت. به این دلیل، تصمیم گرفتم تا یک فرستنده ی جرقه ای بسازم. به یک اوراقچی خودرو سر زدم و از یک خودروی کهنه «کویل جرقه»ی آن را باز کردم. می دانیم که «کویل جرقه» یک ترانسفورمر افزاینده است که ولتاژ 12 باتری خودرو را به 20 هزار تا 40 هزار ولت تبدیل می کند. این ولتاژ زیاد بعداً به «شمع جرقه زن» در سیلندر موتور می رود تا با ایجاد جرقه باعث انفجار مخلوط سوخت و هوا در سیلندر شود و انرژی شیمیایی ذخیره شده در ماده ی سوختی را به کار مکانیکی (فشار دادن پیستون به سمت پایین) تبدیل کند.

انواع مختلفی از کویل های جرقه وجود دارد. برای تعیین هویت کویل باید مقدار اهمی مقاومت های اولیه و ثانویه ی آن را اندازه گیری کرد. پیچش اولیه ی کویل باید بسیار کم اهم باشد و در حدود 0/4 تا 2 اهم مقاومت داشته باشد، در حالی که مقدار اهمی پیچش ثانویه باید در بازه ی 6 کیلواهم تا 15 کیلواهم اندازه گیری شود.

.

.

من برای آزمایش کویل یک باتری 9 ولتی را به پیچش اولیه ی آن وصل کردم. همین برای تولید یک جرقه در ثانویه ی آن کافی بود. وقتی با یکی از دوستانم در مورد آزماش های خودم صحبت کردم، اطلاعات اش در مورد برق خودرو را با من در میان گذاشت و گفت که می توان با اضافه کردن یک خازن به دو سر پلاتین خودرو، جرقه زنی کویل را بهبود بخشید. در سامانه ی جرقه زنی خودرو، یک خازن به دو سر پلاتین وصل است. این خازن «نیروی الکتروموتوری برگشتی» (Back EMF) را، که بر اثر پدیده ی خودالقایی در پیچش اولیه ی کویل ایجاد می شود، جذب می کند و جرقه زدن در سمت اولیه ی کویل را کاهش می دهد. این موضوع دو فایده دارد: اول این که  از خال زدن پلاتین تا حدود زیادی جلوگیری کرده و عمر پلاتین را درازتر می کند، و دوم این که باعث زدن جرقه های قوی تر در ثانویه ی کویل می شود. علت آن در فرونشاندن سریع تر میدان مغناتیسی است، زیرا نیروی الکتروموتوری برگشتی بر روی اولیه را توسط خازن جذب می کند و این امر سبب بالا رفتن «نیروی الکتروموتوری القایی» در ثانویه می شود.

پس از این راهنمایی ها بود که من در کشوی میز کارم به جستجوی یک خازن مناسب با ولتاژ کار بالا پرداختم، اما هیچ نیافتم. در همین گیرودار بود که تماشای اتفاقیِ یک مستند جالب با عنوان «داستان الکتریسیته» مرا با آزمایش های یک دانشمند هلندی به نام «پیتر فان موشنبروک» (Pieter van Musschenbroek) آشنا کرد. او روش ذخیره کردن الکتریسیته را کشف کرده بود. تا پیش از کشف او، دانشمندان آن زمان می توانستند با به کار گیری «مولد هاوکسبی» (Hauksbee Generator) الکتریسیته تولید کنند، اما توانایی ذخیره کردن آن را نداشتند.

.

.

در آن روزگار، مردم تصور می کردند که الکتریسیته چیزی شبیه یک شاره (مایع) است. موشنبروک، با این پیش زمینه ی فکری، پیش خودش استدلال کرد که اگر الکتریسیته مانند مایعات است، پس باید بتوان آن را در یک بطری یا پارچ ذخیره کرد، درست مانند کاری که آدم با آب می کند! بنابراین، در سال 1745 میلادی، او یک بطری دهان گشاد را از آب پر کرد و از آن برای ذخیره کردن برق استفاده نمود. او با این کار خود آنچه را که به نام «بطری لایدن» (Leyden / Leiden Jar) خوانده می شود (این نام از اسم شهری به همین نام در هلند گرفته شده است) ساخت. بطری لایدن اولین خازن تاریخ است.

.

.

من هم بطری لایدن خودم را در یک بطری پلاستیکی پر از آب نمک درست کردم. یک میخ را به ضرب چکش در دربطری فروکردم و یک رزورق آلومینیومی را به دیواره ی خارجی بطری چسباندم. این خازن را بین دو سر پلاتین وصل کردم و در کمال تعجب دیدم که این خازن واقعاً جرقه زنی در سمت اولیه را کاهش می دهد و شدت جرقه ها در سمت ثانویه را بیش تر می کند.

.

.

بعد دیگر وقت آن رسیده بود که یک مدار نوسانگر برای ایجاد جرقه های ممتد و پیوسته طراحی کنم. پس از مقداری سعی و خطا و خراب کردن چند آل.سی. زمانگیر 555، بالاخره به مدار زیر رسیدم که عملکرد بسیار خوبی دارد.

.

.

.

با پیچاندن پتانسیومترهای مدار می توانید شکل موج و فرکانس نوسان های خروجی مدار را تنظیم و انتخاب کنید. همراه با این تغییرات، کیفیت جرقه های تولیدی نیز تغییر خواهند کرد.

من همچنین تلاش کردم تا دو عدد کویل جرقه را (در ترکیب «وارو-موازی») به هم وصل کنم تا ولتاژ خروجی بیش تری به دست آورم. بر اساس درازی جرقه در محل فاصله ی جرقه و ولتاژ شکست هوا به عنوان عایق،گمان می برم که ولتاژم در این حالت به 60 هزار ولت نزدیک شده بود. اگر شما هم خواستید این آزمایش را انجام دهید، بسیار دقت و احتیاط کنید و وقتی دست به این کار بزنید که فرد متخصصی همواره در کنار شما و مراقب کار شما باشد. برخلاف تصوری که ممکن است داشته باشید، شوک 60 کیلوولتی الزاماً حادثه ی دلپذیری نیست. این را بنا به تجربیات دردناک خودم می گویم. من بسیار خوش شانس بودم که آسیب جدّی به تندرستی خودم وارد نیاوردم، اما مطمئن هستم که «شانس و اقبال» همیشه همراه انسان نیست. واقعاً می گویم: هنگام کار با «های-ولتاژ» بسیار مراقب و محتاط باشید. عواقب بی احتیاطی در این آزمایش و کارهای مشابه، شدید است. به فاصله ی جرقه و یا به هر آنتنی که به فرستنده ی جرقه وصل شده، خیلی نزدیک نشوید.

در هر صورت، در اینجا ویدیویی از فرستنده ی جرقه ای و کوهرر من را می بینید. نحوه ی عملکرد «فرستنده ی جرقه ای» و «گیرنده با کوهرر» به زیباترین شکل نمایش داده شده است:

.

http://www.aparat.com/v/KXSI4

.

این فرستنده، همان طور که در فیلم هم دیده می شود، با قابلیت اطمینان بالا می تواند کوهرر را از فاصله ی دور تحریک کند. با بازگشت به زمانی که فرستنده های جرقه ای عملاً برای مخابره ی پیام به کار برده می شدند، مردم فهمیده بودند که با افزودن یک خازن ولتاژ بالا به ثانویه ی کویل، می توانند جریان گذرنده از فاصله ی جرقه را بدون هیچ افزایشی در توان ورودی به مدار، بالا ببرند.

برای درست کردن یک «مدار تنظیم» (tune circuit) می توان به پیچش ثانویه ی کویل یک خازن و یک سیم پیچ اضافه کرد. هنگامی که خازن به طور کامل شارژ باشد، انرژی ذخیره شده در خود را درون سیم پیچ تنظیم و فاصله ی جرقه خالی می کند. این امر سبب می شود که خازن و سیم پیچ تنظیم در «فرکانس تشدید» شان تشدید شوند. به این ترتیب از پهنای باند انتشار امواج تولید شده در فاصله ی جرقه کاسته می شود و بُرد فرستنده افزایش پیدا می کند.

.

.

مطالب مرتبط:

http://etesalkootah.ir/1394/07/24/Hi_Voltage_from_Ignition_Coils

http://etesalkootah.ir/1394/11/24/How_did_Discovered_the_Electric_Power_Radiation

http://etesalkootah.ir/1394/11/24/Ruehmkorff_Inductor_Spark_Coil

.

.

منابع:

http://ashishrd.blogspot.de

http://www.aa1car.com

https://en.wikipedia.org

.

.

www. etesalkootah.ir ||   2016-03–03 ©  2015 www.etesalkootah.ir  © All rights reserved. تمامی حقوق برای www.etesalkootah.ir محفوظ است. بیان شفاهی بخش یا تمامی یک مطلب از www.etesalkootah.ir در رادیو،  تلویزیون و رسانه های مشابه آن با ذکر واضح “اتصال کوتاه دات آی آر” بعنوان منبع مجاز است. هر گونه  استفاده  کتبی از بخش یا تمامی هر یک از مطالب www.etesalkootah.ir در سایت های اینترنتی در صورت قرار دادن لینک مستقیم و قابل “کلیک” به آن مطلب در www.etesalkootah.ir مجاز بوده و در رسانه های چاپی نیز در صورت چاپ واضح “www.etesalkootah.ir” بعنوان منبع مجاز است.

استفاده از ورق آلومینیوم در ساخت جعبه برای دستگاه های الکترونیکی بسیار معمول است. رنگ روشن، نرمی و راحتی کار کردن بر آلومینیوم نسبت به آهن دلایلی هستند که دوستداران الکترونیک را به سوی استفاده از این فلز راهنمایی می کند. مشکل، اما، سخت کردن سطح آلومینیوم و رنگ کردن آن است

.

.

شاید تهیه یا ساختن یک محفظه، پوشش و جعبه ی مناسب و زیبا، به اندازه ی مونتاژ یک مدار الکترونیک مهم و در عین حال مشکل باشد. معمولاً بدین منظور از جعبه های پلاستیکی یا آلومینیومی استفاده می شود. هر دوی این مواد دارای وزن و سختی مکانیکی کمی هستند. در نتیجه، کار کردن روی آنها، از جمله سورخ کردن، خم کردن، برش دادن و مانند این ها آسان است. از سوی دیگر، اما، به سبب همین نرمی، سطح ورقه های آلومینیوم هنگام حمل و نقل و انبارش خط برمی دارد و خراشیده می شود و هنگام استفاده از آنها در ساختن جعبه، سطح کار به علت وجود این بی نظمی ها چندان جالب و زیبا نخواهد بود. به همین ترتیب، حتی برخورد آرام یک شیئ سخت، مانند نوک پیچ گشتی، به آلومینیوم، باعث بوجود آمدن شیار یا فرورفتگی عمیقی در سطح آن می گردد.

از سوی دیگر، رنگ کردن آلومینیوم کاری است بس مشکل. به علت متخلخل بودن سطح آلومینیوم و وجود فرورفتگی های میکروسکپی بر آن و پُر شدن این فضاهای کوچک با هوا، رنگِ مالیده یا پاشیده شده بر سطح آلومینیوم فاقد چسبندگی کافی بوده و بر اثر تغییر درجه حرارت محیط و خود ورق آلومینیوم، و منبسط شدن هوای داخل خلل و فرج، لایه ی رنگ طبله کرده و به صورت پوسته ای به سادگی از سطح فلز جدا می شود.

همه ی این کاستی ها با انجام فرآیندی بر روی سطح آلومینیوم که به آن «آنودایز کردن» می گویند، برطرف می شود. آنودایز کردن نوعی «آبکاری» است. این کار در عین سادگی یکی از اسرار مگوی بازار کار است. حالا ما در زیر چند روش برای آنودایز کردن را ذکر می کنیم.

برای آنودایز کردن آلومینیوم، قطعه ی کار باید در یک وان آبکاری با مشخصات زیر قرار گیرد:

.

.

وان آبکاری معمولاً از جنس پلاستیک یا فایبرگلاس است و اسباب های نگه دارنده و آویزها از جنس آلومینیومی می باشند.

با آزمایش غلظت های مختلف الکترولیت از 10 تا 70 درصد، و زمان عمل بین 10 تا 30 دقیقه، می توان روکش بهینه را به دست آورد که در برابر پِرِسکاری و دیگر عملیات مکانیکی مقاومت کافی داشته باشد.

استفاده از الکترولیت شامل اسیدسولفوریک و اسید اگزالیک (جوهر تُرشَک) باعث ایجاد روکش متراکم تر و در نتیجه مقاوم تر در مقابل سایش است. اما باید بدانیم که هر چه روکش متراکم تر باد، قابلیت جذب رنگ آن کمتر خواهد بود.

.

.

نتیجه ی انجام فرآیند آنودایز، پوشیده شدن سطح قطعه ی کار با لایه ی نفوذناپذیر «اکسید آلومینیوم» Al₂O₃ خواهد بود. این لایه از اکسیداسیون و  فساد تدریجی قطعه جلوگیری کرده و در عین حال سختی مکانیکی آن را افزایش داده، و اثر سایش یا خراشیدگی را بر سطح قطعه ی کار کاهش می دهد.

جهت افزودن بر ثبات لایه ی اکسید آلومینیوم، لازم است که پس از پایان آنودازیر و شستشوی کار، آن را در محلول داغ 10% «بی کرومات پتاسیم» به فرمول K₂Cr₂O₇ قرار داد. برای رنگ کردن کار باید بلافاصله پس از آنودایز و شستشو با آب تمیز و فراوان، قطعه ی کار را در محلول رنگ های آلی در دمای 70 تا 80 درجه ی سانتی گراد به مدت 10 تا 20 دقیقه قرار داد. سپس قطعه ی رنگ شده شستشو داده می شود تا جایی که دیگر رنگ پس ندهد.

روش های دیگری نیز برای آنودایز آلومینیوم وجود دارد که ویژگی های هر یک در جدول زیر آمده است.

در روشی که از اسید اگزالیک استفاده می شود و با علامت ستاره (*) مشخص شده، خودِ روکشِ ایجاد شده رنگی است و به رنگ زرد تا بُرُنزی شفاف ظاهر خواهد شد.

.

.

.

مطالب مرتبط:

.

.

www. etesalkootah.ir ||   2016-02–19 ©  2015 www.etesalkootah.ir  © All rights reserved. تمامی حقوق برای www.etesalkootah.ir محفوظ است. بیان شفاهی بخش یا تمامی یک مطلب از www.etesalkootah.ir در رادیو،  تلویزیون و رسانه های مشابه آن با ذکر واضح “اتصال کوتاه دات آی آر” بعنوان منبع مجاز است. هر گونه  استفاده  کتبی از بخش یا تمامی هر یک از مطالب www.etesalkootah.ir در سایت های اینترنتی در صورت قرار دادن لینک مستقیم و قابل “کلیک” به آن مطلب در www.etesalkootah.ir مجاز بوده و در رسانه های چاپی نیز در صورت چاپ واضح “www.etesalkootah.ir” بعنوان منبع مجاز است.

اولین تلاش ها برای ساخت رادار از ابتدای قرن بیست آغاز شد و نخستین دستگاه رادار که کارکرد آن به نمایش گذاشته شد، به سال 1904 میلادی برمی گردد

.

.

اولین تلاش ها برای ساخت رادار از ابتدای قرن بیست آغاز شد و نخستین دستگاه رادار که کارکرد آن به نمایش گذاشته شد، به سال 1904 میلادی برمی گردد. این رادار توسط «کریستیان هولزمایر» باشنده ی شهر « دوسلدورف» در آلمان اختراع شده بود. در آن زمان هنوز واژه ی «رادار» ابداع نشده بود و او دستگاه خود را «تله موبیل اسکوپ» نامیده بود که به معنی «نمایشگر چیزهای متحرک از دور» است.

«هاینریش هرتس» در جریان مجموعه ای از آزمایش های خود در طول سال های 1886 تا 1888 میلادی نشان داده بود که فلزات امواج رادیویی را بازتاب می دهند. برخی از دانشمندان در سال های دهه ی 1920 معتقد بودند که با استفاده از فن آوری «رادیو الکتریسیته» و امواج رادیویی می توان ارتفاع طبقه ی «یونسفر» در جوّ زمین را، که امواج الکترومغناتیسی را به سمت زمین بازتاب می دهد و باعث انتشار امواج در سطح کروی زمین و در فواصل بسیار دور از فرستنده می شود، اندازه گیری نمود. روش پیشنهادی آنان، سنجش اختلاف فاز بین موج ارسالی و موج دریافتی، و یا اندازه گیری زمان رفت و برگشت موجی که به صورت ضربه (پالس) کوتاهی ارسال گردد، بود.

طرح ابداعی «هولزمایر»، اما، برای مورد مصرف معینی پیش بینی شده بود: استفاده از امواج رادیویی برای آشکارسازی، موقعیت یابی و فاصله سنجی کشتی ها از یکدیگر. در مورد این اختراع مقاله ی کوتاهی در سال 1904 در نشریه ای به نام «الکتریکال مگزین» به این شرح چاپ شد:

…”دستگاهی که آقای هولزمایر از دوسلدورف معرفی کرده و کارکرد آن نزد موسسه ی ثبت اختراعات «للوید آلمان شمالی» به نمایش گذاشته شده است، ابداع جدیدی بر مبنا و اساس «سامانه های تله گراف بی سیم» است و برای تشخیص کشتی ها و دیگر اشیای فلزی در دریا در نظر گرفته شده است. در تله گراف بی سیم، فرستنده و گیرنده جدای از یکدیگر، در دو کشتی مختلف قرار دارند، اما در «تله موبیل اسکوپ» هر دو دستگاه گیرنده و فرستنده در یک کشتی نصب می شوند. این تجهیز به نحوی طراحی شده که امواج منتشره از دستگاه فرستنده ی آن نمی تواند مستقیماً به دستگاه گیرنده برسد و بایستی از طریق بازتاب یافتن توسط یک شیئ فلزی (مثلاً از یک کشتی دیگر) به گیرنده ی آن برسد. بنابراین، امواج در این سامانه یک مسیر رفت و برگشت را می پیمایند.

برتری این اختراع اساساً در این است که هر شناوری که به آن مجهز شود، قادر خواهد بود از وجود شناورهای دیگر در پیرامون خود آگاه شود. همچنین می توان به کمک این دستگاه، در حالی که به علت مِه غلیظ، دید مستقیم و یا دید از طریق علامت دهی با چراغ یا دود وجود نداشته باشد، فاصله ی شناورهایی را که در فاصله ی 3 تا 5 کیلومتری شناور خودی قرار دارند، به ناخدا اطلاع داد تا با اصلاح به موقعِ مسیر حرکت، از خطر برخورد بین کشتی ها پیش گیری شود. آزمایش ها با این تجهیز، حتی با یک نوع کوچک آن که برای فواصل کوتاه تر در نظر گرفته شده بود نیز نتایج رضایت بخشی به دست داد”…

اختراع هولزمایر در سال 1902 ذیل شماره ی 13170 در اداره ی ثبت اختراعات بریتانیا به ثبت رسید. او طرح بهبود یافته ای از این اختراع را نیز در همان سال به شماره ی 25608 ثبت نمود.

.

.

شماتیک طرح اولین اختراع او در تصویر 1 دیده می شود. یک سیم پیچ القایی (d) در داخل یک ظرف نیم کروی (c) ولتاژ خیلی زیادی تولید می کند. این ولتاژ از داخل یک محور توخالی (e) به رینگ های (f, f‘) وصل می شود. دو جاروبک k و i ولتاژ زیاد را از روی رینگ ها برداشته و به یک «فرستنده ی جرقه ای» از نوعی که توسط «هاینریش هرتس» اختراع کرده بود، می رسانند.

برای کوتاه کردن طول زمان جرقه های ایجاد شده در این فرستنده، الکترودهای کروی مربوطه (h) در داخل روغن قرار داده شده اند. دو الکترود دیگر روی دو میله ی m قرار دارند که این میله ها به میله های ضربدری کوچک تری مجهز می باشند.

خازن لازم در مدار توسط فاصله ی هوایی بین الکترودهای h و میله ی m شکل گرفته است و هنگامی که ولتاژ به اندازه ی کافی بزرگ باشد، باعث تخلیه ی الکتریکی انرژی ذخیره شده در سیم پیچ و ایجاد جرقه ای در فاصله ی مذکور می شود. نتیجه ی این جرقه، تولید «نوسان های میرا» همراه با میدان های الکتریکی و مغناتیسی با فرکانس زیاد است که به صورت ضربه یا پالس کوتاهی در فضا منتشر می شوند.

عنصر بازتاب دهنده ی M همراه با عضو لوله مانند l این تشعشعات را وادار می کند که فقط در یک جهت انتشار پیدا کنند. سطح مقطع بازتاب دهنده و لوله را می توان همچنین در ترسیم های کوچک در بالای همان تصویر ملاحظه نمود. اگر بخواهیم عمل این دو عنصر را از زبان خود هولزمایر بشنویم، باید به جمله ی زیر که از برگه ی گواهی ثبت اختراع از او نقل می شود، دقت نماییم:

… “یک پروژکتور که امواج الکتریکی را به شکل یک استوانه دسته می کند”…

لوله ی l روی آستین g که به هر سمت و سوی دلخواه قابل چرخاندن است، نصب شده است. بر بالای این فرستنده ی جرقه ای، صفحه ی فلزی t قرار دارد که از نظر الکتریکی از فرستنده عایق و «شیلد» شده است. روی این صفحه ی جداساز، آنتن گیرنده قرار گرفته است. عایق نیم استوانه ای n همراه با لوله ی فرستنده می چرخد، به نحوی که سمت و سوی آن در همان جهتی واقع است که آنتن فرستنده در آن قرار دارد و در نتیجه، فقط با بازتاب علایم ارسالی از فرستنده ی خود روبرو می شود و آنتن گیرنده را از دریافت علایم تداخلی از جهت های دیگر و پارازیت های جانبی محفوظ و مصون نگه می دارد.

مجموعه ای که در بالا تشریح شد، روی یک کاسه ی معلق نصب شده تا اثرات حرکات عمودی (بالا و پایین رفتن دماغه یا انتهای کشتی در اثر امواج آب) و حرکات پیچشی (متمایل شدن کشتی به سمت پهلوهای آن) را خنثی و جبران کند.

.

.

آنتن گیرنده توسط سیم ‘o به یک گیرنده از نوع «کوهرر» (Coherer)، که در تصویر 2 ملاحظه می شود، وصل شده است. لازم به یادآوری است، در آن زمان که هنوز دیود یکسوساز، یا بهتر بگوییم «دیود آشکارساز» اختراع نشده بود، برای آشکارسازی حضور علایم فرکانس بالا از این عنصر الکترومکانیکی استفاده می شد. کوهرر را به شکل های مختلفی می ساختند، اما همگی اساس یکسانی داشتند و از مقداری برّاده ی ریز فلزی تشکیل شده بودند که میان دو الکترود به صورت اتصال یا کنتاکت فلزی در داخل یک استوانه ی باریک شیشه ای قرار داشتند. در حالت عادی، مقاومت الکتریکی میان دو اتصال این افزاره بسیار زیاد بود، اما هنگامی که یک ولتاژ، مانند آنچه که از یک فرستنده پخش شده و به یک آنتن گیرنده القا می شود، به آن می رسید، شکل قرارگیری ذرات فلز درون استوانه ی شیشه ای تغییر می کرد و مقاومت الکتریکی این مجموعه به نحو قابل توجهی کاهش می یافت. این تغییر در مقدار مقاومت الکتریکی، از طریق اتصال دیگر کوهرر به یک باتری و یک عقربه ی گالوانومتر، یا یک گوشی تلفن دریافت و برای متصدی دستگاه آشکار و قابل درک می شد.

مشکلی که در گیرنده های کوهرری وجود داشت این بود که ذرات فلز درون کوهررها، پس از پایان علایم دریافتی، همچنان وضعیت تازه ی خود را حفظ می کردند. به همین علت، پس از هر بار دریافت علایم، می بایستی آن را یک بار تکان داد و یا تلنگری بر آن زد تا به وضعیت اولیه ی پرمقاومت خود بازگردد و برای دریافت علایم بعدی آماده شود. به این علت بود که در آن زمان یک وسیله ی ضربه زن، یک نوع چکّش کوچک، ابداع شد که عمل لرزاندن کوهرر را پس از هر بار دریافت علایم، به طور خودکار انجام می داد.

هولزمایر در شرح اختراع خود توضیح داده بود که چرخش آنتن های فرستنده و گیرنده بایستی به آرامی و گام به گام و به صورت پله پله انجام شود و برای انجام این کار استفاده از ساز و کار ساعت و یا الکتروموتور را پیشنهاد کرده بود. مکانیسم ساعت یا الکتروموتور می بایستی با صفحه ی مدوّر q درگیر شود. همین صفحه، هنگام دریافت یک علامت فرکانس بالا، جهت شناور غریبه را از طریق یک ساز و کار مکانیکی به افسر مسوول دستگاه اعلام می کرد.

اختراعی که شرح آن داده شد، فقط می توانست جهتی را که علایم از سوی آن بازتاب می یافتند، نشان دهد. هولزمایر، اما، در ثبت اختراع دوم خود تشریح نمود که اگر ارتفاع آنتن (H) و زاویه ی انتشار علایم (Θ) معلوم باشد (تصویر 2-چپ)، با استفاده از روابط ساده ی مثلثاتی می توان فاصله ی شناور بازتابنده ی امواج فرستنده ی تله موبیل اسکوپ را تعیین نمود. در این راه دو وسیله ی جدید به سامانه ی پیشین افزوده شده بود (تصویر 3): یک میله ی افقی (Q) که بر روی صفحه ی عایق ساز t نصب می شد، و یک وزنه (G) که می توانست در طول این میله بلغزد که با حرکت دادن آن می شد زاویه ی تمایل کلّ سامانه را نسبت به افق (در نتیجه ی چرخش و تمایل «کاسه ی معلق») تنظیم کرد. به این ترتیب، امکان آن به دست می آمد که فرستنده تشعشعات خود را با هر زاویه ی عمودی Θ ارسال کند. سنجش فاصله نیز بعداً می توانست به عنوان تابعی از موقعیت وزنه، به سادگی و بدون نیاز به محاسبات مثلثاتی، از روی درجه بندی روی میله ی افقی قرائت شود.

.

.

هنگام دریافت یک علامتِ بازتابیده به دستگاه، افسر مربوطه می بایست زاویه ی ارسال علایم را چند بار تغییر دهد تا نقطه ای را که بیشترین علایم از آنجا دریافت می شد، پیدا کند. با خواندن موقعیت وزنه، فاصله ی شناور هدف معین می شد.

در طول دو دهه ی اول قرن بیستم انواع مختلفی از تله موبیل اسکوپ با تغییرات و اصلاحاتی بسیار اساسی به عرصه رسید که نمونه ای از آن در تصویر 4 دیده می شود. این نمونه از تله موبیل اسکوپ در موزه ی مونیخ در معرض نمایش قرار دارد. در این تصویر، در سمت چپ آنتن گیرنده ، و در سمت راست فرستنده قرار دارد. در 1978، پس از گذشت بیش از 70 سال (از سال 1904) از ساخته شدن، این دستگاه به باتری وصل شده و همچنان به خوبی کار می کند. بُرد آن 3 هزار متر است. این سامانه ی رادار در تاریخ 16 ژانویه 1906 به شماره ی 810150 در اداره ی اختراعات ایالات متحده به ثبت رسیده است.

.

.

به نظر می رسد که این اختراع یا بسیار جلوتر از توان علمی آن دوران قرار داشت و با سطح پیشرفت های فنی زمان خود همگام نبود، و یا امکان استفاده ی قابل اطمینان از نمونه های ساخته شده از آن به وجود نیامد، زیرا در بخش گیرنده، کوهرر می توانست فقط یک پاسخ بله/نه بدهد. تحت شرایط به دقت کنترل شده ی آزمایشگاهی احتمالاً ممکن بود یک مقدار کمّی از شدت سیگنال برگشتی را با اندازه گیری مقاومت داخلی کوهرر به دست آورد که با فاصله و/یا بزرگی شناور هدف تناسب داشته باشد، اما چنین نتایجی بیش از آن غیر قابل اعتماد بودند که بتوان از آنها در عمل و در شرایط یک محیط کاری سخت، مانند عرشه ی یک کشتی، استفاده نمود. بسیاری از تجربه گران و نویسندگان خاطر نشان کرده اند که چقدر این افزاره (کوهرر) نسبت به کوچک ترین لرزش های مکانیکی حساس است. بسیاری از این تجربه گران نیمه های شب را برای آزمایش های خود با کوهرر انتخاب می کردند تا لرزش ناشی از گام های عابران در خیابان پشت آزمایشگاه شان موجب اختلال در آزمایش هاشان نشود. در این صورت، چگونه می توان انتظار کاربرد مطمئن آن را در یک شناور با یک موتور بخار لَکَنتی داشت که تازه در آغوش امواج دریا بالا و پایین هم می رفت؟ همچنین، چگونه فرد می توانست اطمینان داشته باشد که با حرکات عمودی بالا و پایین رونده ی شناور، ارتفاع H در تصویر 2 همواره ثابت باقی بماند، در حالی که همزمان کشتی در جهت های دیگر نیز ممکن بود کژّ و مژّ شود؟ البته شاید نباید خیلی بدبین بود، چرا که در شرایطِ مِه غلیظ، دریا معمولاً بسیار آرام است!

اما شاید تله موبیل اسکوپ هم مانند صدها اختراع دیگر در سال های پرالتهاب نیمه ی اول قرن بیستم، با جنگ های جهانی و انقلاب های بزرگ اش، به بوته ی فراموشی سپرده شد و هیچ سرمایه گذاری به تولید و بازاریابی آن همت نگماشت.

این احتمال هم وجود دارد که به علت استفاده از این اختراع در ناوهای جنگیِ نیروی دریاییِ قیصر ویلهلم در آلمان، مدارک فنی اختراع مذکور به گاوصندوق های ارتش سپرده شدند و موانعی این چنینی بر سر راه معرفی عمومی، تولید و استفاده ی وسیع از این اختراع برای مقاصد غیرنظامی بروز کرده باشد.

.

.    

مطالب مرتبط:

چگونه «انتشار الکتریکی نیرو» کشف شد؟

بیایید با هم جادوی مخابرات بی سیم را دوباره کشف کنیم!

.

.

www. etesalkootah.ir ||   2016-02–15 ©  2015 www.etesalkootah.ir  © All rights reserved. تمامی حقوق برای www.etesalkootah.ir محفوظ است. بیان شفاهی بخش یا تمامی یک مطلب از www.etesalkootah.ir در رادیو،  تلویزیون و رسانه های مشابه آن با ذکر واضح “اتصال کوتاه دات آی آر” بعنوان منبع مجاز است. هر گونه  استفاده  کتبی از بخش یا تمامی هر یک از مطالب www.etesalkootah.ir در سایت های اینترنتی در صورت قرار دادن لینک مستقیم و قابل “کلیک” به آن مطلب در www.etesalkootah.ir مجاز بوده و در رسانه های چاپی نیز در صورت چاپ واضح “www.etesalkootah.ir” بعنوان منبع مجاز است.