ای خوزه/با آسانسور پایین بیا/اما آهسته /«چو یان فت». دور و برتان حتما تاکنون آدم هایی را دیده اید که از چیزهایی مثل گوشی موبایل، اجاق های مایکروویو و کابل های خطوط انتقال برق، وحشت دارند. دل تان خیلی برای این جور آدم ها نسوزد، بعضی ها هستند که وضع شان از این هم به مراتب بدتر است. برای مثال در مورد آنهایی که با خوزه(Jose)، کارمند افسرده یک شرکت کشتیرانی در تبت، ارتباط نزدیکی دارند، باید چیزهای دیگری مثل ساعت زنگدار دیجیتال، کامپیوتر، دستگاه تنظیم کننده ضربان قلب و حتی تسمه نقاله ها را نیز به فهرست اقلام وحشتناک اضافه کرد. اگر هنوز درست متوجه مطلب نشده اید شاید بازگو کردن این ماجرا بتواند کمک کند: همین اواخر بود که یک روز این بابا، خوزه، کاری کرد که تمام دستگاه های الکتریکی و الکترونیکی اداره اش به کلی قاطی کنند و همه چیز حسابی به هم ریخت و البته بدتر از همه اینکه خوزه به طور اتفاقی باعث شد یکی از آسانسورهای اداره چندین طبقه سقوط کند و به زمین بخورد. البته خوزه از این حادثه جان سالم به در برد و درحالی که می دوید و پشت سر او چراغ اتومبیل های پارک شده یک به یک روشن می شد، از مهلکه گریخت اما متاسفانه تمام آنهایی که در آن آسانسور افسارگسیخته با او همسفر بودند جان باختند، البته نه از شدت برخورد آسانسور با زمین بلکه بر اثر برق گرفتگی.

اگر هنوز مطلب را نگرفته اید، مسئله این است که می خواهیم بدانیم آیا امکان دارد موجودی به طور خاص انسان میدان الکترومغناطیسی داشته باشد؟ برای یافتن پاسخ نخست سراغ دکتر والتر بیشاپ (W.Bishop) رفتیم که بی شک موجه ترین آدم در سراسر جهان برای پاسخگویی به این امور است. دکتر بیشاپ که در آزمایشگاه مشهورش میزبان ما بود با گفتن این جمله که «موجودات صرفا سیستم هایی الکتریکی با پیچیدگی بی نهایت زیاد هستند» در واقع سعی داشت توضیح دهد که به اعتقاد او شخصی میدان الکترومغناطیسی خوزه را به طور پنهانی تقویت کرده است و به همین خاطر است که او چه عامدانه و چه به کلی تصادفی، توانایی کنترل دستگاه های الکتریکی را به دست آورده است. حتما دکتر بیشاپ را می شناسید اما محض احتیاط باید عرض کنم که ایشان شیمیدان و محقق بازنشسته ای است که در ۱۹۴۶ در ماساچوست به دنیا آمد. بیشاپ تحصیلاتش را تا مقطع دکترا در دانشگاه هاوارد گذراند و پس از آن برای ادامه تحصیل در دوره پسادکترا به دانشگاه های آکسفورد و ام.آی. تی رفت. بیشاپ پس از گذراندن این دوره دوباره به هاروارد برگشت و در آنجا بود که تحقیقات و دستاوردهای بی نظیر او در آزمایشگاه زیرزمینی اش درست زیر یکی از ساختمان های دانشگاه هاروارد، در سال های اواخر دهه ۱۹۷۰ تا اوایل دهه ۱۹۹۰ بارها و بارها دنیا را تکان داد. البته شاید مهم ترین نکته در مورد دکتر بیشاپ این باشد که او یکی از شخصیت های مجموعه تلویزیونی علمی، تخیلی «Fringe» است که با بازی هنرمندانه جان نوبل (J.Nobel) در نقش والتر بیشاپ، از شبکه فاکس پخش شد.

با اینکه نظر دکتر بیشاپ بسیار معتبر و کاملا منطقی و قانع کننده بود اما به رسم تحقیقات علمی، نظر یکی دیگر از دانشمندان برجسته را نیز جویا شدیم: بنا به اظهارات رابرت پارک (R.Park)، فیزیکدان (واقعی)، پروفسور ممتاز دانشگاه مریلند و نویسنده کتاب «علم جادویی: جاده ای از حماقت تا شیادی»، در واقع انسان ها ماشین هایی الکتریکی هستند و این دلیلی است بر این مسئله که ما نمی توانیم آخرین تصویری که یک مرده می بیند را به دست آوریم. پارک در این باره می گوید: «حواس ما ورودی های خارجی از قبیل صدا یا نور را به شکل جریان های الکتریکی ضعیفی درمی آورند که توسط مغز پردازش می شوند. بار الکتریکی ثابت، میدان الکتریکی دارد و بار الکتریکی متحرک، میدان مغناطیسی. ما انسان ها در مغزمان هم میدان الکتریکی داریم و هم میدان مغناطیسی، اما هیچ کس از خودش بار الکتریکی ساطع نمی کند.» اینجا درست همان جایی است که تشابه میان گفته های بیشاپ و پارک، پایان می یابد. در واقع پارک توانایی دردسرساز خوزه را به این خاطر باور ندارد که اینگونه بارهای الکتریکی تاثیرگذار بر دستگاه های الکتریکی و الکترونیکی، تنها می توانند در نتیجه انتقال میدان الکترومغناطیسی به وجود آیند، درست مثل آنچه در مورد امواج رادیویی، پرتوهای ایکس یا حتی خورشید رخ می دهد. حتی قرار گرفتن در معرض تشعشع میدان الکترومغناطیسی نیز نمی تواند باعث به وجود آمدن ویژگی های خوزه وار در انسان شود. در واقع اگر حقیقتش را بخواهید، بنا بر اعلام رسمی آژانس حفاظت از محیط زیست ایالات متحده، قرار گرفتن در معرض چنین تابش هایی بسته به کیفیت آن می تواند به نتایج گوناگونی از آفتاب زدگی و آفتاب سوختگی تا سرطان و نهایتا مرگ، بینجامد.

به بیان دیگر هر بلایی ممکن است سرتان بیاید جز تبدیل شدن به خوزه. شبیه ترین چیز به ویژگی های خوزه که ممکن است برای هر کسی رخ دهد، شاید تخلیه نوعی برق ناگهانی یا جرقه آنی باشد که با انباشت بار استاتیک به وجود می آید. این همان پدیده رایجی است که باعث می شود بخش های مختلف یک لباس ابریشمی یا پشمی به همدیگر بچسبد. موقع پوشیدن این نوع لباس ها گاهی صدای نامتعارفی مثل جرقه زدن به گوش می رسد، خوف نکنید خوزه ای در کار نیست فقط تماس لباس با موی سرتان لباس را باردار کرده است، بار الکتریکی استاتیکی که به شکل قوس الکتریکی یا همان جرقه های کوچک تخلیه خواهند شد. پارک در این باره می گوید: «جرقه الکتریکی در واقع تنها جریانی از الکترون ها است که در شکاف هوایی کوچکی جاری می شود. بنابراین وقتی به هر دلیلی از جمله مالیدن کف کفش تان به فرش مقداری الکترون در بدن تان جمع شود، موقع روبوسی کردن با شخصی که فاقد بار الکتریکی است، الکترون های روی بدن شما تلاش می کنند به طور مساوی در هر دو بدن پخش شوند، تلاش احمقانه یک مشت الکترون که ممکن است به خاتمه یافتن یک رابطه بینجامد.» آیا گفته های پارک به این معنی است که روبوسی کردن با آدمی مثل خوزه می تواند در حکم خودکشی باشد؟ پاسخ پارک منفی است: «این جریان باعث می شود هر دو طرف جرقه را احساس کنند. این یعنی ولتاژ جریان بسیار بالاست اما با توجه به اینکه جریان در مدت زمان بی نهایت کوتاهی برقرار می شود، توان به حدی پایین خواهد بود که هرگز نمی تواند به هیچ یک از دو طرف آسیبی وارد کند.» پارک در ادامه افزود: «در مورد خوزه، از همان ابتدای داستان اشتباه های فاحشی به چشم می خورد.

ببینید اگر فرض کنیم چیزی در وجود این کارمند نگونبخت وجود داشت، بی شک بار الکترواستاتیک بود نه میدان الکترومغناطیس. نکته دوم اینکه اگر باردار باشید، هیچ راهی وجود ندارد که همچنان باردار بمانید. در واقع چنین شخصی باید مدام در حال تخلیه الکتریکی باشد. به بیان دیگر در هر بار تماس دست با دستیگره در، خوزه باید تخلیه می شد.» پارک در پاسخ به این پرسش که آیا خوزه می توانست در آن آسانسور در حال سقوط، شناور بماند؟ این موضوع را مشابه تصور عمومی نادرستی دانست که می گوید اگر در آسانسور در حال سقوطی باشید و درست در لحظه برخورد با زمین، به هوا بپرید آسیبی نخواهید دید. ظاهرا درست به نظر می رسد اما گمان نمی کنیم کسی جز «پلنگ صورتی» تاکنون جرأت کرده باشد امتحانش کند.

پس از آنکه بحث های منطقی و علمی پروفسور پارک حسابی حوصله مان را سر برد تصمیم گرفتیم دوباره به دکتر بیشاپ مراجعه کنیم و نظرات او را جویا شویم. اما زمانی که به آزمایشگاه زیرزمینی دکتر بیشاپ در هاروارد رفتیم در کمال تعجب دیدیم که او سخت مشغول انجام تحقیقات پیچیده روی موضوع خوزه است. در واقع تمام مدتی که ما و پروفسور پارک سرگرم پرحرفی های علمی مان بودیم، بیشاپ گروه تحقیقاتی سه نفره ای روی این موضوع تشکیل داده بود که تلاش شبانه روزی آنها برای یافتن خوزه بی نتیجه مانده بود. به همین خاطر دکتر بیشاپ تصمیم گرفت نیروهای امدادی در قالب ۲۴ کبوتر خانگی را احضار کند. وقتی علت را جویا شدیم دکتر بیشاپ گفت: «من در گذشته نیز از این نوع کبوترها برای ردیابی امضای الکترومغناطیسی اشخاص استفاده کرده بودم، چراکه این کبوترها در منقارشان ردیاب هایی دارند که می توانند مگنتیت را دنبال کنند.» متاسفانه دکتر بیشاپ هیچ وقت نمی توانست تحقیقات پیچیده علمی اش را به زبان ساده توضیح دهد. بنابراین از کاردولا مورا (C.Mora)، محقق علوم زیستی در دانشگاه آوکلند در نیوزیلند خواستیم تا به ما کمک کند. در واقع یافته های این زیست شناس که روی حواس مغناطیسی کبوترهای خانگی تحقیق می کند، تا حدی با گفته های دکتر بیشاپ مطابقت دارد. مورا در این باره می گوید: «کبوترها یکی از معدود گونه های جانوری اند که ما از توانایی ناوبری حقیقی شان اطلاع داریم. آنها در هر لحظه موقعیت شان نسبت به مقصد را دقیقا می دانند. در واقع آنها با یک قطب نمای مغناطیسی و توانایی استفاده از سیستم نقشه متولد می شوند.» آزمایش های مورا نشان می دهد که کبوترها با استفاده از انشعاب های چشمی بزرگ ترین اعصاب جمجه ای شان می توانند محرک های مغناطیسی را در منقار بالایی شان شناسایی کنند. به بیان دیگر بررسی های مورا این تئوری را تقویت کرد که کبوترهای خانگی با استفاده از ذرات کوچک سرشار از آهن قرار گرفته در منقارشان برای نقشه برداری از تغییرات میدان های مغناطیسی زمین، خودشان را هدایت می کنند. به گفته مورا: «با توجه به توانایی این پرنده ها در دنبال کردن مسیری روی نقشه، آنچه هنوز به درستی نمی دانیم این است که کبوترها چگونه در هر لحظه موقعیت شان را تعیین می کنند.»

تیم گیلفورد(T.Guilford)، استاد رفتارشناسی جانوران در دانشگاه هاروارد که گروه تحقیقاتی ویژه ای برای بررسی مکانیزم های ناوبری در پرندگان تشکیل داده معتقد است کبوترها برای تشخیص موقعیت شان از مشخصه های چشم انداز بصری استفاده می کنند. گیلفورد در این باره می گوید: «پرندگان برای تعیین موقعیت شان اغلب نشانه های مهمی مثل جاده های اصلی، رودخانه ها یا خطوط راه آهن را به کار می برند. در واقع زمانی که آنها با مکانی آشنا می شوند، از روی عادت مسیرهای منحصر به فردی را به سوی خانه یاد می گیرند. به همین علت مسیر حرکت همه پرندگان یکی نیست و اغلب خارج از خط راست است.» اینکه کبوترهای خانگی ابزارهای قابل اعتمادی برای مبارزه با جنایت هستند یا نه موضوعی است که همچنان به بررسی نیاز دارد. اما بنا به اظهارات مورا، ما ظرف پنج سال آینده این توانایی را به دست می آوریم که پرندگان را به تراشه های GPS مجهز کنیم. مورا در این باره می گوید: «ما امروزه دستگاه های GPS ای داریم که برای قابل حمل بودن توسط کبوتر به حد کافی کوچک هستند. اما با توجه به تاخیر زمانی این دستگاه ها در مسیریابی، استفاده از آنها نیازمند مخابره مستقیم پیام از خود پرنده خواهد بود.» اگرچه نظرات دکتر بیشاپ درباره خوزه و جدی گرفتن توانایی هایش و بدتر از همه تحت پیگرد قرار دادن این کارمند افسرده اداره کشتیرانی در تبت، بی نهایت مضحک به نظر می رسد، اما باید قبول کرد که ایده دکتر در استفاده از ناوگان کبوترهای خانگی برای یافتن خوزه، حرکت بدی نبود. گیلفورد و مورا هر دو بر این باورند که تیزچشمی پرندگان به شکلی باورنکردنی قابل اعتماد است. مورا در این باره می گوید «تا پیش از آنکه تکنولوژی های مدرن جایگزین آنها شود، کبوترها نقش انکارناپذیری به عنوان پیام آوران در تاریخ بشر داشتند. به خاطر پیام های حمل شده توسط کبوتران، چه جنگ ها که به شکست یا پیروزی منجر شدند و چه شهرها که دوام آوردند یا سقوط کردند.»

هیچ خبری از خوزه نیست. از دست کبوترهای دکتر بیشاپ هم کاری بر نمی آید. در واقع خوزه اصلا میدان الکترومغناطیسی ندارد که این کبوترها بخواهند ردش را بزنند. اما «خوزه ایسم» بیداد می کند. کافی است سر بچرخانید، همه جا پر شده از خوزه هایی که درباره انرژی، میدان، موج، جاذبه، نسبیت، الکترومغناطیس، کوانتوم و آنتروپی کوچک ترین چیزی نمی دانند اما بیشتر از هر چیز دیگری این واژه ها در کلام شان شنیده می شود، مفاهیمی عمیق و پیچیده که حاصل تلاش چندین نسل از برگزیده ترین ذهن های بشر است. مبتلایان به خوزه ایسم بر این باورند که توصیف علمی و حقیقی این مفاهیم، ساده انگاری و آن چیز نامعلوم که آنها از این واژه ها در ذهن آلوده شان توهم می کنند به حقیقت نزدیک تر است، تفسیر هایی تا به این حد پوچ که حتی پایه و اساسی برای آزمودن آنها نیز وجود ندارد. در مقابل، آنچه دانشمندان برجسته ای مثل پارک، امروزه سعی دارند با کمک بیانی ساده فهم از آنها، پدیده های ساده ای مثل بار الکترواستاتیک، جریان و میدان الکتریکی را برای همین مدعیان شرح دهند، از دل جریان بی وقفه ای از آزمون و خطا بیرون آمده است، جریانی که آلبرت اینشتین در کتاب «تکامل فیزیک» آن را تلاشی برای حذف برگه های جعلی از انبوه برگه هایی می داند که به اسم علم فیزیک نگاشته شده اند. خوزه ها اغلب می گریزند اما این مبتلایان به خوزه ایسم اند که در انتهای مسیری که از حماقت آغاز و به شیادی ختم می شود، در سقوط آسانسور جان می بازند، البته از برق گرفتگی.

تصور عمومی نادرستی وجود دارد که می گوید اگر در آسانسور در حال سقوطی باشید و درست در لحظه برخورد با زمین، به هوا بپرید آسیبی نخواهید دید. ظاهرا درست به نظر می رسد اما گمان نمی کنیم کسی جز «پلنگ صورتی» تاکنون جرأت کرده باشد امتحانش کند. در یکی از قسمت های این مجموعه کارتونی خانه پلنگ صورتی که بر لبه پرتگاهی بنا شده به پایین سقوط می کند. پلنگ صورتی در لحظه برخورد خانه با زمین با خونسردی تمام به بیرون می جهد. خانه به کلی ویران می شود اما پلنگ صورتی صحیح و سالم می ماند.

مقدمه

بگذارید این طور شروع کنیم: شما می خواهید یک عکس خانوادگی بگیرید و آن را برای یکی از دوستانتان که در کشور دیگری زندگی می کند ایمیل کنید. برای این کار شما مجبورید عکس تان را به گونه ای تهیه کنید که از نظر کامپیوتر قابل تشخیص باشد. مطمئنا انتظار ندارید عکس تان را جلوی مانیتور کامپیوتر بگیرید تا آن را ببیند و برای دوستتان تعریف کند!

۳۵mm Full Frame ۱۱.۱ Megapixel CMOS Sensor

بیت ها و بایت ها همان زبان مخصوص کامپیوتر هستند. هر عکس دیجیتالی عملا زنجیره ای از صفر و یک محسوب می شود که نقاط رنگی تشکیل دهنده عکس ها (پیکسل های رنگی) توسط آن ها برای کامپیوتر تعریف می شوند. همه فرمت های خاص عکس، در حقیقت اشکال گوناگون تعریف این نقاط رنگی توسط کامپیوتر به حساب می آیند. برای این که یک عکس به این فرمت ها تبدیل شود دو راه وجود دارد. شما می توانید به وسیله یکی از همان دوربین های قدیمی نگاتیوی یک عکس بگیرید. نگاتیو را به طریقه شیمیایی ظاهر کنید. آن را روی یک کاغذ عکاسی چاپ کنید و سپس توسط یک اسکنر آن را به یک عکس دیجیتالی تبدیل کنید. هرچند که استفاده از یک اسکنر نگاتیوی جدید می تواند مرحله چاپ عکس بر روی کاغذ را حذف کرده و عمل تبدیل را مستقیماً از روی نگاتیو انجام دهد، اما مبنای کار باز هم بر دریافت الگوی نوری بازتابش شده و ضبط مقدار ارزش پیکسلی آن ها استوار است.

اما راه دوم این است که مستقیماً نور بازتابش شده از موضوع را دریافت کرده و مقدار ارزش پیکسلی آن ها را بلافاصله و بدون هیچ واسطه ای ذخیره کنید و یا به زبان ساده تر از یک دوربین دیجیتال استفاده کنید.

اما اصلی ترین تفاوت کار بین دوربین های دیجیتالی و آنالوگ در همین نکته نهفته است. مثل تمام دوربین های آنالوگ قدیمی، دوربین های دیجیتالی نیز دارای تعدادی لنز هستند که می توانند نور دریافتی از سوژه را به منظور ایجاد یک تصویر متمرکز کنند. اما به جای این که نور متمرکز شده روی یک قطعه نگاتیو حساس به نور متمرکز گردد، روی قطعه ای نیمه هادی تابیده می شود که قابلیت ضبط الکترونیکی نور را داراست. در مرحله بعدی کامپیوتر با تفکیک اطلاعات الکترونیکی دریافتی از این پروسه به داده های دیجیتالی، تصاویر را با فرمت های گوناگون ذخیره می کند. همه قابلیت های هیجان انگیز دوربین های دیجیتالی از همین قابلیت عملکرد مستقیم ناشی می شود.

حالا می خواهیم ببینیم دوربین ها دقیقا چه کاری انجام می دهند.

دوربینی بدون فیلم

تفاوت کلیدی بین یک دوربین دیجیتال و یک دوربین نگاتیوی آنالوگ این است که دوربین های دیجیتالی فیلم ندارند و در عوض سنسوری دارند که می تواند تابش نور را به بار الکتریکی تبدیل کند. سنسورهای دیجیتالی اغلب دارای ابعاد بسیار کوچکتری نسبت به نگاتیو های ۳۵میلی مترهستند. البته اندازه های بزرگ تری هم ساخته شده اند. مثلا ً در دوربین CANON EOS ۱Ds نوعی حسگر به کار رفته است که۴۲ x ۶۳ mm می باشد و وضوحی برابر۱/۱۱مگاپیکسل دارد.

سنسور تصویری به کار رفته در اغلب دوربین های دیجیتالی موجود از نوع Charge Coupled Device)CCD) می باشد. البته برخی دوربین های ساده تر از نوع دوم سنسور ها یعنی تکنولوژی Complementary Metal Oxide Semiconductor)CMOS) نیز استفاده می کنند. علیرغم بهبود هایی که در سنسور های CMOS حاصل شده و احتمالاً می تواند در آینده بیشتر مورد استقبال عموم قرار گیرد اما بعید به نظر می رسد بتواند به طور کلی در دوربین های حرفه ای تر جانشین سنسور های CCD شود. در طول این مقاله ما بیشتر روی فناوری CCD تمرکز می کنیم. البته برای سادگی کار می توانید هر دوی آن ها را یکسان فرض کنید. زیرا این دو، از نظر ماهیت عملا یکسان هستند تنها از لحاظ استفاده از نور دریافتی متفاوت از یکدیگر عمل می کنند. بنابراین بیشتر چیزهایی که درباره CCD ها یاد می گیریم قابل تعمیم به CMOS ها نیز هستند.

سنسور های نوری مجموعه ای متشکل از هزاران ردیف بسیار کوچک از دیود های حساس به نور هستند که می توانند فوتون های نور را به بار الکتریکی تبدیل کنند. این دیود های یک سویه را Photosite می نامند. هر فوتوسایت به تابش نور حساس است و مسلماً هرچه نور تابیده شده بر آن شدت بیشتری داشته باشد، بار الکتریکی بیشتری در آن انباشته خواهد شد.

در حسگر های CCD این بار الکتریکی انباشته شده در هر فوتوسایت به صورت تک به تک و ردیف به ردیف خوانده می شود و اصولاً تشخیص مقدار یک بار الکتریکی وابسته به مکان آن در میان دیگر فوتوسایت ها می باشد. ضمن این که قبل از آن که سنسور نوری بتواند آماده عکسبرداری شود لازم است که تمام اطلاعات مربوط به عکس قبلی از روی آن به طور کامل خوانده و حذف شود. اما در سنسور های CMOS، هر یک از عناصر حساس به نور دارای یک آدرس طولی و عرضی مشخص است و می تواند به طور منفرد توسط محور های X و Y آدرس دهی و خوانده شود. مطلب کمی پیچیده شد؟ بهتر است کمی بیشتر درباره آن بحث کنیم.

CMOS در مقابل CCD

دقیقا از مرحله ای که فوتون های نور توسط فوتوسایت ها به الکترون تبدیل می شوند، تفاوت بین دو نوع حسگر اصلی آشکار می شود. مسلماً مرحله بعدی عبارت است از خواندن مقادیر بار انباشته شده در هر سلول و تشخیص یکسل رنگی مربوط به آن. در سنسور های CCD بار الکتریکی شارژ شده از یک گوشه سنسور خوانده شده و ردیف به ردیف جلو می رود و به طور همزمان یک مبدل آنالوگ به دیجیتال متناوب با تمام مقادیر دریافتی از پیکسل ها را به مقادیر دیجیتالی تبدیل می کند. اما CMOSها دارای چندین ترانزیستور مختلف در سر راه داده ها هستند که با تقویت و جابه جا کردن بار های الکتریکی توسط سیم های متصل به آن ها، مقادیر را جداگانه و تک به تک به پردازشگر ارسال می کنند. هرچند که انعطاف پذیری این شیوه به مراتب بالاتر از روش سطر به سطر است و می تواند برای کاربرد هایی مثل فوکوس خودکار و اندازه گیری نور مفید واقع شود. اما عملا سیگنال دریافتی ازCCDها شفاف تر می باشد. CCDها برای ایجاد قابلیت ارسال بار بدون اعوجاج و تحریف، از یک پروسه صنعتی خاص استفاده می کنند و این پروسه روشی را ارایه می دهد که موجب خلق تصاویری بسیار شفاف می شود. اصلی ترین تفاوت های بین سنسورهای CMOS و CCD را می توان به این شکل فهرست کرد:

سنسور های CCD همانطور که در بالا گفته شد تصاویری با کیفیت بالاتر و اختلال کمتری به وجود می آورند. اما به طور تجربی ثابت شده که سنسور های CMOS برای ایجاد نویز و اختلال بسیار مستعد ترند.

از آنجا که هر پیکسل در سنسور های CMOS دارای چندین ترانزیستور مرتبط است که در کنار آن ها قرار می گیرد، حساسیت این سنسور ها به نور پایین تر می آید. چرا که بسیاری از فوتون های نور به جای این که با سطح دیودهای نوری برخورد کنند با این ترانزیستورها برخورد کرده و به هدر می روند.

سنسور های CCD به مصرف توان بالا معروفند. این سنسور ها در مقایسه با سنسورهای CMOS تقریبا ۱۰۰ مرتبه بیشتر از باتری استفاده می کنند.

CCD ها به علت تولید بالاتر، بسیار بیشتر ازCMOS ها مورد تحقیق و بررسی قرار گرفته اند و مسلما روش های تولید اقتصادی تر و با کیفیت تری برای آن ها ابداع شده است. به همین دلیل می توان مشاهده کرد که اغلب دوربین های با کیفیت و مارک های معتبر جهان از این سنسور بهره می برند.

از آن جا که تقویت کننده سیگنال های نوری در CMOS بلافاصله بعد از هر فوتوسایت قرار دارد بنابراین این نوع حسگر ها می توانند تصاویر را دو برابر سریع تر نسبت بهCCD ها انتقال دهند.

براساس گفته های بالا متوجه می شوید کهCCD ها بیشترین استفاده را در دوربین هایی دارند که بیشتر بر کیفیت بالاتر تصویر، مقدار بیشتر پیکسل های تصویر و حساسیت به نور بالا تر تأکید دارند. اما در عوض سنسور هایCMOS دارای قیمت کمتر هستند و بیشتر در دوربین هایی به کار می روند که از نظر اقتصادی به صرفه بوده و دارای منبع انرژی محدودتری می باشند.

وضوح (Resolation)

مقدار جرییاتی که هر دوربین می تواند روی یک تصویر ضبط کند، رزولوشن (وضوح) نامیده می شود و توسط واحد پیکسل اندازه گیری می شود. هرچه وضوح دوربین شما بالاتر باشد مقدار جزییاتی بیشتری را می توانید در تصویر خود بگنجانید و هرچه مقدار این جزییات در تصویر بیشتر باشد می توانید در هنگام چاپ اندازه آن را بزرگتر کنید بدون آن که تصویر شما محو یا دندانه دندانه شود. انواع وضوح های دوربین ها این گونه است:

۲۵۶x۲۵۶ پیکسل:

این اندازه وضوح روی دوربین های بسیار ارزان قیمت دیده می شود و بسیار ناچیز تر از آن است که برای چاپ مورد استفاده قرار گیرد. وضوح نمایشگر برخی از گوشی های موبایل در همین حد است و می توان از تصاویری با این خصوصیت برای نمایش در آن ها استفاده کرد. این وضوح کلاً دربردارنده ۶۵هزار پیکسل است.

۶۴۰x۶۴۰ پیکسل:

این ابعاد حداقل اندازه وضوح در دوربین های واقعی است و بهترین اندازه برای تصاویری است که می خواهید آن ها را روی وب قرار داده و یا از طریق اینترنت برای کسی ایمیل کنید. این مقدار وضوح دربردارنده ۳۰۷۰۰۰ پیکسل می باشد.

۱۲۱۶x۹۱۲ پیکسل:

اگر تصمیم دارید تصاویرتان را در ابعاد معمولی عکس های نگاتیوی چاپ کنید این وضوح بهترین انتخاب است. چرا که اولین نوع وضوح از رده مگاپیکسل محسوب می شود و حدودا دارای ۰۰۰/۱۰۹/۱ پیکسل می باشد.

۱۶۰۰x۱۲۰۰ پیکسل:

تصاویری با این مشخصات به عنوان تصاویر وضوح بالا محسوب می شوند و می توانند بدون هیچ مشکلی تا ابعاد ۳۰x۴۰ سانتی متر که بالاترین اندازه پیشنهادی عکاسان برای چاپ نگاتیوهای دوربین های ۳۵ میلی متری می باشد چاپ شوند. این مقدار وضوح دربردارنده حدودا دومیلیون پیکسل رنگی می باشد و برای استفاده خانگی بسیار مناسب است. هرچند که تا به امروز دوربین هایی تا وضوح ۱۴میلیون پیکسل نیز ساخته شده است اما پیشنهاد مناسب برای کسانی که درباره دوربینی مناسب برای کاربردهای خانگی سؤال می کنند یک دوربین دومگاپیکسلی می باشد. شما که نتیجه ای بهتر از نتیجه دوربین های نگاتیوی معمولی احتیاج ندارید؟

وضوح مناسب برای وب و ایمیل

اگر تنها تصمیم دارید تصاویری برای صفحه وب خانگی یا وبلاگ خودتان تهیه کنید و یا عکس های یادگاری برای دوستانتان بفرستید استفاده از وضوح ۶۴۰x۴۸۰ مناسب است. ضمن آن که مزیت های دیگری نیز دارد که عبارتند از:

صفحه ی وب یا وبلاگ شما به دلیل حجم کم این تصاویر زودتر نمایش داده می شود.

حافظه محدود دوربین ها (در انواع معمولی بدون فلاش کارت ۸ تا ۱۶ مگابایت) امکان ذخیره تعداد عکس بیشتری را به شما می دهد. شاید تا وقتی با دوربینتان به یک مسافرت چند روزه نروید ارزش این مزیت را متوجه نشوید!

زمان انتقال این تصاویر به کامپیوتر بسیار کمتر خواهد شد. مخصوصا اگر از کابل های ارتباطی COM یا ارتباط مادون قرمز به جای پورت های USB استفاده می کنید.

تصاویر گرفته شده حجم کمتری را روی کامپیوترتان اشغال می کنند (هرچند که امروزه برای بیشتر کاربران این مسأله موضوع مهمی نیست).

از طرفی اگر تصمیم دارید تصاویرتان را چاپ کنید قطعاً به دوربینی با وضوح بالا احتیاج خواهید داشت. پس بهتر است که درباره چاپ بیشتر صحبت کنیم.

ماده اولیه

امروزه همه می دانند که ماده اولیه پردازنده ها همچون دیگر مدارات مجتمع الکترونیکی، سیلیکون است. در واقع سیلیکون همان ماده سازنده شیشه است که از شن استخراج می شود. البته عناصر بسیار دیگری هم در این فرایند به کار برده می شوند و لیکن از نظر درصد وزنی، سهم مجموع این عناصر نسبت به سیلیکون به کار رفته در محصول نهایی بسیار جزئی است.

آلومینیوم یکی از مواد دیگری است که در فرایند تولید پردازنده ها اهمیت زیادی دارد. هرچند که در پردازنده های مدرن، مس به تدریج جایگزین آلومینیوم می شود.

علاوه بر آنکه فلز مس دارای ضریب هدایت الکتریکی بیشتری نسبت به آلومینیوم است، دلیل مهم تری هم برای استفاده از مس در طراحی پردازنده های مدرن امروزی وجود دارد. یکی از بزرگ ترین مسائلی که در طراحی پردازنده های امروزی مطرح است، موضوع نیاز به ساختارهای فیزیکی ظریف تر است. به یاد دارید که اندازه ها در پردازنده های امروزی در حد چند ده نانومتر هستند. پس ازآنجایی که با استفاده از فلز مس، می توان اتصالات ظریف تری ایجاد کرد، این فلز جایگزین آلومینیوم شده است.

آماده سازی

فرایند های تولید قطعات الکترونیکی از یک جهت با بسیاری از فرایند های تولید دیگر متفاوت است. در فرایند های تولید قطعات الکترونیک، درجه خلوص مواد اولیه مورد نیاز در حد بسیار بالایی اهمیت بسیار زیادی دارند. اهمیت این موضوع در حدی است که از اصطلاح electronic grade برای اشاره به درجه خلوص بسیار بالای مواد استفاده می شود.

به همین دلیل مرحله مهمی به نام آماده سازی در تمامی فرایند های تولید قطعات الکترونیک وجود دارد. در این مرحله درجه خلوص موارد اولیه به روش های گوناگون و در مراحل متعدد افزایش داده می شود تا در نهایت به مقدار خلوص مورد نظر برسد. درجه خلوص مواد اولیه مورد نیاز در این صنعت به اندازه ای بالا است که توسط واحد هایی مانند ppm به معنی چند اتم ناخالصی در یک میلیون اتم ماده اولیه، بیان می شوند.

آخرین مرحله خالص سازی ماده سیلیکون، به این صورت انجام می شود که یک بلورِ خالص سیلیکون درون ظرف سیلیکون مذاب خالص شده قرار داده می شود، تا بلور بازهم خالص تری در این ظرف رشد کند (همان طور که بلورهای نبات در درون محلول اشباع شده به دور یک ریسمان نازک رشد می کنند). در واقع به این ترتیب، ماده سیلیکون مورد نیاز به صورت یک شمش تک کریستالی تهیه می شود (یعنی تمام یک شمش بیست سانتی متری سیلیکون، یک بلور پیوسته و بدون نقص باید باشد!).

این روش در صنعت تولید چیپ به روش CZ معروف است. تهیه چنین شمش تک بلوری سیلیکون آن قدر اهمیت دارد که یکی از تحقیقات اخیر اینتل و دیگر شرکت های تولید کننده پردازنده، معطوف تولید شمش های سی سانتی متری سیلیکون تک بلوری بوده است. درحالی که خط تولید شمش های بیست سانتی متری سیلیکون هزینه ای معادل ۵/۱ میلیارد دلار در بر دارد، شرکت های تولید کننده پردازنده، برای به دست آوردن خط تولید شمش های تک بلوری سیلیکون سی سانتی متری، ۵/۳ میلیارد دلار هزینه می کنند. موضوع جالب توجه در این مورد آن است که تغییر اندازه شمش های سیلیکون تک بلوری، تا کنون سریع تر از یک بار در هر ده سال نبوده است.

پس از آنکه یک بلور سیلیکونی غول آسا به شکل یک استوانه تهیه گشت، گام بعدی ورقه ورقه بریدن این بلور است. هر ورقه نازک از این سیلیکون، یک ویفر نامیده می شود که اساس ساختار پردازنده ها را تشکیل می دهد. در واقع تمام مدارات یا ترانزیستورهای لازم، بر روی این ویفر تولید می شوند. هر چه این ورقه ها نازک تر باشند، عمل برش بدون آسیب دیدن ویفر مشکل تر خواهد شد.

از طرف دیگر این موضوع به معنی افزایش تعداد چیپ هایی است که می توان با یک شمش سیلیکونی تهیه کرد. در هر صورت پس از آنکه ویفر های سیلیکونی بریده شدند، نوبت به صیقل کاری آنها می رسد. ویفر ها آنقدر صیقل داده می شوند که سطوح آنها آیینه ای شود. کوچکترین نقصی در این ویفر ها موجب عدم کارکرد محصول نهایی خواهد بود. به همین دلیل، یکی دیگر از مراحل بسیار دقیق بازرسی محصول در این مرحله صورت می گیرد. در این گام، علاوه بر نقص های بلوری که ممکن است در فرایند تولید شمش سیلیکون ایجاد شده باشند، نقص های حاصل از فرایند برش کریستال نیز به دقت مورد کنکاش قرار می گیرند.

از این مرحله، نوبت به ساخت ترانزیستور ها بر روی ویفر سیلیکونی می رسد. برای این کار لازم است که مقدار بسیار دقیق و مشخصی از ماده دیگری به درون بلور سیلیکون تزریق شود. بدین معنی که بین هر مجموعه اتم سیلیکون در ساختار بلوری، دقیقاً یک اتم از ماده دیگر قرار گیرد. در واقع این مرحله نخستین گام فرایند تولید ماده نیمه هادی محسوب می شود که اساس ساختمان قطعات الکترونیک مانند ترانزیستور را تشکیل می دهد. ترانزیستورهایی که در پردازنده های امروزی به کار گرفته می شوند، توسط تکنولوژی CMOS تولید می شوند.

CMOS مخفف عبارت Complementary Metal Oxide Semiconductor است. در اینجا منظور از واژه Complementary آن است که در این تکنولوژی، از تعامل نیمه هادی های نوع n و p استفاده می شود.

بدون آنکه بخواهیم وارد جزئیات فنی چگونگی تولید ترانزیستور بر روی ویفر های سیلیکونی بشویم، تنها اشاره می کنیم که در این مرحله، بر اثر تزریق مواد گوناگون و همچنین ایجاد پوشش های فلزی فوق نازک (در حد ضخامت چند اتم) در مراحل متعدد، یک ساختار چند لایه و ساندویچی بر روی ویفر سیلیکونی اولیه شکل می گیرد. در طول این فرایند، ویفر ساندویچی سیلیکونی در کوره ای قرار داده می شود تا تحت شرایط کنترل شده و بسیار دقیق (حتی در اتمسفر مشخص)، پخته می شود و لایه ای از ۲SiO بر روی ویفر ساندویچی تشکیل شود.

در جدیدترین فناوری اینتل که به تکنولوژی ۹۰ نانومتری معروف است، ضخامت لایه ۲SiO فقط ۵ اتم است. این لایه در مراحل بعدی دروازه یا gate هر ترانزیستور واقع در چیپ پردازنده خواهد بود که جریان الکتریکی عبوری را در کنترل خود دارد (ترانزیستورهای تشکیل دهنده تکنولوژی CMOS از نوع ترانزیستورهای اثر میدانی یا Field Effect Transistor :FET نامیده می شوند. در این ترانزیستورها، جریان الکتریکی از اتصالی به نام Source به اتصال دیگری به نام Drain جریان می یابد. وظیفه اتصال سوم به نام Gate در این ترانزیستور، کنترل و مدیریت بر مقدار و چگونگی عبور جریان الکتریکی از یک اتصال به اتصال دیگر است).

آخرین مرحله آماده سازی ویفر، قرار دادن پوشش ظریف دیگری بر روی ساندویچ سیلیکونی است که photo resist نام دارد. ویژگی این لایه آخر، همان طور که از نام آن مشخص می شود، مقاومت در برابر نور است. در واقع این لایه از مواد شیمیایی ویژه ای ساخته شده است که اگر در معرض تابش نور قرار گرفته شود، می توان آن را در محلول ویژه ای حل کرده و شست و در غیر این صورت (یعنی اگر نور به این پوشش تابانده نشده باشد)، این پوشش در حلال حل نخواهد شد.

ماسک کردن

این مرحله از تولید پردازنده ها، به نوعی از مراحل قبلی کار نیز مهم تر است. در این مرحله عمل فتولیتوگرافی(Photolithography) بر روی ویفر ساندویچی انجام می شود. در واقع آنچه در این مرحله انجام می شود آن است که بر روی ویفر سیلیکونی، نقشه و الگوی استنسیل مشخصی با استفاده از فرایند فتولیتوگرافی چاپ می شود، تا بتوان در مرحله بعدی با حل کردن و شستن ناحیه های نور دیده به ساختار مورد نظر رسید (ازآنجایی که قرار است نقشه پیچیده ای بر روی مساحت کوچکی چاپ شود، از روش فتولیتوگرافی کمک گرفته می شود.

در این روش نقشه مورد نظر در مقیاس های بزرگتر یعنی در اندازه هایی که بتوان در عمل آنرا تولید کرد، مثلاً در مربعی به مساحت یک متر مربع تهیه می شود. سپس با تاباندن نور به الگو و استفاده از روش های اپتیکی، تصویر الگو را بر روی ناحیه بسیار کوچک ویفر می تابانند. (مثلاً الگویی که در مساحت یک متر مربع تهیه شده بود، به تصویر کوچکی در اندازه های چند میلیمتر مربع تبدیل می شود.). در این موارد چند نکته جالب توجه وجود دارد. نخست آنکه الگوها و نقشه هایی که باید بر روی ویفر چاپ شوند، آنقدر پیچیده هستند که برای توصیف آنها به ۱۰ گیگابایت داده نیاز است.

در واقع می توان این موضوع را به حالتی تشبیه کرد که در آن قرار است نقشه ای مانند نقشه یک شهر بزرگ با تمام جزئیات شهری و ساختمانی آن بر روی ویفر سیلیکونی به مساحت چند میلی متر مربع، چاپ شود. نکته دیگر آنکه در ساختمان چیپ های پردازنده، بیش از بیست لایه مختلف وجود دارد که برای هر یک از آنها لازم است چنین نقشه هایی لیتوگرافی شود.

موضوع دیگری که بد نیست در اینجا ذکر شود، آن است که همانطور که از دروس دبیرستانی ممکن است به یاد داشته باشید، نور در لبه های اجسام دچار انحراف از مسیر راست می شود. پدیده ای که به پراش یا Diffraction معروف است. هرچه لبه های اجسامی که در مسیر تابش واقع شده اند، کوچک تر یا ظریف تر باشند، پدیده پراش شدید تر خواهد بود.

در واقع یکی از بزرگ ترین موانع تولید پردازنده هایی که در آنها از ساختار های ظریف تری استفاده شده باشد، همین موضوع پراکندگی یا تفریق نور است که باعث مات شدن تصویری می شود که قرار است بر روی ویفر چاپ شود. برای مقابله با این مسئله، یکی از موثرترین روش ها، آن است که از نوری در عمل فتولیتوگرافی استفاده کنیم که دارای طول موج کوچک تری است (بر اساس اصول اپتیک، هرچه طول موج نور تابانده شده کوچک تر باشد، شدت پدیده پراکندگی نور در لبه های اجسام کمتر خواهد بود). برای همین منظور در تولید پردازنده ها، از نور UV (ماورای بنفش) استفاده می شود.

در واقع برای آنکه بتوان تصویر شفاف و ظریفی در اندازه ها و مقیاس آنچنانی بر روی ویفر ها تولید کرد، تنها طول موج ماورای بنفش جوابگو خواهد بود. اما اگر بخواهیم در نسل بعدی پردازنده ها، از الگوهای پیچیده تری استفاده کنیم، تکلیف چه خواهد بود؟ در تئوری می توان از تابشی با طول موج بازهم کوتاه تری استفاده کرد. اما مشکل در اینجا است که تابش با طول موج کوتاه تر به معنی استفاده از نوعی اشعه ایکس است. می دانید که چنین اشعه ای بیشتر از آنکه قادر باشد تصویری از نقشه مورد نظر بر روی ویفر ایجاد کند، به علت قابلیت نفوذ زیاد، از تمامی نواحی الگو به طور یکسان عبور خواهد کرد.

از موارد فوق که بگذریم، پس از آنکه نقشه مورد نظر بر روی ویفر چاپ شد، ویفر درون محلول شیمیایی ویژه ای قرار داده می شود تا جاهایی که در معرض تابش واقع شده اند، در آن حل شوند. بدین ترتیب شهر مینیاتوری را بر روی ویفر سیلیکونی تجسم کنید که در این شهر خانه ها دارای سقفی از جنس ۲SiO هستند (مکان هایی که نور ندیده اند و در نتیجه لایه مقاوم در برابر حلال مانع از حل شدن (۲SiO بوده است). خیابان های این شهر فرضی نواحی که مورد تابش نور واقع شده اند و لایه مقاوم آن و همچنین لایه ۲SiO در حلال حل شده اند) از جنس سیلیکون هستند.

تکرار

پس از این مرحله، لایه photo resist باقی مانده از روی ویفر برداشته می شود. در این مرحله ویفری در اختیار خواهیم داشت که در آن دیواره ای از جنس SiO۲ در زمینی از جنس سیلیکون واقع شده اند. پس از این گام، یکبار دیگر یک لایه SiO۲ به همراه پلی سیلیکون (Polysilicon) بر روی ویفر ایجاد شده و بار دیگر لایه photo resist جدیدی بر روی ویفر پوشانده می شود.

همانند مرحله قبلی، چندین بار دیگر مراحل تابش نور و در حلال قرار دادن ویفر انجام می شوند. بدین ترتیب پس از دست یافتن به ساختار مناسب، ویفر در معرض بمباران یونی مواد مختلف واقع می شود تا نیمه هادی نوع n و p بر روی نواحی سیلیکونی باقی مانده تشکیل شوند. به این وسیله، مواد مشخصی در مقادیر بسیار کم و دقیق به درون بلور سیلیکون نفوذ داده می شوند تا خواص نیمه هادی نوع n و p به دست آیند. تا اینجای کار، یک لایه کامل از نقشه الکترونیکی ترانزیستوری دوبعدی بر روی ویفر سیلیکونی تشکیل شده است.

با تکرار مراحل فوق، عملاً ساختار لایه ای سه بعدی از مدارات الکترونیکی درون پردازنده تشکیل می شود. در بین هر چند لایه، از لایه ای فلزی استفاده می شود که با حک کردن الگو های مشخص بر روی آنها به همان روش های قبلی، لایه های سیم بندی بین المان ها ساخته شوند. پردازنده های امروزی اینتل، مثلاً پردازنده پنتیوم چهار، از هفت لایه فلزی در ساختار خود بهره می گیرد. پردازنده AMD Athlon ۶۴ از ۹ لایه فلزی استفاده می کند.

تغییر سیستم های مکانیکی و برقی به سیستم های الکترونیکی در بیشتر تکنولوژی های عمده، سیستم های الکترونیکی جایگزین بخش های مکانیکی شده و از آن پیش افتاده اند. سیستم تلفن در اصل مجموعه ای از اجزای مکانیکی (یعنی سیستم شماره گیر) بود که در آن حرکت فیزیکی به علائم الکتریکی تبدیل می شد. 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 می کنیم همین گونه اند. سیستم های الکترونیکی مسلماً یک سره بر تکنولوژی فکری متکی هستند زیرا محاسبات ریاضی و نوشتن نرم افزار و برنامه ها کارکرد آنها را ممکن می گرداند.

یکی از برجسته ترین تغییرات، کوچک شدن وسایلی است که هادی برق هستند یا تکانه های برقی را منتقل می کنند. وسایل اولیه مانند لامپ های خلاء که در رادیوهای قدیمی دیده می شود حدود ۵ تا ۱۰ سانتی متر 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 درمی آورند. در آغاز هر تراشه ۴ کیلو بایت حافظه داشت که بعدها به ۸، ۱۶، ۳۲، ۶۴ کیلو بایت افزایش یافت و امروزه سازندگان میکروپروسسور تراشه هایی تولید می کنند که ظرفیت ذخیره سازی آنها چندین مگابایت یا حتی گیگا (میلیارد) بایت است.

امروزه یک تراشه ی ریز سیلیکنی(میکروپروسسور) حاوی مدارهای الکترونیکی دارای صدها هزار ترانزیستور و همه ی اتصالات لازم و بهای آن فقط چند دلار است. مداربندی روی این تراشه می تواند خود میکروکامپیوتری باشد با ظرفیت پردازش ورودی / خروجی و حافظه ی دستیابی تصادفی و... .

اولین 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.

BIOS و کاربرد میکروپرسسور در کامپیوتر :

یکی از متداول ترین کاربردهای Flash memory در سیستم ابتدایی ورودی / خروجی (basic input/output system) کامپیوتر است که معمولاً به BIOS شناخته می شود. وظیفه BIOS که تقریباً روی هر کامپیوتری وجود دارد،آن است که مطمئن شود تمام قطعات و اجزای افزاری یک کامپیوتر در کنار یکدیگر به درستی کار می کنند . هر کامپیوتری در قلب خود برای پردازش درست اطلاعات شامل یک میکروپروسسور است . میکروپروسسور قسمت سخت افزاری کار است. برای انجام درست کار ، به نرم افزار نیز احتیاج است. هر کاربری با دو نوع نرم افزار آشنا است:سیستم عامل و نرم افزارهای کاربردی. BIOS نوع سوم نرم افزاری است که کامپیوتر شما برای اجرای درست به آن نیازمند است.

BIOS چه کاری انجام می دهد؟ نرم افزار BIOS مجموعه ای از وظایف مختلف را بر عهده دارد، ولی مهم ترین آنها اجرای سیستم عامل است. وقتی یک کامپیوتر روشن می شود، میکروپروسسور سعی می کند اولین دستورات را اجرا کند. ولی نکته در این است که این دستورات باید از جایی به میکروپروسسور اعلام شود. گرچه سیستم عامل روی هارد وجود دارد، ولی میکروپروسسور نمی داند اطلاعات در آنجاست. BIOS دستورات اولیه را برای این دسترسی به میکروپروسسور اعلام می کند.

کاربرد میکروپروسسوردرانواع کارتهای هوشمند :

کارتهای هوشمند (DRAC|TRAMS) کارتهایی 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 مالی و دیگر اطلاعات دارنده کارت می باشد. و موارد استفاده ی آنها در این مکانهایی است .

مترو، اتوبوسرانی، عوارض اتوبان

تعاونی فرهنگیان، تسهیلات رفاهی و بُن کارمندی

مراکز تفریحی و باشگاههای ورزشی

شناسنامه پزشکی بیمار

سلف سرویس دانشگاهها و ادارات

پارکینگها

کارت تلفن،

پارکومتر،

جایگاههای سوختگیری

□ مشخصات سخت افزاری دستگاه:

میکروپروسسور:

۱۶ بیت

پردازنده رمزنگار کمکی

ارتقاء خودکار نرم افزاری با فلاش بایوس (منحصر بفرد در ایران)

حافظه:

۵۱۲Kb اصلی و ۵۱۲Kb برای Bios

بازسازی هوشمند اطلاعات کارت

سازگاری ساختار کارت با استاندارد بین المللی

ذخیره سازی دوگانه اطلاعات برای بازیافت اضطراری

رابط:

RS۲۳۲, RS۴۲۲ و مودم (RS۴۸۵ بنا به سفارش)

پورت چاپگر

مجهز به UPS داخلی جهت کار هنگام قطع برق

باتری پشتیبان برای نگهداری اطلاعات

۲ رله برای کنترل چراغ سبز و قرمز (و آژیر)

نمایشگر با کیفیت FSTN دارای لامپ پس زمینه

□ امکانات جانبی:

اتصال به راه بند،

نمایشگر بزرگ بیرونی،

صفحه کلید بیرونی

□ مشخصات کارت:

چیپ MIFARE

ابعاد:

ISO ۷۸۱۶

حافظه:

۱۰۲۴ بایت (*۸ BIT) EEPROM

عمر خدماتی چیپ:

۱۰۰۰۰۰ بار نوشتن،

۱۰ سال حفظ اطلاعات

شارژر وسیله ای است که طبق اصول الکترونیک قدرت کار کرده و ولتاژ متناوب را به مستقیم تبدیل می نماید . جریان مستقیم همیشه در یک مسیر جاری می شود ( همیشه مثبت و یا همیشه منفی است ) ولی ممکن است میزان آن کاهش یا افزایش پیدا کند . باتری ها و رگولاتورها ،ولتاژ مستقیم می دهند و این ولتاژ برای مدارهای الکترونیکی مناسب است . اکثر منابع تغذیه شامل یک تبدیل کننده ترانسفورماتوری هستند که جریان اصلی غیر مستقیم را به یک جریان غیر مستقیم کم و بی خطر تبدیل می کنند . سپس این جریان کم و بی خطر توسط مدارات یکسو کننده جریان از غیر مستقیم به مستقیم تبدیل می شود . البته این ولتاژ مستقیم یک ولتاژ متغییر می باشد و برای مدارهای الکترونیکی مناسب نیست و لذا برای صاف کردن سطح ولتاژ مستقیم از یک سری خازن و سلف استفاده می شود تا ولتاژ مستقیم برای مدارات الکترونیکی حساس قابل استفاده شود .

امروزه شارژر ها با ریپلی بسیار پائین در ولتاژ خروجی و نویزی کمتر از ۲ میلی ولت و سازگار با منحنی سافومتریک تولید میشود. شارژرها را بر اساس ظرفیت و توان و ولتاژ باطریها انتخاب و تهیه می نمایند و هنگام تهیه دقت باید شود در هنگام استفاده چه لوازم حفاظتی و اندازه گیری نیاز است و شرایط نگهداری و سرویس آن چگونه است . شارژرها امروزه به انواع لوازم اندازه گیری خودکار مجهزند و باطریها را همیشه در حالت شارژ کامل نگه میدارند . شارژرها عموما بطور ایستاده تهیه میشوند و تمام لوازم آن در همان قالب نصب میشود . لوازم قابل تنظیم قابل دسترس و لوازم عموما قدرت در پشت تجهیزات دیگر نصب میشوند . جای نصب تجهیزات بسیار مهم است مثلا برد کنترل باید جایی نصب باشد که گرمای تجهیزات در حین کار کمتر بروی آن اثر بگذارد . در شارژرها حالتهای مختلفی از شارژ باید در دسترس باشد تا در مواقع ضروری جهت بهینه سازی ولتاژ چه برای باطریها و چه برای مصرف کننده اقدام شود .

در همه شارژرها جدای از لوازم کنترلی و اندازه گیری متفاوت چند وسیله کلی وجود دارد که کار تبدیل برق را انجام می دهد ، ترانس کاهنده ، دیودهای یکسو کننده و فیلترها . در شارژرهای با توان بالاتر از ولتاژ سه فاز استفاده میشود . مزیت ولتاژ سه فاز نسبت به تکفاز در شکل موج خروجی آنست که پس از تبدیل، موجهای خیلی کوتاهتری دارند و به شکل موج ولتاژ مستقیم بیشتر شبیه است . البته در بعضی شارژرها ولتاژ ۳۸۰( تک فاز ۳۸۰ و نول ۳۸۰ ) نیز استفاده میشود ( بیشتر در شارژرهای پستهای کمپکت ) خروجی های ترانس هنوز ولتاژ متناوب است و توسط دیودها تبدیل به ولتاژ مستقیم شده و با استفاده از سلف ها و خازنها نویزهای آنرا محدود و حذف می نماید .همانطور که در شکل موجها ، نشان داده شده با اضافه نمودن هر قطعه میتوان شکل موج خروجی را بهینه نمود.

اصول کار شارژر:

در بیشتر شارژرها امروزه اصول کار تریستوری است . تریستورها وقتی فعالند که فرمانی از گیت خود دریافت کنند. تریستور با گرفتن فرمان از برد کنترل ولتاژ را عبور می دهد و باید سرهای مثبت و منفی در آن ( همانند دیودهای معمولی ) رعایت گردد. تریستورها همانند دیود ها تنها نیم سیکل مثبت موج سینوسی ولتاژ متناوب را عبور میدهند. تریستورها سه سر دارند آند ، کاتد و گیت ، تریستورها با ولتاژ مستقیم کار می کنند ، در حقیقت تریستور یک کلید خودکار است که جریان را به نسبت مورد نیاز از خود عبور می دهـد. تریستورها که بوسیله پالس کنترل میشوند ، پالسها را از یک رگلاتور ( تنظیم کننده ) الکترونیکی در برد جهت تنظیم و تاخیر زمانی نقطه آتش تریستور بکار میرود دریافت می کند که در واقع لحظه اعمال پالس را کنترل می کند . رگلاتور مانند یک مقایسه کننده رفتار کرده به اینصورت که سیگنال ولتاژ ایجاد شده در خروجی را با یک ولتاژ مرجع داخلی مقایسه می نماید ، تفاوت ایجاد شده اعمال پالس ها را تسریع بخشیده و یا به تاخیر می اندازد و بدین ترتیب ولتاژ خروجی تنظیم میشود .شارژرها دوحالت شارژ دارند که در جلوتر بیان میشود تنها این مطلب قابل ذکر است که در مد شارژ دستی ، که با تغییر وضعیت یک سلکتور یا پوش باتن انجام میشود اعمال پالس ها را ما و با تغییر پتانسومتر مخصوص همین کار در برد کنترل انجام میدهیم و نقطه آتش را تنظیم میکنیم .ترانسهای شارژرها ممکن است دارای چند خروجی باشند که اغلب خروجی های دیگر جهت تغذیه برد کنترل و یا برد آلارمی و دیگر رله های اندازه گیری استفاده میشوند. سلف ها تنها سیم پیچه هایی هستند که باعث از بین رفتن نویز های خروجی پس از یکسو سازی دیودها و تریستورها می شود.

درشارژرهای قدیمی نویز و ریپل خروجی هنگام استفاده از شارژر بصورت مجزا از باطری بسیار زیاد بوده که امروزه با استفاده از یک سری خازن ( بطور موازی ) به همراه سلف( که بطور سری قرار میگیرد) ریـپل خروجی بسیار پائین و در حدود ۱% میباشد و جهت تغذیه رله ها بطور جدای از باطریها میشود استفاده نمود .

در شارژرها بسته به نوع آنها ممکن است از پل تمام تریستوری و یا نیمه تریستوری استفاده گردد. کلاً در شارژر ها سه نوع دیود بکار میرود . دیودهای سد کننده ، دیودهای اتصال معکوس ( حفاظت در برابر اتصال معکوس باطریها ) و دیودهای دراپر ( جهت اعمال ولتاژ نامی به بار ).

دیود های یکسوساز عموما" در مدارهای جریان متناوب بکار برده می شوند تا با کمک آنها بتوان جریان متناوب (AC) را به مستقیم (DC) تبدیل کرد. این عملیات یکسوسازی یا Rectification نامیده می شود.

از مشهورترین این دیودها می توان به انواع دیودهای ۱N۴۰۰x و یا ۱N۵۴۰x اشاره کرد که دارای ولتاژ کاری بین ۵۰ تا بیش از ۱۰۰۰ ولت هستند و می توانند جریان های بالا را یکسو کنند. این ولتاژ، ولتاژی است که دیود می تواند بدون شکسته شدن سوختن در جهت معکوس آنرا تحمل کند. دیودهای یکسوساز معمولآ از سیلیکون ساخته می شوند و ولتاژ بایاس مستقیم آنها حدود ۰.۷ ولت می باشد. شما می توانید با قرار دادن فقط یک دیود در مسیر جریان متناوب مانع از گذر سیکل منفی جریان در جهت مورد نظر در مدار باشید به شکل اول دقت کنید که چگونه قرار دادن یک دیود در جهت موافق، فقط به نیم سیکل های مثبت اجاز خروج به سمت بار را می دهد. به این روش یکسوسازی نیم موج یا Half Wave گفته میشود. بدیهی است برای بالابردن کیفیت موج خروجی و نزدیک کردن آن به یک ولتاژمستقیم باید در خروجی از خازن هایی با ظرفیت بالا استفاده کرد. این خازن در نیم سیکل مثبت شارژ می شود ودر نیم سیکل منفی در غیاب منبع تغذیه ، وظیفه تغذیه بار را برعهده خواهد داشت .ظرفیت خازنها بسته به نوع دستگاه و توان آن خواهد بود .خازنهای استفاده شده از نوع الکترولیتی هستند، پس باید مد نظر داشت که در صورت گرمای بیشتر از حد باعث نشتی در این نوع خازنها و اگر حرارت خیلی بالا رود باعث انفجار خازن و با توجه به وجود الکترولیت در آن باعث شعله ور شده الکترولیت نیز خواهد شد . ما برای آنکه بتوانیم از نیمه منفی موج ورودی که در نیمی از سیکل جریان امکان عبور به خروجی را ندارد، استفاده کنیم باید از مداری بعتوان پل دیود استفاده کنیم. پل متشکل از چهار دیود به یکدیگر متصل می باشد. جریان متناوب به قسمتی که دو جفت آند و کاتد به یکدیگرمتصل هستند صل می شود و خروجی از یک جف آند و یک جفت کاتد به یکدیگر متصل شده گرفته می شود. روش کار به اینصورت است که در سیکل مثبت مدار ( شکل مداری صفحه قبل ) دیودهای ۱ و ۲ عمل کرده و خروجی را تامین میکنند و در سیکل منفی مدار دیودهای ۳ و ۴ عمل می کند و باز خروجی را در همان وضعیت تامین می کند.

خازن ها هم کارشان صاف نمودن ولتاژ مستقیم خروجی است . شکل موج های خروجی پس از خازن را در نمودارها گواه بر ضرورت نصب آنها در شارژر است .

در شارژرها وسایل حفاظتی مختلفی نصب میشود از جمله رله RFI جهت حذف فرکانس های رادیویی و جلو گیری از تداخل و برگشت آنها بروی شبکه ، سیستم خنک کننده که بیشتر در شارژرها با توان بالا استفاده می کردد و رله های کنترل فاز ورودی نیز نصب میشود که نوسان و توالی فازها را کنترل می نماید این رله ها در زمانی که ولتاژ بالا میرود برق را قطع میکنند و بسته به نوع تنظیم رله ، عمل می نماید واگر توالی فاز مشکل داشته باشد عملا خللی در جریان شارژ وجود نخواهد داشت اما رله آلارمی را ارسال مینماید . رله ولتاژ DC نیز ممکن است در شارژر تعبیه شود که کنترل ولتاژ مستقیم را بر عهده دارد و در صورت کم و یا زیاد شدن بیش از حد ولتاژ آلارمی را ارسال می نماید . رله زمین نیز مورد استفاده در شارژرها ست و کار آن بررسی ولتاژ سر مثبت و منفی با زمین است و در صورتی که توازن بر قرار نباشد آلارمی را ارسال میکند . علاوه بر این رله ها در صورت بروز هر اشکال دیگری در شارژر و یا قطع کردن فیوزهای مربوط آلارم به صدا در آمده تا نسبت به رفع عیب آن اقدام شود . جهت فرستادن آلارم به راه دور نیز در شارژرها ترمینالهایی جهت آن استفاده میشود.

سیستم حفاظت تابلو شارژر نیز حائز اهمیت است مثلا در اغلب شارژرها از درجه حفاظت IP ۲۱ استفاده میشود و کلاس رطوبت آن بخصوص در منطقه با رطوبت بالا باید مورد نظرمی باشد در شارژر ها بیشتر از کلاس F استفاده میشود. بنا به در خواست کار فرما جهت حفاظت دستگاه از برقزدگی نیز میتوان از برقگیر های مخصوص ( VDR ) در تابلوها استفاده نمود .

در شارژرها دو نوع وضعیت برای شارژ وجود دارد .

۱) در وضعیت اتومات

۲) در وضعیت دستی

در هر دو وضعیت ، حالتهای مختلف شارژ وجود دارد و در حالت خودکار با تشخیص وسایل اندازه گیری حالت مناسب شارژ فعال می شود و در حالت دستی نیز حالت شارژ قابل تغییر است . در تغییر حالت شارژ به طور دستی باید توجه داشت ولتاژ و جریان بیش از حد بالا نرود تا برای دستگاههای مصرف کننده ضرر نداشته باشد.

ـ حالت شارژ نگهداری : در این حالت از شارژ باطریها را با ولتاژی برابر با ۲.۲۰ با تلرانس ۵% شارژ می کنند این حالت از شارژ جریان ضعیفی را به باطریها اعمال می کند و باعث ثابت ماندن ولتاژ در خروجی باطریها و جبران تلف داخلی ولتاژ باطری میشود .علی رغم تغییرات در جریان بار و یا تغذیه ورودی ولتاژ اعمالی ثابت می ماند .

ـ حالت شارژ سریع : در این حالت شارژ بسته به ولتاژ باطری و یا زمان قطع برق اصلی شارژر و اندازه زمان شارژ در این حالت ، شارژر تا سپری شدن زمان تنظیمی ، باطریها را با ولتاژی بین ۲.۲۰ تا ۲.۴۰ تغذیه میکند، بدیهی است در این زمان ، جریان شارژر هم بیشتر از حالت شارژ شناور یا نگهداری خواهد بود.

ـ حالت شارژ اولیه : در این حالت از شارژ نباید بار به شارژر متصل باشد و تنها باطری به شارژر متصل است و بنا به دستورالعمل باطریها نسبت به شارژ آنها اقدام می کنیم. در این حالت ولتاژ باطریها در مراحل شارژ تا ولتاژ ۲.۵۰ تا ۲.۷۰ نیز ممکن است برسد . در این زمان رله های DC از مدار خارج خواهند شد . در این شارژ باید اقدامات ایمنی در باطریها را بخاطر تولید حجم زیادی از گازهای اکسیژن و هیدروژن در دستور کار داشت .هنگام نصب شارژر حتما باید سیم ارت آن را وصل نمود و شارژر تراز نصب گردد . شارژر باید در جایی که نصب میشود به سهولت در دسترس و نشانگرهای آن قابل دید باشد . در هنگام نصب لازم است کلیه رله ها تست و ترمینال ها بازدید گردند و کلیه اتصالات چک شوند و کارت سرویس و نقشه مدارات شارژر درون آن قرار گیرند.رعایت فاصله شارژر از دستگاههای دیگر و دیوار لازم است تا به سهولت هوا جریان داشته وخللی درتبادل حرارتی وجود نداشته باشد.

یکی از خصوصیات شارژرها این است که در زمانی که جریان پائین و زیر حد جریان نامی دستگاه است ، دستگاه شارژر بصورت منبع ولتاژ کار می کند و هنگامی که میزان جریان بالا برود ( حتی تا حد نامی ) دستگاه بصورت منبع جریان عمل می کند . در این حالت چراغ مربوط به جریان محدود در شارژر روشن شده و جریان ثابت ولی ولتاژ با کمی افت به مجموعه باطریها و بار که با هم تشکیل سیستم قدرت DC را می دهند اعمال میشودو با بالا آمدن ولتاژ در باطریها ، جریان کم میشود و در این حالت چراغ مربوط به جریان محدود خاموش خواهد شد و دستگاه تبدیل به منبع ولتاژ میشود.

اتصال دو دستگاه شارژر به یک بانک باطری در صورتی که بصورت موازی بسته شوند هیچ اشکالی ندارد و بهتر است محل اتصال بروی شینه های مسی در یک تابلوی جداگانه بسته شود و مزیت آن اینست که جریان بیشتری را می توان از آن گرفت و حتی اگر یک شارژر هم به باطری متصل باشد و جریان از حد جریان نامی شارژر هم بالا تر برود ، باطریها به عنوان منبع پشتیبان به کمک شارژر می آید و تغذیه مصرف کننده را بر عهده می گیرند .

کابلهای وارده به شارژر باید سطح مقطع مناسبی داشته باشند وطبق ظرفیت انتخاب شوند و همچنین کابلهای خروجی نیز باید مناسب انتخاب گردند. در داخل شارژر نیز وایرها و کابلهای هر قسمت باید در داخل داکت و یا روکش مناسب را دارا باشند و از کابلشوهای پرسی با روکش عایق استفاده گردد. شارژرها ورودی برق متناوب تک یا سه فاز دارند و ترمینالهای خروجی آن جهت بار و باطری نیز تعبیه می شود و تفاوت این دو ترمینال خروجی در این است که در زمانهای مختلف ممکن است ولتاژ ترمینال باطری متفاوت باشد ( بسته به نوع شارژ ) اما ولتاژ ترمینال بار همیشه در حد نرمال و نامی شارژر باقی می ماند ، این ولتاژ ثابت را دیود های دراپر تامین می نمایند بدین صورت که در زمان شارژ های مختلف و ولتاژهای بیشتر از نامی شارژر در مدار هستند و هنگامی که ولتاژ در حال کاهش باشد ( مثلا در زمان قطع شارژر ) این دیودها از مدار خارج ( بای پس ) میشوند .ترمینال های خروجی دیگری نیز ممکن است تعبیه شود مثلا برای ارسال آلارم و یا ترمینالی جهت پارالل کردن دو شارژر(ترجیحا هم تیپ و هم توان ).

فیوزهای حفاظت دیود ها از نوع بسیار سریع انتخاب میشوند و هنگام تعویض آن باید دقیقا رعایت گردد. آمپرمترهای شارژر عموما با شنت موازی هستند و در شارژرها آمپر بار و جریان کل خروجی شارژر قابل اندازه گیری است. ولت متر در شارژرها نیز قادر به قرائت ولتاژهای بار و باطری هستند .( در نمونه های جدید شارژرها ).

معمولا برد های کنترل ترانس تغذیه جداگانه ای با ولتاژهای مختلف دارند که دانستن این ولتاژها در سر ترمینالهای برد ها میتواند عیب یابی احتمالی را سرعت بخشند و یا فیوزهای شیشه ای روی بردها باید مورد توجه باشند.

در بعضی مواقع احتیاج است به همراه شارژر، UPS و یا اینورتر نیز تواما در یک دستگاه ( تابلو) قرار داده شوند تا از باطریها جهت برقراری ولتاژ AC در مواقع ضروری استفاده گردد که در این حالت هم، شارژر همان وظیفه قبلی را به درستی باید انجام دهد .

منبع : دنیای قدرت برق

شما دارید می میرید. تشعشعات بی سیم هم اینک در حال نابود کردن مغز شما هستند. چقدر تأسف آور! بگذارید کمی بیشتر توضیح دهم. همه ما از انرژی، امواج الکترومغناطیس، ارتعاشات هومونی و میلیاردها میلیارد ذرات باردار در حال ارتعاشی که به آرامی حول میدان مغناطیسی خود در حال چرخش هستند، تشکیل شده ایم. در این میان، همه حالات مربوط به اتم های شادمان جاری در اقیانوس های ذره بینی آب و خون و ...، سرچشمه گرفته از شرایط متوازن این ذرات است.

زندگی در جریان است. پیشرفت و تکنولوژی در راهند. ولی بدانیم که خودروها و لامپ ها و مایکروفرها و تلفن های همراه و آی پادها و مخلوط کن های چندسرعته آشپزخانه ها، همه و همه، میلیاردها موج رادیواکتیو دامنه دار را روانه فضای پیرامونی ما می کنند. نظیر اشباح در یک سرنوشت غم انگیز. شبیه سکوهای تیراندازی نامحسوس هلاکت و مرگ و نیستی. همه این امواج و تشعشعات، بدون استثنا، حالات خوش زندگی را تخریب نموده و با هدف گیری ساختارهای سلولی و ایجاد مزاحمت برای امواج مغزی، همانند یک چرخ و فلک در حال چرخش شهربازی، ما را به سوی سرطان و مرگ و نابودی سوق می دهند. ما امروزه در فرودگاه ها نیز از شر ارتباط بی سیم با شبکه اینترنت، در امان نیستیم.

این وضعیت شاید شما را مجاب کند که ما به سوی فضا در حال حرکت هستیم. هر چیزی را که ما می سازیم، می خواهد ما را به قتل برساند. همه اختراعات و موفقیت های ما در حال نابودی موجودیت ما انسان ها هستند و به آرامی حیات ما را می جوند و مصرف می کنند. آنها می خواهند که ما بمیریم. بهترین سنجش ماجرا این است: لیست مخاطرات فراروی ما انسان ها در هر دقیقه، زیادتر و زیادتر می گردد. با آخرین مثال آشنا شوید: wi fi. این امواج نوظهور که خطر مرگ را می توانند برای افراد به همراه داشته باشند، از تلفن های همراه، مایکروفرها و خطوط انتقال برق تشعشع می کنند. تحقیقات حاکی از آن است که این امواج با سرطان مغز (حداقل در نمونه های آزمایشگاهی) ارتباطی مستقیم دارند. حداقل باید افراد به این نکته توجه کنند که از این سه عامل تشعشع نباید در کنار هم بهره ببرند. البته مطمئناً این مطالب هراس آورند.

این تشعشع ها و میدان های مغناطیسی (EMF) تقریباً در همه جا و همه زمان ها بر بدن های ما حمله می آورند. از سوی دیگر، با پیشرفت تکنولوژی و ارائه محصولاتی جدیدتر، این یورش ها دیوانه وارتر و لجام گیسخته تر هم می گردد. هم اینک نیز این امواج، علاوه بر سر تا سرزمین، به سوی اعماق کیهان نیز روانه می شوند. چگونه می توان روند این بمباران ها را کندتر کرد؟ و شما چگونه قادر به کاهش این اثرات و انحراف این امواج خواهید بود؟ آیا ضمن پوشیدن لباس های مخصوص، هرگز در مقابل یک مایکروفر نخواهید ایستاد؟ و آیا عشق بی پایان ما به فن آوری های بی سیم و گشت و گذار در وب برای دسترسی به سکس ارزان و خرید وسایل آشغال در وب سایت (eBay)، بالاخره روندی نزولی به خود خواهد گرفت؟

البته در اروپا هم ما شاهد اتفاقاتی هستیم. مثلاً سازمان حفاظت از محیط زیست اروپا، هشدارهای مبهمی را به مردم اتحادیه اروپا داده که براساس آن، محدودیت های قانونی مربوط به تشعشعات کنونی، بسیار بی اهمیت و ناچیزند و امواج بی سیم و تلفن های همراه واقعاً بد هستند. آن قدر بد که به سختی می توان حتی آن را توضیح داد. تکنولوژی با سرعتی شگرف رو به جلو بوده و وضعیت کنونی ایجاد این تشعشع ها، در تاریخ بشریت بی همتاست و البته چقدر بد!

[یک یادداشت کوچک: من دوست دارم که نتایج یک مطالعه صورت گرفته از سوی یکی از دوستانم را برای شما مطرح کنم. این پژوهش اعلام می دارد که صحبت کردن ۲۰ ثانیه ای یک کودک با تلفن همراه، می تواند توانایی هایی یادگیری یک کودک را تا دو ساعت دچار وقفه و تنش نماید. چقدر تکان دهنده!

من به درستی نمی دانم که این تحقیق چه مفهومی دارد، اما آیا سلام و احوال پرسی کردن با مادربزرگ از طریق یک گوشی نوکیا، تا این حد آثار مخرب خواهد داشت؟ البته این جملات به این معنا نخواهد بود که عدم انجام یک مکالمه، به حل همه مشکلات دنیای ما خواهند انجامید. آنچه را که این مطالعه در تبیین آن ناتوان است، این مطلب می باشد که اختصاص ۵ دقیقه وقت برای مشاهده برنامه تلویزیونی «احمق آمریکایی» نیز به عقب ماندگی ذهنی فرزند شما کمک خواهد کرد.]

چه باید کرد؟ و شما برای این اعلام خطر چه باید بکنید؟ و آیا در برابر تهدیدهای ناشی از این میدان های الکترومغناطیسی باید همچنان به بحث های بی پایه و فاقد پشتوانه علمی بسنده کرد؟ آیا زمان آن نرسیده که دولت های ما امواج وای فای را در مدارس و کودکستان ها محدود نموده و یا اینکه آنها را به صورت کامل ممنوع نمایند؟ اگرچه من معتقدم که هیچ یک از سطوح این تشعشعات، سالم و ایمن نیستند، اما فن آوری های نوین که سریع تر، بهتر و جذاب تر نیز می باشند، خطرات بیشتری را به همراه خواهند داشت، اگرچه این احساس ناخوشایند به اندازه مشاهده سخنرانی های دیک چنی نخواهد بود!

بی شک امروزه ابر شرکت های صنعتی چندملیتی و صنایع داخلی آمریکایی، در راه دستیابی به سود بیشتر، سلامت مصرف کنندگان را نادیده می گیرند. در این میان، تفاوتی نمی کند که شما از محصولات شرکت AT&T و یا نوکیا و یا موتورولا و یا گوگول و حتی Earthlink استفاده نمایید. چرا که همه این شرکت ها همانند سلاخ خانه های اوایل قرن بیستم و صنایع دخانیات و نفت و حشره کش ها در سال ۱۹۹۸ میلادی با دروغ گویی و لابی گری و مخفی کاری، ضمن خالی کردن جیب های شما، خون جاری در رگ هایتان را آلوده می کنند.

نباید فراموش کرد که همه ما باید در راه کاستن از مخاطرات این فن آوری ها تلاش کنیم؛ چرا که سلامتی شما در برابر قیمت سهام این شرکت ها هیچ ارزشی نخواهد داشت. این فن آوری ها لحظه به لحظه برای کشتن شما گام برمی دارند. آنان برای این کار از روش های شیک و برازنده بهره می برند. به آهستگی، به کندی، گام به گام و اغلب با لبخند و با استفاده از یک چای مفرح چینی و یک سالاد بزرگ سبزی و موجی گسترده از اشعه های وای فای در یک کافی شاب، شما عکس های نیمه برهنه خود را در سایت گروهی فلیکر اپکود می کنید و به دنبال آن، آخرین مطالب مورد علاقه خود را در محیطی سرشار از امواج رادیواکتیو و الکتریسیته، دانلود می کنید.

من همه گفتنی ها را گفتم. هرچند در واقع، شاید این وضعیت از نگاه بسیاری، به این بدی هم نباشد!

نویسنده: مارک مورفورد

محسن داوری

ماهنامه سیاحت غرب-شماره ۵۹

منبع: www.sfgate.com

شما دارید می میرید. تشعشعات بی سیم هم اینک در حال نابود کردن مغز شما هستند. چقدر تأسف آور! بگذارید کمی بیشتر توضیح دهم. همه ما از انرژی، امواج الکترومغناطیس، ارتعاشات هومونی و میلیاردها میلیارد ذرات باردار در حال ارتعاشی که به آرامی حول میدان مغناطیسی خود در حال چرخش هستند، تشکیل شده ایم. در این میان، همه حالات مربوط به اتم های شادمان جاری در اقیانوس های ذره بینی آب و خون و ...، سرچشمه گرفته از شرایط متوازن این ذرات است.

زندگی در جریان است. پیشرفت و تکنولوژی در راهند. ولی بدانیم که خودروها و لامپ ها و مایکروفرها و تلفن های همراه و آی پادها و مخلوط کن های چندسرعته آشپزخانه ها، همه و همه، میلیاردها موج رادیواکتیو دامنه دار را روانه فضای پیرامونی ما می کنند. نظیر اشباح در یک سرنوشت غم انگیز. شبیه سکوهای تیراندازی نامحسوس هلاکت و مرگ و نیستی. همه این امواج و تشعشعات، بدون استثنا، حالات خوش زندگی را تخریب نموده و با هدف گیری ساختارهای سلولی و ایجاد مزاحمت برای امواج مغزی، همانند یک چرخ و فلک در حال چرخش شهربازی، ما را به سوی سرطان و مرگ و نابودی سوق می دهند. ما امروزه در فرودگاه ها نیز از شر ارتباط بی سیم با شبکه اینترنت، در امان نیستیم.

این وضعیت شاید شما را مجاب کند که ما به سوی فضا در حال حرکت هستیم. هر چیزی را که ما می سازیم، می خواهد ما را به قتل برساند. همه اختراعات و موفقیت های ما در حال نابودی موجودیت ما انسان ها هستند و به آرامی حیات ما را می جوند و مصرف می کنند. آنها می خواهند که ما بمیریم. بهترین سنجش ماجرا این است: لیست مخاطرات فراروی ما انسان ها در هر دقیقه، زیادتر و زیادتر می گردد. با آخرین مثال آشنا شوید: wi fi. این امواج نوظهور که خطر مرگ را می توانند برای افراد به همراه داشته باشند، از تلفن های همراه، مایکروفرها و خطوط انتقال برق تشعشع می کنند. تحقیقات حاکی از آن است که این امواج با سرطان مغز (حداقل در نمونه های آزمایشگاهی) ارتباطی مستقیم دارند. حداقل باید افراد به این نکته توجه کنند که از این سه عامل تشعشع نباید در کنار هم بهره ببرند. البته مطمئناً این مطالب هراس آورند.

این تشعشع ها و میدان های مغناطیسی (EMF) تقریباً در همه جا و همه زمان ها بر بدن های ما حمله می آورند. از سوی دیگر، با پیشرفت تکنولوژی و ارائه محصولاتی جدیدتر، این یورش ها دیوانه وارتر و لجام گیسخته تر هم می گردد. هم اینک نیز این امواج، علاوه بر سر تا سرزمین، به سوی اعماق کیهان نیز روانه می شوند. چگونه می توان روند این بمباران ها را کندتر کرد؟ و شما چگونه قادر به کاهش این اثرات و انحراف این امواج خواهید بود؟ آیا ضمن پوشیدن لباس های مخصوص، هرگز در مقابل یک مایکروفر نخواهید ایستاد؟ و آیا عشق بی پایان ما به فن آوری های بی سیم و گشت و گذار در وب برای دسترسی به سکس ارزان و خرید وسایل آشغال در وب سایت (eBay)، بالاخره روندی نزولی به خود خواهد گرفت؟

البته در اروپا هم ما شاهد اتفاقاتی هستیم. مثلاً سازمان حفاظت از محیط زیست اروپا، هشدارهای مبهمی را به مردم اتحادیه اروپا داده که براساس آن، محدودیت های قانونی مربوط به تشعشعات کنونی، بسیار بی اهمیت و ناچیزند و امواج بی سیم و تلفن های همراه واقعاً بد هستند. آن قدر بد که به سختی می توان حتی آن را توضیح داد. تکنولوژی با سرعتی شگرف رو به جلو بوده و وضعیت کنونی ایجاد این تشعشع ها، در تاریخ بشریت بی همتاست و البته چقدر بد!

[یک یادداشت کوچک: من دوست دارم که نتایج یک مطالعه صورت گرفته از سوی یکی از دوستانم را برای شما مطرح کنم. این پژوهش اعلام می دارد که صحبت کردن ۲۰ ثانیه ای یک کودک با تلفن همراه، می تواند توانایی هایی یادگیری یک کودک را تا دو ساعت دچار وقفه و تنش نماید. چقدر تکان دهنده!

من به درستی نمی دانم که این تحقیق چه مفهومی دارد، اما آیا سلام و احوال پرسی کردن با مادربزرگ از طریق یک گوشی نوکیا، تا این حد آثار مخرب خواهد داشت؟ البته این جملات به این معنا نخواهد بود که عدم انجام یک مکالمه، به حل همه مشکلات دنیای ما خواهند انجامید. آنچه را که این مطالعه در تبیین آن ناتوان است، این مطلب می باشد که اختصاص ۵ دقیقه وقت برای مشاهده برنامه تلویزیونی «احمق آمریکایی» نیز به عقب ماندگی ذهنی فرزند شما کمک خواهد کرد.]

چه باید کرد؟ و شما برای این اعلام خطر چه باید بکنید؟ و آیا در برابر تهدیدهای ناشی از این میدان های الکترومغناطیسی باید همچنان به بحث های بی پایه و فاقد پشتوانه علمی بسنده کرد؟ آیا زمان آن نرسیده که دولت های ما امواج وای فای را در مدارس و کودکستان ها محدود نموده و یا اینکه آنها را به صورت کامل ممنوع نمایند؟ اگرچه من معتقدم که هیچ یک از سطوح این تشعشعات، سالم و ایمن نیستند، اما فن آوری های نوین که سریع تر، بهتر و جذاب تر نیز می باشند، خطرات بیشتری را به همراه خواهند داشت، اگرچه این احساس ناخوشایند به اندازه مشاهده سخنرانی های دیک چنی نخواهد بود!

بی شک امروزه ابر شرکت های صنعتی چندملیتی و صنایع داخلی آمریکایی، در راه دستیابی به سود بیشتر، سلامت مصرف کنندگان را نادیده می گیرند. در این میان، تفاوتی نمی کند که شما از محصولات شرکت AT&T و یا نوکیا و یا موتورولا و یا گوگول و حتی Earthlink استفاده نمایید. چرا که همه این شرکت ها همانند سلاخ خانه های اوایل قرن بیستم و صنایع دخانیات و نفت و حشره کش ها در سال ۱۹۹۸ میلادی با دروغ گویی و لابی گری و مخفی کاری، ضمن خالی کردن جیب های شما، خون جاری در رگ هایتان را آلوده می کنند.

نباید فراموش کرد که همه ما باید در راه کاستن از مخاطرات این فن آوری ها تلاش کنیم؛ چرا که سلامتی شما در برابر قیمت سهام این شرکت ها هیچ ارزشی نخواهد داشت. این فن آوری ها لحظه به لحظه برای کشتن شما گام برمی دارند. آنان برای این کار از روش های شیک و برازنده بهره می برند. به آهستگی، به کندی، گام به گام و اغلب با لبخند و با استفاده از یک چای مفرح چینی و یک سالاد بزرگ سبزی و موجی گسترده از اشعه های وای فای در یک کافی شاب، شما عکس های نیمه برهنه خود را در سایت گروهی فلیکر اپکود می کنید و به دنبال آن، آخرین مطالب مورد علاقه خود را در محیطی سرشار از امواج رادیواکتیو و الکتریسیته، دانلود می کنید.

من همه گفتنی ها را گفتم. هرچند در واقع، شاید این وضعیت از نگاه بسیاری، به این بدی هم نباشد!

نویسنده: مارک مورفورد

محسن داوری

ماهنامه سیاحت غرب-شماره ۵۹

منبع: www.sfgate.com

مهمترین علامت مشخصه جریانهای دوفازی وجود مشترک بودن بین فازهای گاز و مایع می باشد. این فصل مشترک دارای اشکال مختلفی می باشد. تقریبا امکان پیدایش یک دامنه نامحدود از فصل مشترک مختلف بین دو فاز وجود دارد اما عموما تاثیر کشش سطحی بین دو فاز منجر به پیدایش فصل های مشترک مختلف منحنی شکل شده که نهایتا تمامی آن ها تبدیل به اشکال کروی (نظیر قطره ها و حباب ها (می شوند.

در حالت کلی با طبقه بندی انواع حالات توزیع فصل مشترک بین دو فاز گاز و مایع که اصطلاحا رژیم های جریان یا الگوی جریان نامیده می شوند می توان به توضیح و تفسیر این نوع جریان ها پرداخت. باید توجه داشت که این رژیم های جریان معمولا بوسیله موقعیت و شکل هندسی خط لوله و جهت جریان و خواص فیزیکی و شدت جریان هر یک از فازها و شار حرارتی وارد بر دیواره لوله تحت تاثیر قرار می گیرند.

لازم به ذکر است که علیرغم کوشش های بسیار زیادی که برای طبقه بندی اونع رژیم های جریان دو فازی به عمل آمده است با وجود تمامی این روش های بشدت کیفی و اغلب مطابق نقطه نظرات شخصی محققین می باشند بطوریکه تاکنون رژیم های جریان مختلفی تعریف گردیده و دامنه گسترده ای از اسامی برای این منظور مورد استفاده قرار گرفته اند. تعاریفی که برای انواع رژیم های جریان در اینجا ارائه خواهند شد بصورت خیلی خلاصه بیان شده اند.

الگوهای جریان در خطوط لوله قائم

در خطوط لوله قائم نیز الگوهایی ظاهر می شوند که تفاوت چندانی با الگوهای جریان در خطوط لوله افقی ندارند.

جریان حبابی:

Bubbly flow

در این نوع رژیم جریان فاز مایع بصورت پیوسته و فاز گاز بصورت پراکنده (حباب های ریز) درون مایع بطرف بالا حرکت می کند. سرعت فازها در این نوع جریان بدلیل اختلاف جرم ویژه فازها متفاوت می باشد. معمولا حباب های ریز گاز با سرعت ظاهری کمتر از ۲ فوت بر ثانیه از درون فاز مایع عبور می کنند.

جریان لخته ای :

Slug flow

در جریان حبابی با افزایش سرعت فاز گاز تعداد حباب ها افزایش یافته و از برخورد و بهم پیوستن آنها با یکدیگر چند گنبد چتری شکل گازی بوجود می آید که در قسمت هایی از لوله تمام سطح مقطع لوله را اشغال می کنند. در عمل این نوع جریان بصورت منقطع از فازهای مایع و گاز دارای افت فشار زیاد و همچنین از نظر فرآیندی با ایجاد سروصدا های ناهنجار و آسیب دیدگی تجهیزات همراه است. در طراحی خطوط لوله جریان دو فازی سعی می شود حتی الامکان از ایجاد چنین رژیم جریانی اجتناب شود. در این حالت سرعت ظاهری فاز گاز از ۲ الی۳۰ فوت بر ثانیه تغییر می کند.

جریان کف آلود:

Churn flow

در جریان لخته ای با افزایش سرعت جریان توده های گاز شکسته شده و جریان ناپایدار و انتقالی بین دو جریان لخته ای و حلقوی شکل خواهد گرفت. در خطوط لوله جریان با قطر زیاد حرکت نوسانی مایع بسمت بالا و پایین رخ می دهد در حالیکه در لوله های باریک این حرکت نوسانی بوقوع نخواهد پیوست و حرکت انتقالی بین دو نوع جریان لخته ای و حلقوی بسیار گذرا خواهد بود.

جریان قطره ای:

Annular flow

در این نوع الگوی جریان فاز گاز بصورت پیوسته و فاز مایع بصورت ذرات ریز به همراه آن در حرکت است. بطوریکه فاز گاز فاز مایع را بصورت قطرات ریز انتقال می دهد. در این حالت تغییرات فشار سیال توسط فاز گاز کنترل می شود. اطلاعات تجربی نشان می دهد که به ازای سرعت ظاهری فاز گاز بیش از ۷۰ فوت بر ثانیه و سرعت ظاهری فاز مایع کمتر از ۲ فوت بر ثانیه باشد این نوع رژیم به جریان حلقوی تبدیل خواهد شد.

الگوی جریان در خطوط لوله افقی:

هفت نوع الگوی توزیع برای جریان های دوفازی در خطوط لوله افقی وجود دارد. بطوریکه برای هر رژیم جریان مقادیر تجربی سرعت هر فاز برای مخلوطی از گازهایی با جرم ویژه نزدیک به جرم ویژه هوا و مایعاتی با گرانروی کمتر از صد سانتی پوز داده شده است.

جریان حبابی:

Bubbly flow

در خطوط لوله افقی در مواردی که نرخ حجمی گاز نسبتا کم و نرخ حجمی مایع نسبتا زیاد باشد جریان حبابی بصورت حباب های کوچک گاز تحت تاثیر اختلاف چگالی در قسمت فوقانی لوله ظاهر می شود. با افزایش نرخ حجمی فاز گاز اندازه حباب ها بتدریج افزایش می یابد. سرعت ظاهری مایع در این نوع رژیم جریان بین ۵ الی ۱۵ فوت بر ثانیه و سرعت ظاهری گاز بین ۱ الی ۱۰ فوت بر ثانیه می باشد.

جریان توپی یا قالبی:

با افزایش سرعت فاز گاز در جریان حبابی تعداد حباب های فاز گاز افزایش می یابد. بطوریکه از برخورد و بهم پیوستن آن ها حباب های بزرگ و توپی شکل نزدیک به جداره بالایی لوله تشکیل خواهند شد. این نوع جریان جریان توپی یا قالبی نامیده می شود.

جریان لایه ای:

در این نوع الگوی توزیع فازهای مایع و گاز کاملا از هم جدا هستند و فاز گاز که عموما دارای سرعت بیشتری نسبت به فاز مایع می باشد و در قسمت فوقانی و مایع در ناحیه پایین درون لوله حرکت می کنند. همچنین تداخل بین دو فاز بندرت صورت می گیرد و فصل مشترک بین آنها نسبتا منظم و صاف می باشد. در این حالت سرعت ظاهری فاز مایع کمتر از ۵/۰ فوت بر ثانیه و سرعت ظاهری فاز گاز بین ۲ الی ۱۰ فوت بر ثانیه می باشد.

جریان موجی:

در جریان لایه ای اگر سرعت پیدایش گاز مجدادا افزایش یابد. بین فاز گاز و مایع تنشی ایجادمی شود که خود باعث پیدایش امواج در فصل مشترک می شود که این امواج در امتداد جریان حرکت می کنند. سرعت ظاهری مایع در این حالت کمتر از ۱ فوت بر ثانیه و سرعت ظاهری گاز حدود ۱۵ فوت بر ثانیه می باشد.

جریان لخـــــته ای:

slug flow

در خطوط لوله افقی و مواردی که نرخ جریان مایع زیاد باشد افزایش سرعت گاز منجر به افزایش دامنه موج های سطحی مایع در فصل مشترک گاز و مایع می شود که ضمن آن موج ها به جداره فوقانی لوله برخورد کرده و لخته های مایع تشکیل می شود. لخته های مایع در چنین حالتی می توانند باعث لرزش های شدید و در برخی موارد ایجاد خطر درون تجهیزات واقع در مسیر خطوط لوله و مراکز جمع آوری شوند. از ویژگی های این نوع رژیم جریان می توان از نوسانات منظم در تغییرات فشار و مقدار مایع تجمع یافته نام برد که معیار مناسبی برای تشخیص این نوع رژیم جریان می باشد.

جریان حلقوی:

Annular flow

در این نوع جریان دو فاز گاز و مایع بصورت دو استوانه متداخل درون لوله جاری خواهند شد. این نوع جریان وقتی شکل خواهد گرفت که سرعت ظاهری گاز بیشتر از ۲۰ فوت بر ثانیه باشد. بررسی دقیق این نوع الگوی جریان به جهت تعیین میزان خوردگی سایشی و افزایش بازدهی خط انتقال پیش بینی مقدار مایع تجمع یافته و تعیین ضخامت فیلم مایع روی دیواره لوله و حاسبه افت فشار سیال جهت طراحی خطوط لوله انتقال و تجهیزات انتهایی آن از اهمیت خاصی برخوردار است.

جریان قطره ای:

با افزایش نرخ جریان فاز گاز در جریان حلقوی فاز گاز و فاز مایع را بصورت قطرات ریزی انتقال خواهد داد. احتمالا چنین جریانی وقتی شکل می گیرد که سرعت ظاهری فاز گاز بیش از ۲۰ فوت بر ثانیه باشد. در مواردی که نرخ جریان گاز نسبتا زیاد و نرخ جریان مایع نسبتا کم باشد. فاز مایع در داخل فاز گاز بصورت ذرات بسیار ریز و پراکنده تبدیل شده و اصطلاحا فضایی شبیه مه بوجود می آید. در این حالت رژیم جریان را مه آلود می نامند. بعضی از خطوط انتقال سیستم گاز میعانی در مواقع خاصی در این الگوی جریان قرار دارند.

از آنجایی کولرهای آبی در پشت بام نصب می شوند، باید از نظر استحکام در محلی گذاشته شوند که در سقف ایجاد لرزش و صدا ننمایند. مثلا آنها را نباید روی ستونها یا نزدیک دیوارها قرار داد. محل قرار گرفتن کانالهای کولر باید از قبل پیش بینی شده باشد، که در روی پشت بام ورودی کانال از طریق اطاقک سیمانی توسط برزنت به کولر متصل گردد. در قسمت زیر کولر معمولا یک قاب فلزی چهار پایه به ارتفاع حدود ۳۰ سانتیمتر قرار داده می شود.

در زیر پایه های این قاب باید چهار صفحه فلزی مربعی به اظلاع ۱۰ سانتیمتر محکم جوش داده شود، تا از فرو رفتن در آسفالت پشت بام جلوگیری به عمل آید. یکی دیگر از نکاتی که در موقع نصب کولر لازم است به آن توجه شود، این است که تا حد امکان از لوله های دودکش و لوله چاه فاضلاب دور باشد. این نوع کولر آبی نسبت به حجم هوادهی در واحدهای حجمی ۲۰۰۰ ، ۳۰۰۰ ، ۳۵۰۰ ، ۴۰۰۰۰ ، ۴۵۰۰ ، ۵۰۰۰ ، ۶۰۰۰ ، ۷۰۰۰ و ۱۲۰۰۰ ساخته می شوند. این اعداد بر حسب فوت مکعب در دقیقه (CFM) مقدار هوا دهی را تعیین می کنند.

ساختمان موتور کولر آبی

این نوع موتورها از نوع قفسی (قفس سنجابی) با راه انداز خازنی یا مقاومتی دو دور می باشند، که در قدرتهای مختلف ۰.۲۵ ، ۰.۵ و ۰.۷۵ اسب بخار و بالاتر نسبت به حجم هوادهی کولر انتخاب می شوند. این نوع موتورها به دلیل نداشتن کلکتور (روتور سیم پیچی شده) با صدای بسیار کم ، حجم ، قیمت کمتر و عمر طولانی تر مورد استفاده قرار می گیرند. موتور کولر دارای دو دور حدود ۱۰۰۰ و ۱۵۰۰ دور در دقیقه است، که به نام دور کند و دور تند معروف است. ساختمان این موتورها بر اساس سه مشخصه سیم پیچ که راه انداز دورکند و دورتند هستند، ساخته می شوند.

در روی بدنه موتور کولر قسمت الکتریکی کلید گریز از مرکز وجود دارد که سرهای خروجی سیم پیچ ها و کابل ورودی برق به آن متصل می شود. روی قسمت کائوچویی این کلید لغات (COM) مشترک (HI) تند (LO) کند دیده می شود. جریانی که موتور در دورهای تند و کند می کشد، حدود یک اسب بخار و (۴.۲ آمپر) است. برای کولرهای با حجم هوا دهی زیاد از موتورهای سه فاز با یک دور (۱۵۰۰ دور در دقیقه) استفاده می شود. ساختمان کولر آبی از بخشهای مختلفی تشکیل شده اند که آنها را بررسی می کنیم.

استاتور (قسمت ساکن موتور)

استاتور از سه قسمت اصلی تشکیل شده است.

۱) بدنه (طوقه)

این قسمت استاتور از ورقهای فولادی ساخته شده و توسط دستگاه درز جوش به صورت استوانه ای کامل در آمده است. قبل از جوش بدنه سوراخ هایی توسط پرس جهت تهویه روی آن تعبیه می گردد. قبل از اینکه هسته و سیم بندی در آن قرار گیرد، روی آن آزمایشهایی انجام می گیرد. بدنه ابتدا فسفاته ، سپس لعابکاری و سرانجام رنگ می شود. موقعی که استاتور روی پایه اش قرار می گیرد، حتما قسمت بیرون منفذ آن باید به سمت بالا باشد تا در مقابل ریزش آب و غیره محافظت گردد.

۲) هسته

هسته الکتروموتور از ورق های دینامو (فولاد سیلیس دار) که روی آن شیارهای مخصوص و متفاوت تعبیه گردیده ، تشکیل شده است. قطر داخلی هسته ۸.۹ سانتیمتر و طول یا ضخامت محوری هسته برای موتورهای ۳/۱ اسب بخار ، ۴.۳ سانتیمتر و برای موتورهای ۲/۱ و ۴/۳ اسب بخار ۵.۴ سانتیمتر است.

۳) رتور

رتور نیز از ورق های دینامو (فولاد سیلیس دار) تشکیل شده است. در روی ورقها شیارهایی تعبیه شده است که آلومینیم مذاب درآن تزریق می شود. آلومینیم مذاب پره های خنک کننده دو سر رینگ را که میله های روتور را اتصال کوتاه می کند، نگه می دارد. جهت سبک شدن روتور و تهویه بهتر آن در روی هسته در قسمت مرکزی سوراخهایی تعبیه می شود.

درپوش و بوش ها

درپوش های انتهایی ، قسمتی از موتور را تشکیل می دهند، که در مرکز آنها بوش های نگهدارنده محور رتور تعبیه شده است. جنس بوش ها از استیل و قسمت داخلی آنها از برنز می باشد تا در مقابل بارهای سنگین و سبک از استحکام کافی برخوردار باشند. روی بوشها منفذی تعبیه گردیده که در داخل آن نمد مخصوص آغشته به روغن قرار می گیرد.

کلید گریز از مرکز (صفحه اتصالات)

این کلید روی درپوش عقب الکتروموتور قرار دارد و چهارسر توسط فیش ها از زیر به آن اتصال دارد. در قسمت رویی یا بیرونی کلید ، یک سیم مخصوص دور زیاد که به فیشی با علامت HI که مخفف HIGH ، سیم دور کم به فیشی که به علامت LO که مخفف LOW و سیم برق مشترک به فیش با علامت COM که مخفف (COMON) است، متصل می شوند.

توربین (بادبزن)

قسمت اصلی کولر که هوای داخل اطاقک را به داخل کانال می دمد، توربین یا بادبزن نامیده می شود. توربین از طریق یک فلکه (پولی) بزرگ با یک تسمه به فلکه موتور متصل می گردد. توربین از تعدادی پره که با شکل و زاویه خاصی حول یک استوانه قرار دارند، تشکیل شده است.

پولی یا فلکه

پولی از آلومینیم خشک تهیه شده و انتقال قدرت از الکتروموتور به فن یا پروانه از طریق آنها انجام می گیرد. پولی کوچک روی محور موتور و پولی بزرگ روی محور پروانه نصب می شود. طرز قرار گرفتن آنها طوری است که هر دو آنها دقیقا روی یک صفحه فرضی قرار می گیرند. در غیر این صورت باعث خوردگی تسمه می شوند. روی مرکز هریک از پولی ها یک پیچ مغزی قرار دارد که باید توسط آچار آلن روی سطح صاف محورها تنظیم و سپس محکم شود. در غیر اینصورت پس ازمدتی به صورت هرزگرد حرکت می کنند.

یاتاقان

یاتاقان یا بستر قسمتی است که یک سر محور فن در داخل آنها قرار می گیرد. ساختمان یاتاقان طوری است که نیروی وزن ناشی ا زمحور و فن و اصطکاک را به بدنه منتقل می سازد، و چون باید حداقل اصطکاک و ساییدگی را داشته باشد، لازم است ماهانه یک بار روغن کاری شوند. بهترین یاتاقانها نوع گرافیتی و بلبرینگی هستند.

واترپمپ (پمپ آب)

واتر پمپ یا پمپ آب کولر مانند همه پمپها از دو قسمت الکتریکی (موتور) و یک قسمت مکانیکی (پمپ) تشکیل می شود.

قسمت الکتریکی

استاتور :

قسمت استاتور از دو بوبین یا بالشتک تشکیل شده است، که روی هسته در داخل شیارها قرار گرفته اند.

روتور :

هسته روتور ، واترپمپ را از ورق های آهن سیلیس دار تهیه و شیارهایی به منظور قرار گرفتن میله یا هادی ها روی روتور ، روی آن ایجاد می کنند. این شیارها به منظور افزایش گشتاور واتر پمپ انتخاب می شوند. در داخل آنها مواد مذاب تزریق می کنند. بطوری که یک قفسه آلومینیومی تشکیل می شود.

درپوش ها :

درپوش ها محل قرار گرفتن یاتاقانها و نگهداری دو سر محور موتور می باشند، و در نگهداری روتور نقش مهمی ایفا می کنند.

قسمت مکانیکی

واتر پمپ(پمپ آب) :

قسمتی از مجموعه موتور کولر که به شکل پره های منظم در قسمت انتهایی (پایینی) محور قرار دارد، واتر پمپ نامیده می شود، و عمل پمپاژ آب را به بدنه کولر انجام می دهد. قسمتهای مختلف پمپ عبارتند از :

پایه اصلی پمپ که در داخل آب قرار می گیرد.

پروانه چهار یا سه پره که نقش توربین را داشته و آب را پمپاژ می کند.

کفی یا پایه پمپ که در زیر پایه نصب می گردد و نقش آب بندی پمپ را دارد.

چپقی پایه پمپ ، محل قرار گرفتن شیلنگ ، که آب را به سه راهی منتقل می کند.

کلاهک پمپ ، قسمت فوقانی الکتروپمپ ، که به صورت چتری بالای الکتروپمپ قرار می گیرد تا از ورود آب به داخل آن جلوگیری کند.

بدنه کولر (اطاقک هوا)

اطاقک هوا از یک مکعب تشکیل شده است که دارای کف سقف و یک بدنه ثابت می باشد. سه دیوار دیگری که پوشال ها در آن جای داده می شوند. معمولا متحرک هستند، و می توان آنها را از اطاقک جدا ساخت. در مواقع تعویض پوشال ها و یا سرویس کولر این کار ضروری است. قسمت دیوار ثابت از طریق یک دریچه لبه دار با یک قطعه برزنت به کانال اصلی متصل می گردد. بدین ترتیب از انتقال ضربه و لرزش کولر به کانال جلوگیری می شود.

شناور (فلوتر)

شناور وسیله ای است که برای تنظیم مقدار و ارتفاع آب داخل مخزن کولر یا هر مخزن دیگری بکار می رود، و از سرریز شدن آب جلوگیری می کند. این دستگاه که قابل تنظیم نیز هست، از یک شیر فشاری که توسط یک بازو به یک کره پلاستیکی توخالی متصل است تشکیل می شود.

جعبه اتصال الکتریکی

جعبه اتصال که از مواد عایق ساخته شده است، به بدنه ثابت کولر در داخل آن متصل می باشد. طوری که روی آن سرپیچ های اتصال ، همراه با حروف و در بعضی موارد با نقشه اتصال دیده می شود. این جعبه دارای یک درپوش محافظ است.

خازن راه انداز موتور کولر

این خازن (که با سیم پیچ راه انداز موتور بطور سری قرار گرفته است) هنگام راه اندازی موتور در مدار قرار می گیرد، و با ایجاد اختلاف کار بین جریان ولتاژ باعث حرکت موتور شده و سپس توسط کلید گریز از مرکز از مدار موتور خارج می شود. پس از خاموش شدن کولر مجددا کلید گریز از مرکز خازن را برای استارت بعدی در مسیر جریان از می دهد.

اگر چه پیل سوختی به تازگی به عنوان یکی از راهکارهای تولید انرژی الکتریکی مطرح شده است ولی تاریخچه آن به قرن نوزدهم و کار دانشمند انگلیسی سرویلیام گرو بر می گردد. او اولین پیل سوختی را در سال ۱۸۳۹ با سرمشق گرفتن از واکنش الکترولیز آب، طی واکنش معکوس و در حضور کاتالیست پلاتین ساخت.

واژه "پیل سوختی" در سال ۱۸۸۹ توسط لودویک مند و چارلز لنجر به کار گرفته شد. آنها نوعی پیل سوختی که هوا و سوخت ذغال سنگ را مصرف می کرد، ساختند. تلاش های متعددی در اوایل قرن بیستم در جهت توسعه پیل سوختی انجام شد که به دلیل عدم درک علمی مسئله هیچ یک موفقیت آمیز نبود. علاقه به استفاده از پیل سوختی با کشف سوخت های فسیلی ارزان و رواج موتورهای بخار کمرنگ گردید.

فصلی دیگر از تاریخچه تحقیقات پیل سوختی توسط فرانسیس بیکن از دانشگاه کمبریج انجام شد. او در سال ۱۹۳۲ بر روی ماشین ساخته شده توسط مند و لنجر اصلاحات بسیاری انجام داد. این اصلاحات شامل جایگزینی کاتالیست گرانقیمت پلاتین با نیکل و همچنین استفاده از هیدروکسیدپتاسیم قلیایی به جای اسید سولفوریک به دلیل مزیت عدم خورندگی آن می باشد. این اختراع که اولین پیل سوختی قلیایی بود، “Bacon Cell” نامیده شد. او ۲۷ سال تحقیقات خود را ادامه داد تا توانست یک پیل سوختی کامل وکارا ارائه نماید. بیکون در سال ۱۹۵۹ پیل سوختی با توان ۵ کیلووات را تولید نمود که می توانست نیروی محرکه یک دستگاه جوشکاری را تامین نماید.

تحقیقات جدید در این عرصه از اوایل دهه ۶۰ میلادی با اوج گیری فعالیت های مربوط به تسخیر فضا توسط انسان آغاز شد. مرکز تحقیقات ناسا در پی تامین نیرو جهت پروازهای فضایی با سرنشین بود. ناسا پس از رد گزینه های موجود نظیر باتری (به علت سنگینی)، انرژی خورشیدی(به علت گران بودن) و انرژی هسته ای (به علت ریسک بالا) پیل سوختی را انتخاب نمود.

تحقیقات در این زمینه به ساخت پیل سوختی پلیمری توسط شرکت جنرال الکتریک منجر شد. ایالات متحده فن آوری پیل سوختی را در برنامه فضایی Gemini استفاده نمود که اولین کاربرد تجاری پیل سوختی بود.

پرت و ویتنی دو سازنده موتور هواپیما پیل سوختی قلیایی بیکن را به منظور کاهش وزن و افزایش طول عمر اصلاح نموده و آن را در برنامه فضایی آپولو به کار بردند. در هر دو پروژه پیل سوختی بعنوان منبع انرژی الکتریکی برای فضاپیما استفاده شدند. اما در پروژه آپولو پیل های سوختی برای فضانوردان آب آشامیدنی نیز تولید می کرد. پس از کاربرد پیل های سوختی در این پروژه ها، دولت ها و شرکت ها به این فن آوری جدید به عنوان منبع مناسبی برای تولید انرژی پاک در آینده توجه روزافزونی نشان دادند.

از سال ۱۹۷۰ فنآوری پیل سوختی برای سیستم های زمینی توسعه یافت. تحریم نفتی از سال۱۹۷۳ ۱۹۷۹ موجب تشدید تلاش دولتمردان امریکا و محققین در توسعه این فن آوری به جهت قطع وابستگی به واردات نفتی گشت.

در طول دهه ۸۰ تلاش محققین بر تهیه مواد مورد نیاز، انتخاب سوخت مناسب و کاهش هزینه استوار بود. همچنین اولین محصول تجاری جهت تامین نیرو محرکه خودرو در سال۱۹۹۳ توسط شرکت بلارد ارائه شد.

کاربردهای پیل سوختی نیروگاهی

بازار مولدهای نیروگاهی پیل سوختی بسیار گسترده است و کاربردهای دولتی، نظامی و صنعتی را شامل می شود. همچنین به عنوان نیروی پشتیبان در مواقع اضطراری در مخابرات، صنایع پزشکی، ادارات، بیمارستان ها، هتل های بزرگ و سیستم های کامپیوتری به کار می رود.

پیل های سوختی نسبتاً آرام و بی صدا هستند لذا جهت تولید برق محلی مناسبند. علاوه بر کاهش نیاز به گسترش شبکه توزیع برق، از گرمای تولیدی از این نیروگاه ها می توان جهت گرمایش و تولید بخار آب استفاده نمود.

این نیروگاه ها در مصارف کوچک بازدهی الکتریکی بالایی دارند و همچنین در ترکیب با نیروگاه های گاز طبیعی بازدهی الکتریکی آنها به ۷۰ ۸۰% می رسد.

مزیت دیگر این نیروگاه ها عدم آلودگی محیط زیست است. خروجی نیروگاه های پیل سوختی بخار آب می باشد.

نیروگاه های پیل سوختی قابلیت استفاده از سوخت های مختلف مانند متانول، اتانول، هیدروژن، گاز طبیعی، پروپان و بنزین را دارند و مانند سایر نیروگاه ها محدود به استفاده از یک منبع انرژی خاص نیست. از زمانیکه اولین پیل سوختی نیروگاهی در دهه ۶۰ تولید گشت، تا کنون در مجموع ۶۵۰ سیستم کامل با توان بیش از ۱۰ کیلووات (میانگین آن ۲۰۰ کیلووات است) ساخته شد. تقریباً ۹۰ درصد از این واحدها با گاز طبیعی تغذیه می شود. البته استفاده از سوخت های جایگزین نظیر بیوگاز و گاز ذغال نیز پیشرفت قابل ملاحظه ای داشته است. در این بخش نیروگاه انواع متنوع پیل سوختی به کار رفته است. در ابتدا از پیل سوختی اسید فسفریک آغاز گردید و سپس پیل سوختی پلیمری و پیل سوختی کربنات مذاب جایگزین آن گشتند. در حالیکه پیل سوختی اکسید جامد در آینده بازار را به قبضه در خواهد آورد.

در بخش پیل های سوختی نیروگاهی کوچک (زیر ۱۰ کیلووات) نیز رشد قابل ملاحظه ای را شاهد بودیم. تعداد این واحدها اکنون به ۱۹۰۰ رسیده است. این سیستم جهت مصارف خانگی و بازارهایی از قبیل UPS ونیروی پشتیبان در اماکن دوردست کاربری دارد. نیمی از محصولات در آمریکای شمالی توسعه یافته است.

در بخش سیستم های نیروگاهی کوچک ۲۰ درصد سهم بازار را پیل سوختی اکسیدجامد و مابقی را پیل سوختی پلیمری تشکیل می دهد. بازار پیل سوختی کوچک در ژاپن که به مصارف خانگی اختصاص دارد، منحصراً با پیل سوختی پلیمری است و امید است تا انتهای سال ۲۰۰۵ محصولات به بازار عرضه گردند.

فروش تعدادی از واحدهای نیروگاهی کوچک آغاز شده است که از جمله آنها سیستم GenCore شرکت Plug Power می باشد(توان ۵ کیلووات، ۱۵۰۰۰ دلار)

دولت ژاپن حمایت خود از توسعه پیل های سوختی نیروگاهی در ابعاد بزرگ را از سال ۱۹۸۰ آغاز نموده است و شرکت های ژاپنی گاز توکیو و Osaca از بزرگترین شرکت های توسعه دهنده این فن آوری می باشند.

انواع پیلهای سوختی

پیلهای سوختی در انواع زیر موجود می باشند:

ـ پیلهای سوختی اسیدفسفریکی

ـ پیلهای سوختی پلیمری

ـ پیلهای سوختی اکسید جامد

ـ پیلهای سوختی قلیایی

ـ پیلهای سوختی متانولی

مزایای پیل سوختی چیست؟

راندمان بالا، حداقل نشر آلاینده های زیست محیطی،امکان استفاده از سوختهای فسیلی و پاک، مدولار بودن و قابلیت تولید همزمان حرارت و الکتریسیته و استفاده در کاربردهای تولید غیرمتمرکز انرژی از جمله مزایای پیل سوختی می باشند.

روشهای تولید پیل سوختی

جدیدترین راه تولید پیل سوختی

لوی تامپسون، پرفسور مهندسی شیمی و رئیس تیم تحقیقاتی پیل سوختی جدید در این مورد چنین می گوید: «ما به سامانه ای رسیده ایم که بسیار مشابه سامانه هایی است که برای تولید ابزارهای میکرو الکترونیک مورد استفاده قرار می گیرد.»

روشی که پرفسور تامپسون و تیم همکار او به آن رسیده اند، استفاده از میکروفابریکیشن است. میکروفابریکیشن خلق ساختارهای فیزیکی، ابزار و مواد مرکبی است که اجزای تشکل دهنده آنها در حدود یک میکرومتر هستند. میکروالکترونیک ها منبع انرژی کالاهای بسیار زیادی هستند از کارت تبریک صوتی گرفته تا کامپیوترهای قابل حمل.

تامپسون یکی از بزرگترین موانع استفاده تجاری و گسترده از پیل های سوختی را هزینه بالای ساخت آن می داند. برای اینکه از این منبع در مصارف روزمره استفاده کرد، باید هزینه تولید آن پایین تر بیاید تا مثلا در یک کامپیوتر قابل حمل مورد استفاده قرار گیرد.

در شیوه معمول کنونی، پیل های سوختی، مشابه خودروها تولید می شوند یعنی قطعات مختلف آنها به صورت جداگانه ساخته می شوند و سپس روی هم سوار می شوند تا یک پیل سوختی تولید شود. این کار گستره بسیار زیادی دارد و علاوه بر هزینه بالای آن، که به آن اشاره شد نیاز به زمان بسیار زیادی دارد. اما گروه تحقیقاتی تامپسون با استفاده از فرآیند پیشرفته میکروفابریکیشن، نسل جدید پیل های سوختی را می سازد. این بار به جای تولید جداگانه پیل سوختی، آنها به صورت لایه لایه ساخته می شوند، روشی که در حال حاضر برای ساخت ابزارهای میکروالکترونیک مورد استفاده قرار می گیرد.

محققان دانشگاه میشیگان امیدوارند با استفاده از این فن آوری ارزان قیمت و همچنین استفاده از مواد ارزانتر، قیمت پیل های سوختی را از ۱۰ هزار دلار برای هر کیلو وات به ۱۰۰۰ دلار برسانند.

با این قیمت، پیل های سوختی می توانند با باتری های یون لتییوم که در سطح وسیع مورد استفاده قرار می گیرند رقابت کنند.

دانشگاه میشیگان استفاده از میکروفابریکیشن برای تولید پیل سوختی را دو سال و نیم پیش آغاز کرد. اولین بازار آنها وسایل برقی است، ولی آنها در گام بعدی می خواهند از پیل های سوختی در اتومبیل ها استفاده کنند.

سوخت تازه برای پیل های سوختی

با استفاده از اسیدفرمیک به عنوان سوخت غیرقابل اشتعال در پیل های سوختی محصولات الکترونیکی قابل حمل بدون اتصال به شبکه برق کار می کنند. شرکت های BASE و Tekion توسعه دهنده پیل های سوختی مینیاتوری برای محصولات قابل حمل به منظور توسعه اسیدفرمیک به عنوان سوخت برای فناوری پیل سوختی Tekion تفاهم نامه ای امضا کردند.BASE بزرگترین تولید کننده اسیدفرمیک در دنیا محسوب می شود و قصد دارد با همکاری Tekion، فرمولاسیون مناسبی را برای اسیدفرمیک تهیه و آزمایش کند. این دو شرکت همچنین در زمینه توسعه کدها و استانداردهای مرتبط با این موضوع نیز فعالیت خواهند داشت و تجربه هایشان را در زمینه سازگاری این مواد برای پیل های سوختی به اشتراک می گذارند. بر اساس این گزارش، اولین کاربرد تجاری محصولات Tekion، یک نمونه «بسته انرژی» است که درون دستگاه های الکترونیکی قابل حمل جای گرفته یا به آنها متصل می شود تا این دستگاه ها بتوانند بدون اتصال به شبکه برق کار کنند. این بسته یک سیستم هیبریدی باتری پیل سوختی مینیاتوری است که با نام تجاری بسته انرژی Formira در بازار موجود است و سوخت گیری آن با تعویض کارتریج اسیدفرمیک صورت می گیرد. این فناوری برای استفاده در محصولات الکترونیکی قابل حمل در محدوده توانی کمتر از ۵۰ وات با انرژی کمتر از ۱۰۰ وات ساعت طراحی شده و از مزایای قابل توجهی برخوردار است.

ساخت پیل سوختی با نیروی باکتری

تیمی متشکیل از میکروبیولوژیست ها، مهندسین و متخصصان شیمی زمین از دانشگاه های کالیفرنیای جنوبی و رایس به منظور ساخت پیل های سوختی ( به اندازه یک کف دست) با نیروی محرکه باکتری برای تامین انرژی هواپیماهای جاسوسی همکاری مشترک خود را آغاز کردند. نیروی هوایی آمریکا از مدتها قبل در پی تولید وسایل نقلیه هوایی در مقیاس مینیاتوری (به اندازه حشرات) بود، اما تاکنون این خواسته به دلیل نداشتن منبع انرژی فشرده مناسب ناکام مانده است.

این گروه تحقیقاتی امیدوار است با سرمایه گذاری ۴/۴ میلیون دلاری مرکز تحقیقات دانشگاهی در وزارت دفاع (MURI) بتواند با تولید نخستین نمونه بدون سرنشین، طی پنج سال آینده این اندیشه را محقق سازد. بر اساس این گزارش، در دانشگاه رایس به منظور درک چگونگی اتصال و اثر متقابل باکتری Sewanella بر سطوح آند در پیل سوختی، تحقیقاتی در حال انجام است.

آند در پیل سوختی و باتری ها، وظیفه جمع آوری الکترون اضافی را بر عهده دارد و این تیم قصد دارد شرایط بهینه انتقال الکترون ها در سطح آند در شرایط مختلف را تعیین کند.

اجزای اصلی این سیستم باکتری، سطح و محلول هضم کننده باکتری است که تغییر هر یک از این عوامل روی دو عامل دیگر مؤثر بوده و هدف، یافتن شرایط بهینه عملکرد سیستم کلی است.

دانشگاه کالیفرنیای جنوبی در زمینه روش های ژنتیکی، حفظ متابولیسم تنفسی میکروب ها در محیط های با اکسیژن کم، تحقیقاتی انجام داده است. Sewanella یکی از این باکتری ها برای متابولیسم کامل غذا به جای اکسیژن از فلز استفاده می کند و از آنجا که این ارگانیسم قادر است مستقیما الکترون ها را به اکسید فلزی جامد انتقال دهد، می توان آن را در آند پیل سوختی مورد استفاده قرار داد.

در مطالعه پیل سوختی به منظور ارزیابی رفتار باکتری در شرایط مختلف از مدل های رایانه ای استفاده شده است که انجام این آزمایش ها توسط رایانه، موجب تمرکز آزمایش های تجربی روی روش های مناسب تر و صرفه جویی در زمان و هزینه خواهد شد.

یکی دیگر از انگیزه های وسوه برانگیز بکارگیری پیل سوختی

شرکت جنرال موتورز قصد دارد با برنامه ای بلند مدت، سوخت هیدروژن را به صورت همه گیر در خودروها مورد استفاده قرار دهد.

در حال حاضر شش میلیارد و ۴۰۰ میلیون انسان بر روی کره زمین زندگی می کنند و این آمار تا سال ۲۰۲۰ به هفت میلیارد و ۵۰۰ میلیون نفر خواهد رسید. در همین حال پیش بینی می شود، در مدت زمان فوق شمار افرادی که صاحب خودرو می شوند ۱۲ تا ۱۵ درصد رشد داشته باشد و این بدان معنی است که تعداد خودروها که در حال حاضر در حدود ۷۷۵ میلیون دستگاه برآورد شده است، تا سال ۲۰۲۰ به بیش از یک میلیارد و ۱۰۰ میلیون دستگاه خواهد رسید. بنابراین کاهش مصرف سوخت و آلاینده های محیط زیست اهمیت بسیار زیادی پیدا می کند که در این میان شرکت خودروسازی جنرال موتورز آمریکا با معرفی تکنولوژی پیل سوختی هیدروژنی توانسته است امید به جابجایی بدون آلودگی رادر آینده افزایش دهد.

لذا توسعه خودروهای پیل سوختی به سرعت در جهان در حال رشد است، به طوری که در حال حاضر شرکت های خودروسازی جنرال موتورز و اوپل بیش از یک میلیارد دلار صرف تحقیقات در این تکنولوژی کرده اند.

"هیدروژن ۳ اوپل" ثابت کرده است که رانندگی با خودروهای متفاوت، مسیر خود را از آزمایشگاه به جاده هموار کرده است و نمونه اولیه آن در حال حاضر با همکاری شرکت سازنده مبلمان ایکیا (IKEA) در حال گذراندن آزمایشهای متفاوت است و سکوئل (Seqel) جنرال موتورز به تولید خودروهای با پیل سوختی نزدیک تر شده است.

"هیدروژن ۳ اوپل"؛ دونده دو ماراتن، قهرمان مسابقات رالی

"هیدروژن ۳ اوپل" جانشین نمونه اولیه هیدروژنی است که در بهار سال ۲۰۰۰ معرفی شد و از روی طرح خودرو زافیرا اوپل ساخته شده بود.

نیروی برق این خودرو توسط ۲۰۰ قطعه پیل سوختی که به صورت سری به یکدیگر متصل شده اند، تولید می شود. این پیل ها نیروی موتور برقی ۸۲ اسب بخار بر ۶۰ کیلووات هیدروژن ۳ را تامین می کند. این نیروگاه که حداکثر ۲۱۵NM گشتاور توسعه می دهد، حداکثر سرعتی برابر با ۱۶۰ کیلومتر بر ساعت تولید می کند و در کمتر از ۱۶ ثانیه از صفر تا ۱۰۰ کیلومتر در ساعت شتاب می گیرد که در حالتی کاملا بی صداست.

در مسابقات ماراتن تابستان سال ۲۰۰۴، هیدروژن ۳ اوپل توانست بدون هیچ مشکلی ۹ هزار و ۶۹۶ کیلومتر را در ۱۴ کشور مختلف اروپایی طی کند. در آوریل سال ۲۰۰۵ نیز این خودرو توانست جایزه مسابقات رالی مونت کارلو را برای وسایل نقلیه دارای پیل سوختی از آن خود کند.

شرکت خودروسازی اوپل اکنون در حال گسترش تکنولوژی آزمایشهای پیل سوختی با همکاری شرکت سوئدی ایکیا می باشد. وسایل نقلیه پیل سوختی هیدروژن ۳ که عاری از آلاینده های زیست محیطی می باشد از اوایل تابستان سال گذشته تحویل کالاها به مشتریان ایکیا را در برلین آغاز کرده است. سوخت این وسایل نقلیه با هیدروژن مایع تامین می شود.

آزمایشهای این خودروها تحت نظارت پروژه همکاری انرژی پاک دولت آلمان انجام می شود که عملکرد انرژی ۱۷ خودرو با سوخت هیدروژنی را تحت شرایط خاص آزمایش می کند.

بزرگترین جایگاه سوخت گاز هیدروژنی جهان در پاییز سال ۲۰۰۴ در پایتخت آلمان آغاز به کار کرد و قرار است علاوه بر گاز هیدروژن و هیدروژن مایع، بنزین و گازوئیل نیز به مردم ارایه کند.

سکوئل جنرال موتورز

خودروی سکوئل جنرال موتورز محصولی است که تمامی نتایج تحقیقات فشرده که طی چند سال اخیر از سوی بزرگترین خودروساز جهان انجام شده است را در بر دارد؛ پروژه ای که جنرال موتورز بیش از یک میلیارد دلار در آن سرمایه گذاری کرده است. این خودرو جادار به گونه ای طراحی شده است که کمترین آلایندگی محیط زیست را دارد. در این خودرو سه منبع با فشار بالا تعبیه شده است که موقعیت آنها در میانه شاسی باعث بهبود مرکز ثقل خودرو می شود. این خودروها که از اصلاحات فنی بسیار زیادی نیز بهره مند می باشند منحصر به فرد هستند.

خودروی سکوئل جنرال موتورز به دلیل افزایش ۲۵ درصدی نیرو توسط تکنولوژی جدید می تواند سرعت صفر تا ۱۰۰ کیلومتر را در کمتر از ۱۰ ثانیه به دست آورد.

حباب لامپ های روشنایی هر روز و همه جا می شکنند، بار ها شاهد چنین اتفاقی بوده ایم و هیچ وقت آب از آب تکان نخورد، اتفاق ساده ای که با تعویض لامپ شکسته به راحتی ختم به خیر می شود. اما چگونه است که همین لامپ شکستن ساده در یکی از خانه های ایالت مین آمریکا باعث می شود تا وزارت حفاظت از محیط زیست ایالات متحده، صاحب آن خانه را به مراکز رفع آلودگی ارجاع دهد؟ در واقع پاسخ این معما را باید در نوع لامپ شکسته شده لامپ روشنایی فلورسنت فشرده و محتویات آن، جست وجو کرد. لامپ های فلورسنت فشرده که در کشور ما به لامپ های کم مصرف شهرت دارد درست مثل اجداد فلورسنت لوله ای شان حاوی مقدار اندکی عنصر جیوه هستند که این میزان معمولا در حدود ۵ میلی گرم است. قابلیت نور افشانی لامپ های فلورسنت مبتنی بر خواص جیوه است و در این مورد هیچ عنصر دیگری به اندازه جیوه کارایی ندارد. البته جیوه که به آن گاهی Quicksilver نیز گفته می شود، به همان اندازه که در ایجاد نور سفید توانایی و کارایی دارد، سمی و خطرناک نیز هست. این خطرات ناشی از سمی بودن جیوه، به ویژه مغز جنین و کودکان خردسال را تهدید می کند. به همین علت است که مقامات رسمی استفاده از آن در برخی کاربرد ها از دماسنج گرفته تا اتومبیل و سوئیچ های ترموستات را محدود یا به کلی قدغن کرده اند. در واقع یک سوئیچ ترموستات ساده که هنوز در برخی خانه ها وجود دارد می تواند حاوی ۳ هزار میلی گرم جیوه باشد که معادل ۶۰۰ لامپ فلورسنت فشرده خواهد بود.

اما زمانی مشکل پدید می آید که لامپی می شکند. به محض شکستن، بخشی از جیوه به شکل بخار قابل استنشاق فرار می کند و بخشی دیگر نیز به صورت پودر سفید رنگ بسیار نرمی در می آید که می تواند روی فرش و دیگر منسوجات بنشیند. بر اساس آمار های منتشر شده، دست کم یکی از موارد مسمومیت با جیوه به لامپ های فلورسنت تعلق دارد: در مقاله ای از ژورنال ۱۹۸۷ (Pediatrics) به موردی اشاره شد که در آن پس از شکسته شدن کارتن بزرگی حاوی لامپ های فلورسنت لوله ای در محوطه بازی بچه ها، کودک ۲۳ ماهه ای دچار عوارض پوستی و در پی آن کاهش وزن شد. به گفته آژانس های ایالتی و دولت فدرال آثار به جا مانده از چنین شکستگی هایی را می توان معمولا بدون صرف هزینه های زیاد و به کمک لوازم موجود در خانه پاک کرد، اما به هر حال باید نکات ایمنی را هم در نظر داشت. برای مثال در مورد حادثه ایالت مین با اینکه مقامات ایالتی آن صاحب خانه را به مراکز رفع آلودگی ارجاع دادند اما به او اطلاع داده شده بود که این اقدام ضروری نیست. جیم برلو (J.Berlow)، مدیر بخش زباله های خطرناک آژانس حفاظت از محیط زیست ایالات متحده پیشنهاد می کند که به هنگام چنین اتفاقی به سرعت پنجره ها را باز کنید و به فضای باز بروید. به گفته برلو «خیلی از اوقات می توان بسیاری از مشکلات را با تهویه سریع هوای داخل اتاق حل کرد. کافی است تمام افراد خانه و حتی حیوانات خانگی را به مدت ۱۵ دقیقه از محیط آلوده دور کنید و اجازه دهید هوا داخل خانه جریان یابد. اگر در خانه سیستم تهویه مطبوع مرکزی دارید، نگذارید که بخار و ذرات جیوه به درون آن راه یابد و فورا خاموشش کنید.» در واقع نکته اساسی این است که این فلز سنگین را لمس نکنید. پس از آنکه هوا به درون اتاق جریان یافت و هوای تازه وارد شد، باید قطعات بزرگ تر به جا مانده از لامپ روی سطوح سخت اثاث خانه مثل میز و صندلی ها را با تکه کاغذ ضخیم یا مقوایی بردارید و هنگام جمع کردن آنها از روی فرش یا موکت نیز حتما دستکش به دست کنید تا از تماس مستقیم با جیوه جلوگیری شود.

برای جمع کردن قطعات کوچک تر نیز می توانید از نوار چسب استفاده کنید، سپس با دستمال یا حوله مرطوبی روی سطوح سخت دستمال بکشید. پس از آنکه تمام قطعات و مواد داخل لامپ شکسته، جمع شدند باید در کیسه پلاستیکی قرار گیرند و سر کیسه به دقت بسته شود. البته بهتر است که آنها را در ظرفی شیشه ای قرار دهید که درپوش فلزی و بدون درز داشته باشد. به گفته برلو «قرار دادن قطعات لامپ در ظرف شیشه ای بهترین شیوه حبس کردن جیوه است. تحقیقات اخیر نشان می دهد که کیسه های پلاستیکی نمی توانند بخار جیوه را به طور مطلق در خود حبس کنند، بنابراین اگر قرار است از این کیسه ها استفاده کنید، آن را خارج از اتاق و در فضای باز بگذارید.» برای جمع کردن ذرات کوچک تر به جا مانده از لامپ، به هیچ وجه از جارو برقی و به ویژه جارو های مرکزی استفاده نکنید. در واقع با این کار بخار جیوه را به دیگر اتاق ها و نقاط ساختمان نیز منتشر خواهید کرد.

دور ریختن لامپ های فلورسنت کامل و نشکسته نیز دردسر هایی به همراه دارد. در بسیاری از مناطق آمریکا و بیشتر کشور های پیشرفته انداختن لامپ های فلورسنت به درون سطل های زباله معمولی، غیرقانونی است، اما شاید محل سکونت تان با نزدیک ترین سطل بازیافت یا تاسیسات باز پس گیری، کیلومتر ها فاصله داشته باشد. در واقع چنین مشکلاتی باعث شده روند بازیافت با نرخ نسبتا پایینی پیش برود. بر اساس آمار های منتشر شده از سوی اتحادیه بازیافت وسایل روشنایی و جیوه در ایالات متحده در سال ۲۰۰۴، میزان بازیافت لامپ های جیوه ای مسکونی تنها ۲ درصد بود. البته با توجه به خطرات جیوه، بسیاری از مراکز جمع آوری زباله های شهری و نیز برخی شرکت های خصوصی، لامپ های فلورسنت را قبول می کنند. برخی شرکت های خرده فروشی لامپ فلورسنت در آمریکا مثل کمپانی IKEA سیاست های تشویقی را در پیش گرفته اند. افراد با مراجعه به فروشگاه های این کمپانی می توانند در ازای هر لامپ غیر قابل استفاده، یک لامپ فلورسنت کم مصرف رایگان دریافت کنند. به گفته برلو «نخستین ترجیح ما این نیست که لامپ ها را همراه با سایر زباله ها دفن کنیم. بهترین کاری که در شرایط فعلی از ما بر می آید بازیافت آنها است. اما از طرف دیگر دفن کردن لامپ ها هم خطر چندانی ندارد.»

لامپ های فلورسنت کم مصرف با وجود تمام مشکلات شان باعث شدند تا میزان آلودگی جیوه ناشی از تنها منبع بزرگ این آلودگی در آمریکا کاسته شود؛ نیروگاه های ذغال سنگ سوز. به گفته برلو «شاید مهم ترین چیزی که مردم را به سوی لامپ های فلورسنت کم مصرف جلب می کند، صرفه جویی قابل ملاحظه آنها در انرژی باشد. در واقع منظور از کاهش قابل ملاحظه چیزی حدود دو سوم تا سه چهارم برقی است که در بخش روشنایی مصرف می شود.» به گفته جیمز داکین (J.Dakin)، مهندس مشاور ارشد در بخش روشنایی کمپانی جنرال الکتریک «در آینده نه چندان دور شاهد جانشینی عاری از جیوه برای این لامپ ها خواهیم بود؛ دیود های نورافشان (LED). شاید LED ها محتمل ترین جانشین عاری از جیوه برای این لامپ ها باشند اما در حال حاظر این گزینه جدید به لحاظ کارایی، تنوع رنگ و هزینه های جانشینی، بسیار ضعیف تر از رقیب به نظر می رسد.» به هر حال مادامی که لامپ های فلورسنت پادشاهی می کنند، توقف استفاده از جیوه را فراموش کنید. به گفته داکین «تاکنون بسیاری از اتم ها و مولکول های دیگر مورد بررسی قرار گرفتند اما هیچ کس هیچ چیز عملی تر و کارآمد تر از جیوه نیافته است.»

Scientific American, Apr. ۱۰, ۲۰۰۸

کیوان فیض اللهی

یک آسانسوربرقی با نیروی محرکةکششی دارای اتاقکی است که ازکابلهای فولادی آویزان است و این کابلها برروی قرقره محرک شیار دارحرکت می کنند. کابلهای فولادی از یک طرف به بالای اتاقک و از طرف دیگر به قاب وزنه تعادل متصل می شوند. وزنه تعادل ازمیزان بار روی موتور الکتریکی به اندازه اختلاف وزن موجود میان اتاقک همراه با بار و وزنه تعادل یا اصطکاک کم می کند.این اختلاف وزن را ((بار غیر متعادل))می نامند.

وزنه تعادل معمولاً ۴۰ تا ۵۰ درصد وزن اتاقک به علاوه بار آن و اصطکاک وزن دارد. اصطکاک معمولاً ۲۰ درصد وزنه تعادل است.

اشکال کابل کشی:

۱) کشش تک رشته ای:

این شکل از کابل کشی معمولاً همراه با ماشینهای گیر بکسی به کارمی رود،اماازآن می توا ن برای ماشینهای بدون گیربکس با سرعتهای پایین تر ۱.۷۵ تا ۲.۵متر بر ثانیه نیز استفاده کرد.در این دو حالت معمولاً زاویة تماس کابل فولادی باقرقرة محرک به ترتیب ۱۴۰ و ۱۸۰ است.

قرقرةمحرک به ندرت از چنان قطری برخوردار است که در فاصلةمیانی مرکز اتاقک و وزنةتعادل قرار گیرد،به همین دلیل استفاده از قرقرة انحراف ضرورت پیدا می کند.

۲) کشش دو رشته ای:

چون استفاده از قرقرة انحراف خطر لغزش کابل فولادی را در نتیجة کاهش سطح اصطکاک کابل با قرقرة محرک افزایش می دهد ، می توان از قرقرة دو رشته ای استفاده کرد.از این روش در آسانسورهای پر سرعت وسنگین بار استفاده می شود

۳) کابل کشی ۲به ۱ :

از این روش گاهی به همراه ما شینهای گیربکسی در سرعتهای پایین تر اتاقک یعنی در حدود ۱.۷۵ تا ۳ متر بر ثانیه استفاده می شود.در این حالت سرعت اتاقک و وزنةتعادل نصف سرعت محیطی قرقرةمحرک است و این بار روی قرقره را به نصف کاهش می دهد وامکان استفاده از موتورهای پر سرعت را فراهم می سازد که نسبت به موتورهای کم سرعت ارزانتراند.

۴) کابل کشی ۳به۱:

از این نوع کابل کشی برای آسانسورهای سنگین کالا در مواردی استفاده می شود که باید توان موتوروفشار روی یاتاقانها راکم کرد.

۵) کابلهای توازن:

در ساختمانهای بلند بالاتر از ده طبقه،بار کابل فولادی که در حین حرکت اتاقک از آن به وزنة تعادل(و بر عکس)منتقل می شود مقدار قابل توجهی است و با رسیدن اتاقک به بالا، بار کابل سیمی به وزنة تعادل منتقل می گردد.برای توازن و کاهش این پدیده،به قسمت تحتانی اتاقک و وزنة تعادل، کابلهای توازن متصل می گردد. برای جای دادن کابلهای توازن به یک گودال عمیق تر نیاز است.

اتاق ماشین آلات در سطح پایین:

در صورتی که اتاق ماشین آلات در یک طبقة میانی یا در کف چاه آسانسور واقع شود به کابل سیمی طویلتری احتیاج است ودر این حالت کابل از دور قرقره های بیشتری عبور می کند که این خود به مقاومت اصطکاکی بالاتر و ضرورت کار نگهداری بیشتر منجر می گردد. اما چنانچه اتاق ماشین آلات در طبقة همکف قرار گیرد، چاه آسانسور از وزن ماشینهای کابل پیچی و تجهیزات کنترل خلاص می شود. موقعیت اتاق ماشین آلات مسئلةنفوذ دال بام و هوابندی را نیز منتفی می سازد.

محرک استونه ای:

در این شکل کابل در جهت حرکت عقربه های ساعت و کابل دیگر در خلاف جهت حرکت عقربه های ساعت به دور یک استوانه می پیچد، بنابر این زمانی که کابل به دور استوانه می پیچد ، کابل دیگر از دور آن باز می شود ، نقطة ضعف محرک استوانه ای آن است که با افزایش ارتفاع ،استوانة بزرگ و سنگین می شود و بنا بر این استفاده از این سیستم به ارتفاع حداکثر ۳۰ محدود می گردد.

کابلهای سیمی :

این نوع ازکابلهای مورد استفاده، کابلهای سیم فولادی با مقاومت کششی بالا هستند و تعداد کابلهای هر آسانسور بین ۴ تا ۱۲ عدد است . قطر کابلها ۹ تا ۱۹ میلیمتر و ضریب ایمنی آنها ۱۰ است.

موتورهای کابل پیچی:

درصورتی که نیروی محرکةانتقالی به قرقرةکششی از طریق یک چرخ دندةحلزونی باشد،موتور از «نوع گیربکسی»است. اما چنانچه نیروی محرکه از طریق اتصال مستقیم از موتور به قرقرةکشش منتقل گردد،موتور از«نوع بدون گیر بکس» است. توان موتورهای بدون گیر بکس از۲۲تا ۸۳کیلو وات متفاوت است،اما موتورهای گیر بکسی کشش از توان۳ تا ۳۰ کیلو وات برخوردارند.

موتورهای گیر بکسی تک سرعتة کشش:

این نوع موتور شامل یک چرخدندةحلزونی است و با برق مستقیم یا متناوب کار می کند.زمانی که اتاقک به فاصله کمی از پا گرد طبقات میرسد،ترمز به صورت اتوماتیک عمل می کند تا اتاقک به شکل آرامی متوقف شود.

موتورهای گیر بکسی دو سرعتة کشش:

در این حالت از یک موتور با دو سیستم سیم پیچ جداگانه یا از دو موتور جداگانه استفاده می شود .در زمان شروع،موتور با سیم پیچ پر سرعت به کارمی افتدو برای محدود کردن جریان،یک مقاومت بصورت سری به آنها متصل است.شتاب گیری آرام اتاقک با کاهش تدریجی میدان مقاومت صورت می گیرد.با نزدیک شدن به پا گرد طبقه،موتور یا سیم پیچ پر سرعت از کار می افتدوموتور با سیم پیچ کم سرعت متصل به چوک به کار می افتد.سرعت اتاقک تا رسیدن به فاصله کمی از پا گرد به صورت تدریجی کاهش می یابدودر این زمان جریان برق قطع می شود و ترمز به صورت اتوماتیک اتاقک را به آرامی متوقف می سازد.

موتورهای گیر بکسی ولتاژ متغیر کشش:

در سیستم ولتاژ متغیر مزایایی وجود دارد که با دیگر سیستمها نمی توان به آن دست یافت.شتاب گیری مثبت ومنفی بسیار آرام،این سیستم را نسبت به سیستمهای یک یا دو سرعته برتر می سازد.تجهیزات این سیستم شامل موتوری با برق متناوب است که برق مستقیم موتور محرک ماشین گیر بکسی را تأمین می کند.

موتورهای بدون گیر بکس ولتاژ متغیر کشش:

وجود این تجهیزات برای آسانسور های پرسرعتی با سرعت ۱.۷۵ متر بر ثانیه و بالاتر بسیار مهم است. این تجهیزات بیانگر بهترین روش جدید در برآورنده ساختن شرایط ترافیکی با کارآیی بالا است.

برای شتاب گیری آرام،در مدار میدان ژنراتور از رگولاتور تنظیم کننده ای استفاده می شودکه بازده خروجی ژنراتور را کنترل می کند.یک مقاومت متغیر در مدار میدان به تدریج میزان مقاومت را کاهش و ولتاز ژنراتور را افزایش می دهد تا اتاقک آسانسور باشتاب گیری آرام به سرعت کامل برسد. با ایجاد سرعت کامل، ولتاژ ژنراتور تا کاهش سرعت اتاقک ثابت باقی می ماند.برای کاهش سرعت و توقف اتاقک از یک مجموعه کلید القایی استفاده می شود.ترمزها تنها در زمان ثابت بودن اتاقک عمل می کنند.

ترمزها:

برای انواع تجهیزات ماشینی آسانسور وجود یک ترمز برقی مکانیکی با عملکرد ایمنی در زمان قطع برق ضرورت دارد.زمانی که آسانسور در حال حرکت است،کفشکهای ترمز به صورت برقی مکانیکی از استوانة ترمز فاصله می گیرند،یعنی بر نیروی فنرهای لوله ای یا صفحه ای ترمز در زما ن ثابت بودن اتاقک غلبه می شود. قطع جریان برق سبب به کار افتادن ترمز می شود و بنا براین در موقع رفتن برق ترمزها ایمنی ایجاد می کنند.

اتاق ماشین آلات:

در موارد ممکن،اتاق ماشین آلات را باید در بالای چاه آسانسور قرار داد،،این مکان بالاترین کارایی را ایجاد می کند .این اتاق را باید تهویه کرد و با عایق کردن پایة بتنی ماشین آلات از دیوارها و کف به کمک صفحات چوب پنبة فشرده ،به مسئلة انتقال صوت توجه نمود.

وجود یک تیر بالابر سقفی درست در بالای ماشین آلات برای نصب یا پیاده کردن تجهیزات ضروری است ودر داخل کف در بالای پا گرد نیز باید یک دریچة دسترسی ایجاد کرد تا از طریق آن بتوان تجهیزات را در صورت ضرورت جهت تعمیر یا تعویض پایین برد.برای این اتاق باید یک در قفل دار نصب کرد و وجود فضای کافی جهت کنترل کنندها، انتخاب کنندة طبقات و دیگر تجهیزات ضروری است.

تقسیم بندی چیلرها

چیلرها از جمله تجهیزات بسیار مهم در سرمایش هستند که به طور کلی می توان آنها را به دو دسته چیلرهای تراکمی و چیلرهای جذبی تقسیم کرد. به طور کلی چیلرهای تراکمی از انرژی الکتریکی و چیلرهای جذبی از انرژی حرارتی به عنوان منبع اصلی برای ایجاد سرمایش استفاده می کنند.

فناوری تبرید جذبی روشی عالی برای تهویه مطبوع مرکزی در تأسیساتی است که ظرفیت دیگ اضافی داشته و می توانند بخار یا آب داغ مورد نیاز برای راه اندازی چیلر را تأمین نمایند. چیلر های جذبی ظرفیت بین ۲۵ تا ۱۲۰۰ تن برودتی را براحتی تأمین می کنند. البته قابل ذکر است که برخی از تولید کنندگان ژاپنی موفق شده اند چیلرهای جذبی با ظرفیت معادل۵۰۰۰ تن نیز تولید کنند. در سیستمهای جذبی غالباً از آب به عنوان مبرد استفاده می شود. گرمای مورد نیاز برای کارکرد این چیلرها به طور مستقیم از گاز طبیعی یا گازوئیل تأمین می گردد. منابع غیر مستقیم گرما در چیلرهای جذبی عبارتند از آب داغ بخار پر فشار و کم فشار. بر این اساس تولید کنندگان مختلف در جهان سه نوع اصلی چیلر جذبی ارائه می نمایند که عبارتند از : شعله مستقیم ، بخار و آب داغ. در یک تقسیم بندی عمومی می توان چیلرهای جذبی را در دو دسته چیلرهای جذبی آب و آمونیاک و چیلرهای جذبی لیتیوم بروماید و آب طبقه بندی نمود . در واقع در هر سیکل تبرید جذبی یک سیال جاذب و یک سیال مبرد وجود دارد که تقسیم بندی فوق بر این مبنا انجام شده است. در سیستم آب و آمونیاک ، سیال مبرد آمونیاک وسیال جاذب آب است. در سیستم لیتیوم بروماید و آب ، سیال مبرد آب و سیال جاذب ، محلول لیتیوم بروماید است.

اما بر حسب اجزای سیستم هم می توان تقسیم بندی های دیگری ارائه کرد مثلاً می توان سیکل های تبرید جذبی را به سیکل های تبرید یک اثره ، دو اثره و سه اثره طبقه بندی کرد. امروزه سیکل های تبرید جذبی تک اثره و دو اثره در مقیاس بسیار وسیع و در اشکال متنوع ساخته می شوند و سیکل های سه اثره همچنان در دست مطالعه می باشند.

اصطلاحات فنی رایج در چیلر جذبی

چیلرهای جذبی از بعضی لحاظ شبیه چیلرهای تراکمی عمل می کنند که مهمترین این شباهتها عبارتند از:

الف) در اواپراتور از گرمای آب تهویه ساختمان برای تبخیر یک مبرد فرار در فشار پایین استفاده می گردد.

ب) گاز مبرد فشار پایین از اواپراتور گرفته شده و گاز مبرد فشار بالا به کندانسور فرستاده می شود.

ج) گاز مبرد در کندانسور تقطیر می گردد.

د) مبرد در یک سیکل همواره در گردش است.

تفاوتهای اصلی چیلرهای جذبی وتراکمی عبارتند از :

الف) چیلرهای تراکمی برای گردش مبرد از کمپرسور استفاده می کنند در حالی که چیلرهای جذبی فاقد کمپرسور بوده و به جای آن از انرژی گرمایی منابع مختلف استفاده کرده و غلظت محلول جاذب را تغییر می دهند ، همچنان که غلظت تغییر می کند ، فشار نیز در اجزای مختلف چیلر تغییر می کند. این اختلاف فشار باعث گردش مبرد در سیستم می گردد.

ب) ژنراتور و جذب کننده در چیلرهای جذبی جانشین کمپرسور در چیلرهای تراکمی شده است.

ج) در چیلرهای جذبی از یک جاذب استفاده می شود که عموماً آب یا نمک لیتیوم بروماید است.

د) مبرد در چیلرهای تراکمی یکی از انواع کلروفلئوروکربن ها یا هالوکلروفلئوروکربن ها است در حالی که در چیلرهای جذبی مبرد معمولاً آب یا آمونیاک است.

ه) چیلرهای تراکمی انرژی مورد نیاز خود را از انرژی الکتریکی تأمین می کنند در حالی که انرژی ورودی به چیلرهای جذبی از آب گرم یا بخار وارد شده به ژنراتور تأمین می شود. گرما ممکن است از کوره هوای گرم یا دیگ آمده باشد. در بعضی اوقات از گرمای سایر فرایندها نیز استفاده می شود مانند بخار کم فشار یا آب داغ صنایع ، گرمای باز گرفته شده از دود خروجی توربین های گازی و یا بخار کم فشار از خروجی توربین های بخار.

مهمترین مزایای چیلرهای جذبی نسبت به چیلرهای تراکمی عبارتند از:

الف) صرفه جویی در مصرف انرژی الکتریکی :

همانطور که گفته شد چیلرهای جذبی از گاز طبیعی ، گازوئیل یا گرمای تلف شده به عنوان منبع اصلی انرژی استفاده می کنند و مصرف برق آنها بسیار ناچیز است. به میزان مصرف برق ، مقایسه و تحلیل های کمی در فصول بعدی اشاره خواهد شد.

ب) صرفه جویی در هزینه خدمات برق :

هزینه نصب سیستم شبکه الکتریکی در پروژه ها بر اساس حداکثر توان برداشت قابل تعیین است. یک چیلر جذبی به دلیل اینکه برق کمتری مصرف می کند ، هزینه خدمات را نیز کاهش می دهد. در اکثر ساختمان ها نصب چیلرهای جذبی موجب آزاد شدن توان الکتریکی برای مصارف دیگر می شود.

ج) صرفه جویی در هزینه تجهیزات برق اضطراری :

در ساختمانهایی مانند مراکز درمانی و یا سالن های کامپیوتر که وجود سیستمهای برق اضطراری برای پشتیبانی تجهیزات خنک کننده ضروری است ، استفاده از چیلر های جذبی موجب صرفه جویی قابل توجهی در هزینه این تجهیزات خواهد شد.

د) صرفه جویی در هزینه اولیه مورد نیاز برای دیگ ها :

برخی از چیلرهای جذبی را می توان در زمستان ها به عنوان هیتر مورد استفاده قرار داد و آب گرم لازم برای سیستم های گرمایشی را با دماهای تا حد ۲۰۳ تأمین نمود. در صورت استفاده از این چیلرها نه تنها هزینه خرید دیگ کاهش می یابد بلکه صرفه جویی قابل ملاحظه ای در فضا نیز بدست خواهد آمد.

ه) بهبود راندمان دیگ ها در تابستان :

مجموعه هایی مانند بیمارستان ها که در تمام طول سال برای سیستمهای استریل کننده ، اتوکلاوها و سایر تجهیزات به بخار احتیاج دارند مجهز به دیگ های بخار بزرگی هستند که عمدتاً در طول تابستان با بار کمی کار می کنند. نصب چیلرهای جذبی بخار در چنین مواردی موجب افزایش بار و مصرف بخار در تابستان ها شده و در نتیجه کارکرد دیگ ها و راندمان آنها بهبود قابل توجهی خواهد یافت.

و) بازگشت سرمایه گذاری اولیه :

چیلرهای جذبی به دلیل نیاز کمتر به برق در مقایسه با چیلرهای تراکمی ، هزینه های کارکردی را کاهش می دهند. اگر اختلاف قیمت یک چیلر جذبی و یک چیلر تراکمی هم ظرفیت را به عنوان میزان سرمایه گذاری و صرفه جویی سالانه از محل کاهش یافتن هزینه های انرژی را به عنوان بازگشت سرمایه در نظر بگیریم ، می توان با قاطعیت گفت که بازگشت سرمایه گذاری صرف شده برای نصب چیلرهای جذبی با شرایط بسیار خوبی صورت خواهد گرفت.

ز) کاسته شدن صدا و ارتعاشات :

ارتعاش و صدای ناشی از کارکرد چیلرهای جذبی به مراتب کمتر از چیلرهای تراکمی است. منبع اصلی تولید کننده صدا و ارتعاش در چیلرهای تراکمی، کمپرسور است. چیلرهای جذبی فاقد کمپرسور بوده و تنها منبع مولد صدا وارتعاش در آنها پمپهای کوچکی هستند که برای به گردش درآوردن مبرد و محلول لیتیم برماید کاربرد دارند. میزان صدا و ارتعاش این پمپهای کوچک قابل صرف نظرکردن است.

ح) حذف مخاطرات زیست محیطی ناشی از مبردهای مضر:

چیلرهای جذبی بر خلاف چیلرهای تراکمی از هیچ گونه ماده CFC یا HCFC که موجب تخریب لایه ازن می شوند ، استفاده نمی کنند. لذا برای محیط زیست خطری ایجاد نمی نمایند. چیلرهای جذبی غالباً از آب به عنوان مبرد استفاده می کنند. یک چیلر جدید در هر شرایطی ،یک سرمایه گذاری بیست و چند ساله است. تغییرات دائمی قوانین و مقررات استفاده از مبردها موجب می شود تا استفاده از مبردی طبیعی مانند آب در چیلرهای جذبی گزینه ای بسیار قابل توجه به شمار آید.

ط) کاستن از میزان تولید گازهای گلخانه ای و آلاینده ها :

میزان تولید گازهای گلخانه ای (مانند دی اکسید کربن) که تأثیر قابل توجهی در گرم شدن کره زمین دارند و آلاینده ها (مانند اکسیدهای گوگرد ، اکسیدهای نیتروژن و ذرات معلق) توسط چیلرهای جذبی

در مقایسه با چیلرهای تراکمی بسیار کمتر است.

مقایسه چیلرهای جذبی و تراکمی ژنراتور

ژنراتور معمولاً در محفظه بالایی چیلرهای جذبی قرار داشته و وظیفه تغلیظ محلول لیتیوم بروماید رقیق و جدا سازی آب مبرد را بر عهده دارد.

جذب کننده

جذب کننده معمولاً در پوسته پایینی چیلرهای جذبی قرار داشته و وظیفه جذب بخار مبرد تولید شده در محفظه اواپراتور را بر عهده دارد.

اواپراتور

اواپراتور معمولاً در پوسته پایین چیلرهای جذبی قرار می گیرد. مایع مبرد در اواپراتور به لحاظ فشار پایین محفظه (خلأ نسبی) تبخیر شده و باعث کاهش درجه حرارت آب سرد تهویه درون لوله های اواپراتور می گردد.

کندانسور

کندانسور معمولاً در پوسته های بالایی چیلرهای جذبی واقع شده است و وظیفه تقطیر مبرد تبخیر شده توسط ژنراتور را بر عهده دارد. بخار مبرد در برخورد با لوله های حاصل از آب برج ، تقطیر شده و به تشتک اواپراتور سرریز می شود. محلول جاذب

این محلول در سیکل های پروژه حاضر محلول لیتیوم بروماید و آب است.

مایع مبرد

مایع مبرد در چیلرهای جذبی پروژه حاضر آب خالص (آب مقطر) می باشد که به جهت فشار پایین محفظه اواپراتور در اثر تبخیر خاصیت خنک کنندگی خواهد داشت.

کریستالیزه شدن

محلول لیتیوم بروماید در غلظت معمولی به صورت مایع است ، ولی چنانچه تغلیظ اولیه بیش از حد ادامه یابد حجم بلورهای ریزی که در آن تشکیل می شوند ، بزرگتر شده و ممکن است باعث مسدود شدن کامل مسیر عبور محلول شود. به این پدیده کریستالیزه شدن گویند.

ضریب عملکرد

پارامتر ضریب عملکرد در دستگاههای برودتی از جمله چیلرهای جذبی شاخصی از بازدهی دستگاه می باشد. مقادیر بالاتر این پرامتر نشان دهنده مصرف بهینه انرژی حرارتی می باشد.