מֵידָע

יסודות רובוטריקים

יסודות רובוטריקים

רובוטריקים נמצאים בשימוש נרחב בכל ענפי האלקטרוניקה. אחד השימושים הידועים ביותר שלהם הוא ביישומי חשמל בהם הם משמשים להמרת מתח ההפעלה מערך אחד למשנהו. הם משמשים גם לבידוד המעגל ביציאה מחיבור ישיר למעגל הראשי. באופן זה הם מעבירים כוח ממעגל אחד למשנהו ללא חיבור ישיר.

משתמשים בשנאים גדולים מאוד ברשת הלאומית כדי לשנות את מתח הקו בין הערכים השונים הנדרשים. עם זאת עבור רדיו שנאים חובבים או חובבי בית נראים בדרך כלל באספקת חשמל. רובוטריקים נמצאים בשימוש נרחב גם במעגלים אחרים החל מאודיו ועד לתדרי רדיו, כאשר המאפיינים שלהם משמשים באופן נרחב לכדי שלבים שונים בתוך הציוד.

מהו שנאי?

שנאי בסיסי מורכב משני פיתולים. אלה ידועים כראשוניים ומשניים. בעיקרו של דבר הכוח נכנס לראשוני, ומשאיר על המשני. בחלק מהשנאים יש יותר פיתולים אך בסיס הפעולה הוא עדיין זהה.

ישנן שתי השפעות עיקריות המשמשות בשנאי והן קשורות לשדות זרם ומגנטי. בראשון נמצא כי זרם הזורם בחוט מקים סביבו שדה מגנטי. גודלו של שדה זה הוא פרופורציונלי לזרם הזורם בחוט. נמצא גם שאם התיל נפתל בסליל אז מגדילים את השדה המגנטי. אם שדה מגנטי שנוצר באופן חשמלי ממוקם בשדה קיים, יופעל כוח על החוט הנושא את הזרם באותו אופן ששני מגנטים קבועים הממוקמים קרוב אחד לשני ימשכו או ידחו זה את זה. תופעה זו משמשת במנועים חשמליים, מטרים, ומספר יחידות חשמליות אחרות.

ההשפעה השנייה היא שנמצא שאם שדה מגנטי סביב מוליך ישתנה אז יופעל זרם חשמלי במוליך. דוגמה אחת לכך יכולה להתרחש אם מגנט מועבר קרוב לחוט או לסליל. בנסיבות אלה יופעל זרם חשמלי, אך רק כאשר המגנט נע.

השילוב בין שתי ההשפעות מתרחש כשמניחים שני חוטים, או שני סלילים יחד. כאשר זרם משנה את גודלו בראשון, הדבר יביא לשינוי השטף המגנטי וזה בתורו יביא לזרם שיושרה בשני. זה הרעיון הבסיסי מאחורי שנאי, וניתן לראות שהוא יפעל רק כאשר זרם מתחלף או מתחלף עובר דרך הקלט או המעגל הראשוני.

יחס סיבובי שנאי

כדי שזרם יזרום צריך להיות EMF (כוח מניע אלקטרוני). הבדל פוטנציאלי זה או מתח ביציאה תלוי ביחס הסיבובים בשנאי. נמצא שאם קיימים יותר סיבובים בראשוניים מאשר המשניים אז המתח בכניסה יהיה גדול יותר מהפלט ולהיפך. למעשה ניתן לחשב את המתח בקלות מתוך ידיעה על יחס הסיבובים:

Es = ns
Ep np

איפה
Ep הוא EMF העיקרי
Es הוא EMF המשני
np הוא מספר הפניות הראשוניות
ns הוא מספר הפניות בסיבוב המשני

אם יחס הסיבובים ns / np גדול מאחד אז השנאי ייתן מתח גבוה יותר בפלט מאשר הקלט והוא אמר שהוא שנאי עולה. באופן דומה אחד עם יחס סיבובים נמוך מאחד הוא שנאי למטה.

יחסי מתח וזרם על פני השנאי

ישנם מספר גורמים אחרים שניתן לחשב בקלות. הראשון הוא היחס בין זרמי קלט ופלט ומתחים. מכיוון שעוצמת הקלט שווה לעוצמת המוצא ניתן לחשב מתח או זרם אם שלושת הערכים האחרים משתמשים בנוסחה הפשוטה המוצגת להלן. עובדה זו אינה מביאה בחשבון הפסדים בשנאי אשר למרבה המזל ניתן להתעלם מהם ברוב החישובים.

Vp x Ip = Vs x Is

לדוגמא קחו את המקרה של שנאי חשמל שמספק 25 וולט במגבר אחד. עם מתח כניסה של 250 וולט זה אומר שזרם הכניסה הוא רק עשירית מגבר.

עבור שנאים מסוימים מספר הסיבובים הראשוניים יהיו זהים לזה של המשניים, והזרם והמתח בכניסה יהיו זהים לזה שבפלט. אולם כאשר יחס הסיבובים אינו 1: 1, יחס המתח והזרם יהיה שונה בכניסה ובפלט. מהקשר הפשוט שמוצג לעיל נראה כי היחס בין המתח לזרם משתנה בין הכניסה לפלט. לדוגמא שנאי עם יחס סיבובים של 2: 1 עשוי להיות בעל כניסה של 20 וולט עם זרם של 1 אמפר, ואילו ביציאה המתח יהיה 10 וולט ב -2 אמפר. כיוון שיחס המתח והזרם קובע את העכבה, ניתן לראות כי בעזרת השנאי ניתן לשנות את העכבה בין הכניסה לפלט. למעשה העכבה משתנה לפי הריבוע של יחס הסיבובים כפי שנראה על ידי:

Zp = np2
Zs ns2

בשימוש

רובוטריקים נמצאים בשימוש נרחב ביישומים רבים ברדיו ובאלקטרוניקה. אחד היישומים העיקריים שלהם הוא בתחום ספקי החשמל. כאן משתמשים בשנאי לשינוי מתח הרשת הנכנס (סביב 240 וולט במדינות רבות, ו -110 וולט ברבים אחרים) למתח הנדרש לאספקת הציוד. עם רוב הציוד של ימינו המשתמש בטכנולוגיית מוליכים למחצה, המתחים הנדרשים נמוכים בהרבה מהחשמל הנכנס. בנוסף לכך השנאי מבודד את האספקה ​​על המשנית מהחשמל, ובכך הופך את האספקה ​​המשנית לבטוחה בהרבה. אם האספקה ​​נלקחה ישירות מהחשמל, היה סיכון גדול בהרבה להלם חשמלי.

שנאי חשמל כמו זה המשמש באספקת חשמל בדרך כלל מתפתל על ליבת ברזל. זה משמש לריכוז השדה המגנטי והבטחת הצימוד בין הראשוני למשני הוא הדוק מאוד. באופן זה היעילות נשמרת כמה שיותר גבוהה. עם זאת חשוב מאוד לוודא כי גרעין זה אינו משמש כסלילה אחת. כדי למנוע זאת, חלקי הליבה מבודדים זה מזה. למעשה הליבה מורכבת מכמה לוחות, כל אחד מהם שזור אך מבודד זה מזה כפי שמוצג.

שני הפיתולים של שנאי כוח מבודדים היטב זה מזה. זה מונע כל סיכוי שהסלילה המשנית תהפוך לחיה.

למרות שאחד השימושים העיקריים בשנאים שהתחביב יתקל בהם הוא בהפיכת מתח אספקה ​​או רשת לרמה חדשה, יש להם גם מגוון יישומים אחרים שעבורם הם יכולים לשמש. כאשר נעשה שימוש במסתמים, נעשה בהם שימוש נרחב ביישומי שמע כדי לאפשר לרמקולים בעלי עכבה נמוכה להיות מונעים על ידי מעגלי שסתומים בעלי עכבת תפוקה גבוהה יחסית. הם משמשים גם ליישומי תדר רדיו. העובדה שהם יכולים לבודד את רכיבי הזרם הישיר של האות, לשמש כ שנאי עכבה, וכמעגלים מכוונים, כל אחד מהם פירושם שהם מרכיב חיוני במעגלים רבים. ברסיברים ניידים רבים שנאי IF אלה מספקים את הסלקטיביות עבור המקלט. בדוגמה המוצגת ניתן לראות כי הראשוני של השנאי מכוון באמצעות קבלים כדי להביא אותו לתהודה. כיוונון תדר התהודה מתבצע בדרך כלל באמצעות ליבה הניתנת להברגה והחוצה בכדי לשנות את כמות ההשראות של הסליל. השנאי תואם גם את העכבה הגבוהה יותר של שלב האספנים בשלב הקודם לעכבה התחתונה של השלב הבא. זה משמש גם לבידוד המתחים השונים במצב יציב על אספן השלב הקודם מבסיס השלב הבא. אם שני המעגלים לא היו מבודדים זה מזה, תנאי ההטיה של DC עבור שני הטרנזיסטורים היו מופרעים ושום שלב לא יפעל כראוי. באמצעות שנאי ניתן לחבר את השלבים לאותות AC תוך שמירה על תנאי ההטיה של DC.

סיכום

השנאי הוא מרכיב שלא יסולא בפז בסצנת האלקטרוניקה של ימינו. למרות העובדה שנראה כי נעשה שימוש במעגלים משולבים והתקני מוליכים למחצה אחרים בכמויות הולכות וגדלות, אין תחליף לשנאי. העובדה שהוא מסוגל לבודד ולהעביר כוח ממעגל אחד למשנהו תוך שינוי העכבה, מבטיחה שהוא ממוקם באופן ייחודי ככלי למעצבי אלקטרוניקה.


צפו בסרטון: Autobots Reunite Scene Transformers 4 Age Of Extinction (אוֹקְטוֹבֶּר 2021).