فایل ورد کامل مقاله حسگرهای نیمه‌هادی در خودرو؛ تحلیل علمی فناوری‌های نوین و نقش آن‌ها در سیستم‌های هوشمند خودرو

توجه : به همراه فایل word این محصول فایل پاورپوینت (PowerPoint) و اسلاید های آن به صورت هدیه ارائه خواهد شد

 فایل ورد کامل مقاله حسگرهای نیمه‌هادی در خودرو؛ تحلیل علمی فناوری‌های نوین و نقش آن‌ها در سیستم‌های هوشمند خودرو دارای ۳۷ صفحه می باشد و دارای تنظیمات در microsoft word می باشد و آماده پرینت یا چاپ است

فایل ورد فایل ورد کامل مقاله حسگرهای نیمه‌هادی در خودرو؛ تحلیل علمی فناوری‌های نوین و نقش آن‌ها در سیستم‌های هوشمند خودرو  کاملا فرمت بندی و تنظیم شده در استاندارد دانشگاه  و مراکز دولتی می باشد.

توجه : در صورت  مشاهده  بهم ریختگی احتمالی در متون زیر ،دلیل ان کپی کردن این مطالب از داخل فایل ورد می باشد و در فایل اصلی فایل ورد کامل مقاله حسگرهای نیمه‌هادی در خودرو؛ تحلیل علمی فناوری‌های نوین و نقش آن‌ها در سیستم‌های هوشمند خودرو،به هیچ وجه بهم ریختگی وجود ندارد

بخشی از متن فایل ورد کامل مقاله حسگرهای نیمه‌هادی در خودرو؛ تحلیل علمی فناوری‌های نوین و نقش آن‌ها در سیستم‌های هوشمند خودرو :

مقدمه:
در این تحقیق سعی بر ارائه ی مطالب متنوع و البته جدید و پیشرفته شده است و از کنجاندن مطالب ضعیف، اضافی، تکراری و قدیمی پرهیز شده است. تلاش دانشجو بر این بوده که مطالب جدید و به روز باشند و سعی شده است که نوآوریهای جدید در سیستمهای برقی خودرو در این تحقیق گنجانده شود و بر همین اساس به جای استفاده از کتابهای موجود در بازار سعی بر

استفاده از اینترنت و مقاله های معتبر ترجمه شده بوده است امیدوارم مورد قبول شما استاد عزیز قرار بگیرد. ایضاً به عرض استاد گرامی برسانم چون بنده تکنولوژی دستژاه الکتریکی و کارگاه را همزمان واحدگیری نموده ام و با توجه به مرتبط بودن نمرات تکنولوژی و کارگاه این تحقیق همزمان مربوط به تکنولوژی دستگاه های الکتریکی و کارگاه به شما ارائه می گردد.

حسگرهای نیمه هادی در خودرو
حسگرها انواع زیادی دارند که به روشهای گوناگون دسته بندی می شوند. یکی از روشهای دسته بندی بر اساس کمیت مورد اندازه گیری است. بر اساس این دسته بندی حسگرها به صورت حسگرهای صوتی، مکانیکی، مغناطیسی و تشعشعی، حرارتی، شیمیایی و زیست محیطی دسته بندی می شوند. هر حسگر بسته به کاربرد خاصی که دارد باید ترکیبی از مشخصه های حساسیت، پایداری، حد تفکیک، هسیترزیس، خطی بودن، طول عمر، آفست، محدوده اندازه گیری، سرعت پاسخ دهی، قابلیت ساخت با مدار مجتمع و سازگاری با فرآیندهای تولید مدارات مجتمع و سازگاری با فرآیندهای تولید مدارات مجتمع و سازگاری با فرآیندهای تولید مدارات مجتمع (IC) را کم و بیش داشته باشد.

یک حسگر خوب علاوه بر دارا بودن دسته ای از شرایط فوق باید تحت تأثیر تغییرات عواملی چوندما، شتاب، ارتعاش، ضربه، رطوبت، فشار محیط و مواد خورنده در محدوده باتلورانس مشخص عمل کند.
یکی از شاخه های کاربردی حسگرهای نیمه هادی کاربردهای صنعتی بوده و از رایجترین و پرکاربردترین موارد در این شاخه صنعت خودروسازی است. در خودروهای جدید روز به روز تعداد

کنترل کننده ها در نتیجه حسگرها رو به فزونی و تکامل است تا کنترل دقیقتر و بهینه در سیستمهای درونی خودرو حاکم شود. کنترل و اندازه گیری فشار روغن، دمای رادیاتور و موتور، میزان سوخت موجود، شتاب، سرعت، میزان و درصد گازهای خروجی، درصد ترکیب هوا و سوخت و زمان مناسب جرقه زنی شمعها از مواردی است که در خودرو نیاز به حسگر دارد.

در این مقاله ابتدا کلیاتی درباره حسگرهای نیمه هادی بیان و سپس مبادرت به دسته بندی حسگرها بر اساس انرژیها و سیگنالهای ورودی آنها می کنیم. در ادامه مشخصه‌های یک حسگر و تاریخچه تکامل آنها ذکر می شود. در خاتمه مثالی از کاربرد حسگرهای نیمه هادی در سیستمهای مختلف خودرو که امروزه بسیار متداول شده است، بیان خواهیم کرد.

دسته بندی حسگرهای نیمه هادی
لغت خسگر از کلمه لاتین “sentire” به معنی درک کردن یا دریافتن گرفته شده است. یک حسگر، کمیتی را حس و سیگنال یا انرژی مورد نظر را به سیگنال یا انرژی از نوع دیگر تبئیل می کند.
حسگرهایی که در آنها مواد نیمه هادی وظیفه اصلی را به عهده دارند، حسگرهای نیمه هادی نام دارند. برخی اوقات ماده ای که عملکرد مناسب را دارا است، عنصری نیمه هادی نیست. در این موارد می توان لایه ای از این ماده را بر روی نیمه هادی رسوب داد. لذا از این نظر دارای دو دسته حسگر هستیم: حسگرهای روی نیمه هادی و حسگرهای درون نیمه هادی. لازم به ذکر است که مهمترین ماده در هر دو نوع مذکور سیلیکن است.
حسگرهای نیمه هادی به دلیل کوچکی ابعاد تکنیکهای

ی که در ساخت آنها به کار می‌رود از حسگرهای دیگر متمایز هستند. اکثر حسگرهای نیمه هادی با روشهای کم و بیش مشابه با روشهای به کار برده شده در ساخت مدارات مجتمع، تولید می شوند. با استفاده از این روش، تولید صدها یا هزارها حسگر یکسان به طور هم زمان انجام می شود و در نتیجه نسبت عملکرد بر قیمت به طور محسوسی فزونی می یابد. کوچکی ابعاد نه تنها به کاهش قیمت می انجامد بلکه ما را قادر می سازد تا حسگر و مدارات جانبی مورد نیاز را بر روی یک تراشه به صورت مجتمع تولید کنیم چنین حسگرهایی حسگرهای مجتمع نام دارند و چون بعضی اعمال روی همان تراشه که حسگر بر روی آن قرار دارد انجام می شود، این حسگرها به

حسگرهای هوشمند موسومند مزیت این حسگرها، عملکرد بهتر آنها است.
در شکل (۱) اندازه حسگرهای نیمه هادی را با اجسام دیگر مورد مقایسه قرار داده ایم. با توجه به شکل دیده می شود که ابعاد این حسگرها در حدود میکرون است. به همین دلیل گاهی به آنها زیر حسگر گفته می شود.

انواع سیگنالها و انرژی ها
وظیفه اصلی حسگرها تبدیل انرژی کمیت مورد نظر، به انرژی از نوعی دیگر است. بنابراین برای دسته بندی حسگرها به بررسی انواع انرژیها می پردازیم. یک دسته بندی برای اکثر انرژیهای مورد بحث به صورت زیر است.
۱-انرژی اتمی که از نیروی بین هسته و الکترونها بحث می کند.
۲-انرژی الکتریکی در رابطه با میدان الکتریکی، جریان و ولتاژ الکتریکی
۳-انرژی گرانشی وابسته له جاذبه جسم و زمین
۴-انرگی مغناطیسی در مورد میدانهای مغناطیسی

۵-انرژی جرمی که توسط انشتین به عنوان قسمتی از تئوری نسبیت بیان می شود.
۶-انرژی مکانیکی وابسته به حرکت، جا به جایی و نیرو
۷-انرژی مولکولی وابسته به انرژی پیوندی مولکولها
۸-انرژی هسته ای درباره پیوند درون هسته ها
۹-انرژی تابشی یا تشعشعی در رابطه با امواج الکترو مغناطیسی، امواج رادویی، میکروویو، مادون قرمز، نور مرئی، ماورای بنفش و اشعه های ایکس و گاما.
هریک از این انرژیها دارای سیگنالی متناظر با خود است.(ما در موارد عملی با انرژیهای هسته ای و جرمی کمتر سروکار داریم) انرژی های اتمی و مول

کولی متناظر با سیگنال شیمیایی و انرگیهای ثقلی و مکانیکی متناظر با سیگنال مکانیکی اند بنابراین دارای شش نوع سیگنال خواهیم بود. این شش نوع سیگنال به قرار زیر هستند:
۱-سیگنال شیمیایی
۲-سیگنال الکتریکی
۳-سیگنال معناطیسی
۴-سیگنال مکانیکی
۵-سیگنال تابشی یا تشعشعی
۶-سیگنال حرارتی

سیستم اندازه گیری
شکل(۲) وضعیت کلی یک سیستم اندازه گیری را نشان می دهد. ابتدا کمیت مورد نظر به حسگر اعمال شده و حسگر سیگنالی متناسب با آن که اغلب الکتریکی است، تولید می کند. سپس این سیگنال در اصلاح کننده، پردازش و اصلاح می شود ولی نوع آن تغییر نمی کند، اعمال دیگر از قبیل تقویت نیز در این مرحله انجام می شود. سرانجام ترانس دیوسری در خروجی، این انرژی را به شکل مناسب جهت نمایش،ضبط و یا اعمال دیگر تبدیل می کند.

همان گونه که در شکل(۲) دیده می شود، حسگر به منبع تغذیه متصل است. به این نوع حسگرها که کمیت مورد نظر را بر روی انرژی منبعی که به آن متصلند مدوله می‌کنند، حسگرهای مدوله کننده گوییم. در مقابل حسگرهایی وجود دارند که نیازی به منبع تغذیه نداشته و انرژی لازمه را از انرژی کمیت مورد نظر دریافت می کنند.
بهترین توع سیگنال خروجی یک حسگر، سیگنال الکتریکی است. زیرا سیگنال الکتریکی دارای مزایای خاصی است. برخی از این مزایا در زیر آمده است.

۱-به علت ساختار الکترونی ماده و با انتخاب ماده ای مناسب برای حسگر، می توان هر کمیت غیر الکتریکی را به سادگی به تغییر مشابهی به صورت الکتریکی تبدیل کرد.
۲-وجود مدارهای الکترونیکی متنوع جهت پردازش سیگنالهای الکتریکی از قبیل تقویت کننده، مدوله یا دمدوله کننده، فیلترها و اصلاح کننده ها
۳-مناسب ترین سیگنال برای انتقال، سیگنال الکتریکی است.

۴-وجود انواع روشها برای نمایش در خروجی و ضبط اطلاعات و تحریک عمل کننده

مشخصه های مهم یک حسگر
برخی از مشخصه های مهم یک حسگر به قرار زیر است:
۱-شرایط محیطی، که ممکن است عملکرد حسگز را تحت تأثیر قرار دهند. اهم این شرایط عبارتند از شتاب، ارتعاش، فشار، رطوبت، میدانهای الکتریکی و مغناطیسی و اثر مواد خورنده، این شرایط باید به گونه ای باشند که حسگر بتواند در محدوده خاص عمل کند.
۲-خروجی تمام رنج(FSO): تفاضل جبری بین نقاط ابتدایی و انتهایی خروجی را گوسسم این مقدار در شکل (۳) آمده است.
۳-هیستر زیس:بیشترین تفاوت در خروجی به ازای مقداری خاص از ورودی، این مقدار به صورت درصدی از FSO بیان می شود و در شکل (۴) دیده می شود.
۴-خطی بودن:میزان تطابق منحنی مشخصه حسگر با یک خط راست را گویند و مقدار آن برابر بیشترین فاصله این دو از هم است که بر حسب FSO بیان می شود. منحنی مشخصه یک حسگر خطی در شکل ۳ آمده است.

۵-محدوده کمیت مورد سنجش: با توجه به شکل (۳) محدوده ای را گوییم که حسگر در آن محدوده به صورت مطلوب عمل می کند.
۶-آفست:مقدار خروجی حسگر با اعمال ورودی صفر، در دمای اتاق را گوییم که در شکل (۳) نشان داده شده است.
۷-طول عمر:کمترین زمانی که حسگر به طور مداوم و در محدوده با تلورانس مطلوب به صورت صحیح عمل کند.
۸-اضافه بار:اضافه بار یعنی عملکرد حسگر تحت ورودی بزرگتر از حد یکی از مشخصه های مهم اضافه بار، زمان برگشت حسگر به حالت عادی است.
۹-حد تفکیک:کمترین تغییرات کمیت مورد سنجش که قادر به تولید سیگنال قابل تشخیص در خروجی حسگر باشد.

۱۰-حساسیت:نسبت تغییرات خروجی حسگر به تغییرات ورودی را گوییم که در حقیقت شیب منحنی مشخصه حسگر در هر نقطه است. مطلوب است حساسیت حسگر ثابت و تا حد امکان زیاد باشد.
۱۱-سرعت پاسخ دهی: زمان عکس العمل خروجی حسگر به تغییرات ورودی به صورت پله بیانگر سرعت پاسخ دهی است هرچه این زمان کمتر باشد سرعت پاسخ دهی حسگر بیشتر است.

تاریخچه مراحل تکامل و پیشرفت حسگرها
آغاز کار با حسگرهای نیمه هادی به سال ۱۸۷۴ که Brawn یکسو کننده فلز- نیمه هادی را به کاربرد بر می گردد. در حقیقت در این حسگر ورودی ولتاژ است و خروجی مقاومت، یکسو کننده که وابسته به پلاریته ولتاژ است. شروع جدی اسن مراحل از اختراع ترانزیستور در سال ۱۹۷۴ بود. بعدها اثر پیز و مقاومتی کشف شد ودر حسگرها مورد استفاده قرار گرفت.

نقش حساس ناخالصیها درون محلول الکترولیت و تأثیر آنها بر کارکرد باتری
عمل سولفاته کردن صفحات مثبت و منفی درون باتری به چندین عامل مهم بستگی دارد که از آن جمله اند.
۱)ناخالصیهای وارد شده به محلول الکترولیت از طریق آب معمولی نه آب مقطر.
۲)ناخالصیهای وارد شده به محلول الکترولیت از طریق اسید سولفوریک با درجه خلوص کم.
۳)ناخالصیهای وارد شده به محلول الکترولیت از طریق سر باتریهای فلزی به غیر از سر باتری های سربی.

۴)ناخالصیهای وارد شده به محلول الکترولیت از طریق استفاده باتری به غیر از استفاده از وازلین.
۵)شارژ نکردن باتری به مدت طولانی
وارد کردن ناخالصیها به درون الکترولیت به هر طریق و یا در هر زمان چه در هنگام تولید باتری در کارخانه و چه در هنگام استفاده بسیار مضر است. این مضرات شامل:

آب و یا آب مقطر
آب معمولی(شرب) دارای مواد وعدنی و فلری است که بعنوان ناخالصیها نباید در درون محلول الکترولیت وارد شود و حتی مشاهده شده این ناخالصیها به وسیله آب مقطر غیر استاندارد(در باتری سازیها و عوامل فروش آب مقطر) به درون باتری وارد می شود.

اسید سولفوریک
اسید سولفوریک استفاده شده در آب باتری (الکترولیت) با ۹۸ درصد درجه خلوص باز هم حاوی آهن و فلزات دیگر است. بعنوان مثال تأثیر آهن موجود در الکترولیت ساخته شده از این نوع اسید سولفوریک بر روی صفحات پراکسید سربی بیشتر از صفحات سربی است. بدین معنی که با اسید

سولفوریک ایجاد سولفات فریک کرده که در نهایت باعث ایجاد پدیده ای به نام «خوردگی موضعی» بر روی نقاط اتصال شبکه های سربی شده و در نتیجه موجب ایجاد اتصال کوتاه در درون باتری می شود و نیز وجود یک واحد از پلاتینیم در ده میلیون واحد محلول الکترولیت باعث افزایش«خوردگی موضعی» تا میزان ۵۰ درصد می شود و دیگر فلزات نظیر مس و منگنز به حالت پراکسید منگنزبر روی صفحات مثبت رسوب کرده و ایجاد «خوردگی موضعی» می کند که این ناخالصی منگنزی از طریق استفاده از قرصهای معمول باتری که حاوی مقدار زیادی منگنز و دیگر فلزات Electro negative هستند، انجام می شود.

سربا تریهای فلزی غیر سربی
با توجه به این نکته که اکثر سر باتریهای موجود و مورد استفاده بر روی باتریها از آلیاژهای فلز مسی یعنی برنزی و غیره هستند. لذا تأثیر آنها جهت ایجاد«خوردگی موضعی» کمتر از پلاتینیم نبوده و وارد کردن این نوع فلزات به وسیله نرمه ای که حاصل اصطکاک سر باتریها با قطبهای باتری است که بدون محلول الکترولیت صورت می گیرد(به صورت پراکنده بر روی باتریها)

گریس معمولی و وازلین
گریس معمولی حاوی مقدار زیادی ناخالصیها فلزی است یعنی فلزات ELECTRO NEGATIVE که از طریق قطبهای باتری به درون محلول الکترولیت وارد می شوند، لذا استفاده از گریس معمولی که مصارف دیگری در خودرو دارد هرگز توصیه نمی‌شود و پیشنهاد می شود که از وازلین بعنوان تقریباً خالص ترین مواد چرب کننده بر روی قطبها استفاده شود.

به طور کلی ناخالصیها ایجاد کننده «خوردگی موضعی» هستند و با ایجاد قشر سولفات سرب و ماندگار شدن این قشر بر روی صفحات به مدت طولانی رابطه مستقیم دارند و در نهایت موجب ازدیاد این لایه ها و خلاصه خفگی کامل صفحات درون باتری می شوند. جهت عدم ایجاد این قشر مضر می توان از محلول VX-6 به میزان ۱۰۰
سی سی در کل محلول الکترولیت بعنوان بازدارنده (INHIBITOR)استفاده کرد.

شارژ باتری:
هنگام تخلیه باتری(چه زمانی که مورد استفاده است و چه زمانی که استفاده نمی شود) که همواره صورت می گیرد، سولفات سرب بر روی صفحات مثبت و منفی به صورت لایه ای نازک ایجاد می شود و این عمل تا زمانی ادامه می یابد که شارژ باتری شروع می شود و در این حالت است که هر سه عنصر یا ماده فعال درون باتری به حالت اولیه بر می گردد. حال با توجه به این نکته که

اگر باتری به مدت زیادی در حالت دشارژ باشد قشر سوفات سرب بر روی صفخات زیاد شده باث خفگی صفحات می‌شود و جالب اینکه دارنده باتری، باتری را سریع شارژ می کند(البته با مشورت غلط باتری سازها)که این عمل نه تنها باعث شارژ باتری نمی شود بلکه باعث می شود که الکتروایت موجود در باتری گرم شده تا حدی که (مدت شارژ کمتر از ۳ ساعت) موجب قطعی در نقاط اتصال شبکه های سربی می کند و در نهایت باعث ایگجاد اتصال کوتاه و یا از بین رفتن باتری می شود. توصیه می شود که در چنین مواقعی از شارژ ضعیف آمپر ۵/۱ آمپر از شب تا صبح یعنی ۸ تا ۱۲ ساعت استفاده شود.

پیشرفته ترین چراغ های جلو برای خودروهای جدید
سالهای سال کاسه چراغ های شلجمی شکل که نور لامپ های دو رشته ای را به سطح جاده منعکس می کردند برای چراغ های جلوی خودروها مورد استفاده قرار می گرفت. در اواسط دهه ۱۹۶۰ لامپ های هالوژن با نور قوی تر و یکدست تر به تعداد بسیار زیاد وارد بازار شد. امروزه سه

گونه عمده چراغ جلو وجود دارد که عبارتند از:۱-لامپ های H1 تک رشته ای برای نور بالا به همراه یک لامپ مجزا برای نور پایین، ۲-لامپ های H3 با یک رشته جداگانه برای مه شکن، و ۳-لامپ های دو رشته ای H4 که نور بالا و نور پایین را با یک حباب تأمین می کند. لامپ های بسیار جدید H7 هالوژن نیز برای جایگزینی با لامپ های H1 طراحی شده اند که نور بیشتری دارند.
کاسه چراغ ها هم در این میان تغییر کرده اند. به جای کاسه هایی که برای تاباندن نور

به سمت پایین تنها از نیمه بالایی آنها استفاده می شد، کاسه های جدیدی به بازار آمده که سطح داخلی آنها به بخشهای مختلفی تقسیم شده است و هر یک از این بخشها به نوبه خود یک کاسه چراغ کامل است و برای تأمین نور بالا و پایین به بهترین وجه ممکن طراحی شده است.
در کاسه چراغ های با فوکوس متغیر(VF)، از تمام سطح کاسه استفاده می شود و معمولاً دارای پنج سطح است که در یکدیگر ادعام شده اند. در حال حاضر فن آوری نوینی نیز وجود دارد به نام «فن آوری سطح عددی همگن» با NNS که کاسه چراغ در این سیستم به تعداد زیادی مربع که از لحاظ ریاضی تعریف شده اند تقسیم شده است. هریک از این مربع ها نور را از رشته نورانی لامپ

گرفته و با شیوه مخصوص خود به خارج از چراغ هدایت می کند و در نتیجه الگوی نوردهی کاملی بر سطح جاده پدید می آورد گونه دیگری از چراغ های جلو، نوع چند بیضوی (PES) است. در این نوغ چراغها از گوی های شیشه ای شبیه به کره چشم، به همراه کاسه چراغ بیضی شکل استفاده می شود ولی در این نوع چراغها شیشه جلوی مجموعه چراغ یک عدسی از نوع پروژکتوری است.
قوی ترین لامپی که در حال حاضر برای چراغ های خودرو وجود دارد عبارتست از لامپ های با قدرت

تخلیه بالا (HID)، در این نوع لامپ ها یک قوس الکتریکی با ولتاژ بالا در میان دو الکترودی که نزدیک به هم در یک حباب پر شده از گاز گزنون واقع شده اند، برقرار می شود. نور این لامپ ها به میزان دویست درصد بیشتر بوده و گورمای تولید شده توسط آنها نیز کمتر است. بنابراین می توان از کاسه چراغ های کوچکتری در آنها استفاده کرد که این امر یعنی کاهش اندازه چراغ برای طرحهای امروزی خودروها بسیار حایز اهمست است.