Термопреобразователь с проволочными термоэлементами
Термопреобразователь ТП предназначен для получения постоянного напряжения Uтп при токе Iтп, необходимого для работы преобразователя постоянного напряжения в переменное (рис.2.5). Термопреобразователь ТП представляет собой «k» термомодулей, соединенных параллельно. Каждый термомодуль имеет напряжение Етм (Етм1= Етм1=…= Етмk). Каждый термомодуль ТМ состоит из n одинаковых термобатарей (Етб1= Етб1=…= Етбn). Количество термоэлементов в каждой термобатарее одинаково и обычно известно, обозначим количество термоэлементов в термобатарее через m.
Рис.2.5.
Структурная схема термопреобразователя
ТП с проволочными термоэлементами
Термопреобразователь с полупроводниковыми термоэлементами
Термоэлектрический способ получения электрической энергии основан на взаимосвязи между тепловыми и электрическими явлениями в проводниках. Было обнаружено, что если нагревать место спая двух разнородных проводников, то в нем возникает электродвижущая сила (термо-ЭДС), пропорциональная разности температур на горячем и холодном концах проводника (эффект Зеебека): E= α*(Т2-Т1), где α – коэффициент термо-ЭДС, численно равный разности потенциалов, возникающей при разности температур в 1 ºC; Т2 и Т1- соответственно температуры горячего и холодного спаев. Создаваемая ЭДС даже при высоком нагреве получалась столь незначительной, что сначала не могла быть использована в энергетических целях. Это объясняется тем, что у металлов разность температур быстро падает из-за их высокой теплопроводимости, а, следовательно, быстро уменьшается и термо - ЭДС.
С появлением полупроводников положение резко изменилось. Если термо - ЭДС металлического стержня вызывается перемещением электрических зарядов (свободных электронов) от более нагретого конца к менее нагретому и количество электрических зарядов при этом остается неизменным, то у полупроводникового стержня с повышением температуры сильно увеличивается концентрация электрических зарядов, а перепад температур, так же как и у металлов, приводит к их интенсивному перемещению из горячей области в холодную. Появление больших количеств новых электрических зарядов обуславливает образование у полупроводников при одном и том же перепаде температур примерно в 50 раз большей термо - ЭДС, чем у металлов. Поэтому применение полупроводников существенно изменило возможности термоэлементов.
На рис.2.6, а приведена принципиальная схема термобатареи ТБ из «n» термоэлементов ТЭ на полупроводниках р- и n- типов. Простейший термоэлектрогенератор ТЭГ, представляющий собой термомодуль ТМ из «m» параллельно соединенных термобатарей ТБ, приведен на рис.2.6, б.
Рис. 2.6 Источник постоянного напряжения на основе термомодулей:
а) Схема термобатареи (ТБ) из n термоэлементов (ТЭ)
б) Схема соединения термобатарей (ТБ) в термомодуль (ТМ)
в) Печь с термомодулями
Фотопреоразователи
Принцип действия фотоэлемента
Полупроводниковые солнечные батареи впервые были установлены на третьем советском искусственном спутнике Земли (запущенном на орбиту 15 мая 1985г.).
Простейшая конструкция солнечного фотоэлемента-прибора для преобразования энергии солнечного измерения - на основе монокристаллического кремния показана на (рис. 2.3). На малой глубине от поверхности кремниевой пластины р-типа сформирован р-n-переход с тонким металлическим контактом. На тыльную сторону пластины нанесен сплошной металлический контакт.
Когда солнечный элемент освещается, поглощенные фотоны генерируют неравновесные электронные пары.
Электроны, генерируемые в р-слое вблизи р-n-перехода, подходят к р-n-переходу и существующим в нем электрическим полем выносятся в n-область. Аналогично и избыточные дырки, созданные в n-слое, частично переносятся в р-слой. В результате n- слой приобретает дополнительный отрицательный заряд, а р-слой – положительный. Снижается первоначальная контактная разность потенциалов между р и n–слоями полупроводника, и во внешней цепи появляется напряжение Eфэ (рис. 2.3). Отрицательному полюсу источника тока соответствует n- слой, а р-слой - положительному.
Стоимость солнечной батареи размером 65см х 100см мощностью 150-160 Вт составляет 12 000 руб.
Рис. 2.3 Конструкция фотоэлемента
Технические средства передачи и приема данных по Интернету
В качестве средств коммуникации наиболее часто используются витая пара, коаксиальный кабель, оптоволоконные линии. При выборе типа кабеля учитывают следующие показатели:
• стоимость монтажа и обслуживания,
• скорость передачи информации,
• ограничения на величину расстояния передачи информации
• безопасность передачи данных.
Виды кабеля:
Витая пара
Коаксиальный кабель
Широкополосный коаксиальный кабель
Еthernet-кабель
Сheapernеt-кабель
Оптоволоконные линии
Модем (акроним, составленный из слов модулятор и демодулятор) — устройство, применяющееся в системах связи для физического сопряжения информационного сигнала со средой его распространения, где он не может существовать без адаптации (то есть переносе его на несущую с модуляцией), и выполняющее функцию модуляции и демодуляции этого сигнала (чаще всего в речевом диапазоне).
Типы компьютерных модемов:
По исполнению:
внешние — подключаются через COM или LPT[1], USB порт или стандартный разъем в сетевой карте RJ-45, обычно имеют отдельный блок питания (существуют и USB-модемы с питанием от шины USB).
По принципу работы:
аппаратные — все операции преобразования сигнала, поддержка физических протоколов обмена, производятся встроенным в модем вычислителем (например с использованием Цифровой сигнальный процессор DSP, микроконтроллер контроллера). Так же в аппаратном модеме присутствует Постоянное запоминающее устройство ПЗУ, в котором записана микропрограмма, управляющая модемом.
программные (софт-модемы, Host based soft-modem) — все операции по кодированию сигнала, проверке на ошибки и управление протоколами реализованы программно и производятся центральным процессором компьютера. В модеме находится только входные аналоговые цепи и преобразователи (ЦАП и АЦП), также контроллер интерфейса (например USB).
полупрограммные (Controller based soft-modem) — модемы, в которых часть функций модема выполняет компьютер, к которому подключён модем.
По виду соединения:
Модемы для коммутируемых телефонных линий — наиболее распространённый тип модемов
ISDN — модемы для цифровых коммутируемых телефонных линий
xDSL DSL — используются для организации выделенных (некоммутируемых) линий используя обычную телефонную сеть. Отличаются от коммутируемых модемов тем, что используют другой частотный диапазон, а также тем, что по телефонным линиям сигнал передается только до Автоматическая телефонная станция АТС. Обычно позволяют одновременно с обменом данными осуществлять использование телефонной линии в обычном порядке.
Кабельный модем Кабельные — используются для обмена данными по специализированным кабелям — к примеру, через кабель кабельное телевидение коллективного телевидения по протоколу DOCSIS.
Радио — работают в радиодиапазоне, используют собственные наборы частот и протоколы.
Сотовые — работают по протоколам сотовой связи — GPRS, EDGE, и т. п. Часто имеют исполнения в виде USB-брелка. В качестве таких модемов также часто используют GSM терминал терминалы мобильной связи.
Спутниковые — используются для организации Спутниковый интернет спутникового интернета.Принимают и обрабатывают сигнал полученный со спутника.
Power Line Communications PLS — используют технологию передачи данных по проводам бытовой электрической сети.
Наиболее распространены в настоящее время:
внутренний программный модем
внешний аппаратный модем
встроенные в ноутбуки модемы.