Co jsou mikrovlnné trouby?
Mikrovlny označují elektromagnetické paprsky s frekvencemi mezi 300 MHz a 300 GHz v elektromagnetickém spektru. Mikrovlny jsou malé ve srovnání s vlnami používanými v rozhlasovém vysílání. Jejich dosah je mezi rádiovými vlnami a infračervenými vlnami. Mikrovlny cestují po přímkách a troposféra je lehce ovlivní. K cestování nevyžadují žádné médium. Kovy budou tyto vlny odrážet. Nekovy jako sklo a částice jsou těmto vlnám částečně průhledné.
Mikrovlny jsou vhodné pro bezdrátový přenos signálů mít větší šířku pásma. Mikrovlny se nejčastěji používají v satelitní komunikaci, radarových signálech, telefonech a navigačních aplikacích. Dalšími aplikacemi, kde se používají mikrovlnné trouby, jsou lékařské ošetření, sušicí materiály a v domácnostech pro přípravu jídla.
Prakticky má mikrovlnná technika tendenci se vzdalovat od rezistorů, kondenzátorů a induktorů používaných u nízkofrekvenčních rádiových vln. Místo toho je teorie distribuovaných a přenosových vedení užitečnější metodou pro návrh a analýzu. Místo otevřeného drátu a koaxiálních vedení používaných při nižších frekvencích používají vlnovody. A soustředěné prvky a vyladěné obvody jsou nahrazeny rezonátory dutiny nebo rezonančními liniemi. Dokonce i na vyšších frekvencích, kde se vlnová délka elektromagnetických vln zmenší ve srovnání s velikostí struktur použitých k jejich zpracování, se mikrovlnná trouba stala nejnovější technologií a používají se metody optiky. Vysoce výkonné mikrovlnné zdroje používají k výrobě mikrovln speciální trubice.
Aplikace a použití mikrovlnné trouby:
Nejběžnější aplikace jsou v rozsahu 1 až 40 GHz. Mikrovlny jsou vhodné pro bezdrátový přenos (bezdrátový LAN protokol Ex-Bluetooth) signálů s vyšší šířkou pásma. Mikrovlny se běžně používají v radarových systémech, kde radar využívá mikrovlnné záření k detekci dosahu, vzdálenosti a dalších charakteristik snímacích zařízení a mobilních širokopásmových aplikací. Mikrovlnná technologie se používá v rádiu k vysílání a telekomunikaci přenosu, protože vzhledem k jejich malé vlnové délce jsou vysoce směrové vlny menší a proto praktičtější, než by byly při delších vlnových délkách (nižší frekvence) před zavedením přenosu optickými vlákny. Mikrovlny se obecně používají v telefonu pro komunikaci na velké vzdálenosti.
Elektromagnetické spektrum
Několik dalších aplikací, kde se používají mikrovlnné trouby, jsou lékařské ošetření, mikrovlnné topení se používá k sušení a vytvrzování produktů a v domácnostech k přípravě jídla (mikrovlnné trouby).
Použití mikrovlnné trouby:
Mikrovlnná trouba se běžně používá k vaření bez použití vody. Vysoká energie mikrovlnky otáčí polární molekuly vody, tuku a cukrů v potravinách. Tato rotace způsobuje tření, které vede k tvorbě tepla. Tento proces se nazývá dielektrické topení. Buzení mikrovlnnou troubou je téměř rovnoměrné, aby se jídlo rovnoměrně ohřívalo. Vaření v mikrovlnné troubě je rychlé, efektivní a bezpečné.
ČÁSTI MIKROVLNNÉ TROUBY
Mikrovlnná trouba se skládá z vysokonapěťového transformátoru, který předává energii do magnetronu, komory magnetronu, řídicí jednotky magnetronu, vlnovodu a varné komory. Energie v mikrovlnné troubě má frekvenci 2,45 GHz s vlnovou délkou 12,24 cm. Mikrovlnná trouba se šíří jako střídavé cykly, takže polární molekuly (jeden konec pozitivní a druhý konec negativní) se srovnávají podle střídavých cyklů. Toto automatické vyrovnání způsobuje rotaci polárních molekul. Rotující polární molekuly zasáhly další molekuly a uvedly je do pohybu. Ohřev indukovaný mikrovlnami je účinnější, pokud má tkáň vysoký obsah vody, protože k rotaci jsou volné molekuly vody. Tuky, cukry, zmrzlá voda atd. Vykazují méně dielektrického ohřevu kvůli přítomnosti méně volných molekul vody. Mikrovlnná trouba vaří nejprve vnější část jídla a poté vnitřní část podobnou běžnému vaření pomocí plamene.
Varná komora mikrovlnné trouby je Faradayova klec, která zabraňuje úniku mikrovlnné trouby do životního prostředí. Skleněné dveře trouby pomáhají vidět vnitřek trouby. Faradayova klec, stejně jako dveře, jsou dobře chráněny pomocí vodivé síťky, která udržuje stínění. Perforace v síťce mají menší velikost, takže mikrovlnná trouba nemůže sítem uniknout. Elektrická účinnost mikrovlnné trouby je vysoká, protože trouba převádí pouze část mikrovlnné trouby elektrická energie . Typická trouba spotřebuje 1100 elektrické energie na výrobu 700 wattů mikrovlnné energie. Zbývajících 400 wattů se rozptýlí jako teplo v Magnetronu. Dodatečná energie je nutná pro provoz jiných komponentů trouby, jako je lampa, motor otočného talíře chladicího ventilátoru atd.
Mikrovlnná pásma:
Mikrovlny se nacházejí na horním konci rádiového spektra, ale obvykle se liší od rádiových vln založených na technologii, která je využívá. Mikrovlny jsou rozděleny do dílčích pásem na základě jejich vlnových délek, které poskytují různé informace. Frekvenční pásma mikrovln jsou následující:
Mikrovlny
Mikrovlnná frekvenční pásma a jejich frekvenční rozsah
L-pásmo:
L pásma mají frekvenční rozsah mezi 1 GHz a 2 GHz a jejich vlnová délka ve volném prostoru je 15 cm až 30 cm. Tyto rozsahy vln se používají v navigacích, mobilních telefonech GSM a ve vojenských aplikacích. Mohou být použity k měření půdní vlhkosti deštných pralesů.
S-pásmo:
Mikrovlny v pásmu S mají frekvenční rozsah mezi 2 GHz a 4 GHz a jejich rozsah vlnových délek je 7,5 cm až 15 cm. Tyto vlny lze použít v navigačních majácích, optické komunikaci a bezdrátových sítích.
C-pásmo:
Vlny pásma C mají rozsah mezi 4 GHz a 8 GHz a jejich vlnová délka je mezi 3,75 cm a 7,5 cm. Mikrovlny pásma C pronikají hrudami, prachem, kouřem, sněhem a deštěm a odhalují zemský povrch. Tyto mikrovlnné trouby lze použít v dálkových rádiových telekomunikacích.
Pásmo X:
Frekvenční rozsah pro mikrovlny v pásmu S je 8 GHz až 12 GHz s vlnovou délkou mezi 25 mm a 37,5 mm. Tyto vlny se používají v satelitní komunikaci, širokopásmové komunikaci, radaru, vesmírné komunikaci a amatérských rádiových signálech.
Radarové aplikace využívající mikrovlny
Ku-Band:
Vlnoměr pro měření v pásmu Ku
Tyto vlny zaujímají kmitočtový rozsah mezi 12 GHz a 18 GHz a mají vlnovou délku mezi 16,7 mm až 25 mm. „Ku“ označuje Quartz-under. Tyto vlny se používají v satelitní komunikaci pro měření změn energie mikrovlnných pulzů a mohou určovat rychlost a směr větru v blízkosti pobřežních oblastí.
K-Band a Ka-Band:
Kmitočtový rozsah vln pásma K mezi 18 GHz a 26,5 GHz. Tyto vlny mají vlnovou délku mezi 11,3 mm až 16,7 mm. Pro pásmo Ka je frekvenční rozsah 26,5 GHz až 40 GHz a zabírají vlnovou délku mezi 5 mm až 11,3 mm. Tyto vlny se používají v satelitní komunikaci, astronomických pozorováních a radarech. Radary v tomto frekvenčním rozsahu poskytují obnovovací frekvenci na krátkou vzdálenost, vysoké rozlišení a velké množství dat.
V-pásmo:
Toto pásmo zůstává pro vysoký útlum. Radarové aplikace jsou omezeny na krátkou škálu aplikací. Frekvenční rozsah těchto vln je 50 GHz až 75 GHz. Vlnová délka pro tyto mikrovlny je mezi 4,0 mm až 6,0 mm. Existuje několik dalších pásem jako U, E, W, F, D a P s velmi vysokými frekvencemi, které se používají v několika aplikacích.
Mikrovlnné záření a jeho vliv na zdraví:
Záření je energie, která pochází ze zdroje a prochází určitým prostředím nebo prostorem. RF záření bude obecně produkováno několika zařízeními, jako jsou televizní a rozhlasové vysílače, indukční ohřívače a dielektrické ohřívače. Mikrovlnné záření bude produkováno radarovými zařízeními, anténami a mikrovlnnými trubkami.
Efekt mikrovlnného záření po telefonním hovoru
V důsledku mikrovlnného záření se může tělesná teplota zvýšit. Existuje vyšší riziko poškození teplem u orgánů, které mají špatnou regulaci teploty, jako jsou oční čočky. Jelikož energie záření absorbovaná tělem se mění s frekvencí, je měření rychlosti absorpce velmi obtížné.
5 Výhody používání mikrovlnné technologie:
- Nevyžaduje žádné kabelové připojení.
- Mohou přenášet velké množství informací kvůli jejich vysokým provozním frekvencím.
- Máme přístup k většímu počtu kanálů.
- Levný nákup pozemků: každá věž zabírá malou plochu.
- Signály vysoké frekvence / krátké vlnové délky vyžadují malou anténu.
5 Nevýhody:
- Útlum pevnými předměty: ptáci, déšť, sníh a mlha.
- Stavět dlouhé věže je mnohem nákladnější.
- Odráží se od plochých povrchů, jako je voda a kov.
- Rozptýleno (rozděleno) kolem pevných předmětů.
- Lomí se atmosférou, což způsobí, že paprsek bude promítán pryč od přijímače.
Nyní jste pochopili koncept mikrovln a aplikací a efektů z výše uvedeného článku, takže pokud máte nějaké dotazy z výše uvedeného tématu nebo elektrických a elektronické projekty opusťte sekci komentáře níže.
Fotografický kredit:
