מידע הנדסי - Elsar - פתרונות לתעשייה

ברגים במידות נוספות

ברגים כדוריים

באמצעות צוות המהנדסים שלנו, אנחנו מציעים ללקוחותינו רכיבים מכאניים המותאמים בדיוק לצורכי הלקוח ומיוצרים בהתאם למפרט הלקוח ולדרישותיו. לאלצר ניסיון רב במציאת פתרונות לצרכי לקוחותיה, תוך התאמה לדרישות משתנות של דיוק, אמינות, שמירה על אילוצים גאומטריים, התאמה לתנאי הסביבה הנדרשים והכל, תוך מתן פתרון יעיל ולא יקר לכל בעיה מכאנית או אחרת. בנוסף, אלצר מייצגת בישראל מגוון חברות בין-לאומיות בתחומי התעשייה והטכנולוגיה מהמובילים בעולם ומציעה פתרונות לצרכים מגוונים בתחום התעשייה, המכשור הרפואי, האוטומציה התעשייתית, האלקטרו-מכאניקה, תעשיית הדפוס, בתעשיות הביטחוניות ובתחומים נוספים.

לאלצר פתרונות מקיפים העונים על צרכים מגוונים ומבוססים על המותגים המובילים בעולם לרבות ברגי הנעה, בוכנות אלקטרומכאניות, בכונות גז, מיסבים ומסילות ליניאריות, מערכות אלקטרוניות מתקדמות של שליטה ובקרה המתאימים לטווח אפליקציות נרחב ומערכות מתקדמות נוספות אחרות, תוך שמירה על סטנדרטים גבוהים של איכות, דיוק ואמינות.

אלצר פועלת בשוק הישראלי כבר למעלה מ- 30 שנים. מאז שנת 1985 ועד היום, אנחנו משרתים נאמנה אלפי לקוחות בתחומי התעשייה השונים. אלצר מספקת ללקוחותיה פתרונות יצירתיים, בהתאם לדרישות הייחודיות של כל לקוח ולקוח. בין אם יש לך דרישה הכרוכה בתנאי דיוק, חזרתיות, עומס עבודה, תנאי סביבה, או כל משתנה חשוב אחר, לנו יש פתרון פשוט ואמין.

אנחנו מבינים לקוחות – כמי שפועלים לצד לקוחותינו באופן יומיומי, אנחנו ערים לכל הצרכים המיוחדים המאפיינים כל לקוח ולקוח. בהתאם, אנחנו יודעים לדבר איתך "בשפה שלך". כך, אנחנו יודעים להתאים את הפתרונות שלנו לא רק לדרישות הטכניות של הלקוח, אלא גם לצרכים האחרים שלו, בין אם המדובר בזמן, בחסכון בעלויות או בשירות ייחודי התואם את דרישות הלקוח, ופעמים רבות – את דרישות הלקוחות של הלקוחות שלנו.

רמת אטימות IP

רמת אטימות IP (וגם דרגת IP או קוד IP) היא סיווג של מידת ההגנה והאטימות של מכשיר מסוים מפני חלקיקים (אבק) ומפני מים. הסיווג מורכב מצמד האותיות האנגליות IP ומשתי ספרות, המוגדרות על ידי תקן IEC 60529 של הנציבות הבינלאומית לאלקטרוטכניקה. הספרה הראשונה מסווגת את מידת האטימות לאבק לפי התקן, והספרה שנייה מסווגת את מידת האטימות למים לפי התקן.

לדוגמה, מכשיר שדורג כ-IP67 עמד בבדיקת אטימות לכניסת אבק קל, ועמד בבדיקת הטבלה במים בעומק 1 מטר למשך 30 דקות.

בזמן תכנון מערכת כגון שולחן מיקום לינארי (Stage), סליפ רינג (Slip Ring), גלבו (Waiveguide) או FORJ – Fiber Optic Rotary Joint יש לקחת בחשבון את רמת האטימות הנדרשת ולבחור את הIP הנדרש.

אטימות לחלקיקים (אבק):

סיווג אטימות	מוגן מחלקיקים בגודל	דוגמה
IP0x	ללא אטימות	–
IP1x	מעל 50 מ"מ	חפצים גדולים
IP2x	מעל 12.5 מ"מ
IP3x	מעל 2.5 מ"מ	כלים
IP4x	מעל 1 מ"מ	כבלים, ברגים
IP5x	מוגן אבק	אבק יכול להיכנס פנימה, אך לא מפריע לפעולת המכשיר
IP6x	אטום לאבק	אבק דק לא נכנס למכשיר

אטימות למים:

סיווג אטימות	תיאור הגנה מפני חדירת מים IP ספירה שנייה	משך הבדיקה	כמות מים
IPx0	ללא אטימות	–	–
IPx1	טיפות מים	10 דקות	שקול ל-1 מ"מ גשם בדקה
IPx2	טיפות מים	10 דקות	שקול ל-3 מ"מ גשם בדקה, והמכשיר בהטייה של 15 מעלות
IPx3	רסס מים	5 דקות	שקול ל-0.7 ליטר בדקה, בלחץ 80 עד 100 קילו-פסקל, ובזוויות של עד 60 מעלות
IPx4	השפרצת מים	5 דקות	שקול ל-10 ליטר בדקה, בלחץ 80 עד 100 קילו-פסקל
IPx5	סילון מים	15 דקות	שקול ל-12.5 ליטר בדקה, בלחץ 30 קילו-פסקל, ממרחק 3 מטר
IPx6	סילון מים עוצמתי	3 דקות	שקול ל-100 ליטר בדקה, בלחץ של 100 קילו-פסקל, ממרחק 3 מטר
IPx6K	סילון מים עוצמתי, בלחץ מוגבר	3 דקות	שקול ל-75 ליטר בדקה, בלחץ מוגבר של 1000 קילו-פסקל, ממרחק 3 מטר
IPx7	טבילה ב-1 מטר	30 דקות	טבילה בעומק 1 מטר
IPx8	טבילה מעל 1 מטר	תלוי ביצרן	טבילה בעומק מעל 1 מטר
IPx9K	סילון מים עוצמתי, בטמפרטורה גבוהה	–	–

Single Mode / Multi Mode

סיבים אופטיים נחלקים לשני סוגים:

Singlemode – סיבים בהם מועבר מידע באופן (mode) יחיד על מנת למנוע הפרעות ולהגיע למרחקי שידור ארוכים. בסיבים אלו אפשר להעביר מידע למרחקים של מעל 100 קילומטר. הם נפוצים בעיקר ברשתות WAN, בין ערים, בין מדינות ובכבלים תת-מימיים. סיבי single mode לתקשורת הם בדרך כלל בעלי מעטפת בקוטר 125 מיקרון, וליבה בקוטר 9 מיקרון, והם עטופים בשכבת מגן בעובי 125 מיקרון. סיב כזה מסומן לעיתים 9/125/125. סדר המספרים הוא ליבה, מעטפת, שכבת מגן.
Multimode – סיבים בהם מועבר מידע במספר אופנים במקביל. שיטה זו מוגבלת למדי, כיוון שבסיב כזה קיימים מספר מסלולים בהם יכול האור לעבור, ולכן פולס אור קצר בכניסה ימרח במוצא, מה שמגביל את קצב התקשורת בסיב ואת מרחק השידור. סיבי multimode זולים וקלים לייצור ולכן הם בשימוש ביישומים שבהם לא נדרש רוחב פס גבוה. בסיבים אלו משתמשים להעברת מידע למרחקים של 300 עד 500 מטר, הם נפוצים בשימוש במיוחד ברשתות מקומיות, בתוך בניינים או בין בניינים סמוכים. סיבי multimode עבים יותר מסיבי singlemode – הליבה שלהם היא בדרך כלל בקוטר 50 או 62.5 מיקרון.

מקובל להבדיל בין סיבי single mode לסיבי multimode על ידי שימוש במעטפת חיצונית בצבע שונה – צהוב ל-singlemode וכתום ל-multimode.

אפשר להשתמש ב FORJ – Fiber Optic Rotary Joint גם בסיבים מסוג Single Mode וגם מסוג Multi Mode. הדבר תלוי בדרישות הלקוח והמערכת.

WDM

Wavelength Division Multiplexing, ראשי תיבות באנגלית: WDM, היא טכנולוגיה של ריבוב אורכי גל שונים ("ערוצים") בסיב אופטי יחיד. הטכנולוגיה משמשת בעיקר להפחתת מספר הסיבים הנדרשים, ונודעת לה חשיבות רבה במערכות תקשורת למרחקים גדולים, של עשרות או מאות קילומטרים.

בעבר נבנו מערכות תקשורת אופטיות כך שבכל סיב אופטי משודר אורך גל יחיד. טכנולוגיה זו מתאימה למקרים של חיבור בין מערכות במרחקים קצרים, למשל בתוך ארונות תקשורת. כאשר מחברים בין מערכות מרוחקות, מספר הסיבים הדרושים הוא חלק משמעותי מעלות התקנת המערכת, ובמקרים רבים הוא גם קובע את עלות תפעול המערכת (שכן כל סיב נחכר לתקופת השימוש). בטכנולוגיית WDM משדרים באותו הסיב מספר תדרים אופטיים שונים. כך ניתן להקטין את מספר הסיבים הדרושים, שעלותם עלולה להיות גבוהה מאוד כאשר המערכת פרוסה על פני מרחק גאוגרפי ניכר. רשתות המבוססות על טכנולוגיה זו מאפשרות גם תגובה מהירה יחסית לשינוי בדרישות הלקוח, במחיר נמוך – ניתן תשתית תקשורת לתמיכה ב-WDM על ידי שדרוג רכיבי הקצה ובלי צורך בהחלפת התשתית הסיבית.

באופן היסטורי בוצע ריבוב אורכי גל במספר קטן של אורכי גל שההפרש ביניהם ניכר, בגלל איכות לא מספקת של רכיבים אופטיים. הטכנולוגיה נקראה אז (סוף שנות ה-80) WDM – Wavelength Division Multiplexing ורובבו כך בין שניים לארבעה ערוצים, בהפרשים שנעו בין מאות ננומטרים (ערוץ ראשון ב-1310nm וערוץ שני ב-1550nm) לבין עשרות ננומטרים (כמה ערוצים בסביבת 1550nm). בשנות ה-90, לאחר שפותחו פילטרים אופטיים חדים יותר, התאפשר למקם ערוצים במרחק של ננומטרים ספורים זה מזה. כך התאפשר לשדר שמונה ערוצים בתחום 1530 – 1560 ננומטר – התחום שניתן להגביר אופטית במגבר ארביום נפוץ. לאחר מכן עלה מספר הערוצים בהדרגה ל-16, ל-32 ועד 128 ערוצים. בשנת 2000, במערכות החדישות ביותר, צופפו הערוצים למרחק של 50 גיגה הרץ – פחות מחצי ננומטר זה מזה. כיום מבדילים בין ריבוב של עד 8 אורכי גל שמכונה Coarse WDM (בקיצור: CWDM) לריבוב של מעל 8 אורכי גל שמכונה Dense WDM (בקיצור: DWDM) .

חזית הטכנולוגיה כיום היא ריבוב ערוצים במרחק של 25 גיגה הרץ זה מזה, ומערכות של 12.5 גיגה הרץ נמצאות בפיתוח. לא צפוי מאמץ ניכר להמשיך ולצופף את הערוצים יותר מכך, גם מפאת הקושי הטכני הנדרש (ייצוב הפילטרים האופטיים) וגם מפני שזהו הגבול שאחריו לא ניתן עוד לשדר בקצב של 10 גיגה ביט לשנייה שהוא כיום קצב השידור העיקרי למרחק רב.

באמצעות FORJ – Fiber Optic Rotary Joint וטכנולוגיית WDM אפשר להעביר אורכי גל שונים באותו סיב האופטי.

עכבה חשמלית Impedance

עכבה חשמלית או אימפדנס היא התנגדות חשמלית כוללת. המושג נפוץ במיוחד במשוואות מתמטיות של מעגל חשמלי שבו זורם זרם חילופין. שני הגדלים (עכבה והתנגדות) נמדדים באותן יחידות, האוהם (Ω) במערכת היחידות הבינלאומית.

האימפדנס של רכיב במעגל מוגדר כיחס בין פאזור המתח הנופל על הרכיב לפאזור הזרם העובר דרך הרכיב:

אף על פי ש־Z הוא היחס בין שני פאזורים,Z עצמו אינו פאזור, כלומרZ אינו קשור לפונקציה סינוסית כלשהי של הזמן.

במעגלי DC, ההתנגדות מוגדרת על פי חוק אוהם כיחס בין מתח ה־DC הנופל על הנגד לזרם ה־DC דרך הנגד:

כאשר:

הם ערכי ה־DC (ממשיים)

כלומר הגדרת האימפדנס מהווה הכללה של חוק אוהם, כאשר את התנגדות הנגד R במעגל ה־DC מחליפים באימפדנס שלו ZR במעגל ה־AC. הכללה זו של חוק אוהם אינה מוגבלת לנגדים, וניתן להשתמש בה גם לקבלים ולסלילים במעגל AC.

חשוב לשים לב כי העכבה (אימפדנס) של הרכיבים היא במישור התדר ולא במישור הזמן, ניתן למצוא בקלות את העכבה של הרכיבים על ידי התמרת לפלס על המשוואה הדיפרנציאלית המתארת את הרכיב.

העכבה של הרכיב היא בעצם פונקציית התמסורת של הרכיב במישור התדר.

ההכפלה במספר המרוכב $i$ (בהנדסה נפוץ הכתיב $j$ כדי לא לבלבל עם זרם) מצביעה על הפרש הפאזה בין המתח לזרם.

עבור נגד:

עבור קבל:

הוכחה:

בקבל מתקיים היחס בין הזרם בקבל למתח על פני הקבל . כדי למצוא את המתח על פני הקבל כפונקציה של הזמן נקבל

כעת נמיר את המשווה למישור התדר נבצע בעזרת התמרת לפלס על שני צידי המשוואה ונקבל כאשרS הוא מספר מרוכב

האימפדס של הרכיב הוא פונקציית התמסורת שלו ולכן נחלק את שני צידי המשוואה בזרם ונקבל

נקודות חשובות:

מכיוון ש S הוא מספר מרוכב היינו צריכים לקבל את המשוואה , כאשר $\sigma$ מייצג לנו אקספוננט דועך במישור הזמן. אך מכיוון שההנחה היא שניתוח המעגל מדבר על מצב יציב מניחים כי $\sigma =0$ ונקבל
חלוקה ב $i$ שקולה לכפל ב $i$ -, מכאן אנחנו מסיקים שבקבל הזרם מקדים את המתח.
ניתן להסיק ממשוואת העכבה של הקבל שככל שהתדר עולה התנגדות הקבל יורדת.

עבור סליל:

ההוכחה עבור סליל דומה להוכחה של קבל.

עבור קווי תמסורת במערכות מפולגות מגדירים עכבה אופיינית, שהיא היחס בין משרעת המתח בין שני הדקי קו תמסורת לבין משרעת הזרם הזורם בו באופן מקומי. עכבה אופיינית מאפיינת את מבנה קו התמסורת, ואינה תלויה באורכו. גם גלים אלקטרומגנטיים או גלי קול המתפשטים בתווך ניתן לתאר כמעגל חשמלי, ואז מוגדרת עבור התווך עכבה אופיינית.

הספקטרום האלקטרומגנטי

הספקטרום האלקטרומגנטי הוא אוסף כל הגלים האלקטרומגנטיים בכל התדרים האפשריים.

הספקטרום של גופים שונים מכיל מידע פיזיקלי אודותיהם: לדוגמה, באור הכוכבים יש מידע רב על הרכבם, טמפרטורת פני השטח, מהירותם ועוד. תחומים שונים של הספקטרום האלקטרומגנטי משמשים בתחומים רבים, בהם תקשורת מידע (טלפונים חוטיים, אלחוטיים וסלולריים, העברת מידע בסיבים אופטיים תקשורת לוויינית ועוד), רפואה (מדידת חום גוף, מדידת לחץ דם, אבחון לא פולשני ועוד) בתחומי מדע שונים נעשים שימושים רבים נוספים לתחומים שונים של הספקטרום האלקטרומגנטי. תחום הפיזיקה שעוסק בספקטרום האלקטרומגנטי הוא האלקטרומגנטיות.

נהוג לחלק את הספקטרום האלקטרומגנטי למספר חלקים:

גלי רדיו, בעלי תדירות נמוכה מאד ואורך גל אופייני של מטרים ועד קילומטרים. גלי רדיו משמשים בעיקר לתקשורת קולית בשידורי רדיו וטלפונים אלחוטיים.
גלי מיקרו, שתדירותם גבוהה יותר ולהם אורך גל אופייני של מספר סנטימטרים. בתנור מיקרוגל נעשה שימוש בגלים שאורכם 12.24 סנטימטר.
קרינה תת-אדומה, בעלת אורך גל אופייני של מיקרומטר. בתחום זה קורן הגוף האנושי.
אור נראה, בעל אורך גל אופייני של מאות ננומטרים. תחום זה מכיל את צבעי היסוד אותם בני האדם מסוגלים לראות.
קרינה אולטרה סגולה, בעלת אורך גל אופייני של עשרות בודדות של ננומטרים. שכבת האוזון של כדור הארץ חוסמת את מרבית הקרינה האולטרה סגולה הנפלטת מן השמש, אך המעט שחודר עלול לגרום לנזק לעור ולעיניים בחשיפה מרובה לאור שמש.
קרינת רנטגן (הנקראות גם קרינת X), בעלת אורך גל אופייני של אנגסטרומים בודדים. לקרינת רנטגן שימושים רבים ברפואה והנדסה הודות ליכולתה לעבור דרך חומרים שהאור הנראה לא מסוגל לחדור דרכם.
קרני הגמא, בעלות התדירות הגבוהה ביותר ואורך גל אופייני של מאיות אנגסטרום. קרינה זו נחשבת למסוכנת ביותר בגלל יכולתה ליצור פגמים ב-DNA של יצורים חיים.

כל סוגי הקרינה האלקטרומגנטית הם אותם גלים הנבדלים זה מזה בתדירות או באורך הגל בלבד. מהירות האור קושרת בין התדירות לאורך הגל על סמך הנוסחה: $\lambda ={\frac {c}{\nu }}$ כאשר ${\nu }\,$ היא התדירות, $c\,\!$ מסמל את מהירות האור בריק ו- $\lambda \,\!$ מסמלת את אורך הגל. האנרגיה של פוטון נקבעת על ידי תדירותו, או אורך הגל של הפוטון, על פי הנוסחה: $E=h{\nu }\,$ כאשר, $h\,\!$ הוא קבוע פלאנק ו- $E\,\!$ היא האנרגיה של פוטון בודד.

FORJ – Fiber Optic Rotary Joint עושה שימוש בגלים באורך גל בתחום הנראה ובתחום האינפרא אדום. כמו כן אפשר לשלב ב FORJ – Fiber Optic Rotary Joint מספר אורכי גל באמצעות טכנולוגיית WDM – ריבוב אורכי גל.

Waiveguide (גלבו) עושה שימוש בגלים באורך גל בתחום הגלי רדיו.

MTBF

MTBF הוא אורך הזמן הממוצע שעובר בין סיום או פתרון לתקלה או כישלון מסוימים לבין תקלה או כישלון אחרים, במערכת או ברכיב מסוים של מערכת.

MTBF הוא מדד חשוב בבחירה בין מספר מוצרים קיימים, בהערכת ביצועים של מוצר מסוים, ובפיתוח של מוצרים חדשים. הנדסת אמינות הוא התחום בהנדסה, אשר עוסק בחישובים והערכות של MTBF, ולרוב הם מבוצעים באמצעות תוכנות לחיזוי אמינות, הפועלות לפי שיטות ותקנים שונים. ערך MTBF שכזה נקרא MTBF חזוי, מוערך, או מחושב.

עם זאת, חיזוי ה-MTBF אינו מחליף מדידות מדויקות, וכאשר מוצר מסוים כבר קיים ופעיל, ניתן לקבל את ערך ה-MTBF על פי איסוף נתוני הפעילות של המוצר, וחישוב של MTBF מדוד.

בזמן תכנון מערכת כגון שולחן מיקום לינארי (Stage), סליפ רינג (Slip Ring), גלבו (Waiveguide) או FORJ – Fiber Optic Rotary Joint יש לקחת בחשבון את רמת האמינות הנדרשת ולבחור את הMTBF הנדרש.

סיב אופטי

סיב מחומר שקוף המאפשר העברת אור מקצהו האחד לאחר, ומבוסס על העיקרון הפיזיקאלי הנקרא "החזרה גמורה של קרן אור".

אפשר להעביר אותות חשמליים גם בכבלי נחושת, אולם הניחות בכבלי הנחושת גדלה ככל שהמרחק גדל.

בתקשורת אופטית האותות בסיב האופטי הם בתחום האינפרא אדום בשלושה תחומים עיקריים של אורכי גל: סביב 850 ננומטר, סביב 1310 ננומטר, או סביב 1550 ננומטר.

לסיב אופטי רמת ניחות נמוכה מאוד, עובדה המאפשרת מעבר מרחקים גדולים מאוד ללא צורך בהגברת האות.

לסיב אופטי רוחב פס גדול מאוד, עובדה המאפשרת העברת כמות רבה של מידע. משקל הסיב נמוך יותר. הסיב אינו פולט קרינה אלקטרו מגנטית, חסין כנגד הפרעות חיצוניות ולא רגיש למים/לחות.

הסיב מורכב מליבה ומעטפת ששתיהן שקופות. מקדם השבירה של הליבה גבוה מעט מזה של המעטפת החיצונית ובכך יוצר מצב בו קרני האור "לכודות" בתוך הסיב ונעות לאורכו גם בפניות או בפיתולים.

מקדם השבירה של הליבה $n_{1}$ הוא גדול ממקדם השבירה $n_{2}$ של המעטה. לכן, כאשר אור נכנס לסיב ופוגע בדופן בזווית שהיא בטווח הקריטי, הוא יישבר על ידי המעטה בזווית שתחזיר אותו במלואו לתוך הסיב. תופעה זו נקראה החזרה פנימית מלאה והיא מבוססת על חוק סנל. כאמור, קרן האור תוחזר החזרה פנימית מלאה רק אם הזווית שלה יחסית למעטה היא קטנה מערך מסוים הנקרא "הזווית הקריטית". את הזווית הקריטית של הסיב ניתן לחשב באמצעות חוק סנל ומקדמי השבירה של הסיב $\ n_{2}<n_{1}$ על ידי

אור יתקדם בזווית הקטנה מזווית זו בסיב אם ורק אם הוא יכנס לסיב בזווית הקטנה מ"זווית הקליטה" $\ \theta _{a}$ . זווית זו, הנמדדת ביחס לציר של הסיב, יוצרת את מה שנקרא "חרוט הקליטה". אור שנכנס אל הסיב דרך חרוט דמיוני זה ישאר בו, אור שיכנס לסיב לא דרך החרוט יזלוג החוצה דרך המעטה. את זווית הקליטה אפשר לחשב על ידי

הגודל NA נקרא מפתח נומרי והוא מדד ליכולת קליטת האור (או הצימוד) של הסיב.

FORJ – Fiber Optic Rotary Joint עושה שימוש בסיב אופטי ומעביר כמויות מידע גדולות במערכות מסתובבות.

שרטוט המציג מבנה של סיב, עם חרוט הקליטה שלו. קרן שנכנסת לסיב דרך החרוט נשמרת בתוכו כתוצאה מהחזרה פנימית מלאה, קרן שלא נכנסת דרך החרוט זולגת החוצה.

Insertion Loss

בתחום התקשורת, Insertion Loss הינו הניחות באות ומתבטא בדר"כ בדציבלים (dB).

אם העוצמה לפני הוא PT והעוצה שמתקבל אחרי הוא PR, אז הניחות (Insertsion Loss) ניתן ע"י הנוסחה:

בסיבים אופטיים, המושג מתייחס לאיבודי העברה, כלומר, פיחות בעוצמת האור כתלות במרחק אותו עוברת הקרן.

בעת תכנון Slip RIng (סליפ רינג), Waiveguide (גלבו) , FORJ – Fiber Optic Rotary Joint יש לקחת בחשבון את ה Insertion Loss (ניחות) הרצוי.