Denklem Çeşitleri
Kesinlikle kurşunların kimyasal potansiyellerinden dolayı olan ve bu nedenle burada resme girmeyen elektron dağılım fonksiyonları dışında, bu, mevcut taşıma kodlarında yaygın olarak kullanılan bir formülasyondur. İlişkinin yalnızca sıfır yanlılık sınırında geçerli olduğuna dikkat edilmelidir.
Dağılım fonksiyonlarının baştan dahil edilmesiyle ilgili olan bu gerçek, uçlardaki sonlu öngerilim gerilimleri nedeniyle iletkendeki elektron özelliklerinin değişiminin ihmal edilmesiyle ilgilidir. Aşağıdaki bölümlerde daha ayrıntılı olarak incelenecektir.
Fiziksel olarak konuşursak, iletken yoluyla iletim bu nedenle A, B uçlarına temaslar tarafından tanımlanan tüm farklı yolların ve iletken aracılığıyla yayılmanın ürünüdür. Aşağıdaki bölümlerde görüldüğü gibi, katı sistemlerde Green'in fonksiyonları ve öz enerjileri genellikle biraz farklı hesaplansa da, ifade genellikle bir arayüz aracılığıyla elastik taşıma için geçerlidir.
Aşağıda hatırlanması gereken bu bölümün ana sonucu, en azından sonlu farklar yönteminde tam olarak açıklanmış olsalar bile, elde edilen taşıma denklemlerinden sonsuz ipuçlarının çıkarılmasıdır.
Bu özellik oldukça şaşırtıcıdır; iletkenlik özelliklerindeki değişikliklerin aslında iletkenin kontakları olan arayüzde yerelleştirilebilmesi gerçeğinden kaynaklanıyor gibi görünüyor.
Önceki açıklamadan, kabloların işlevlerinin taşıma özelliklerinin tanımına yalnızca çok sınırlı bir anlamda, aslında yalnızca iletkenle arayüzdeki özellikleri aracılığıyla girdiği açık olduğundan, açık gösterimi bırakacağız ve genel olarak Green'in iletkenin işlevine Green'in sistemin işlevi olarak bakın.
Şimdiye kadar denge halindeki bir sistemi ele aldık. İletken arayüzün uçlarının atomik yapısında herhangi bir sınırlama olmamasına rağmen, çoğu durumda elektron taşınmasının iki temel bileşenini ihmal ettik: sonlu ön gerilimin etkisi ve termal koşulların etkisi.
Sonlu ön gerilim, önerilen bir şemaya dahil edilebilir. Bu şemada, iletken arabirimi, birkaç sonsuz uç katmanını içerecek şekilde seçilir. Lead'in Hartree potansiyeli (Coulomb terimi) sonlu bir değer olan ∆VH = eVbias kadar kaydırılır.
İletkenin iki ucu farklı ∆VH değerleri ile değiştirilirse, net etki, sınır koşulları olarak uçlardaki Hartree potansiyellerinin değişen değerleri kullanılarak kendi kendine tutarlı bir şekilde hesaplanabilen iletken boyunca bir voltaj düşüşü olacaktır. Poisson denkleminin çözümü için. Bu da, iletken potansiyelinin sorunsuz bir şekilde kurşuna doğru devam etmesini mümkün kılar.
Çözmek için kullanılan etkin potansiyel Hartree terimini ve değişim-korelasyon potansiyeli VXC'yi içerdiğinden, Poisson denkleminin bir çözümü her DFT kendi kendine tutarlılık döngüsünün bir parçasıdır. Prensip olarak, sonlu öngerilim gerilimleri de dahil olmak üzere bu nedenle her standart DFT yöntemi için erişilebilir olmalıdır.
Yöntemin yakınsaması, uçlar ve iletken arasındaki sınırlarda yük yoğunluğunun yakınsaması ile sayısal olarak test edilebilir. Birçok modern DFT kodunda kullanılan bir süper hücre geometrisi için prosedürün biraz değiştirilmesi gerekiyor. Bu durumda, dış Hartree potansiyeli kurşun içindeki konumla doğrusal olacak ve süper hücrenin sınırında sıfır iken arayüzde maksimum değerine ulaşacaktır.
Bu durumda, süper hücre sınırındaki iki uç arasındaki arayüz yapay saçılma etkilerini ortaya çıkaracağından, iki farklı uç seçmek de olanaksız görünmektedir.
İşlem, bir metaldeki ek bir potansiyelin etkisinin birkaç atomik katman içinde taranacağı varsayımına dayanır. Bununla birlikte, örneğin yarı iletkenlerde meydana gelmesi zorunlu olan uzun menzilli etkiler için, varsayım genellikle doğrulanmaz.
Spektral Fonksiyonlar ve Yük Yoğunluğu
İki uca bir önyargı voltajı uygulamak, standart DFT yöntemlerinde hesaba katılmayan bir sorunu ortaya çıkarır. Orada, kendi kendine tutarlılık döngüsü genellikle, belirli bir yük dağılımının etkin potansiyeli için Kohn-Sham denklemlerini çözmekten ve tüm elektron durumlarını sistemin kimyasal potansiyeline μ kadar doldurarak güncellenmiş yük yoğunluğunu hesaplamaktan oluşur. N elektron içeren bir sistem için bu şu anlama gelir.
Burada, VS sistemin hacmi, i, i durumunun enerji özdeğeri ve ψi(r) onun Kohn-Sham yörüngesidir. İki uç arasında sonlu bir potansiyel içeren bir sistemde böyle bir Fermi seviyesi tanımlanamaz. Sorunu çözmenin farklı bir yolu, bir sistemin işlevinden yük yoğunluğunu hesaplamaktır.
Bu da bize, sistemdeki toplam elektron sayısının sabit kalmasını istiyorsak, entegrasyonun üst sınırını oluşturan enerji seviyesi E0'ı söyler, N0. Bu şekilde, bağlı kurşun-iletken-kurşun devresinin farklı bölümleri için Fermi seviyesini tanımlama probleminden kaçınılır. O halde her özdeğer, elektronların dolu (i E0 ise) durumuna karşılık gelir. Bu bilgiden, sistemdeki yük yoğunluğu hesaplanabilir.
Denklem nedir
denklem nedir
Denklem soruları
Denklem Nedir matematik
Denklem Örnekleri
Denklem NASIL ÇÖZÜLÜR
Denklem Çözme
Denklem nasıl kurulur
Spektral Fonksiyonlar ve Kontaklar
Spektral fonksiyon aslında Green fonksiyonunun daha genel bir versiyonudur. Green fonksiyonları, r sisteminin bir noktasındaki birim genlikli bir dalga fonksiyonunu r noktasındaki dalga fonksiyonunun genliğiyle ilişkilendirirken, spektral fonksiyon r'deki gelişigüzel bir genliği r'deki genlikle ilişkilendirir.
Bu özelliği göstermek için A(r, r , E ) ele alalım, burada E = k . Böylece enerji, sistemin özdeğerlerinden birine eşittir. η yeterince küçük seçilirse, toplam yalnızca bir terim olan k ile sınırlandırılabilir.
Sistemin iki farklı noktası arasındaki genliklerin korelasyonunu tanımlar. Bu nedenle bazen korelasyon fonksiyonu olarak adlandırılır. Yalnızca Green'in işleviyle değil, aynı zamanda bir sistemin kontaklarıyla da ilgilidir. Bu özelliği göstermek için, bir kurşun varlığında Green fonksiyonunun matris tanımını ve bir kontağın tanımını kullanıyoruz.
Bir Oˆ operatörünün ortalama değerinin, operatörün çarpımının izi ve ρ, Oˆ = Tr Oˆρ durumlarının yoğunluğu tarafından verildiği kuantum istatistiklerindeki standart formülasyonlarla karşılaştırıldığında, spektral fonksiyonun esasen rolü oynadığını görüyoruz. genelleştirilmiş bir durum yoğunluğu. Denklem daha sonra iletken ve kurşun B'den oluşan sistemin mevcudiyetinde ΓA kontağının iletimini tanımlıyor olarak yorumlanabilir.
Spektral fonksiyonun tanımı ve türetilmiş ilişkiler bu noktada biraz akademik görünebilir, ancak bunların sistemler dengeden çıktığında elektron yayılımının temel kavramlarını anlamamıza izin verdiklerini birazdan göreceğiz. Denge dışı durumları daha detaylı analiz etmek için önce öz enerjilere tekrar dönmeliyiz.
Yakınlık Ağı
İletişim teknolojisinin seçimi, cihaz ara bağlantı sisteminin maliyetini, güvenilirliğini ve performansını doğrudan etkileyecektir. Bununla birlikte, sistem tasarımcıları cihazları pek çok şekilde dağıtabildiğinden, tek bir teknoloji tüm senaryolara uygun değildir, herkese uyan tek bir boyut yoktur.
Örnek olarak, akıllı bir binada bir IIoT dağıtımının basit bir senaryosunu düşünün. Bu tasarımda, bina genelinde sensörlerin ve aktüatörlerin konumlandırılması bir gereklilik olacaktır. Sıcaklık, nem, duman, ses veya basınç gibi çevresel koşulları izlemek için binlerce sensör ve altta yatan sistemleri kontrol etmek için belki de yüzlerce aktüatör gerekebilir.
Tüm bu aygıtları güç ve iletişim için zor yerlerde fiziksel olarak kablolamak çok pahalı, zahmetli ve zaman alıcı bir görev olacaktır, bu nedenle güç ve iletişim için bir pil ve kablosuz sensör ağı dağıtmak ideal bir çözümdür.
Sonuç olarak, ağı tasarlarken, düşük güç gerektiren ancak kısa mesafelerde veri aktararak iletişim kurması gereken basit düğümlerin gereksinimlerini dikkate almalıyız. Bu, WSN (kablosuz düğüm ağı) yerel alan ağının temelidir.
Bir WSN ağı birçok WSN düğümünden oluşur ve bunlar genellikle akıllı fabrika zemini veya akıllı bir binadaki fiziksel alan gibi yerel bir alanı kapsayan yerel bir ağ veya yıldız konfigürasyonu oluşturmak için ağ bağlantılı ucuz dönüştürücülerdir.
Her bir WSN düğümü, herhangi bir zekası varsa sınırlı olan ve sıcaklığı veya su seviyelerini izlemek için kullanılanlar gibi tek bir işlevi yerine getiren ucuz bir gömülü sensör gibidir. Ucuz olduklarından, geniş bir stratejik alanı kapsayan bir Kablosuz Sensör Ağı (WSN) içinde büyük hacimlerde konuşlandırılabilirler.
Sonuç olarak, WSN, stratejik olarak yerleştirilmiş ve bir yıldız veya ağ topolojisinde birbirine bağlı sensörler ve aktüatörler gibi dağıtılmış WSN düğümlerinin bir koleksiyonundan oluşur. Tasarımın topolojisi nedeniyle, her WSN düğümü, veri tipik olarak bir hub denetleyici aygıtı olan uç düğüme ulaşana kadar komşusuna veri iletir. Bir kontrol işlevi gerçekleştiren dönüş trafiği, arka uç uygulamasından aktüatörlere benzer bir şekilde gidecektir.
WSN düğümlerinin diğer bir özelliği, düşük güçte olmaları ve böylece bir pili bitirebilmeleri veya güneş, kinetik, rüzgar veya elektromanyetik radyasyon yoluyla enerji toplayabilmeleridir.
WSN düğümleri yalnızca küçük miktarlarda veri üretir veya tüketir; örneğin, sıcaklıktaki herhangi bir değişikliği algılar ve bildirirler veya bir ışığı açarlar veya bir röleyi etkinleştirirler. WSN düğümleri genellikle çok temel iletişim arabirimleri kullanır ve bu nedenle sistemin geri kalanıyla iletişim kurmak için IP’ye duyarlı bir uç cihaza bağlanmaları gerekir.
WSN Kenar Düğümü
Bir WSN uç düğümü, WSN ağı ile tipik olarak bir IP ana taşıyıcı ağı arasındaki bir ağ geçididir. Bir uç düğüm, muhtemelen, WSN düğümleri ile uç düğüm arasındaki yerel iletişim protokolünün IP’ye çevrilmesini ve yeniden çerçevelenmesini gerçekleştirecek ve tüm düğümlerden gelen verilerin toplanmasını ve korelasyonunu gerçekleştirecektir.
Ek olarak, uç düğüm, standart arabirimleri aracılığıyla her bir WSN düğümünü tanımlayabilecektir. Ek olarak, uç düğüm, verilerin bazı yerel işlemlerini gerçekleştirecek ve ana taşıyıcı IP ağ bağlantılarından geçen gereksiz trafiğin çoğunu filtreleyecektir.
Wsn Nedir
WSN
Kablosuz sensör ağları Ders Notları
Kablosuz Sensör
Kablosuz sensör Nedir
Wireless sensor networks
WSN applications
Wireless sensors
Uç cihazda bu yerel işlemeye sahip olmamızın nedeni, bir WSN ağında yalnızca bir sensörün durumundaki bir değişikliği gerçekten bilmemiz gerektiğidir. Hiçbir şey değişmediyse, bir sensörden IP ağı üzerinden bir kontrol uygulamasına sürekli aynı veri akışını göndermeye gerek de yoktur.
Bu nedenle, kenar denetleyicisi yalnızca belirli bir sensör (delta) içindeki bir durum değişikliği bildirimini iletir. Bu, performansa veya verimliliğe herhangi bir engel olmaksızın kontrolöre geçen trafiği büyük ölçüde de azaltır.
Düşük Güç Teknolojileri
IIoT ağ teknolojilerinin en son araştırma ve geliştirmesi, düşük maliyetli, düşük güçlü bağlantı çözümlerinin geliştirilmesini kolaylaştırmayı amaçlamaktadır. Bu yeni düşük güç teknolojileri, çok büyük akıllı ve minyatür WSD düğüm ağlarının tasarımını ve oluşturulmasını da destekler.
Halihazırda, büyük Ar-Ge çalışmaları, birkaç yıllık pil ömrüne izin verecek düşük güçlü ve verimli radyolara yönelik araştırmaları içermektedir. Ayrıca, bir güç kaynağı olarak güneş, rüzgar veya elektromanyetik alanlardan enerji toplayabilen IoT cihazlarının üretimine de büyük ilgi vardır, çünkü bu, kırsal alanlarda uzak M2M tarzı ağ ağlarının kurulmasında büyük bir teknolojik ilerleme de olabilir.
Örneğin, akıllı bir tarım senaryosunda. Enerji hasadı IoT cihazları, yalnızca minimum insan müdahalesi gerektiren, hataya son derece dayanıklı, gözetimsiz uzun vadeli çözümler için ağ M2M ağları aracılığıyla araçlar da sağlayacaktır.
Ancak, araştırma ve teknoloji sadece teknolojiye odaklı değildir. Ayrıca uygulama protokollerini ve veri formatlarını çok daha verimli hale getirecek yöntemler üzerinde hevesle çalışıyorlar. Örneğin, düşük güç kaynakları, minimum güç seviyelerinde çalışan veya yine geçim seviyelerinde enerji toplayan cihazların verilerini yüksek verimli ve zamanında iletmesini gerektirir ve bunun protokol tasarımı için ciddi sonuçları da vardır.
Ayrıca, dikkate alınması gereken bazı ciddi ödünleşimler de vardır, örneğin, daha yüksek veri hızları, telsizlerin daha yüksek frekanslarda iletmesi için daha yüksek güç seviyeleri gerektirir, bu nedenle daha düşük frekansların genellikle daha iyi olduğu a da düşünülür.
Bununla birlikte, daha düşük frekanslar aynı zamanda aynı miktarda veri için daha yavaş iletim anlamına gelir, bu nedenle radyo daha uzun süre açık kalacak ve böylece ek güç tüketecektir. Bu nedenle, pil ömrünü korumak için radyo gücünü/iletim süresini minimumda tutmak için frekansı (bant genişliğini), gönderilen mesajın boyutunu ve mevcut teknolojileri ve protokolleri de dikkatlice düşünmeliyiz.