نکته جذاب در مورد چراغ های راهنمایی این است که از وجود شما در پشت خط آگاه هستند و لحظه ای که توقف میکنید، تغییر رنگ میدهند! می خواهیم به این سوال جواب دهیم که چراغ های راهنمایی چگونه قادر به تشخیص حضور شما هستند؟ بعضی از چراغ ها فاقد هر نوع سیستم تشخیصی هستند. به عنوان مثال، در شهر های بزرگ، چراغهای راهنمایی امکان دارد از یک سیستم ساده بر پایه تایمر استفاده کنند، مهم نیست چه زمانی از روز است و یا ترافیک سنگینی در جریان میباشد. حتی در حاشیه شهر و در جاده های خارج شهر و روستایی نیز استفاده از تشخیص دهنده ها معمول است. این چراغ ها ممکن است رسیدن یک ماشین به چهار راه را هنگامی که تعداد زیادی ماشین دیگر در همان چهار راه پشت سر هم توقف کرده (برای کنترل زمان تغییر چراغ) و یا هنگامی که ماشینی وارد خط گردش شده است (برای فعال کردن فلش های راهنما) را تشخیص دهند. چندین نوع مختلف از تکنولوژی برای تشخیص حضور ماشین ها از لیزر گرفته تا شلنگ های پرشده از هوا وجود دارد. اما بهترین و معمولترین تکنیک، حلقه القایی است. حلقه القایی سیستم ساده ای است، یک مارپیچ سیمی یا همان سیم پیچ که در سطح جاده نصب و جاگذاری شده است. برای نصب حلقه، ابتدا عملیات آسفالت کاری انجام میشود و سپس توسط یک اره شیاری در آسفالت ایجاد میکنند. سیم در داخل شیار جای میگیرد و توسط یک ترکیب لاستیکی عایق میشوند.
اغلب این حلقه های مستطیلی شکل را میتوان در پیاده رو ها دید. اساس کار حلقه های القایی، تشخیص در تغییر میزان القاء مغناطیسی است. برای درک این فرآیند، بیایید در ابتدا ببینیم که القاء مغناطیسی چیست. آنچه در این شکل میبینید یک باتری، سیم پیچی پیرامون یک قطعه آهن (رنگ زرد)، و یک سوییچ است. سیم پیچ در نقش القا کننده جریان مغناطیسی است. اگر در مورد اینکه الکترو معناطیس چگونه کار میکند، مطالعه داشته اید حتما میدانید که القاکننده یا اینداکتور یک آهن ربای مغناطیسی است. اگر القا کننده را از مدار خارج کنید، در این صورت یک چراغ قوه معمولی خواهید داشت. با بستن سوییچ لامپ روشن میشود. با اضافه شدن القا کننده به مدار همانطور که نشان داده شده است، رفتار و عملکرد مدار کاملا عوض می شود. لامپ چراغ تبدیل به یک مقاومت یا عایق میشود (حرارت ایجاد شده توسط این مقاومت باعث درخشندگی رشته لامپ میشود). سیم موجود در سیم پیچ مقاومت کمتری دارد (چون فقط یک سیم است)، بنابراین آنچه هنگام باز کردن سوییچ انتظار دارید، روشن شدن لامپ با نوری بسیار کم سو است. بیشترین میزان جریان الکتریکی باید از طریق مسیر با مقاومت کمتر در داخل حلقه جاری شود. چه اتفاقی خواهد افتاد اگر شما سوییچ را ببندید؟ لامپ بسیار روشن میشود وسپس کم سو تر میشود. وقتی که سوییچ را باز میکنید، لامپ بسیار نورانی میشود و بعد سریعا خاموش میشود. دلیل این رفتار غیر متعارف و عجیب، القاکننده یا اینداکتور است.
هنگامی که جریان در ابتدا در سیم پیچ جاری میشود، سیم پیچ می خواهد یک میدان مغناطیسی تشکیل دهد. زمانی که میدان در حال شکل گیری است، سیم پیچ مانع جریان میشود. همین که میدان تشکیل شد، جریان به صورت عادی میتواند در طول سیم جاری شود. زمانی که سوییچ باز شده باشد، میدان مغناطیسی اطراف سیم پیچ حرکت جریان الکتریکی را در سیم تا زمانی که اثر میدان از بین برود حفظ میکند. ظرفیت یک القا کننده توسط دو عامل کنترل میشود:
تعداد سیم پیچ ها
موادی که سیم پیچ به دور آن پیچیده شده است (هسته)
استفاده از آهن به عنوان هسته القاکننده به جای هوا یا هر هسته غیر مغناطیسی دیگری، قدرت القاء مغناطیسی بیشتری به آن میدهد. دستگاه هایی برای اندازه گیری میزان قدرت القایی سیم پیچ وجود دارند، و واحد استاندارد اندازه گیری "هنری" است. حال فرض کنیم شما سیم پیچی به قطر 2 متر، که شامل 5 یا 6 حلقه سیم است دراختیار دارید. شیارهایی در جاده ایجاد میکنید و سیم پیچ را در داخل شیارها قرار میدهید. یک القا سنج به سیم پیچ وصل میکنید تا میزان القای سیم پیچ را اندازه گیری کنید. حالا خودرویی را روی سیم پیچ پارک میکنید و میزان القا را مجددا اندازه میگیرید. میزان اندازه گیری شده بسیار بیشتر از قبل خواهد بود چون یک شی فولادی بزرگ در میدان مغناطیسی حلقه قرار گرفته است.
در اینجا ماشین پارک شده بر روی سیم پیچ نقش هسته القا کننده را بازی میکند، و حضورش باعث تغییر میزان القای مغناطیسی سیم پیچ خواهد شد. سنسور چراغ راهنمایی از حلقه القایی دقیقا به همین روش استفاده میکند. چراغ دائما در حال اندازه گیری میزان القای مغناطیسی حلقه موجود در جاده است، و زمانی که میزان القای مغناطیسی افزایش مییابد، چراغ میفهمد که یک ماشین در حال انتظار است!
Edmunds