પેપર બીટ: ઓરિગામિમાંથી યાંત્રિક મેમરી બનાવવી

“બ્લેડ રનર”, “કોન એર”, “હેવી રેઈન” - લોકપ્રિય સંસ્કૃતિના આ પ્રતિનિધિઓમાં શું સામ્ય છે? બધા, એક અથવા બીજી રીતે, પેપર ફોલ્ડિંગ - ઓરિગામિની પ્રાચીન જાપાની કળા દર્શાવે છે. મૂવીઝ, રમતો અને વાસ્તવિક જીવનમાં, ઓરિગામિનો ઉપયોગ ઘણીવાર અમુક લાગણીઓ, કેટલીક યાદો અથવા અનન્ય સંદેશના પ્રતીક તરીકે થાય છે. આ ઓરિગામિનો વધુ ભાવનાત્મક ઘટક છે, પરંતુ વૈજ્ઞાનિક દ્રષ્ટિકોણથી, કાગળના આંકડાઓમાં વિવિધ ક્ષેત્રોના ઘણા રસપ્રદ પાસાઓ છુપાયેલા છે: ભૂમિતિ, ગણિત અને મિકેનિક્સ પણ. આજે આપણે એક એવા અભ્યાસથી પરિચિત થઈશું જેમાં અમેરિકન ઇન્સ્ટિટ્યૂટ ઑફ ફિઝિક્સના વૈજ્ઞાનિકોએ ઓરિગામિ આકૃતિઓને ફોલ્ડ/ફોલ્ડ કરીને ડેટા સ્ટોરેજ ડિવાઇસ બનાવ્યું છે. પેપર મેમરી કાર્ડ બરાબર કેવી રીતે કાર્ય કરે છે, તેમાં કયા સિદ્ધાંતો લાગુ કરવામાં આવે છે અને આવા ઉપકરણ કેટલો ડેટા સ્ટોર કરી શકે છે? આ સવાલોના જવાબો આપણને વૈજ્ઞાનિકોના રિપોર્ટમાં મળશે. જાઓ.

સંશોધનનો આધાર

ઓરિગામિની ઉત્પત્તિ બરાબર ક્યારે થઈ તે કહેવું મુશ્કેલ છે. પરંતુ આપણે ખાતરીપૂર્વક જાણીએ છીએ કે 105 એડી કરતાં પહેલાં નહીં. આ વર્ષે જ ચીનમાં કાઈ લુને કાગળની શોધ કરી હતી. અલબત્ત, આ ક્ષણ પહેલા, કાગળ પહેલેથી જ અસ્તિત્વમાં છે, પરંતુ તે લાકડામાંથી બનાવવામાં આવ્યો ન હતો, પરંતુ વાંસ અથવા રેશમમાંથી. પ્રથમ વિકલ્પ સરળ ન હતો, અને બીજો અત્યંત ખર્ચાળ હતો. Cai Lun ને કાગળ માટે નવી રેસીપી લાવવાનું કામ સોંપવામાં આવ્યું હતું જે હળવા, સસ્તું અને બનાવવામાં સરળ હશે. કાર્ય સરળ નથી, પરંતુ કાઈ લુન પ્રેરણાના સૌથી લોકપ્રિય સ્ત્રોત - પ્રકૃતિ તરફ વળ્યા. લાંબા સમય સુધી તેણે ભમરીનું અવલોકન કર્યું, જેમના ઘર લાકડા અને છોડના તંતુઓથી બનેલા હતા. ત્સાઈ લુને ઘણા પ્રયોગો કર્યા જેમાં તેમણે ભવિષ્યના કાગળ (ઝાડની છાલ, રાખ અને માછલી પકડવાની જાળ) માટે પાણીમાં ભળીને વિવિધ પ્રકારની સામગ્રીનો ઉપયોગ કર્યો. પરિણામી સમૂહ ખાસ સ્વરૂપમાં નાખવામાં આવ્યો હતો અને સૂર્યમાં સૂકવવામાં આવ્યો હતો. આ પ્રચંડ કાર્યનું પરિણામ એ એક પદાર્થ હતું જે આધુનિક માણસ માટે અસ્પષ્ટ છે - કાગળ.

2001 માં, લીયાંગ (ચીન) શહેરમાં કાઈ લુનના નામ પર એક પાર્ક ખોલવામાં આવ્યો હતો.

અન્ય દેશોમાં કાગળનો ફેલાવો તરત જ થયો ન હતો; માત્ર XNUMXમી સદીની શરૂઆતમાં તેની રેસીપી કોરિયા અને જાપાન સુધી પહોંચી હતી, અને XNUMXમી-XNUMXમી સદીમાં જ કાગળ યુરોપમાં પહોંચ્યો હતો.

કાગળનો સૌથી સ્પષ્ટ ઉપયોગ, અલબત્ત, હસ્તપ્રતો અને પ્રિન્ટીંગ છે. જો કે, જાપાનીઓને તેના માટે વધુ ભવ્ય ઉપયોગ મળ્યો - ઓરિગામિ, એટલે કે. ફોલ્ડિંગ કાગળના આંકડા.

ઓરિગામિ અને એન્જિનિયરિંગની દુનિયામાં ટૂંકું પ્રવાસ.

ઓરિગામિ વિકલ્પોની વિશાળ વિવિધતા છે, તેમજ તેમને બનાવવા માટેની તકનીકો છે: સરળ ઓરિગામિ, કુસુદામા (મોડ્યુલર), વેટ ફોલ્ડિંગ, પેટર્ન ઓરિગામિ, કિરીગામી, વગેરે. (ઓરિગામિનો સચિત્ર જ્ઞાનકોશ)

વૈજ્ઞાનિક દ્રષ્ટિકોણથી, ઓરિગામિ એ એક યાંત્રિક મેટામેટરીયલ છે જેના ગુણધર્મો તેની ભૂમિતિ દ્વારા નક્કી કરવામાં આવે છે, અને તે જેમાંથી તે બનાવવામાં આવે છે તેના ગુણધર્મો દ્વારા નહીં. તે છેલ્લા ઘણા સમયથી દર્શાવવામાં આવ્યું છે કે અનન્ય ગુણધર્મો સાથે બહુમુખી XNUMXD ડિપ્લોયેબલ સ્ટ્રક્ચર્સ પુનરાવર્તિત ઓરિગામિ પેટર્નનો ઉપયોગ કરીને બનાવી શકાય છે.

છબી #1

છબી પર 1b આવી રચનાનું ઉદાહરણ બતાવે છે - એક જમાવટ કરી શકાય તેવી ઘંટડી, જે આકૃતિ અનુસાર કાગળની એક શીટમાંથી બનેલ છે. 1. ઉપલબ્ધ ઓરિગામિ વિકલ્પોમાંથી, વૈજ્ઞાનિકોએ એક પ્રકારને ઓળખ્યો છે જેમાં ચક્રીય સમપ્રમાણતામાં ગોઠવાયેલા સમાન ત્રિકોણાકાર પેનલ્સનું મોઝેક, જે ક્રોસ્લિંગ ઓરિગામિ તરીકે ઓળખાય છે, અમલમાં મૂકવામાં આવ્યું છે.

એ નોંધવું અગત્યનું છે કે ઓરિગામિ-આધારિત બંધારણો બે પ્રકારમાં આવે છે: સખત અને બિન-કઠોર.

કઠોર ઓરિગામિ એ ત્રિ-પરિમાણીય માળખું છે જેમાં ફક્ત પેનલ્સ વચ્ચેના ફોલ્ડ્સ જ વિકૃતિમાંથી પસાર થાય છે.

કઠોર ઓરિગામિનું એક નોંધપાત્ર ઉદાહરણ મિયુરા-ઓરી છે, જેનો ઉપયોગ નકારાત્મક પોઈસનના ગુણોત્તર સાથે યાંત્રિક મેટામટિરિયલ્સ બનાવવા માટે થાય છે. આવી સામગ્રીમાં એપ્લિકેશનની વિશાળ શ્રેણી છે: અવકાશ સંશોધન, વિકૃત ઇલેક્ટ્રોનિક્સ, કૃત્રિમ સ્નાયુઓ અને, અલબત્ત, ફરીથી પ્રોગ્રામ કરી શકાય તેવા યાંત્રિક મેટામેટરીયલ્સ.

બિન-કઠોર ઓરિગામિ એ ત્રિ-પરિમાણીય માળખું છે જે ફોલ્ડિંગ દરમિયાન ફોલ્ડ્સ વચ્ચે પેનલ્સની બિન-કઠોર સ્થિતિસ્થાપક વિકૃતિ દર્શાવે છે.

આવા ઓરિગામિ વેરિઅન્ટનું ઉદાહરણ અગાઉ ઉલ્લેખિત ક્રોસ્લિંગ પેટર્ન છે, જેનો સફળતાપૂર્વક ટ્યુનેબલ મલ્ટિ-સ્ટેબિલિટી, જડતા, વિકૃતિ, નરમ/સખ્તાઈ અને/અથવા શૂન્યની નજીકની જડતા સાથે રચનાઓ બનાવવા માટે કરવામાં આવે છે.

સંશોધન પરિણામો

પ્રાચીન કલાથી પ્રેરિત, વૈજ્ઞાનિકોએ યાંત્રિક દ્વિસંગી સ્વીચોના ક્લસ્ટરને વિકસાવવા માટે ક્રોસ્લિંગની ઓરિગામિનો ઉપયોગ કરવાનું નક્કી કર્યું કે જે સ્વીચના પાયા પર લાગુ કરાયેલ હાર્મોનિક ઉત્તેજનાના સ્વરૂપમાં એક નિયંત્રિત ઇનપુટનો ઉપયોગ કરીને બે અલગ-અલગ સ્થિર સ્થિતિઓ વચ્ચે સ્વિચ કરવાની ફરજ પાડી શકાય. .

થી જોયું 1b, બેલો એક છેડે નિશ્ચિત છે અને બીજા મુક્ત છેડે x દિશામાં બાહ્ય ભારને આધિન છે. આને કારણે, તે એક્સ-અક્ષ સાથે અને તેની આસપાસ એક સાથે વિચલન અને પરિભ્રમણમાંથી પસાર થાય છે. ઘંટડીના વિરૂપતા દરમિયાન સંચિત ઊર્જા જ્યારે બાહ્ય ભારને દૂર કરવામાં આવે છે ત્યારે મુક્ત થાય છે, જેના કારણે ઘંટડી તેના મૂળ આકારમાં પાછી આવે છે.

સરળ શબ્દોમાં કહીએ તો, અમે એક ટોર્સિયન સ્પ્રિંગ જોઈ રહ્યા છીએ જેની પુનઃસ્થાપિત શક્તિ ધમણીના સંભવિત ઊર્જા કાર્યના આકાર પર આધારિત છે. આ બદલામાં ઘંટડી બાંધવા માટે વપરાતા સંયુક્ત ત્રિકોણના ભૌમિતિક પરિમાણો (a0, b0, γ0) તેમજ આ ત્રિકોણની કુલ સંખ્યા (n) પર આધાર રાખે છે.1).

ભૌમિતિક ડિઝાઇન પરિમાણોના ચોક્કસ સંયોજન માટે, બેલો સંભવિત ઊર્જા કાર્યમાં એક સ્થિર સંતુલન બિંદુને અનુરૂપ એક લઘુત્તમ હોય છે. અન્ય સંયોજનો માટે, સંભવિત ઉર્જા કાર્યમાં બે સ્થિર સ્થિર બેલો રૂપરેખાંકનોને અનુરૂપ બે મિનિમા હોય છે, પ્રત્યેક એક અલગ સંતુલન ઊંચાઈ સાથે સંકળાયેલા હોય છે અથવા વૈકલ્પિક રીતે, સ્પ્રિંગ ડિફ્લેક્શન (1c). આ પ્રકારની વસંતને ઘણીવાર બિસ્ટેબલ કહેવામાં આવે છે (નીચે વિડિઓ).

છબી પર 1d બિસ્ટેબલ સ્પ્રિંગની રચના તરફ દોરી જતા ભૌમિતિક પરિમાણો અને n=12 માટે મોનોસ્ટેબલ સ્પ્રિંગની રચના તરફ દોરી જતા પરિમાણો દર્શાવે છે.

એક બિસ્ટેબલ સ્પ્રિંગ બાહ્ય ભારની ગેરહાજરીમાં તેના સંતુલન સ્થાનોમાંથી એક પર અટકી શકે છે અને જ્યારે ઉર્જાનો યોગ્ય જથ્થો ઉપલબ્ધ હોય ત્યારે તેમની વચ્ચે સ્વિચ કરવા માટે સક્રિય થઈ શકે છે. તે આ મિલકત છે જે આ અભ્યાસનો આધાર છે, જે ક્રોસ્લિંગ મિકેનિકલ સ્વિચ (KIMS from ક્રેસલિંગ પ્રેરિત યાંત્રિક સ્વીચો) બે દ્વિસંગી અવસ્થાઓ સાથે.

ખાસ કરીને, માં બતાવ્યા પ્રમાણે 1c, સંભવિત અવરોધ (∆E) ને દૂર કરવા માટે પૂરતી ઉર્જાનો પુરવઠો પૂરો પાડીને તેના બે રાજ્યો વચ્ચે સંક્રમણ માટે સ્વીચને સક્રિય કરી શકાય છે. ધીમી ક્વાસી-સ્ટેટિક એક્ટ્યુએશનના સ્વરૂપમાં અથવા સ્વીચની વિવિધ સંતુલન અવસ્થાઓમાં સ્વીચની સ્થાનિક રેઝોનન્ટ આવર્તનની નજીક ઉત્તેજના આવર્તન સાથે સ્વીચના પાયા પર હાર્મોનિક સિગ્નલ લાગુ કરીને ઊર્જા પૂરી પાડી શકાય છે. આ અભ્યાસમાં, બીજા વિકલ્પનો ઉપયોગ કરવાનું નક્કી કરવામાં આવ્યું હતું, કારણ કે હાર્મોનિક રેઝોનન્ટ ઑપરેશન અમુક બાબતોમાં અર્ધ-સ્થિર ઑપરેશન કરતાં ચડિયાતું છે.

પ્રથમ, રેઝોનન્ટ એક્ટ્યુએશનને સ્વિચ કરવા માટે ઓછા બળની જરૂર પડે છે અને તે સામાન્ય રીતે ઝડપી હોય છે. બીજું, રેઝોનન્ટ સ્વિચિંગ એ બાહ્ય ખલેલ પ્રત્યે સંવેદનશીલ નથી જે તેના સ્થાનિક રાજ્યોમાં સ્વિચ સાથે પડઘો પાડતી નથી. ત્રીજું, સ્વીચનું સંભવિત કાર્ય સામાન્ય રીતે અસ્થિર સંતુલન બિંદુ U0 ના સંદર્ભમાં અસમપ્રમાણતા ધરાવતું હોવાથી, S0 થી S1 માં સ્વિચ કરવા માટે જરૂરી હાર્મોનિક ઉત્તેજના લાક્ષણિકતાઓ સામાન્ય રીતે S1 થી S0 પર સ્વિચ કરવા માટે જરૂરી કરતાં અલગ હોય છે, પરિણામે સંભવિત ઉત્તેજના-પસંદગીયુક્ત બાઈનરી સ્વિચિંગ.

આ KIMS રૂપરેખાંકન એક હાર્મોનિક સંચાલિત પ્લેટફોર્મ પર મૂકવામાં આવેલી વિવિધ લાક્ષણિકતાઓ સાથે બહુવિધ બાઈનરી સ્વીચોનો ઉપયોગ કરીને મલ્ટી-બીટ મિકેનિકલ મેમરી બોર્ડ બનાવવા માટે આદર્શ છે. આવા ઉપકરણની રચના મુખ્ય પેનલના ભૌમિતિક પરિમાણોમાં ફેરફાર માટે સ્વીચના સંભવિત ઊર્જા કાર્યના આકારની સંવેદનશીલતાને કારણે છે1).

પરિણામે, વિવિધ ડિઝાઇન લાક્ષણિકતાઓ સાથે બહુવિધ KIMS એક જ પ્લેટફોર્મ પર મૂકી શકાય છે અને ઉત્તેજના પરિમાણોના વિવિધ સેટનો ઉપયોગ કરીને વ્યક્તિગત રીતે અથવા સંયોજનમાં એક રાજ્યમાંથી બીજા રાજ્યમાં સંક્રમણ માટે ઉત્સાહિત થઈ શકે છે.

પ્રાયોગિક પરીક્ષણના તબક્કે, ભૌમિતિક પરિમાણો સાથે 180 g/m2 ની ઘનતા સાથે કાગળમાંથી એક સ્વીચ બનાવવામાં આવી હતી: γ0 = 26.5°; b0/a0 = 1.68; a0 = 40 mm અને n = 12. આ પરિમાણો છે, ગણતરીઓ દ્વારા નક્કી કરવામાં આવે છે (1d), અને પરિણામી સ્પ્રિંગ બિસ્ટેબલ થવા તરફ દોરી જાય છે. ગણતરીઓ ઘંટડીના અક્ષીય ટ્રસ (રોડ સ્ટ્રક્ચર) ના સરળ મોડેલનો ઉપયોગ કરીને કરવામાં આવી હતી.

લેસરનો ઉપયોગ કરીને, કાગળના ટુકડા પર છિદ્રિત રેખાઓ બનાવવામાં આવી હતી (1), જે ફોલ્ડિંગ સ્થાનો છે. પછી કિનારી b0 (બહારની તરફ વક્ર) અને γ0 (અંદરની તરફ વક્ર) સાથે ફોલ્ડ બનાવવામાં આવ્યા હતા, અને દૂરના છેડાની કિનારીઓ ચુસ્તપણે જોડાઈ હતી. સ્વીચની ઉપર અને નીચેની સપાટીને એક્રેલિક બહુકોણ વડે મજબૂત બનાવવામાં આવી છે.

સ્વીચનો પુનઃસ્થાપિત બળ વળાંક પ્રાયોગિક ધોરણે સાર્વત્રિક પરીક્ષણ મશીન પર કરવામાં આવેલા કમ્પ્રેશન અને ટેન્સાઇલ પરીક્ષણો દ્વારા મેળવવામાં આવ્યો હતો જેમાં વિશિષ્ટ સેટઅપ સાથે પરીક્ષણો દરમિયાન આધારને ફેરવવાની મંજૂરી આપવામાં આવી હતી (1f).

એક્રેલિક સ્વીચ બહુકોણના છેડા સખત રીતે નિશ્ચિત કરવામાં આવ્યા હતા, અને ટોચના બહુકોણ પર 0.1 mm/s ની લક્ષ્ય ઝડપે નિયંત્રિત વિસ્થાપન લાગુ કરવામાં આવ્યું હતું. તાણ અને સંકુચિત વિસ્થાપન ચક્રીય રીતે લાગુ કરવામાં આવ્યા હતા અને 13 મીમી સુધી મર્યાદિત હતા. ઉપકરણના વાસ્તવિક પરીક્ષણ પહેલાં, 50N લોડ સેલનો ઉપયોગ કરીને પુનઃસ્થાપિત બળ રેકોર્ડ થાય તે પહેલાં આવા દસ લોડ ચક્રો કરીને સ્વિચને એડજસ્ટ કરવામાં આવે છે. ચાલુ 1g પ્રાયોગિક રીતે મેળવેલ સ્વીચના પુનઃસ્થાપિત બળ વળાંકને બતાવે છે.

આગળ, ઓપરેટિંગ રેન્જ પર સ્વિચના સરેરાશ પુનઃસ્થાપિત બળને એકીકૃત કરીને, સંભવિત ઊર્જા કાર્ય (1h). સંભવિત ઉર્જા કાર્યમાં મિનિમા એ બે સ્વિચ સ્થિતિઓ (S0 અને S1) સાથે સંકળાયેલ સ્થિર સંતુલનનું પ્રતિનિધિત્વ કરે છે. આ ચોક્કસ રૂપરેખાંકન માટે, S0 અને S1 અનુક્રમે u = 48 mm અને 58.5 mm ડિપ્લોયમેન્ટ ઊંચાઈ પર થાય છે. પોટેન્શિયલ એનર્જી ફંક્શન પોઈન્ટ S0 પર ∆E0 અને પોઈન્ટ S1 પર ∆E1 વિવિધ ઊર્જા અવરોધો સાથે સ્પષ્ટપણે અસમપ્રમાણ છે.

સ્વીચો ઇલેક્ટ્રોડાયનેમિક શેકર પર મૂકવામાં આવી હતી, જે અક્ષીય દિશામાં આધારને નિયંત્રિત ઉત્તેજના પ્રદાન કરે છે. ઉત્તેજનાના પ્રતિભાવમાં, સ્વીચની ટોચની સપાટી ઊભી દિશામાં ઓસીલેટ થાય છે. આધારની તુલનામાં સ્વીચની ટોચની સપાટીની સ્થિતિ લેસર વાઇબ્રોમીટરનો ઉપયોગ કરીને માપવામાં આવી હતી (2).

છબી #2

એવું જાણવા મળ્યું કે તેના બે રાજ્યો માટે સ્વિચની સ્થાનિક રેઝોનન્ટ આવર્તન S11.8 માટે 0 Hz અને S9.7 માટે 1 Hz છે. બે રાજ્યો વચ્ચે સંક્રમણ શરૂ કરવા માટે, એટલે કે, એક્ઝિટ સંભવિત સારી*, ખૂબ જ ધીમી (0.05 Hz/s) દ્વિપક્ષીય રેખીય આવર્તન સ્વીપ 13 ms-2 ના આધાર પ્રવેગ સાથે ઓળખાયેલ ફ્રીક્વન્સીની આસપાસ કરવામાં આવી હતી. ખાસ કરીને, KIMS શરૂઆતમાં S0 પર સ્થિત હતું અને વધતી જતી આવર્તન સ્વીપ 6 Hz પર શરૂ કરવામાં આવી હતી.

સંભવિત કૂવો* - પ્રદેશ જ્યાં કણની સંભવિત ઉર્જાનું સ્થાનિક લઘુત્તમ છે.

પર જોયું 2bજ્યારે ડ્રાઇવિંગ આવર્તન આશરે 7.8 હર્ટ્ઝ સુધી પહોંચે છે, ત્યારે સ્વિચ S0 સંભવિત સારી રીતે છોડી દે છે અને S1 સંભવિત કૂવામાં પ્રવેશ કરે છે. સ્વીચ S1 માં રહેવાનું ચાલુ રાખ્યું કારણ કે આવર્તન વધુ વધ્યું.

પછી સ્વિચને ફરીથી S0 પર સેટ કરવામાં આવ્યું હતું, પરંતુ આ વખતે 16 Hz પર ડાઉનસ્વીપ શરૂ કરવામાં આવ્યું હતું. આ કિસ્સામાં, જ્યારે આવર્તન 8.8 હર્ટ્ઝની નજીક આવે છે, ત્યારે સ્વીચ S0 છોડી દે છે અને પ્રવેશ કરે છે અને સંભવિત કૂવા S1 માં રહે છે.

સ્ટેટ S0 1 ms-7.8 ના પ્રવેગ સાથે 8.8 Hz [13, 2] નું સક્રિયકરણ બેન્ડ ધરાવે છે, અને S1 - 6...7.7 Hz (2c). તે અનુસરે છે કે KIMS સમાન તીવ્રતાના બેઝના હાર્મોનિક ઉત્તેજના દ્વારા બે રાજ્યો વચ્ચે પસંદગીયુક્ત રીતે બદલી શકે છે પરંતુ અલગ આવર્તન.

KIMS ની સ્વિચિંગ બેન્ડવિડ્થ તેના સંભવિત ઊર્જા કાર્યના આકાર, ભીનાશની લાક્ષણિકતાઓ અને હાર્મોનિક ઉત્તેજના પરિમાણો (આવર્તન અને તીવ્રતા) પર જટિલ અવલંબન ધરાવે છે. વધુમાં, સ્વીચના નરમ પડતા બિનરેખીય વર્તનને લીધે, સક્રિયકરણ બેન્ડવિડ્થમાં લીનિયર રેઝોનન્ટ ફ્રીક્વન્સીનો સમાવેશ થતો નથી. તેથી, દરેક KIMS માટે વ્યક્તિગત રીતે સ્વિચ એક્ટિવેશન મેપ બનાવવામાં આવે તે મહત્વનું છે. આ નકશાનો ઉપયોગ ઉત્તેજનાની આવર્તન અને તીવ્રતા દર્શાવવા માટે થાય છે જે એક રાજ્યમાંથી બીજી સ્થિતિમાં સ્વિચ થવામાં પરિણમે છે અને ઊલટું.

આવા નકશાને વિવિધ ઉત્તેજના સ્તરો પર ફ્રીક્વન્સી સ્વીપિંગ દ્વારા પ્રાયોગિક રીતે બનાવી શકાય છે, પરંતુ આ પ્રક્રિયા ખૂબ જ શ્રમ-સઘન છે. તેથી, વૈજ્ઞાનિકોએ આ તબક્કે પ્રયોગો દરમિયાન નિર્ધારિત સંભવિત ઉર્જા કાર્યનો ઉપયોગ કરીને સ્વીચના મોડેલિંગ પર આગળ વધવાનું નક્કી કર્યું (1h).

મોડેલ ધારે છે કે સ્વીચની ગતિશીલ વર્તણૂક અસમપ્રમાણ બિસ્ટેબલ હેલ્મહોલ્ટ્ઝ-ડફિંગ ઓસિલેટરની ગતિશીલતા દ્વારા સારી રીતે અંદાજિત થઈ શકે છે, જેનું ગતિનું સમીકરણ નીચે પ્રમાણે વ્યક્ત કરી શકાય છે:

જ્યાં u - નિશ્ચિત એકની તુલનામાં એક્રેલિક બહુકોણના જંગમ ચહેરાનું વિચલન; m - સ્વીચનો અસરકારક સમૂહ; c - ચીકણું ભીનાશ ગુણાંક પ્રાયોગિક રીતે નક્કી કરવામાં આવે છે; ais-બિસ્ટેબલ પુનઃસ્થાપિત બળ ગુણાંક; ab અને Ω એ બેઝ મેગ્નિટ્યુડ અને પ્રવેગક આવર્તન છે.

સિમ્યુલેશનનું મુખ્ય કાર્ય ab અને Ω ના સંયોજનો સ્થાપિત કરવા માટે આ સૂત્રનો ઉપયોગ કરવાનું છે જે બે અલગ-અલગ સ્થિતિઓ વચ્ચે સ્વિચ કરવાની મંજૂરી આપે છે.

વૈજ્ઞાનિકો નોંધે છે કે નિર્ણાયક ઉત્તેજના ફ્રીક્વન્સીઝ કે જેના પર બિસ્ટેબલ ઓસિલેટર એક રાજ્યમાંથી બીજા રાજ્યમાં સંક્રમણ કરે છે તે બે ફ્રીક્વન્સીઝ દ્વારા અંદાજિત કરી શકાય છે. વિભાજન*: પીરિયડ ડબલિંગ દ્વિભાજન (PD) અને ચક્રીય ફોલ્ડ દ્વિભાજન (CF).

વિભાજન* - પરિમાણો કે જેના પર તે આધાર રાખે છે તેને બદલીને સિસ્ટમનો ગુણાત્મક ફેરફાર.

અંદાજનો ઉપયોગ કરીને, KIMS ના આવર્તન પ્રતિભાવ વળાંક તેના બે રાજ્યોમાં બનાવવામાં આવ્યા હતા. ચાર્ટ પર 2 બે અલગ-અલગ આધાર પ્રવેગક સ્તરો માટે S0 પર સ્વીચના આવર્તન પ્રતિભાવ વણાંકો દર્શાવે છે.

5 ms-2 ના બેઝ એક્સિલરેશન પર, કંપનવિસ્તાર-આવર્તન વળાંક થોડો નરમાઈ દર્શાવે છે, પરંતુ કોઈ અસ્થિરતા અથવા દ્વિભાજન નથી. આમ, સ્વીચ S0 સ્થિતિમાં રહે છે, પછી ભલેને આવર્તન બદલાય.

જો કે, જ્યારે બેઝ એક્સિલરેશન વધારીને 13 ms-2 કરવામાં આવે છે, ત્યારે PD દ્વિભાજનને કારણે સ્થિરતા ઘટે છે કારણ કે ડ્રાઇવિંગ આવર્તન ઘટે છે.

સમાન યોજનાનો ઉપયોગ કરીને, S1 માં સ્વીચના આવર્તન પ્રતિભાવ વળાંકો મેળવવામાં આવ્યા હતા (2f). 5 ms-2 ના પ્રવેગ પર, અવલોકન કરાયેલ પેટર્ન એ જ રહે છે. જો કે, જેમ જેમ આધાર પ્રવેગક 10ms સુધી વધે છે-2 PD અને CF દ્વિભાજન દેખાય છે. આ બે વિભાજન વચ્ચેની કોઈપણ આવર્તન પર સ્વિચને ઉત્તેજિત કરવાથી S1 થી S0 પર સ્વિચ થાય છે.

સિમ્યુલેશન ડેટા સૂચવે છે કે સક્રિયકરણ નકશામાં મોટા વિસ્તારો છે જેમાં દરેક રાજ્યને અનન્ય રીતે સક્રિય કરી શકાય છે. આ તમને ટ્રિગરની આવર્તન અને તીવ્રતાના આધારે બે રાજ્યો વચ્ચે પસંદગીયુક્ત રીતે સ્વિચ કરવાની મંજૂરી આપે છે. એવું પણ જોઈ શકાય છે કે એક એવો વિસ્તાર છે જ્યાં બંને રાજ્યો એકસાથે સ્વિચ કરી શકે છે.

છબી #3

કેટલાક કિમ્સના સંયોજનનો ઉપયોગ કેટલાક બિટ્સની યાંત્રિક મેમરી બનાવવા માટે કરી શકાય છે. કોઈપણ બે સ્વીચોના સંભવિત ઉર્જા કાર્યનો આકાર પૂરતો અલગ હોય તે માટે સ્વીચની ભૂમિતિમાં ફેરફાર કરીને, સ્વીચોની સક્રિયકરણ બેન્ડવિડ્થને ડિઝાઇન કરવી શક્ય છે જેથી તે ઓવરલેપ ન થાય. આને કારણે, દરેક સ્વીચમાં વિશિષ્ટ ઉત્તેજના પરિમાણો હશે.

આ તકનીકને દર્શાવવા માટે, વિવિધ સંભવિત લાક્ષણિકતાઓ સાથે બે સ્વીચોના આધારે 2-બીટ બોર્ડ બનાવવામાં આવ્યું હતું (3): બીટ 1 - γ0 = 28°; b0/a0 = 1.5; a0 = 40 mm અને n = 12; બીટ 2 - γ0 = 27°; b0/a0 = 1.7; a0 = 40 mm અને n = 12.

દરેક બીટમાં બે અવસ્થાઓ હોવાથી, કુલ ચાર અલગ અલગ રાજ્યો S00, S01, S10 અને S11 પ્રાપ્ત કરી શકાય છે (3b). S પછીની સંખ્યાઓ ડાબી (બીટ 1) અને જમણી (બીટ 2) સ્વીચોની કિંમત દર્શાવે છે.

2-બીટ સ્વિચનું વર્તન નીચેની વિડિઓમાં બતાવવામાં આવ્યું છે:

આ ઉપકરણના આધારે, તમે સ્વીચોનું ક્લસ્ટર પણ બનાવી શકો છો, જે મલ્ટી-બીટ મિકેનિકલ મેમરી બોર્ડનો આધાર હોઈ શકે છે.

અભ્યાસની ઘોંઘાટ સાથે વધુ વિગતવાર પરિચય માટે, હું જોવાની ભલામણ કરું છું વૈજ્ઞાનિકો અહેવાલ આપે છે и વધારાની સામગ્રી તેને.

ઉપસંહાર

તે અસંભવિત છે કે ઓરિગામિના કોઈપણ નિર્માતાઓ કલ્પના કરી શકે છે કે આધુનિક વિશ્વમાં તેમની રચનાનો ઉપયોગ કેવી રીતે કરવામાં આવશે. એક તરફ, આ સામાન્ય કાગળના આંકડાઓમાં છુપાયેલા જટિલ તત્વોની મોટી સંખ્યા સૂચવે છે; બીજી બાજુ, આધુનિક વિજ્ઞાન આ તત્વોનો ઉપયોગ કરીને કંઈક નવું બનાવવા માટે સક્ષમ છે.

આ કાર્યમાં, વૈજ્ઞાનિકો ઇનપુટ પરિમાણોના આધારે, બે અલગ-અલગ સ્થિતિમાં હોઈ શકે તેવી સરળ યાંત્રિક સ્વીચ બનાવવા માટે ક્રોસ્લિંગની ઓરિગામિ ભૂમિતિનો ઉપયોગ કરવામાં સક્ષમ હતા. આને 0 અને 1 સાથે સરખાવી શકાય છે, જે માહિતીના શાસ્ત્રીય એકમો છે.

પરિણામી ઉપકરણોને 2 બિટ્સ સ્ટોર કરવા સક્ષમ યાંત્રિક મેમરી સિસ્ટમમાં જોડવામાં આવ્યા હતા. એ જાણીને કે એક અક્ષર 8 બિટ્સ (1 બાઇટ) લે છે, પ્રશ્ન ઊભો થાય છે: ઉદાહરણ તરીકે "યુદ્ધ અને શાંતિ" લખવા માટે કેટલી સમાન ઓરિગામિની જરૂર પડશે.

વૈજ્ઞાનિકો તેમના વિકાસનું કારણ બની શકે તેવી શંકાઓથી સારી રીતે વાકેફ છે. જોકે, તેમના મતે આ સંશોધન યાંત્રિક મેમરીના ક્ષેત્રમાં સંશોધન છે. વધુમાં, પ્રયોગોમાં વપરાતી ઓરિગામિ મોટી ન હોવી જોઈએ; તેમના પરિમાણો તેમની મિલકતો સાથે સમાધાન કર્યા વિના નોંધપાત્ર રીતે ઘટાડી શકાય છે.

ભલે તે બની શકે, આ કાર્યને સામાન્ય, મામૂલી કે કંટાળાજનક કહી શકાય નહીં. વિજ્ઞાનનો ઉપયોગ હંમેશા ચોક્કસ કંઈક વિકસાવવા માટે થતો નથી, અને વૈજ્ઞાનિકો હંમેશા શરૂઆતમાં જાણતા નથી કે તેઓ બરાબર શું બનાવી રહ્યા છે. છેવટે, મોટાભાગની શોધો અને શોધો એક સરળ પ્રશ્નનું પરિણામ હતા - જો શું?

જોવા બદલ આભાર, ઉત્સુક રહો અને દરેકનો સપ્તાહાંત સરસ રહે! 🙂

થોડી જાહેરાત

અમારી સાથે રહેવા બદલ આભાર. શું તમને અમારા લેખો ગમે છે? વધુ રસપ્રદ સામગ્રી જોવા માંગો છો? ઓર્ડર આપીને અથવા મિત્રોને ભલામણ કરીને અમને ટેકો આપો, $4.99 થી વિકાસકર્તાઓ માટે ક્લાઉડ VPS, એન્ટ્રી-લેવલ સર્વર્સનું એક અનન્ય એનાલોગ, જેની શોધ અમારા દ્વારા તમારા માટે કરવામાં આવી છે: VPS (KVM) E5-2697 v3 (6 Cores) 10GB DDR4 480GB SSD 1Gbps વિશેનું સંપૂર્ણ સત્ય $19 થી અથવા સર્વર કેવી રીતે શેર કરવું? (RAID1 અને RAID10 સાથે ઉપલબ્ધ, 24 કોરો સુધી અને 40GB DDR4 સુધી).

એમ્સ્ટરડેમમાં ઇક્વિનિક્સ ટાયર IV ડેટા સેન્ટરમાં ડેલ R730xd 2 ગણું સસ્તું? માત્ર અહીં 2 x ઇન્ટેલ ટેટ્રાડેકા-કોર Xeon 2x E5-2697v3 2.6GHz 14C 64GB DDR4 4x960GB SSD 1Gbps 100 ટીવી $199 થી નેધરલેન્ડમાં! Dell R420 - 2x E5-2430 2.2Ghz 6C 128GB DDR3 2x960GB SSD 1Gbps 100TB - $99 થી! વિશે વાંચો ઇન્ફ્રાસ્ટ્રક્ચર કોર્પોરેશન કેવી રીતે બનાવવું. ડેલ R730xd E5-2650 v4 સર્વર્સના ઉપયોગ સાથેનો વર્ગ એક પેની માટે 9000 યુરોના મૂલ્યના છે?

સોર્સ: www.habr.com