پروژه رشته برق الکترونیک با موضوع صندلی چرخ دار الکتریکی . doc

نوع فایل: word

قابل ویرایش 156 صفحه

چکیده:

صندلی چرخدار الکتریکی وسیله مناسبی برای کمک به افرادی است که از ناتواناییهای حاد حرکتی رنج می برند و به آنها تا حد زیادی استقلال می دهد. در این پروژه یک صندلی چرخدار با نیروی رانش الکتریکی که کاربر توسط جوی استیک آنرا هدایت می کند، ساخته شد. با بررسی های مختلف خواهیم دید که موتور مناسب برای این منظور، موتور DC مغناطیس دائم است که به منظور استفاده در صندلی چرخدار الکتریکی طراحی شده است. منبع انرژی دو عدد باتری سرب- اسید 12 V, 60 Ah انتخاب شد و مدار تحریک موتور برشگر PWM می باشد که در آن عمل برشگری توسط ماسفت انجام می گیرد. برای کنترل سیستم ابتدا پایداری دینامیک ثابت آنرا با استفاده از ماتریسهای تبدیل دوران، در حالت کلی بررسی کرده و سپس یک مدار خطی از مجموعه را در نظر گرفتن پارامترهای شخص راننده ارائه کردیم. با وجود همه ساده سازیهای ممکن خواهیم دید که مدل به دست آمده از پیچیدگی زیادی برخوردار است و برای کنترل حلقه بسته آن باید از روشهای پیشرفته کنترل وفقی مبتنی بر شبکه های عصبی و منطق فازی استفاده کرد. در صورت عدم استفاده از کنترل حلقه، بسته، هدایت صندلی در محیطهایی با موانع زیاد، با دشواری همراه خواهد بود.

مقدمه:

معلولیت دگرگونیهایی از نظر آناتومی و فیزیولوژی در بدن فرد ایجاد می کند که در یک مقطع شخص بیمار محسوب می شود ولی بعد از درمان، علی رعم داشتن ضایعه، باید تا حد امکان زندگی طبیعی داشته باشد. وسایل کمکی در این بین نقش مهمی دارند. از جمله این وسایل کمکی، صندلی چرخدار است که در صورت استفاده و تجویز درست، وسیله مناسبی برای دادن کمکهای حرکتی به افراد معلولیت دار بوده و به آنها در انجام امور شخص تا حد زیادی استقلال می دهد. صندلی چرخدار دارای انواع و اقسام مختلفی است که بسته به نوع و میزان معلولیت فرد و شرایط دیگر تجویز می شود. [1]. صندلی هایچرخدار در یک سیستم تقسیم بندی به دو گروه که در یکی نیروی محرکه توسط انسان و در دیگری از طریق یک موتور سوختی یا الکتریکی تأمین می گردد. هدف در این پروژه طراحی و ساخت صندلی چرخدار الکتریکی می باشد. صندلی چرخدار الکتریکی نخستین بار در اوایل قرن بیستم اختراع شد [2]. اما به دلیل مشکلاتی که وجود داشت مصرف عمومی پیدا نکرد. در دهه 1940 استفاده از باتری اتومبیل و موتورهای استارتر، امکان ساخت صندلیهای ساده تری را فراهم کرد. البته سیستم های اولیه فقط با یک سرعت حرکت می کردند. کمی بعد با استفاده از روشهای مکانیکی مثل کلاچ، امکان کنترل سرعت برای صندلیها ایجاد شد. از دهه 1960 به بعد استفاده از ترانزیستور دو قطبیدو طراحی کنترل کننده های سرعت ایمنی صندلیها بسیار بالا رفت. در حال حاضر از ماسفت قدرت برای کنترل سرعت موتورهای DC در صندلی چرخدار الکتریکی استفاده می شود. علی رغم سابقه زیاد صندلی چرخدار الکتریکی در دنیا، این وسیله تاکنون در ایران ساخته نشده است. هدف پروژه آغاز گاهی در این مسیر می باشد. البته وسیله ای که ساخته شد در ظاهر یک صندلی چرخدار الکتریکی نیست ولی با توجه به مطالعات و بررسی های انجام شده، می توان در زمانی کوتاه روشهای به کار رفته در این پروژه را برای ساخت صندلی چرخدار الکتریکی عملی به کار برد. در فصل دوم توضیحاتی کلی در مورد صندلی چرخدار و مشخصات آن از نظر ابعاد، استحکام و غیره آورده شده است. در تجویز صندلی چرخدار نکات متعددی باید در نظر گرفته شود که وزن، ابعاد صندلی و چرخها از آن جمله است. صندلی چرخدار از چند جزء اصلی تشکیل شده است که شامل سیستم نگهدارنده بدن، سیستم رانش، چرخها و اسکلت بدنه می باشد [14]. در این فصل در مورد مشخصات صندلیهای چرخدار الکتریکی و نکاتی که در طراحی آنها باید مد نظر قرار داد، توضیح داده شده است. از جمله این نکات مهم حداکثر سرعت، شیب مسیر، نحوه اتصال موتور و باتریها به صندلی و منبع تغذیه است. صندلی چرخدار الکتریکی را می توان با روشهای دستی و در صورتی که ممکن نباشد با روشهای غیر دستی کنترل نمود. از روشهای کنترل غیر دستی می توان کنترل چانه کنترل زبان لبها یا دندان، کنترل بر اساس دمیدن و مکیدن کنترل صوتی نام برد.

فصل سوم در مورد انتخاب ادوات مورد نیاز می باشد. خود صندلی چرخدار مهمترین قسمت است. به دلایل مختلف به جای صندلی چرخدار استاندارد مدلی از آن ساخته شد. این مدل شامل یک صفحه فلزی است که در زیر آن چهار چرخ نصب شده است. دو چرخ عقب آن نقش انتقال نیرو و هدایت کننده را دارند و دو چرخ جلو هرزگرد هستند. جزئیات مربوط به انتخاب قسمتهای مکانیکی شامل بلبرینگ . چرخها و نحوه انتقال نیرو از موتور به چرخها و غیره کاملاً توضیح داده شده است. بعد از قسمتهای مکانیکی، نوبت به انتخاب موتور الکلتریکی می رسد. در این زمینه بررسی های متعددی انجام گرفت و در نهایت موتور DC خاص صندلی چرخدار برای این منظور انتخاب گردید. این موتور در حجم کم توان بالایی دارد و در طراحی آن حجم و وزن از مهمترین پارامترها بوده اند. جعبه دندهنصب شده بر روی موتور سرعت آن را تا حد مورد نیاز کاهش داده و به حدود 500 دور در دقیقه رسانیده است. با محاسبه توان مورد نیاز برای حرکت صندلی با سرعت m/s3 و وزن Kg150 خواهیم دید که توان یک موتور به این منظور کافی نبوده و ناچاریم که از دو موتور استفاده کنیم که علاوه بر داشتن توان کافی، مزایای دیگری نیز خواهد داشت. موتور یک مبدل انرژی الکتریکی به مکانیکی است ؛ بنابراین باید منبع انرژی الکتریکی همراه موتور باشد. با این توضیح مشخص است که باید از باتری به این عنوان استفاده کنیم. در این فصل، باتریهای قابل شارژ مجدد مانند نیکل- کادمیوم و سرب- اسید بررسی کنیم. در این فصل باتریهای قابل شارژ مجدد آنها و همچنین محافظتهای مورد نیاز، توضیح داده شده است. قسمت بعدی مدار تحریک است که با کنترل کاربر، انرژی را از باتری گرفته و به موتور منقل می کند. از آنجا که موتور از نوع DC بود و منبع تغذیه نیز DC است. بنابراین مدار تحریک از نوع DC/DCخواهد بود.مبدلDC/DC اصطلاحاً برشگرنامیده می شود. برشگرها با قطع و وصل ولتاژ DC ثابت بر روی بار، متوسط ولتاژ دو سر بار را تغییر می دهند که این عمل باید توسط یک عنصر قدرت انجام گیرد. به این منظور المانهای مختلف بررسی شدند و در نهایت از ماسف قدرت استفاده کردیم. در ادامه انواع مختلف برشگرها بررسی شده و نوع مناسب انتخاب گردیده است. خاصیت مهمی که بعضی از انواع برشگرها دارند این است که وقتی بار ‌آنها موتور DC است هنگام کاهش سرعت و یا توقف کامل می تواند انرژی جنبی ذخیره شده موتور را به منبع DC بازگردانند. به این خاصیت بازیابی انرژی گفته می شود.این عمل باعث افزایش راندمان، مجموعه می گردد. با بررسی این موضوع خواهیم دید که به دلایل مختلف، میزان انرژی تحویل شده به منبع در مقابل پیچیدگی مدار، ناچیز است. بنابراین از انجام این کار صرف نظر خواهد شد. با در نظر گرفتن این فرض که کاربر فردی نیمه فلج و یا کاملاً مفلوج است، برای هدایت صندلی از جوی استیکاستفاده کردیم. جوی استیک ازدو مقاومت متغیر تشکیل شده است که مقدار مقاومت یکی از آنها با حرکت جوی استیک در راستای جلو و عقب، از صفر تا حداکثر تغییر می کند و مقاومت دیگر همین عمل را در جهت چپ و راست انجام می دهد. در فص چهارم در مورد تعریف چگونگی حرکت صندلی چرخدار با توجه به حرکت جوی استیک، توضیحاتی آورده شده است.

فصل چهارم در مورد کنترل صندلی چرخدار الکتریکی می باشد. در ابتدا پروتکل حرکت صندلی بر اساس حرکت جوی استیک بیان شده و سپس روابطی که با استفاده از آن می توان سرعت خطی و سرعت زاویه ای صندلی را بر حسب دور موتورها بدست آورد، معرفی شده اند. در ادامه دینامیک ثابت صندلی چرخدار الکتریکی مورد بررسی قرار گرفته است و حداکثر سرعت خطی صندلی چرخدار برای آنکه پایداری آن حول محور x (راستای حرکت) حفظ شود، بدست آمده است. این بررسی در حالت کلی است و با استفاده از ماتریسهای دوران، شیب مسیر در جهت های مختلف را در نظر می گیرد. در ادامه این فصل، با کوچک فرض کردن تغییرات، یک مدل خطی از سیستم صندلی چرخدار الکتریکی با در نظر گرفتن هدایت انسان، ارائه می کنیم. در این سیستم خطی، ورودی، مسیر دلخواه شخص و خروجی، نوسانات مجموعه حول محور x (راستای حرکت) می باشد. همانطور که خواهیم دید این سیستم پیچیدگی زیادی خواهد داشت؛ بنابراین در صندلیهای پیشرفته جدید، کنترل کننده های وفقیکه با استفاده از شبکه های عصلی و منطق فازی طراحی می شوند، کاربرد فراوان دارند. در پایان فصل در مورد سازگاری الکترومغناطیسی و استانداردهای مربوط به صندلی چرخدار الکتریکی در این زمینه، توضیحاتی آورده شده است.

 مدار برشگر شامل مولد سیگنال PWM و اعمال ‌آن به ماسفتها می باشد. انتخاب فرکانس برشگری بسیار مهم است چرا که پایین بودن فرکانس، باعث افزایش تلفات در موتور می شود. با استخراج پارامترهای موتور توسط آزمایشهای مختلف و سپس مدل کردن موتور توسط Pspice فرکانس برشگری با دقت مناسب، 25 Hz انتخاب شده است. ماسفت اگرچه در حالت پایدار جریانی از گیت نمی کشد، ولی در هنگام روشن و خاموش شدن سریع، جریان قابل ملاحظه ای باید به گیت تزریق و یا از آن کشیده شود. نحوه طراحی مداری برای تأمین این جریانهای لحظه ای، توضیح داده شده است. مجموعه مدار تحریک را می توان به صورت آنالوگ یا دیجیتال و یا ترکیبی از آنالوگ و دیجیتال پیاده سازی نمود. در قسمت برشگر PWM به علت بالا بودن فرکانس برشگری و در مقابل پایین بودن سرعت میکروکنترلرهای معمولی استفاده از مدار آنالوگ مناسب تر است؛ ولی تشخصی فرمان جوی استیک و تصمیم درمورد سرعت و جهت حرکت هر یک از موتورها را می توان توسط مدارهای آنالوگ و یا دیجیتال طراحی نمود که هر یک از این دو مدار مزایا و معایبی دارند که توضیج دادهخواهند شد. برای تولید سیگنال PWM از تراشهTL 949 استفاده شده است. این تراشه در ساخت منابع تغذیه سوئیچنگ کاربرد فراوان دارد. فرکانس سیگنال PWM با یک خازن یک مقاومت تعیین شده و سیکل وظیفهبا یک سطح DC تعیین می شود. در مدار دیجیتال میکروکنترولر 8951 که از خانواده 8031 استاستفاده کردیم. مزیت 8951 در این است که دارای EEPROM داخلی است و نوشتن و پاک کردن برنامه به سادگی مکان پذیر است و نیازی به اشعه ماورای بنفش دارد.

فهرست مطالب:

عنوان

فصل اول- مقدمه

فصل دوم- بررسی صندلی چرخدار

مقدمه

1-2- اجزاء صندلی چرخدار

1-1-2- سیستم رانش

3-1-2- چرخها

4-1-2- اسکلت بندی

2-2- انواع صندلی چرخدار

3-2- ابعاد استاندارد صندلی چرخدار

4-2-پارامترهای مهم در انتخاب صندلی چرخدار

5-2-نکات مهم در انتخاب صندلی چرخدار

6-2-مشخصات صندلی چرخدار الکتریکی

1-6-2-روشهای هدایت صندلی چرخدار الکتریکی

2-6-2-روشهای هدایت صندلی چرخدار الکتریکی

7-2-موارد استفاده از صندلی چرخدار

8-2-موارد عدم استفاده از صندلی چرخدار

خلاصه

فصل سوم- انتخاب ادوات مورد نیاز

مقدمه

1-3-صندلی چرخدار

2-3- موتور الکتریکی

1-2-3-باتریک نیکل- کادمیوم

2-3-3- باتری سرب- اسید

4-3- مدار کنترل سرعت

5-3- انتخاب المال سوئیچ

6-3- انتخاب وسیله هدایت

خلاصه

فصل چهارم- طراحی کنترل کننده

مقدمه

1-4- پروتکل هدایت صندلی بر اساس حرکت صندلی چرخدار

2-4- رابطه بین سرعت خط

3-4- بررسی دینامیک ثابت صندلی چرخدار

4-4- بررسی کنترل حلقه بسته

4-5- روشهای کنترل صندلی چرخدار الکتریکی

1-5-4- کنترل کننده های قابل تنظیم

2-5-4- کنترل با سنسورها یا همکار

3-5-4- کنترل تحمل پذیر خطا

6-4- سازگاری الکترومغناطیسی

فصل پنچم

مقدمه

روشهای ساخت مدار

1-5-پیاده سازی به روش آنالوگ

1-1-5- کنترل کننده PWM

2-1-5- محاسبه جریان گیت ماسفت

3-1-5- انتخاب فرکانس برشگری

4-1-5- استخراج پارامترهای موتور ANCN7152

5-1-5- ساختن ولتاژ منفی از ولتاژ مثبت

2-5- پیاده سازی به روش دیجیتال

1-2-5- روشهای سنجش شارژ باتری

2-2-5- ساخت منبع تغذیه منفی

خلاصه

فصل ششم- نتایج آزمایشات

فصل هفتم- نتیجه گیری و پیشنهاداتی برای ادامه کار

مراجع

ضمیمه (1)- نرم افزار هدایت صندلی چرخدار

ضمیمه (2)- برنامه ثبت و تحلیل داده ها برای تعیین

ضمیمه (3)- گاتالوگ موتور ANCN7152

ضمیمه (4)- گاتالوگهای 8951 و TL494

فهرست شکل ها:

شکل (2-1): نمودار ابعاد اساسی صندلی چرخدار

شکل (1-3): تصاویر تقربی صندلی چرخدار از زوایای مختلف

شکل (2-3): نمای چرخ عقب و متعلقات آن

شکل (3-3) نیروهای وارد شده به محور چرخ

شکل (4-3): نیروهای وارد شده به صندلی چرخدار در سطح شیبدار

شکل (5-3): برشگر کاهنده با بار اهمی

شکل (6-3): تقسیم بندی برشگرها

شکل (7-3): برشگر کلاس B

شکل (8-3): برشگر کلاس C

شکل (9-3): برشگر کلاس D

شکل (10-3): برشگر کلاس E

شکل (11-3): کنترل دو جهته دور موتور DC با رله SPDT

شکل (12-3): نمای مداری GTO

شکل (13-3): نمای مداری ماسفت کانال N

شکل (14-3): نمای مداری IGBT

شکل (1-4): چرخهای صندلی عقب صندلی چرخدار

شکل (2-4): نیروهای وارد شده به مرکز جرم

شکل (3-4): دستگاه مختصات صندلی چرخدار

شکل (4-4): دیاگرام بلوکی سیستم صندلی چرخدار الکتریکی با کنترل انسان

شکل (5-4): سینماتیک صندلی چرخدار

شکل (6-4): دیاگرام بلوکی دیاگرام بلوکی کامل شده شکل (4-4)

شکل (1-5): جمع کننده و تفریق کننده آنالوگ

شکل (2-5): پیاده سازی تابع قدر مطلق با پل دیودی

شکل (3-5): یکسوساز نیم موج ایده آل

شکل (4-5): یکسوساز تمام موج ایده آل

شکل (5-5): نحوه تضعیف سیگنال خروجی جمع کننده

شکل (6-5): نحوه تضعیف سیگنال خروجی تفریق کننده

شکل (7-5): نحوه بافر کردن خروجی جوی استیک

شکل (8-5): تراشه TL494

شکل (9-5): جریانهای کشیده شده توسط گیت هنگام روشن شدن

شکل (10-5): روشن شدن ماسفت با مقاومت

شکل (11-5): روشن شدن ماسفت با مقاومت ترانزیستور

شکل (12-5): مدار تحریک ماسفت

شکل (13-5): ولتاژ و جریان سوئیچ در حال روشن شدن

شکل (14-5): روشن پاسخ پله برای استخراج

شکل (15-5): اعمال ولتاژ پله به موتور

شکل (16-5): پاسخ پله به موتور

شکل (17-5): مدار معادل الکتریکی برایموتور DC

شکل (18-5): پاسخ فرکانس جریان آرمیچر و سرعت موتور

شکل (19-5): تنظیم دوره کار توسط TL494

شکل (20-5): ساخت منبع تغذیه منفی

شکل (21-5): شکل موجهای رگولاتور باک- بوست

شکل‌ (22-5): تنظیم فرکانس و دوره کار توسط IC 555

شکل (23-5): نمای شماتیک مدار دیجیتال

شکل (24-5): نمودار گردشی برنامه نرم افزاری

شکل (25-5): تبدیل ولتاژ به جریان

شکل (26-5):ساخت منبع تغذیه منفی در مدار دیجیتال

فهرست جداول:

جدول (1-2): ابعاد استاندارد صندلی چرخدار

جدول (3-1): مقایسه خواص المانهای قدرت

منابع و مأخذ:

[1] Rory A. Cooper , “Stability of a wheelchair Controlled by a Human Pilot” , IEEE Trasactions on Rehabiliation Engineering, Vol. 1, No. 4, December 1993, pp. 195-205

[2] Rory A. Cooper, “Intelligent Control of Power Wheecharis” , IEEE Engineering In Medicine and Biology, Jul /August 1995, pp. 423- 431

[3] Bimal K. Bose, “Power Electronics- A Tecnology Review”, Proceedings of the IEEE, Vol. 80, No. 8, August 1992, pp. 1303- 1334

[4] Muhammad H. Rashid, power Electronics, Circuits, Devices and Applications. En glewood Cliffs, NJ: Printice Hall, 1993

[5] E. W. Ott, Noise Reduction Techniques In Electronic systems, New York: Wiley, 1976

[6] Abrahim I. Pressman, Switching Power Supply Design, Mc Graw – Hill Inc. , 1992

 [7] James H. Aylor, Alfred Thieme and Barry W. Johnson, “A Battery State of Charge Indicator For electric Wheelchairs”, IEEE Transactions on Industria Electronics, Vol. 39. 5, October 1992

[8] C.C.Chan, “An Overview Of Electric Vehicle Technology” , Procedings of the IEEE, Vol. 81, No. 9, September 1993, pp. 1236- 1247

 [9] Daniel A. Genneau, Electric Vehicles, New York, N. Y. : Glenco, 1984

 [10] Austin Hughes, Electric Motors And Drives , Oxforx, Boston : newves, 1993

[11] مهرداد عابدی، محمد تقی نبوی، ماشینهای الکتریکی؛ تحلیل، بهره برداری و کنترل ، چاپ اول 1372 صفحه 219-212

[12] محمد حیرانی اصفهانی، کنترل میکروپروسسوری دورموتور DC به منظور کاربرد در سیستمهای حمل و نقل، پایان نامه کارشناسی ارشد، داشنکده برق، داشنگاه صنعتی شریف، 1370

[13] فریدون اکبری، بررسی اثرات رانش ویلچر بر مفصل شانه، پایان نامه کارشناسی ارشد، دانشکده مهندسی مکانیک، دانشگاه صنعتی شریف، شهریور 1370

[14] علی رضا کشاورز، بررسی عوامل موثر بر رانش ویلچر، پایان نامه کارشناسی ارشد، داشنگاه تربیت مدرس، 1370

[15] بهنام رضایی، مروری بر تکنولوژی باتریها، سمینار کارشناسی ارشد، دانشگاه صنعتی شریف، 1373

پروژه نانو تکنولوژی از نگاه رشته برق. doc

نوع فایل: word

قابل ویرایش 32 صفحه

مقدمه:

حدود 100 سال پیش برای اولین بار مسئله استفاده از انرژی عظیم هسته ای مطرح شد. بشر همواره نمی توانست درک تجربی و صحیحی نسبت به این موضوع داشته باشد، ولی دیری نپایید که دانش و تکنولوژی این انرژی در اختیار بشر قرار گرفت و توانست استفاده از این انرژی فوق العاده را تجربه نماید.

نانو تکنولوژی چنان رویکرد و نگرش، به تکنولوژی را متحول ساخته که در صورت تحقق و رسیدن به مقصدی که ترسیم شده است، شاید بزرگترین جهش انسان برای صعود به قله های رفیع علم باشد. اکنون جهان متوجه این رویکرد متحول کننده شده و متخصصین و دانشمندان در نقاط مختلف این کره خاکی دست به پژوهش و مطالعات وسیعی در این زمینه زده اند و طبق گفته برخی از آنان پیشرفت های صورت گرفته و روند رو به رشد نانو، بیش از حد انتظار و پیش بینی شده است.

در پی انقلاب میکروالکترونیک، اکنون جهان در آستانه ورود به انقلاب نانو تکنولوژی با فن آوری ذره ای قرار دارد که آغازیست برای نوآوری های بیشمار در آینده، به گفته کارشناسان، این تکنولوژی نوین در آینده ای نزدیک با تأثیر و بسیاری از بخش های اقتصادی، وضع موجود را به کلی دگرگون خواهد کرد با کمک این تکنولوژی تولید اشیاء با خصوصیات جدید از جمله قدرت درک و گویش توسط ذره هایی که اندازه هرکدام از آنها یک میلیون از میلیمتر بیشتر نیست امکان پذیر می شود با کمک این تکنولوژی آنچه در گذشته ای نزدیک غیرممکن بود، تحقق پیدا خواهد کرد.

بدون تردید اندازه هر چیزی اهمیت خاصی دارد، ولی نباید تصور کرد که حجم بزرگتر به معنای بهتر است چرا که حتی ستارگانی که شب هنگام در آسمان خداوندی می درخشند انرژی نوری خویش را از ذرات بسیار ریزی به نام اتم ها که ساختار تمام هستی از آنهاست می گیرند. جهان اتم ها و مولکولها امکانات نامحدودی را در اختیار دانشمندان و مهندسین قرار داده که بتوانند به تحقیقات جامع تر و گسترده تر دست پیدا کنند. یکی از اهداف آنها به زبان ساده عبارت است از ایجاد و ساخت سیستم های کاملاً مستقیم از اتم ها مولکول ها تا حداکثر مینیاتوری کردن را بتوانند به دست آورند. هدف دیگر ایجاد ویژگی و خصوصیات و ویژگی هایی کاملاً غیرمعمول در مواد با استفاده از افزودن اتم های مختلف به آنهاست؛ نانو واژه ای است که کارشناسان با استفاده از آن می توانند به اهدافی که ذکر شد دست پیدا کنند. این چیزی است که سی سال پیش حتی رویای دست یافتن بدان در تصور بشر نمی آمد؛ بنابراین امپراطوری ریزترین ذرات به وسیله نانومتر بایک میلیاردم متر اندازه گیری می شود. امیدواری بسیار نسبت به نانو به وجود آمده چرا که با کمک آن می توان ماشین های هرچه کوچکتر ساخت که به وسیله تراشه های هرچه کوچکتر و همین طور ترانزیستورهای خیلی کوچک کنترل شوند. در انتهای زنجیره سازی در تکنولوژی نانو چیزی که به وجود می آید روباتهای بسیار کوچکی هستند که قادرند از مویرگهای بدن انسان نیز عبور کنند و با از میان برداشتن رسوبات چربی اقدام به ترمیم سلول های آسیب دیده بنمایند.

فینمن اولین کسی بود که نموداری از یک مسیر را در دنیای نانو ترسیم کرد و این راهی بود مستقیم به داخل دنیای اتم ها و مولکول ها. همانگونه که به نظر او رسید، این موضوع امکان پذیر بود که بتوان در اطراف اتم ها به طور معلق و شناور درآمد و آنها را به گونه ای آرایش داد که سازه ای که از این آرایش به وجود می آید اندازه ای کمتر از ده هزارم میلیمتر داشته باشد. نظرات او تا اواسط دهه هفتاد میلادی به همان صورت اولیه معتبر باقی مانده بود ولی در آن تاریخ زیست شناسان کشف کردند که چگونه می توان مولکولهای «دی ان ای» را از یکدیگر تفکیک کرد و این از اهمیت زیادی برخوردار بود، چون تمامی اطلاعات اجدادی موجودات زنده بر روی مولکولهای «دی ان ای» ذخیره شده است.

با عنایت به موفقیت های به دست آمده در قدم های اول در آزمایشگاه ژنتیک، هدف فینمن در خصوص ساخت ماشین های غیرآلی از اتمها مجدداً در دستور کار قرار گرفت. اما تا قبل از سال 1980 میلادی حتی قویترین و مجهزترین میکروسکوپ های الکترونی نیز تصویری گنگ و نامشخص از اتمها را نشان می دادند و بنابراین لمس آنها و احیاناً اعمال هرگونه تغییری بر روی آنها غیرممکن بود. اما در آن سال میکروسکوپ های اتمی کشف شدند، در این میکروسکوپها از نوکهای فوق العاده ظریف و کوچک با عرض حدود یک میلیاردم متر استفاده می شد که بتواند راه خود را به سمت سطوح مختلف پیدا کند و در همان از حسگرهای پیشرفته ای استفاده کرد و این اجازه به اتم ها داده شود که اطراف آنها به میل خود بچرخند. نخستین باری که محققین موفق شدند چنین مجموعه ای را انجام دهند سال 1989 بود و آن هم تفکیک 15 اتم «زنون» بود.

البته اخیراً خبری از سوی محققین آمریکایی منتشر شد که حکایت از حک کردن کلمات انجیل بر روی یک تار موی انسان داشت و نیز توسط آنها اذعان شد که اولین بار بحث بر روی ذرات توسط ارسطو و سقراط انجام گرفته است؛ به هر حال جای بسی خوشحالی است که نانو تکنولوژی را به مارکوپلو نسبت نداده اند!

پژوهشگران در مطالعات سلولی از نانو کریستال های نیمه رسانا به عنوان ابزار «فلورسنت ساز» برای تشخیص سلول های سرطانی استفاده می کنند. پیتر بارکر، رهبر پروژه ای در آزمایشگاه های مختص مطالعه سرطان می گوید: «نانو کریستال ها نوید پیشرفت های قابل توجهی در رنگ های ارگانیک را می دهند» او می گوید: «ذرات نانو امکان تشخیص سرطان سینه را به طور دقیق تر، مطمئن تر، و سریع تر فراهم می کنند. اما تحقیقات پزشکی بیش از هر نوع کاربرد علمی دیگر نیاز به امنیت و نظارت اخلاقی دارد. بعضی عناصر احتمالاً سمی هستند، پس بنابراین آزمایش بر روی انسان خیلی زود است. دانشمندانی که روی تکنولوژی نانو کار می کنند به کشف جالب دیگری نیز نائل آمده اند. آنها دریافته اند که اتم ها سر و صدا ایجاد می کنند. اتم ها توسط یک جریان الکتریکی خاصی که به جریان «تونلینگ» معروف است از موقعیتی به موقعیت دیگر جابه جا می شوند. کنترل صدای این جابه جایی نوعی سروصدا شبیه «صدای اعتراض اتم ها» را نشان می دهد.

صنایع اتومبیل سازی و هوانوردی، مواد جدید که از نانو ساخته شده، لاستیک هایی با مقاومت بیشتر، رنگ کاری هایی که احتیاج به شستشو ندارند، پلاستیک های ارزان غیر قابل اشتعال، صنایع الکترونی برای کنترل، پوشش های خود ترمیم و منسوجات، ضبط کامل صدا توسط نانو لایه ها و نقطه چین کردن، صفحه های نمایش صاف، تکنولوژی بی سیم ابزار و فرآیندهای جدید در زمینه ارتباطات، هزاران اصلاح و پیشرفت درباره ظرفیت ذخیره داده ها و سرعت پردازش در سطح پایین، سلاح های بسیار کشنده و سبک، لباس های منعطف ضد گلوله، روبات های میلیمتری و هزاران، هزار مورد دیگر.

دولت آمریکا برای سال جاری میلادی بودجه ای در حدود 850 میلیون دلار برای تحقیقات و فعالیت های علمی و فنی در این رشته اختصاص داده است؛ این بودجه نسبت به سال گذشته ده درصد و نسبت به سال 2001 میلادی بیش از پنجاه درصد افزایش داشته است.

اما اتحادیه اروپا هم در این زمینه کوتاهی نکرده و از سال 1994 میلادی با برنامه های متعدد برای پژوهش های علمی و کاربردهای فنی تا سال 2006 میلادی یک میلیارد و سیصد هزار یورو در نظر گرفته است. در این راستا آلمان با هزینه یک میلیارد یورو بزرگترین سهم را عهده دار است. آلمان در زمینه پژوهش های علمی و انتشار آنها بین سال های 2000-1996 میلادی پیش از ایالات متحده آمریکا و ژاپن قرار دارد. بنابر بررسی کمیسیون اتحادیه اروپا، آلمان در بخش تکنولوژی ذره ای با 10/7 درصد تحقیقات علمی منتشر شده بین سال های 97، 99 در میان 50 کشور جهان مقام سوم را پس از آمریکا و ژاپن کسب کرده است، طبق تحقیقات به دست آمده سابقه تحقیقات در زمینه نانو تکنولوژی در آلمان به دوره هیتلر و نازیسم برمی گردد که البته این تحقیقات با عنوان نانو نبوده است. ژاپن در سال 2004 میلادی با هزینه ای بالغ بر 800 میلیون یورو در تکاپوی داشتن سهم بیشتری در این تکنولوژی است.

انقلاب جهانی تکنولوژی با تغییرات اجتماعی، اقتصادی، سیاسی و فردی در سراسر جهان همراه است. همچون انقلاب های کشاورزی و صنعتی در گذشته، این انقلاب تکنولوژی نیز از پتانسیل دگرگون سازی کیفیت زندگی و طول عمر، متحول سازی کار و صنعت، تغییر و تبدیل ثروت، جابه جایی قدرت در سطح ملت ها و در درون ملتها و افزایش تنش و تعارض برخوردار است. پیامدهای انقلاب یادشده بر سلامتی بشر شگفت آورترین آنها است، چرا که خط شکنی های علمی کیفیت و طول زندگی انسان را به مراتب بهتر خواهند کرد. بیوتکنولوژی ما را قادر خواهد ساخت ارگانیزم های زنده از جمله خودمان را شناسایی نموده و چگونگی فعالیت شان را درک نماییم. آنها را دستکاری کرده، بهبود بخشیده و تحت کنترل درآوریم. تکنولوژی اطلاعات امروزه به ویژه در کشورهای توسعه یافته، تحولات انقلابی برای زندگی ما به ارمغان آورده و خود عامل توان آفرین عمده ای برای سایر روندها به شمار می رود. تکنولوژی مواد، تولد محصولات، قطعات و سیستم های ارزانتر، هوشمندتر، سبکتر، سازگار با محیط زیست، ماندگارتر و سفارشی تر را میسر خواهند ساخت. علاوه بر این مواد هوشمند، ساخت و تولید چالاک و نانوتکنولوژی شیوه تولید وسایل را متحول ساخته و توانمندیهای آنها را بهبود می بخشد.

فهرست مطالب:

مقدمه

تعریف نانو تکنولوژی

مواد نو

نانو مواد

نانو تکنولوژی

1-3 وسایل محاسباتی نانو

الف) تراشه های نانو:

ب) محاسبه بر پایه سوئیچ های کوانتمی:

2-3 وسایل بیومولکولی و الکترونیک مولکولی

3-3 مسائل و پیامدهای گسترده تر

4. تولید مولکولی و نانو روبات ها

1-4 تکنولوژی

2-4 مسائل و پیامدهای گسترده تر

5- بحث و نتیجه گیری

1-5 گستره احتمالات تا سال 2015

2-5 کلان روندهای پیشرفت نانوتکنولوژی

الف) تشدید ماهیت چند رشته ای تکنولوژی

ب) آهنگ شتابدار تغییر

پ) افزایش دغدغه های اجتماعی و اخلاقی

ت) ضرورت گسترش و تعمیق روز افزون آموزش

ح) افزایش طول عمر

خ) محدود شدن حریم خصوصی افراد

ج) استمرار جهانگرایی

د) رقابت بین المللی

جمع بندی

پروژه بررسی آزمایشات مدارهای الکتریکی. doc

نوع فایل: word

قابل ویرایش 16 صفحه

فهرست مطالب:

آزمایش اول- بررسی قوانیم اهم و کیرشهف

الف) قانون اهم

ب) قانون جریان

ج) قانون ولتاژ

د) مقسم ولتاژ

آزمایش دوم

تعیین مقاومت داخلی، قضایای تونن و لوزتن

مقدمه

آزمایش سوم

الف) قضیه انتقال حداکثر توان

ب) قضیه جمع اثرها

ج) قضیه تقابل «هم پاسخی»

آزمایش چهارم

الف) خازن در مدار A.C

ب) قضیه جمع اثرها

آزمایش پنجم

بررسی حالت گذرا، مدارهای RLC

مقدمه و تئوری

شرح آزمایش

پروژه ساخت داربست های مهندسی بافت به روش ((Gas Foaming)). doc

نوع فایل: word

قابل ویرایش 240 صفحه

مقدمه:

یکی از معضلات بزرگی که علم پزشکی از دیرباز با آن درگیر بوده است، ارائه درمانی قطعی برای بازسازی بافت های از کار افتاده و یا معیوب است. متداول ترین شیوه در درمان این نوع بافت ها، روش سنتی پیوند است که خود مشکلات عدیده ای را به دنبال دارد. از جمله این مشکلات می توان به کمبود عضو اهدائی، هزینه بالا و اثرات جانبی حاصل از پیوند بافت بیگانه Allograft)) که مهمترین آنها همان پس زنی بافت توسط بدن پذیرنده است اشاره کرد. این محدودیت ها دانشمندان را بر آن داشت تا راه حلی مناسب برای این معضل بیابند.

 مهندسی بافت با عمر حدوده 1 ساله خود روشی نوید بخش در تولید گزینه های بیولوژیکی برای کاشتنی ها (Implants) و پروتزها ارائه کرده و وعده بزرگ تهیه اندام های کاملاً عملیاتی برای رفع مشکل کمبود عضو اهدائی را می دهد. اهداف مهندسی بافت فراهم سازی اندام های کارآمد یا جایگزین های قسمتی از بافت برای بیمارانی با ضعف یا از کارافتادگی اندام و یا بیماری های حاد است که این امر با استفاده از روش‌های درمانی متنوع اندام مصنوعی- زیستی تحقق می یابد. بنا به تعریف، مهندسی بافت رشته ای است که از ترکیبعلم بیولوژی مواد و علم مهندسی یا به عبارتی Biotech جهت بیان ارتباطات ساختاری بافت های فیزیولوژیکی و طبیعی پستانداران در راستای توسعه روش های نوین ترمیم بافت و جایگزین سازی بافت، توسعه یافته است. مهندسی بافت شامل مباحثی نظیر ترکیبات نوین سلول ها، بیومواد غیرسلولی، داروها، فرآورده های ژنی یا ژن هایی می باشد که قابل طراحی، تشخیص و ساخت بوده و امکان رهایش آنها به طور همزمان یا ترتیبی به عنوان عامل های درمانی میسر باشد. اگرچه داروها یا بیومواد غیر سلولی به مواد بسیاری اطلاق می گردد اما درمان های منهدسی بافت در واقع منحصر به فرد هستند.

در مهندسی بافت، سلول ها بر روی یک بستر از جنس پلیمر زیست تخریب پذیر بسیار متخلخل استقرار یافته، رشد و تکثیر می یابند. روند رشد این سلول ها در جهت بازسازی بافت در سه بعد است. یکی از اساسی ترین قسمت های مهندسی بافت، داربست های زیست تخریب پذیر هستند که تحت نام Scaffold شناخته می شوند. این داربست ها در حقیقت بستری متخلخل با ساختاری شبیه به ماتریس برون سلولی بافت (ECM) هستند که رشد سلول را به سمت تشکیل بافت مورد نظر جهت می دهند. از آنجا کلیه سلول های بدن به غیر از سلول های سیستم خون رسانی و بافت های جنینی خاص بر روی ECM رشد می کنند، ایجاد یک بستر مصنوعی در محیط in vitro بسیار اهمیت دارد. با رشد سلول ها بر روی داربست، داربست تخریب می شود. جنس این داربست ها پلیمر و در بعضی موارد کامپوزیت پلیمر- سرامیک است.

پر استفاده ترین پلیمر ها در مهندسی بافت پلیمرهای خانواده پلی-هیدروکسی اسید شامل PGA , PLA و PLGA هستند که به طور گسترده به عنوان داربست مورد استفاده قرار می گیرند. داربست های کامپوزیت پلیمر-سرامیک در موارد ارتوپدی استفاده شده و از مهمترین سرامیک های به کار رفته در آنها می توان به تری کلسیم فسفات، تتراکلسیم فسفات و هیدورکسی آپاتیت اشاره کرد. علت به کارگیری سرامیک ها در داربست، افزایش استحکام پلیمر، چسبندگی به استخوان و قابلیت تحرک رشد درون استخوان است. بهینه ترین کامپوزیت در این مورد ترکیب PLGA و هیدروکسی آپاتیت شناخته می شود.

 مکانیزم تخریب PGA , PLA و کوپلیمر های آنها بر اساس هیدرولیز تصادفی باندهای استری زنجیره پلیمری است. محصول نهایی این تخریب آب و است که به آسانی از بدن دفع می شوند. یک داربست ایده آل بایددارای تخلخل مناسب برای انتشار مواد غذایی بوده و امکان پاکسازی مواد زائد را داشته و دارای پایداری مکانیکی مناسبی جهت تثبیت و انتقال بار باشد. علاوه بر این، شیمی سطح ماده باید چسبندگی سلول و علامت دهی داخل سلولی (intracellular signaling) را به نحوی ارتقاء دهد که سلول ها فنوتیپ طبیعی خودشان را بروز دهند. برای رشد سریع سلول، داربست باید دارای میکروساختار بهینه باشد، فاکتورهای مهم یک داربست عبارتند از اندازه خلل و فرج، شکل و مساحت ویژه سطح. خلل و فرج موجود در داربست در حقیقت مسیرهای غذارسانی سلول ها و دفع پسماندهای سلولی هستند. برای مثال خلل و فرج بهینه برای رشد سلولهای فیبروبلاست درون رست، خلل و فرج مناسب برای بازسازی پوست یک پستاندار بالغ30-350, 20-125برای بازسازی استخوان است. بنابراین هدف اصلی در ساخت داربست، کنترل دقیق اندازه خلل و فرج و تخلخل است. مورد دیگر نحوه ایجاد چسبندگی مناسب سلول به سطح داربست است که در این مورد هم شیوه های متفاوتی به کار برده می شود، یکی از ساده ترین شیوه ها به کارگیری رشته های کوچک پپتیدی در پروتئین های ECM است که به عنوان واسطه مسئولیت چسبندگی سلول به بیومواد را بر عهده دارند. اجزاء گوناگون سرم قابل حل (پروتئین ها، پپتیدها) و رشته RGD برای تسهیل چسبندگی سلول شناخته شده اند.

از آنجا که ECM بافت های مختلف باهم تفاوت دارد، داربست های مصنوعی به کار رفته برای هر بافت نیز با هم فرق می‌کند. تهیه داربست هایی با ماتریس های مختلف نیازمند به کارگیری روش های ساخت متفاوتی است که هر یک شیوه و کاربرد منحصر به خود را دارد. از جمله این روش ها می توان به Melt Casting , Freeze Drying , Membrane Lamination , Solvent Casting Gas Foaming , Polymerization, Phase Separationاشاره کرد.

قالب گیری حلال (Solvent Casting)‍: قالب گیری حلال یک روش ساده برای تولید داربست مهندسی بافت است. در این روش پلیمر در یک حلال مناسب حل شده و در قالب ریخته می شود. سپس حلال حذف گردیده و حالت پلیمر را در شکل مورد نظر حفظ می‌کند. این شیوه به شکل های قابل حصول محدود می شود. غالباً تنها طرح های قابل شکل‌گیری در این روش صفحات صاف و لوله ها هستند. البته با قراردادن صفحات صاف روی هم نیز می توان به اشکال پیچیده تر دست یافت. در این شیوه می توان با شستن ذراتی مانند کریستال های نمک کاشته شده درون پلیمر که Progen خوانده می شود، داربست را به صورت متخلخل درآورد. مزیت اصلی قالب گیری حلال سادگی ساخت بدون احتیاج به تجهیزات خاص است. همچنین از آنجا که عمل ساخت در دمای اتاق انجام می گیرد نرخ تخریب پلیمر زیست تخریب پذیر به روش قالب گیری حلال کمتر از فیلم های قالب گرفته شده از طریق تراکم خواهد بود. عیب اصلی قالب گیری حلال باقی ماندن احتمالی حلال سمی درون پلیمر است. برای رفع این عیب باید به پلیمر اجازه داد تا کاملاً خشک شده و سپس با استفاده از خلاء حلال باقی مانده را خارج نمود. عیب دیگر این روش احتمال تغییر یافتن ماهیت پروتئین و دیگر مولکول های موجود در پلیمر به واسطه استفاده از حلال است.

لایه سازی غشاء (Membrane Lamination): لایه سازی غشاء روش های درمانی از طریق سلول های کپسوله شده برای رهایش گسترده ای از محصولات به دست آمده از مولکول های کوچک (برای مثال، دوپامین، انکفالین ها) تا محصولاتی با ژن های بسیار بزرگ (مانند فاکتورهای رشد، ایمیونوگلوبولین ها) را در بر می گیرد. رهایش مواد فعال در مناطق خاصی از بدن به طور سنتی توسط کپسول های پلیمری تخریب پذیر و غیر تخریب پذیر که حاوی یک یا چند دارو هستند احاطه شده است. در این حوزه مواد در حین ساخت با یک ماتریس پلیمری ترکیب شده و سپس بعد از مدت زمانی مشخص از میان ماده (diffusion) و یا در خلال تخریب ماده (erusion) آزاد می شوند. در این جا کنترل مناسب کنتیک های آزاد شده از اهمیت خاصی برخوردار است. یک مثال در این مورد کنتیک های رها شده مرتبه صفر به دست آمده از میله های کوپلیمر استات اتیلن- ونیل (EVAc) به کار رفته در رهایش عامل های شیمی درمانی در مغز است. در طول دو دهه اخیر محققان تلاش کرده اند که مواد را از ناقل های رهایش هیبریدی زیست مصنوعی (bioartificial) که شامل لایه های غشا بر سطح اجزاء سلولی کپسوله شده که درون غشا هستند آزاد کنند. کاربرد و هدف اصلی سلول های کپسوله شده، درمان دردهای مزمن بیماری پارکینسون و دیابت نوع I، همچنین ناتوانی های دیگر ناشی از افت ترشح عملکرد سلول است که با کاشت اندام یا درمان های دارویی به طورکامل قابل مداوا نیستند. کپسوله کردن بافت عموما به دو شکل انجام می گیرد: لایه بندی غشا میکروکپسوله و ماکرو متخلخل در میکرو کپسوله سازی یک یا چند سلول با پراکندگی‌های کروی فراوان (با قطر 100-300 nm) کپسوله می شوند. در ماکرو کپسوله سازی تعداد زیادی از سلول ها یا توده های سلولی در یک یا چند کپسول نسبتاً بزرگ کاشته می شوند. مزیت روش دوم، پایداری شیمیایی و مکانیکی و سادگی بازیافت در صورت نیاز است. اولین دستگاهی که به این روش تأئیدیه ایالت متحده را کسب کرده است دستگاهی به نام کبدیار (Liver assist)

انجماد- خشک سازی (Freeze- Drying): این شیوه برای تولید داربست های PLG بسیار متخلخل با مزیت قابلیت تلفیق رشد پایه پروتئینی و فاکتورهای تفاضلی در زمان پردازش، معرفی شده است. این شیوه قادر به ایجاد داربست هایی با تخلخل بیشتر از 90% و کنترل خلاء و فرج هایی به اندازه 20- 200 است. این روش پردازش شامل ایجاد یک امولسیون از طریق هموژنیزه کردن محلول پلیمر- حلال و آب، سرد کردن سریع امولسیون جهت حفظ ساختار حالت مایع و حذف حلال و آب در اثر انجماد و خشک سازی است.

در این فرایند، در ابتدا دو محلول مخلوط شدنی فاز آب و یک فاز آلی را تشکیل می دهند. فاز آلی توسط حل شدن PLG با ویسکوزیته ذاتی ویژهدر MC ایجاد می شود. فاکتورهای زیست فعال و عوامل فعال را می توان در این فاز حل کرد. فاز آب از آب فوق خالص به همراه آب یا بدون افزودنی های حل شدنی مختلف مانند فاکتورهای زیست فعال هیدروفیل تشکیل شده است. سپس فاز آلی و آب در یک لوله آزمایش شیشه ای که 40% حجم آن آب است به هم اضافه شده و دو لایه نامخلوط را شکل می‌دهند. این لایه های نامخلوط به وسیله یک همگن ساز دستی که در سرعت های مختلف نتظیم می شود همگن شده و در یک قالب مناسب (برای مثال، شیشه یا مس) ریخته می شود سپس با گذاشتن سریع قالب بر روی بلوک مس در کنار نیتروژن مایع با دمای (~ -1960C) سرد می شود. نمونه های فوق در یک دستگاه انجماد- خشک سازی سفارشی 20 motorr و دمای آغازین –1100C منجمد و خشک می شوند. بعد از اینکه دمای داخل امولسیون برای یک ساعت در –1100C به تعادل رسید، دستگاه تراکم ساز خاموش شده و دستگاه متراکم ساز و امولسیون به آرامی در طی 12h تا دمای اطاق گرم می شوند. نمونه های به دست آمده در یک دستگاه خشک ساز خلا در دمای اتاق برای ذخیره سازی و حذف بیشتر هر گونه حلال باقیمانده قرارداده می شوند.

جداسازی فاز (Phase Separation): این روش بر اساس جداسازی فاز مایع- جامد در محلول پلیمر در اثر بلورینگی حلال عمل می‌کند. اسفنج به دست آمده در اثر فرآیند جداسازی فازمایع- جامد دارای مورفولوژی لوله ای شکل ناهمگون با یک ساختار نردبانی شکل داخلی است. اسفنج فوق با شبکه ای از خلل و فرج های پیوسته توسط القای گرمایی جداسازی فاز مایع- مایع ایجاد می شود. ماتریس رشته ای مصنوعی با فیبرهایی با قطری به مقیاس نانومتر توسط فرآیند ژل سازی به وسیله القای گرمایی تهیه می شوند. ماتریس های نانو رشته ای با ساختار ماکرومتخلخل به وسیله ترکیب روش پالایش پروژن و فرآیند ژل سازی به وسیله القای گرمایی به دست می آیند. اسفنج های متخلخل پلیمرهای زیست تخریب پذیر و آپاتیت های استخوانی معدنی شکل توسط فرآیند جداسازی فاز مایع- جامد و فرآیند زیست تقلیدی تهیه می شوند. جداسازی فاز محلول پلیمر را می توان به چندین روش ایجاد کرد، که شامل جداسازی از طریق غیر حلال، جداسازی فاز از طریق شیمیایی و جداسازی فاز از طریق گرمایی (TIPS) می شود. در فرایندTIPSکه یک روش نسبتاً جدید برای تهیه غشاهای متخلخل است، دمای محلول پلیمر کاهش یافته و جداسازی فاز رخ می دهد که فاز اول آن غنی از پلیمر و فاز دوم فقیر از پلیمر است. بعد از خارج سازی حلال از طریق عصاره گیری، تبخیر یا تصعید، پلیمر موجود در فاز غنی از پلیمر به شکل اسکلت سخت شده و فضاهای اشغال شده توسط حلال در فاز عاری از پلیمر به صورت خلل و فرج اسفنج پلیمر در می آیند. غشاهای به دست آمده از این فرایند معمولاً دارای خلل و فرجی با قطر چندین میکرومتر بوده و معمولاً برای داربست های مهندسی بافت مناسب نیستند.

بسپارش (Ploymerization): داربست های به دست آمده از طریق روش بسپارش کاندیدهای خوبی برای مهندسی بافت به شمار رفته و به دلیل سهولت ساخت نسبت به روش های دیگر ساخت داربست ارجحیت دارند. با وجودیکه پلیمرهای متخلخلی را می توان به این روش بسپارش کرد اما تعداد کمی از آنها منجر به داربست های متخلخل می شوند. در این روش ترکیب منومر در حضور حلالی که منومر در آن قابل حل ولی پلیمر غیر قابل حل است،درون قالب بسپارش می شود. گذار حلالیت در خلال بسپارش منجر به دو فاز می گردد، ساختار زیستی پیوسته پلیمر و حلال. بدین ترتیب داربست تولیده شده در نتیجه بسپارش برای ایجاد خلل و فرج های درهم نیازی به پالایش پروژن ندارند. اسفنج ها یا داربست های PHEMA ساخته شده به این روش دارای قابلیت دخول سلول بوده و حلال مازاد آنها معمولاً آب است. اسفنج های PHEMAبه منظور افزایش حجم پستان و جایگزینی غضروف بینی نگهدارنده بین بافت قرنیه و هسته مرکزی و جایگزین بافت های نرم به کار برده می شوند. یکی از معایب این اسفنج‌ها، آهکی شدن آنها پس از مرور زمان است. این اسفنج ها قابلیت تحمل اتوکلاو را داشته و به سادگی به اشکال مختلف تغییر فرم می دهند.

اسفنج سازی گازی (Gas Foaming): روش اسفنج سازی گازی به دلیل قابلیت تخلخل پذیری بالا بدون به کارگیری دمای بالا یا حلال آلی حائز اهمیت است. با حذف دمای بالا و حلال آلی می توان مولکول های زیست فعال بزرگ شامل فاکتورهای رشد را با حفظ فعالیت زیستی در پلیمر مجتمع ساخت. پلیمری که در این روش پردازش می شود PLGA است. در این روش گرانول های PLGA و پروژن که معمولاً کلرید سدیم است در یک کانتینر با فشار بالا (در حدود 5.5 Mpa) با CO2به مدت 24h به تعادل می رسند. در این مدت گاز CO2 در پلیمر که اکنون در تعادل ترمودینامیکی به حالت سیال در آمده است حل می شود. سپس فشار را به سرعت کاهش می دهند. افت سریع فشار سبب به هم خوردن تعادل ترمودینامیکی و در نتیجه تشکیل هسته حباب های CO2 در پلیمر می گردد. پلیمر که پس ازکاهش فشار تمایل به رسیدن به حالت جامد دارد به شکل اسفنج منبسط میشود. ذرات پلیمری منفرد در اطراف ذرات پروژن منبسط شده و پس از پالایش پروژن فوق یک داربست بسیار متخلخل با خلل و فرج های باز کنترل شده به دست می آید. از جمله مزایای این روش کنترل اندازه خلل و فرج و قابلیت ایجاد داربست های بزرگ، عدم استفاده از حلال آلی و دمای بالا را می توان نام برد.

طرح بسیار ساده ای از فرآیند مهندسی بافت بدین صورت است کهبافت از طریق biopsy خارج می گردد. بافت فوق می‏تواند Autograft (بافت خود فرد) یا Allograft (بافت فرد دیگر) یا Xenograft (بافت گونه دیگر) باشد. بافت به دست آمده در این مرحله همانند بانک خون وارد قرنطینه شده و از جنبه‏های مختلف بیماری زایی مانند وجود ویروس HIV یا هپاتیت C,B، و تغییرات بردارهای ژنی مورد بررسی قرار می گیرند. بافت ها تا زمان تعیین ایمنی نهایی در قرنطینه و شرایط سرد نگهداری می شوند.

مرحله بعد شامل تست های ایمنی است که شامل آزمون بافت از نظر Sterility در محیط تیوگلیکولات یا مواد تصویب شده دیگر،تعیین سمیت توسط آزمایش LAL و تست میکوپلاسما توسط کشت مستقیم در محیط Sentry Cell Culture می‌شود.

پس از مراحل فوق پردازش بافت که شامل دو قسمت گزینش و جداسازی سلول از بافت است شروع می گردد. در مرحله جداسازی، سلول‏ها از طرق مختلف از بافت جدا می‏شوند. این طرق شامل روش‏های برون کاشت، آنزیمی، مکانیکی، تجزیه شیمیایی، تزریقی و ترکیبی می‌شود. گزینش سلولی بر اساس خاصیت منحصر به فردی که یک سلول را از دیگری متمایز می کند مانند چگالی، اندازه، نشانه گذاری، گذرگاههای منحصر به فرد متابولیکی و احتیاجات غذایی صورت می گیرد.

سلولهای بدست آمده بر روی داربست کاشته شده و در محیط کشت سلولی که شامل مخلوطی از مواد غذایی ضروری (نمک‏ها، آمینو اسیدها، ویتامین‏ها، کربوهیدرات‏ها، اسیدهای چرب)، بافرها (تثبیت کننده‏ها) و عناصر ردیابی بصورت مکمل فاکتورهای میتوژنیک مشتق شده از حیوان، هورمون‏های مصنوعی و فاکتورهای رشد می باشد قرار می گیرد. انواع خاصی از سلولهای برای تکثیر نیازمند هم کشتی با سلولهای feeder هستند.

سلولها برای مدتی معین بر روی داربست کشت یافته و سپس در محل آناتومیکی مورد نظر Transplant می شوند.

فهرست مطالب:

پیشگفتار

نتایج قانونمند و استاندارد شده

گزینش و جداسازی سلول

تولید داربست‏های پلیمری: قالب گیری حلال

تولید داربست‏های پلیمری: لایه سازی غشاء

تولید داربست‏های پلیمری: انجماد - خشک سازی

تولید داربست‏های پلیمری: اشکال کامپوزیت پلیمر- سرامیک

تولید داربست‏های پلیمری: جداسازی فاز

تولید داربست‏های پلیمری: پلیمریزاسیون (بسپارش)

تولید داربست‏های پلیمری: پردازش اسفنج گازی

بر هم کنش‏های سلولی سطح مصنوعی: بیومواد خود مجتمع

بر هم کنش‏های سلولی سطح مصنوعی: چسبندگی سلول هدف

پروژه رشته برق با بررسی کابل‌های زیرزمینی. doc

نوع فایل: word

قابل ویرایش 120 صفحه

چکیده:

در این پروژه ما در مورد مشخصات الکتریکی کابل مانند گنجایش خازنی، امپدانس، مقاومت عایقی و تلفات کابل و ضریب قدرت عایقی در کابل‌ها و روش محاسبه امپدانس کابل‌های موازی و همچنین در مورد کابل‌های موازی و راکتانس های توالی مثبت و منفی و صفر کابل‌ها با بررسی اثر مسیر برگشت زمین و غلاف بر روی کابل‌های تک‌رشته‌ای و سه‌رشته‌ای و همچنین روش حذف کردن راکتانس خازنی بحث خواهیم کرد و در ادامه با انواع کابل‌های زیرزمینی و همچنین مواد بکار رفته در عایق‌ها و نوع هادی‌های موجود در کابل‌ها و تکنیک‌های نصب و روش‌های حفاظت کابل‌های مختلف در شرایط محیطی و جوی متفاوت و تنش‌ها مکانیکی و حرارتی موجود در کابل‌ها و انواع خطا‌های موجود در کابل مانند قطع‌شدگی و یا اتصال زمین با استفاده از تکنیک‌های مختلف آشنا خواهیم شد.           

مقدمه:

همانطور که می‌دانید در بین انواع مختلف انرژیهایی که تا کنون شناخته شده است. انرژی الکتریکی یکی از بهترین و مناسبترین انرژیها می‌باشد و به علت سهولت در انتقال این انرژی نسبت به سایر انرژیها در تهیه سایر انرژیهای مورد نیاز نیز از آن استفاده می‌گردد. جهت انتقال انرژی الکتریکی از مراکز تولید به مراکز مصرف ابتدا پس از تولید انرژی الکتریکی به منظور کاهش تلفات توسط ترانسفورماتورهای افزاینده ولتاژ را افزایش می‌دهند ولتاژ تولیدی توسط ژنراتورها تقریباً در حدود KV20 کیلوولت می‌باشد و بوسیله ترانسهای افزاینده این ولتاژ به مقدارهای 63-132-400 کیلو ولت تبدیل می‌شود. پس از انتقال این انرژی توسط کابلهای هوایی مجدداً در مراکز مصرف و توزیع توسط ترانسفورماتورهای کاهنده ولتاژ کاهش می‌یابد. اصولاً در بخش توزیع انرژی الکتریکی در صنعت از دو روش 1- استفاده از سیم های هوایی و دیگری 2- استفاده از کابلهای می‌باشد. که در این پروژه ما در مورد بررسی و شناخت انواع کابلها و چگونگی استفاده آنها توضیح می‌دهیم.

فهرست مطالب:

مقدمه :

فصل اول : انواع کابهای زیر زمینی

1-1- کابلهای فشار متوسط

1-1-1- کابلهای زرهی

1-1-2- کابلهای کمربندی

1-1-3- کابل H

1-2- کابلهای فشار قوی

1-2-1- کابل روغنی

1-2-1-1- الف : کابل روغنی با فشار کم

1-2-1-2- کابل روغنی با فشار زیاد

1-2-2- کابل گازی

1-2-2-1- کابل گازی با فشار داخلی در غلاف آلومینیومی

1-2-2-2- کابل گازی با فشار داخلی در لوله فولادی

1-2-2-3- کابل گازی با فشار خارجی در لوله فولادی

1-2-2-4- کابل کپسولی با گاز SF6

2-3- کابل لاستیکی و پلاستیکی

1-3-1- کابل پروتودور

1-3-2- کابلی پلی اتیلن

1-4- کابل فشار قوی جریان دائم

1-5- نشانه‌های شناسائی کابلها

فصل دوم : مشخصه‌های الکتریکی کابلها

2-1- گنجایش خازنی- مقاومت خازنی- ضریب گنجایش- کاپاسیتانس

2-1-1- گنجایش خازنی کابلهای تک رشته‌ای

2-1-2- کابلهای سه رشته‌ای با حفاظ مشترک

2-1-3- گنجایش یا مقاومت خازنی در واحد طولC'b

2-2- امپدانس- مقاومت ظاهری- مقاومت مرکب

2-3- مقاومت عایق

2-3-1- مقاومت عایقی در واحد طول و پدیده نشت

2-4- ضریب قدرت عایق (زاویه افت عایق)

2-4-1- تلف عایق

2-4-2- توزیع تنش (ولتاژ) الکتریکی در تنه کابل و محاسبه آن

2-4-3- توزیع تنش الکتریکی(ولتاژ)a.c در کابلهای حفاظدار

2-4-3-1- تنش در سطح رسانا

2-4-3-2- قطر رسانا

2-4-3-3- توزیع تنش d.c.

2-5- تلفات کابل

2-5-1- تلفات رسانا

2-5-2- تلفات عایق

2-5-3- تلفات حفاظ فلزی- غلاف فلزی- زره

2-5-3-1- تلف جریانهای سرگردان (گردابی)

2-5-3-2- تلف مداری غلاف

2-6- تعیین افت ولتاژ

2-6-1- مسیرهای کوتاه

2-6-2- مسیرهای طولانی (بلند)

فصل سوم : راکتانسهای توالی مثبت و منفی و صفر کابها

1-3- راکتانس و مقاومت توالی صفر

1-3-1- کابل سه رشته‌ای

3-1-1- هنگامی که هر دو مسیر برگشت زمین و غلاف وجود داشته باشد.

3-1-2- هنگامی که فقط مسیر برگشت غلاف وجود داشته باشد.

3-1-3- هنگامی که فقط مسیر برگشت زمین وجود داشته باشد (کابلهای بدون غلافe.g)

3-2- کابلهای تک رشته‌ای

3-3- حذف کردن راکتانس خازنی

3-3-1- برای کابل‌های تک رشته‌ای و سه رشته‌ای غلافدار

فصل چهارم : محاسبه امپدانس کابلهای موازی

4-1- محاسبه امپدانس کابلهای موازی

4-1-1- کابلهای تک رشته‌ای

فصل پنجم : تکنیکهای نصب کابها

5-1- حمل و نقل

5-2- تخلیه قرقره

5-3- حداقل دما برای نصب کابل

5-4- حداقل شعاع خمش

5-6- کشش مجاز کابل

5-6- روشهای مختلف کابل کشی

5-6-1- کابل بکار رفته در داخل پستهای توزیع

5-6-2- کابلهای خارج شده از پستهای توزیع

5-6-2-1- دفن کابل در زمین

5-6-2-2- سیستم مجرای کابل یا سیستم زیرزمینی

5-7- توصیه‌های عمومی درباره کابل کشی

5-7-1- تنش‌های مکانیکی خارجی

5-7-2- تنشهای حرارتی خارجی

5-7-3- حفاظت در برابر عوامل جوی و مواد خورنده

5-7-4- اتصال به زمین و تداوم الکتریکی پوششهای فلزی کابلها

5-7-5- جداسازی یا تفکیک کابل کشیهای مربوط به مدارهای با ولتاژ خیلی پایین و وسایل ارتباطی

5-7-6- انتخاب وسایل کابل کشی

5-7-7- نقاط تجمع آب یا گرد وخاک

5-7-8- آماده سازی انتهای کابل

5-7-8-1- کابلهای با عایق پلیمری با ولتاژ 1/0.6 کیلوولت

5-7-8-1- کابل با عایق پلیمری و ولتاژ بالاتر از 1/ 6/0 کیلوولت تا 30/18 کیلوولت

5-7-9- ذخیره طول معینی از کابل در هنگام نصب

5-8- کابل‌کشی در داخل پست

5-8-1- کابل‌کشی روی دیوار یا سقف یا قفسه و سینی کابل

5-8-2- کابل در کانال

5-3- کابل‌کشی در خارج از پست

5-3-1- خواباندن کابل در گودال و دفن آن در زمین

5-3-1-1- مسیر کابل

5-3-1-2- حفر کانال

5-3-1-3- نصب کابل

5-3-1-4- عبور کابل از لوله

5-3-2-روشهای مختلف کشیدن کابل

فصل ششم : عیب یابی در کابلها

6-1- انواع عیب در کابل

6-1-1- الف- چگونگی تشخیص اینکه عیب اتصال زمین و یا اتصال کوتاه در کابل می‌باشد

6-1-2- ب- چگونگی تشخیص قطع بودن در کابل

6-2- مشخص کردن فاصله محل وقوع اتصال کوتاه در کابل به روش مقایسه‌ای

6-3- تعیین محل اتصالی در کابل توسط مقاومت

6-4- چگونگی تعیین مکان اتصال کوتاه کابل با زمین

6-4-1- بوسیله مقایسه در افت ولتاژ‌ها

6-4-2- تعیین محل اتصال به زمین در کابل با روش دو نقطه‌ای یا هاین سل مان

6-4-4- تعیین فاصله محل اتصال به زمین با استفاده از پل‌اندازه‌گیری(Murray) :

6-4-5- تعیین محل اتصالی در کابل با استفاده از روش جهت جریان یا وورم باخ

6-4-6- تعیین محل اتصالی در کابل به طریق استفاده از پل فشار قوی (Murray):

6-5- چگونگی تعیین محل قطع شدگی هادی در یک کابل

6-5-1- با استفاده از ظرفیت خازنی کابل

6-5-2- تعیین محل قطع شدگی در کابل با استفاده از منبع جریان وگوشی

نتیجه گیری و پیشنهاد

منابع

منابع و مأخذ:

[1]- Electric Power Transmission System Engineering, Turan Gonen

[2]- Power Cable Installaction Practice, E.W.Jones

[3]- کابل، شرکت سیم و کابل ابهر- محمد بانکیان

]4[- کابل و کابل‌کشی- مهندس علی مسگری، مهندس هادی قناد – تیر ماه 1375

[5]- عایق و فشارقوی- دکتر رحمت‌الله هوشمند 1382 دانشگاه شهید چمدان

[6]- مهندسی فشارقوی الکتریکی پیشرفته- دکتر حسین محسنی بهار 1377 دانشگاه تهران

[7]- استاندارد کابل‌های مورد استفاده در شبکه توزیع- جلد چهارم، راهنمایی نصب و تعمیر کابل