پروژه و تحقیق-مواد سرامیکی و نحوه فراوری آنها- در 80 صفحه-docx

اختصاصی از هایدی پروژه و تحقیق-مواد سرامیکی و نحوه فراوری آنها- در 80 صفحه-docx دانلود با لینک مستقیم و پر سرعت .

دست یابی سفالگران چینی به تکنولوژی ساخت کوره هایی با دمای 1200 درجه سانتی گراد سبب شد تا ظروف پخته شده در این دما تخلخل بسیار کمی داشته باشند. در حدود سال 600 میلادی، سفالگران چینی ترکیب خاک چینی ((petuntse را کشف کردند که در هنگام پخت با کائولن واکنش داده و ماده ای شیشه ای ایجاد می کرد. مارکوپولو در سال 1292 نام این سرامیک را  alla porcella نهاد و امروزه این سرامیک ها با نام پرسلان شناخته می شوند. تلاش اروپایی ها برای ساخت بدنه هایی مشابه با این سرامیک ها سرانجام در سال 1710 در آلمان به نتیجه رسید و اولین خط تولید انبوه پرسلان در سال 1800 در انگلستان راه اندازی شد. تغییرات مهم در صنعت سرامیک در سال 1800 اتفاق افتاد و منجر به تولید مواد جدیدی گردید که خواصی متفاوت با سرامیک های سنتی داشتند.

 

 

سفال، سنگینه، پرسلان، آجر، شیشه و سیمان همگی سرامیک های سنتی هستند که امروزه نیز تقریبا در تمام عرصه های زندگی مورد استفاده قرار می گیرند. آن ها هنوز از مواد طبیعی استخراج شده از زمین تشکیل می شوند. اما تغییرات مهمی در دهه 1800 رخ داد که منجر به ظهور سرامیک های جدید ساخته از مواد تخلیص شده و حتی مصنوعی شد که دارای خواصی بودند که سرامیک های سنتی فاقد آن بودند. این سرامیک های جدید که به آن ها سرامیک های مدرن، ظریف یا پیشرفته می گویند راه را برای تمدن جدید هموار ساختند. تاریخ سرامیک های نوین تا حدی شبیه یک معما است که باید قطعات گوناگون آن را یافت تا بتوان تصویر کلی آن را مشخص کرد. کشف الکتریسیته، پیشرفت های اولیه در شیمی و اختراع خودرو همگی به حل این معمای سرامیکی کمک می کنند. حتی تلاش های مردم قدیم برای جادوی ساخت سنگ های قیمتی مانند یاقوت و الماس نقش مهمی در توسعه سرامیک های نوین بازی می کند.

توسعه سرامیک ها تاثیر بسیار زیادی بر تمدن گذاشته است. فقط در یک قرن گذشته، دانش ما نسبت به سرامیک ها به حد انفجار رسیده است. اینک ما برخی از رفتار سرامیک ها که قرن ها ذهن انسان را به خود مشغول کرده بود، شناخته ایم. حال می توانیم سرامیک ها را طراحی و مهندسی و با مواد دیگر مخلوط کنیم تا تقریبا هر مشکلی را برطرف کنیم. برای داشتن بسیاری از محصولات فوق العاده مانند رادیو، تلویزیون، الیاف شیشه ای، لیزر، فراصوت، اسباب مایکروویو و مخابرات، هواپیمای جت، رایانه خانگی و تلفن همراه مرهون سرامیک های نوین هستیم.

دسته بندی سرامیک ها

به علت گستردگی ترکیبات سرامیکی دسته بندی های متفاوتی برای آن ها صورت گرفته است.

از نقطه نظر تاریخی می توان سرامیک ها را به دو دسته سنتی و مدرن تقسیم بندی نمود:

- سرامیک های سنتی عمدتا سرامیک های سیلیکیاتی هستند که از جمله آن ها می توان به محصولات رسی،سیمان و شیشه های سیلیکاتی اشاره نمود.

- سرامیک های مدرن دارای خواص حرارتی، مکانیکی و شیمیایی ویژه ای هستند. سرامیک های اکسیدی بسیار خالص مانند آلومینا و زیرکونیا، سوخت های هسته ای بر پایه اکسید اورانیم، کاربید ها و نیتریدهای سرامیکی و شیشه سرامیک ها در دسته سرامیک های مدرن جای می گیرند.

سرامیک های مدرن بر اساس ترکیب شیمیایی به دو دسته سرامیک های اکسیدی و غیر اکسیدی تقسیم بندی می شوند.

از میان سرامیک های اکسیدی می توان از آلومینا (Al2O3)، زیرکونیا (ZrO2)، توریا (ThO2)، برلیا (BeO)،منیزیا (MgO) نام برد.

از میان سرامیک های غیر اکسیدی می توان به نیترید سیلیسیوم (Si3N4)، نیترید بور (BN)، کاربید سیلیسیم (SiC) و کاربید تنگستن (WC) اشاره کرد.

 

کاربرد سرامیک ها

به علت وجود ترکیب های زیاد بین اتم های فلزی و غیر فلزی که اجزای سرامیکی را تشکیل می دهند، امکان وجود سرامیک های گوناگون وجود دارد. افزون بر این، برای هر ترکیبی از اتم ها، امکان ایجاد آرایش های ساختاری متعدد وجود دارد. سرامیک ها می توانند چند عنصری و چند فازی باشند و از طرفی معمولا دارای اتم های مختلفی هستند که به صورت ناخالصی وارد ساختار آن ها شده اند. از این رو امکان ایجاد مواد جدید، نامحدود خواد بود. با وجود این، در عمل، ساخت حتی یک سرامیک ساده وقت و منابع زیادی را می گیرد. بنابراین، فقط برخی از مواد برای توسعه مد نظر قرار گرفته می شوند. تعیین اینکه کدام ماده منتخب، منابع قابل دسترس دارد یا از نظر اقتصادی قیمت مناسب دارد را دوباره باید بررسی کرد.

از بین تمامی کشورهای صنعتی، ژاپن دور اندیش ترین کشور بوده و در این راه همت زیادی داشته و برای توسعه سرامیک های جدید برنامه ریزی کرده است. شکل روبرو نموداری است که کاربردهای مختلف سرامیک ها را نشان می دهد و توسط ژاپنی ها تهیه شده است. ژاپنی ها سیاست خود را به خرید فناوری و اسناد انحصاری از تمام کسانی که ایده های نوین دارند، معطوف کردند و اعتقاد دارند که طرح ویژه شان، جهان کاربردهای سرامیک پیشرفته را، هدایت خواهد کرد. سپس روی تکمیل مواد و فرآیندها، جت کاربردهای ویژه تمرکز خواهد کرد.

این شکل کاربردها، خواص و عملکرد سرامیک ها را شرح می دهد. ژاپن در مورد سرامیک های عملگر، بزرگترین صنایع را به طور موفقیت آمیزی بعد از جنگ جهانی دوم توسعه داده است. برای مثال، در عرصه انرژی هسته‏ ای، ژاپن مقدار زیادی از نیروی الکتریکی مورد نیاز خود را توسط تجهیزات هسته ای (12 درصد در سال 1982) تولید کرد و در این راستا آن را توسعه می دهد.

هدف آن ها تولیدی معادل 51 میلیون کیلو وات الکتریسیته (تا 1990) توسط تجهیزات هسته ای بود. بیشتر تجهیزات هسته ای مورد نیاز را، خودشان ساختند.

عملکرد الکتریکی، مغناطیسی مواد، صنعت بزرگ الکترونیک ژاپن را تشکیل می دهد و در ژاپن تمام کاربردها در تجهیزات الکترونیکی به طور موفقیت آمیزی به کار گرفته شدند. عملکرد مکانیکی به طور وسیعی در صنعت خودرو مورد توجه قرار گرفته و در ژاپن برتری داشته است. یکی از بخش های مهم در قسمت کاربردها، ابزار قالب ها است. با ابزارهای برش سرامیکی می توان فلزات را با سرعت خیلی بالایی برش داد و در نتیجه قیمت محصول نهایی کاهش خواهد یافت. ژاپن ابزارهای صنعتی جدید و پر حجمی را نیز توسعه داده است که در این ابزارها،استفاده از تراشه های سرامیکی پیشرفته مورد نیاز بوده است. دیگر کشور ها، به خصوص آمریکا، می کوشند تا موقعیت از دست داده خود را در رقابت با صنعت خودرو دوباره کسب کنند. در کل نمودار، طرح کلی ژاپن جهت توسعه سرامیک های جدید به منظور رهبری بیشتر در دوره فراصنعتی نمایان می شود.

در شکل جدول زیر تفاوت های بین سرامیک های سنتی با سرامیک های جدید یا ظریف نشان داده شده است. فرآیند های پیچیده در سمت راست جایگزین فرآیند های نسبتا ساده ی تولید در سمت چپ شده اند. در نتیجه کاربرد های متفاوتی حاصل شده است. نظیر کاربردهایی در زمینه موشک، راکتور های هسته ای، توربین و خودرو. این تغییر به سبب کنترل ریزساختار سرامیک صورت گرفته است که این ریزساختار فقط توسط تجهیزات پیشرفته ای نظیر میکروسکوپ الکترونی قابل مشاهده است.

فرآوری سرامیک ها

یک ویژگی مهم سرامیک ها که برای هر فردی آشنا است تردی و شکست آن ها با کمی تغییر فرم و یا بدون تغییر است. این رفتار با رفتار فلزات که تسلیم شده و تغییر فرم می دهند، متفاوت است. در نتیجه سرامیک ها را نمی توان با روش مورد استفاده برای فلزات شکل داد. دو روش عمده برای شکل دادن سرامیک ها توسعه یافته است. یکی از آن ها استفاده از مخلوطی از ذرات سرامیکی ریز با یک مایع، چسب یا ماده روغن کاری کننده است (مانند مخلوط پلاستیک رس – آب) که دارای خواص رئولوژیکی مناسب و قابلیت شکل دادن است. آنگاه با یک عملیات حرارتی، این مخلوط ذرات ریز به یک محصول یکپارچه و مستحکم تبدیل می شود. در این روش باید ابتدا ذرات ریز را تهیه کرد و شکل داد و سپس با حرارت دادن آن ها را به یکدیگر چسباند. روش دوم ذوب کردن ماده و شکل دادن مذاب حاصل در حین سرد کردن و انجماد آن است. این روش بیشتر برای شکل دادن شیشه ها به کار می رود. برای تکمیل، باید به روش های شکل دهی توسط قالب یا با غوطه ور کردن یک الگو در دوغاب حاوی چسب سرامیکی مانند سیمان پرتلند یا اتیل سیلیکات نیز اشاره کرد.

علاوه بر فرآیند های متداولی که در مورد آن ها توضیح داده شد، فرآیند های دیگری وجود دارد که روش های شکل دهی را تقویت، اصلاح و گسترش می دهند و یا جایگزین آن ها می شوند. این روش ها عبارتند از اعمال لعاب، مینا و پوشش ها، پرس گرم، روش های اتصال فلز به سرامیک، تبلور شیشه، پرداخت و ماشین کاری، ساخت بلورها و فرآیندهای بخار – رسوب.

سرامیک ها از دید icers.org

به طور کلی علم سرامیک را می توان به دو شاخه سرامیک فیزیکی و سرامیک صنعتی تقسیم کرد. سرامیک فیزیکی درباره ساختمان  مواد سرامیکی و خواص آنها بحث می کند. در این شاخه ساختمان اتم، اتصالات بین اتم ­ها، ساختمان­ های بلوری، ساختمان شیشه، معایب ساختمانی، استحاله‌های فازی، رشد دانه‌ها، تبلور مجدد و مباحثی نظیر آنها مورد بحث قرار می گیرد. علاوه بر این خواص الکتریکی، مغناطیسی، نوری، حرارتی و مکانیکی سرامیک ­ها هم مورد بحث قرار می گیرند. اصولا مراحل ساخت هر جسم سرامیکی به صورت زیر است: انتخاب مواد اولیه و تغلیظ و تخلیص آن، آماده‌سازی مواد اولیه (خردکردن - دانه‌بندی - مخلوط کردن )، شکل دادن، خشک کردن، پختن (زینتر کردن) ...

 آشنایی با سرامیک : سرامیک چیست؟

سرامیک مشتق از کلمه keramos یونانی است که به معنی سفالینه یا شئی پخته شده است. در واقع منشا پیدایش این علم همان سفالینه‌های ساخته شده توسط انسان­های اولیه هستند. در واقع قبل از کشف و استفاده فلزات، بشر از گل­های رس به علت وفور و فراوانی آنها و همچنین شکل‌گیری بسیار خوب آنها در در صورت مخلوط شدن با آب و درجه حرارت نسبتاً پایین پخت آنها استفاده می‌کرد. آلومینوسیلیکات­ها که خاک­های رسی خود آنها به حساب می‌آیند، از عناصر آلومینیوم، سیلیسم و اکسیژن ساخته می‌‌شوند که این سه عنصر بر روی هم حدود 85 درصد پوسته جامد کره زمین را تشکیل می‌دهند. این سه عنصر فراوانترین عناصر پوسته زمین هستند.

  صنعت ساخت سفالینه‌ها در 4000 سال قبل از میلاد مسیح پیشرفت زیادی کرده بود. اکنون، سرامیک را به طور کلی به عنوان هنر و علم ساختن و به کار بردن اشیاء جامدی که اجزاء تشکیل­دهنده اصلی و عمده آنها مواد غیرآلی و غیرفلزی می‌باشند، تعریف می‌کنیم و بررسی ساختمان و خواص اینگونه مواد نیز جزء این علم است.

  فرآورده‌های سرامیکی :

  این فرآورده‌ها را می‌توان به دو گروه عمده تقسیم کرد:

  1- سرامیک­های سنتی: اساساً مواد تشکیل­دهنده صنایع سیلیکاتی یعنی محصولات رسی، سیمان و شیشه‌های سیلیکاتی و چینی‌ها هستند.

  فرآورده‌های شیشه‌ای بزرگترین بخش صنعت سرامیک محسوب می‌شوند. سایر بخش­ها به ترتیب اولویت عبارتند از :

  محصولات سیمانی داخلی ( مانند سیمان­های هیدورلیکی که در صنایع ساختمانی به مصرف می‌رسند .)

  سفیدآلات، ( Whiteware ): شامل سفالینه‌ها، چینی‌‌ها و ترکیبات چینی مانند هستند .

  لعابهای چینی

  محصولات رسی ساختمانی: که به­طور عمده از آجرها و کاشی‌ها تشکیل می‌شوند .

  دیرگدازها

  صنعت سازنده مواد ساینده: عمدتاً ساینده‌های سیلسیم کاربیدی و آلومینائی

  2- سرامیک­های نوین: این دسته برای جوابگوئی به نیازهای مخصوص مانند مقاومت حرارتی بیشتر، خواص مکانیکی بهتر و خواص الکتریکی ویژه و مقاومت شیمیایی افزونتر به وجود آورده‌اند.

  گروهی از انواع این نوع سرامیک­ها عبارتنداز :

  سرامیک­های اکسیدی خالص با ساختمانی یکنواخت: به عنوان اجزاء الکتریکی با دیرگداز بکار می‌روند . اکسیدهایی مانند آلومینا ( Al 2 O 3 ) ، زیرکونیا ( ZrO 2 ) ، توریا ( ThO 2 ) ، بریلیا ( BeO ) و منیزیا ( MgO ) بیشتر مورد استفاده قرار می‌گیرند . 

  سرامیک­های الکترواپتیکی (الکترونیکی – نوری): مانند نایوبیت لیتیم ( LiNbO 3 ) و تیتانات که اینها محیطی را فراهم می‌آورند که بوسیله آن علائم الکتریکی به نوری تبدیل می‌شوند .

  سرامیک­های مغناطیسی: این مواد اساس واحدهای حافظه مغناطیسی را در کامپیوترهای بزرگ تشکیل می‌دهند .

  تک بلورها

پاورپوینت-نانو کامپوزیت ها و ساختار وکاربرد آنها- در 72 اسلاید-powerpoin-ppt

اختصاصی از هایدی پاورپوینت-نانو کامپوزیت ها و ساختار وکاربرد آنها- در 72 اسلاید-powerpoin-ppt دانلود با لینک مستقیم و پر سرعت .

-

کامپوزیت ماده ای است که دارای چهار ویژگی زیر باشد:

1- جامد

2- مصنوعی ( در این تعریف کامپوزیت های طبیعی حذف می شوند )

3- متشکل از دو یا چند جز ( یا فاز ) که از نظر شیمیایی یا فیزیکی کاملا” متفاوتند و بصورت پراکنده کنار هم قرار گرفته اند و لایه مشترکی بین آنها وجود دارد .

4- دارای خواص و ویژگی های مطلوبی هستند که هیچ یک از فازهای تشکیل دهنده به تنهایی نمی توانند آنها را داشته باشند .

تاریخچه فناوری نانو
فناوری نانو حدود نیم قرن پیش، در دهه های آخر قرن بیستم همراه با توسعه فناوری های نوین  تصویربرداری، دستکاری و شبیه سازی ماده در مقیاس اتمی پدید آمده است.  نانو در گذشته فیزیک اتمی نامیده می شد، پس از کابردی شدن آن، نام آن نانوشد، به همین دلیل نانو یک علم جدید نیست، اما کاربردی شدن آن زندگی انسان  رادگرگون ساخت. ایده نانوتکنولوژی رابرای اولین بارEric Drexler  به دنیا عرضه نمود، او درآزمایشگاه مشهورMIT متعلق به انستیتوForesight مطالعات خود را باسیستم ها بیولوژیکی شروع کرده وسپس متوجه شد که می توان دستگاه های ملکولی تولید کرد بدین ترتیب ایده نانو تکنوژلوی به نام او ثبت شد. اصطلاح "نانو" برگرفته از یونان قدیم است وبه معنی" کوتوله" بوده است.

جایگاه فناوری نانو در علوم مهندسی 
 علم میان رشته ای نانوتقریبا" تمامی علوم  مهندسی وپزشکی رادر برگرفته است. تاکنون بیشترین کاربرد را درصنایع سنگین، بهداشت، نساجی و کشاورزی داشته ودر صنایعی نظیر رنگ، اتومبیل، کامپیوتر، شیمی، تصفیه آب وغیره نیز درحال توسعه است. محصولات  نساجی حاصل از فناوری نانو در کشورهای آلمان  وانگلیس بیشترین رواج رادارند. تولید کفش ها و لباس هایی که با حفظ گرمای بدن وتاثیر درگردش خون، باعث کاهش خستگی وراحتی  می شوند نیز ازدستاوردهای سحرآمیزعلم نانو است. 
ساخت، دستکاری و آنالیز نانو- سیستم ها، توابع مختلفی راکه قبلا" از وجود آن بی خبر بوده ایم آشکارو استفاده مفید وعرضه آنها به بشر باعث پیشرفت‌های ارزنده ای دراستانداردهای زندگی می شود. مهندسی سیستم‌های خلاء پیشرفته وایجاد توانایی های علمی در علوم مهندسی و پزشکی از قبیل; نمایش، تطبیق نیروهای مکانیکی و تعیین مشخصات آنها درسطح نانو، شروع وخاتمه تثبیت وپی گیری انجام کارهای مختلف در نانو ثانیه ها، بررسی پیشرفت تکنیک های آنالیتیکی مانند; آنالیزهای شیمیایی در ابعاد نانو وازطرفی  فرصت دست یابی علوم مهندسی  به نانوسنسورها، عناصرحافظه وتجهیزدستگاه‌های جدید وموثردرعلم پزشکی ازدستاوردهای این فناوری است.

فولرین  C60) Fulleren)به دلیل ساختار خاص آن کاربردهای بسیاری؛ ازجمله عناصر حافظه در صنعت کامپیوتر و روان‌کننده‌های جامد در روغن موتوررا دارا می باشد.

تاثیرات فناوری نانو در زندگی انسان
بهره گیری از خواص ماده درمقیاس نانو، نویدبخش فواید و منافعی می باشد که موجب تحولات  اساسی در زندگی انسان می شود. صرفه جوئی در مصرف انرژی، صرفه جویی اقتصادی، صرفه جویی در زمان، تامین محصول بیشتر باهزینه کمتر، افزایش کیفیت محصول ودرنتیجه افزایش کیفیت واستانداردهای زندگی، ایجاد زندگی سالم، کاهش وابستگی های اقتصادی به سایر تکنولوژی های پیشرفته وافزایش درآمدهای ملی از جمله فوایدی است که می توان نام برد.    
بودجه صرف شده در فناوری نانو درسال 2008 مبلغ 8/6 میلیارد دلارواین بودجه برای سال  2015 به میزان یک تریلیون دلاروبرای سال 20200 چهاربرابراین رقم پیش بینی شده است.

نانو تکنولوژی یعنی فناوری یک میلیاردم متر یا تکنولوژی اتمها . در زبان یونانی نانو بمعنای کوتوله و معادل یک میلیاردم می باشد یعنی 50000 بار نازکتر از ضخامت یک تار مو یعنی اندازه چندین اتم. اگر انسان به این اندازه بزرگ شود 2 میلیون کیلومتر طول قد او می شد یعنی به اندازه 5 برابر فاصله ماه تا زمین. قطعات الکترونیکی هر روز کوچکتر می شوند . ما از لامپهای رادیوهای پدربزرگهامان به اجزای نیمه رسانا در مدارهای الکترونیکی رسیدیم ونهایتا کیتها ساخته شد که شامل میلیونها ترانزیستور می باشند. صنایع میکرو الکترونیک از بزرگ به کوچک رسیده اند روش کل به جزء ولی در نانوتکنولوژی از جزء به کل می رسند و بدین ترتیب می توان ساختارهای جدیدی ساخت این مواد که خواص جدیدی دارند مواد هوشمند نامیده میشوند

بطور مثال اگر یک سطح ساخته شده از مولکولهای آب گریز داشته باشیم این سطح خودش را تمیز می کند چون آب با سطح برخورد نمی کند و آلودگی را از خودش دور می کند . دلیل خشک ماندن سطح برگ نیلوفر آبی نیز همین است.آب روی شیشه معمولی پخش می شود ولی  آب روی سطحی با ساختار نانو نمی ماند با یکنواخت سازی سطوح می توان سطحی کاملا ضد خش را بوجود آورد . امروزه پنجره هایی ساخته می شود که شفافیتشان با جریان الکتریسیته تغییر می کند یا شیشه هایی که در دماهای بالا عایقند .

رسیدن به ماده را از اتمها شروع می کنیم فرض کنید می توانیم آنها را ببینیم و ابزار لازم را در اختیار داریم ( میکروسکوپ قرن 21 بر اساس پدیده کوانتوم ) . رد شدن توپ از دیوار در مکانیک کلاسیک غیر ممکن است ولی در مقیاس اتمی الکترونها می توانند از لایه ها و ساختارها رد شوند ، اساس کار این میکروسکوپ همین است . به کمک این وسیله سطح مواد را در مقیاس اتمی بررسی میکنیم قلب میکروسکوپ موازی سطح ماده حرکت می کند البته ماده باید رسانای جریان الکتریسیته باشد هرگاه نوک میکروسکوپ از روی یک اتم رد شود الکترونها از ماده وارد نوک میکروسکوپ می شوند بدین شکل جریان ضعیفی بوجود می آید هر چه این نوک به ماده نزدیکتر شود جریان قویتر می شود این جریان را بر حسب ارتفاع محاسبه می کنند نقطه به نقطه و خط به خط این کار انجام می شود و به این شکل تصویر توپوگرافی از سطح ماده بدست خواهد آمد. این تصویر کاملا دقیق بوده و می توان بوسیله آن نه تنها ماده را در مقیاس اتمی دید، بلکه می توان در مقیاس اتمی روی آن کار کرد .

در حقیقت میکروسکوپ الکترونی دقیقترین و بهترین ماشین ابزار دنیاست . با دادن بار الکتریکی می توان اتمها را یک به یک حرکت داد به این ترتیب می توان اجسام بزرگتری ساخت مانند آجر برای ساختن خانه ، قفسه ، سیم ، لوله در مقیاس نانوسکوپی . با استفاده از اتم کربن می توانیم ساختارهایی را بسازیم که قبلا وجود نداشتند.

یکی از ساختارهایی که از کربن می شناسیم گرافیت است که در آن اتمهای کربن بصورت شش ضلعی کنار هم قرار گرفته اند و ساختار ورقه ای ایجاد کرده اند . ودیگری الماس که

بررسی و تحقیق-بلایا و مخاطرات طبیعی و راه مقابله با آنها- در 50 صفحه-docx

اختصاصی از هایدی بررسی و تحقیق-بلایا و مخاطرات طبیعی و راه مقابله با آنها- در 50 صفحه-docx دانلود با لینک مستقیم و پر سرعت .

بلایای طبیعی، به مجموعه‌ای از حوادث زیانبار گفته می‌شود، که منشاء انسانی ندارند. این حوادث معمولاً غیرقابل پیش‌بینی بوده و یا حداقل از مدتهای طولانی قبل نمی‌توان وقوع آنها را پیش‌بینی نمود. از هنگامی که انسان پا به عرصه حیات در روی کره خاکی گذاشت، طبیعت همواره او را به چالش کشیده است. او برای زیستن در این مکان و به دست آوردن غذا، امنیت وآسایش باید با ناملایمات پیش رو در محیط زندگی مبارزه می کرده و بر آنها چیره می شده است. زمانی برای در امان ماندن از گزند سرما و یخبندان به غارها پناه می برده است و زمانی برای گریز از سیل و بارانهای شدید،زیستگاه خود را تغیر می داده است.
انسان با تمام تلاش و سعی فراوان و تجربیات گرانبهای خود،در طول هزاران سال ستیز با ناملایمات طبیعت،هنوز هم هر از چند گاهی اسیر چنگال طبیعت شده و خشم طبیعت جان و مال او رابه یغما می برد. امروز که عصر انفجار علم است ، در پیشرفته ترین کشورها ، ثروتمندترین انسانها نیز گاهی در مقابل قدرت عظیم نهفته در آشوبهای طبیعی ناچار به تسلیم می باشند. آنچه که با نام طوفان کاترینا در ایالات متحده روی داد ، یا پدیده سونامی در جنوب شرق آسیا و سیل گلستان در شمال ایران تنها نمونه های اندکی از عجز انسان در مقابل نیروی نهفته در محیط است.
بشر این حوادث طبیعی که انسان را به مبارزه طلبیده است را ، تحت عنوان مخاطرات طبیعی نام نهاده ، و حدوث آنها را در زندگی خود بحران می داند. دانشمندان و محققین در مراکز دانشگاهی و تحقیقاتی سراسر دنیا، بی وقفه ، با صرف زمان ، سرمایه و تلاش فراوان بدنبال شناسائی و کشف علل و معلول آنها و بدست آوردن راههائی برای پیش بینی ، پیش گیری و مقابله با آنها هستند.
برخی از این بحران ها نیروی خود را از دون زمین می گیرند و برخی دیگر منشاء در انرژی های نهفته دراتمسفر زمین دارند، دسته اخیر همان بحران های اقلیمی هستند. سیل بزرگترین و مهمترین بحران اقلیمی است ،که همه ساله جان هزاران÷ نفر را می گیرد و خسارات فراوان به جامعه انسانی و محیط زیست او وارد می سازد. این پدیده از گذشته های بسیار دور همواره انسان را به هراس انداخته است. " شواهد نشان می دهد که خسارات ناشی از سیل بیش از سایر سوانح طبیعی است"(غیور، 1371). غیور (1375) معتقد است که منشاء بیش از نیمی از بلایای طیعی آب می باشد. وقوع سیلاب های عظیم و مخرب آنچنان زندگی اقوام را دچار تحول و آشفتگی نموده که اثرات وقوع آنها تا به امروز در ذهن بشر نقش بسته است و برخی به شکل اساطیر و افسانه ها در فرهنگ ملل ثبت گردیده است. کوثر(1374) به نقل از ملوین  به صدها مورد سیلاب که در هزاره گذشته در ایران رخ داده اشاره می کند. در برخی از این سیلابها چون سیل 1668 شیراز یک سوم شهر ویران گردیده، در سیل 1851 قزوین 3000 خانه خراب شده و در 1934 سیلاب 3000 خانه را در شهر تبریز بکُلی ویران می کند. "سیلاب عظیمی در سال 1972 در ایالات متحده رخ داد که خسارتی معادل 3 میلیارد دلار به بار آورد" (طاهری و بزرگ زاده، 1375 ص 65). هنوز هم هر ساله در اقصی نقاط دنیا شاهد وقوع سیلاب های مخرب هستیم. در برخی مناطق چون بنگلادش سیل برای مردم پدیده ای عادی تلقی میشود. مطالعه و تحقیقات بسیاری برای شناخت این پدیده در سراسر دنیا صورت گرفته است. " روشها و متد های بسیاری از سوی صاحب نظرانی چون; فرانسیس،گانگیه،کوته، مانینگ،کوک، مک مث، شرمن و ... جهت مطالعه ی این پدیده عرضه گردیده است"(طاهری و بزرگ زاده،1375).
با تمام تلاشی که برای مهار این پدیده صورت گرفته، میزان خسارت ناشی از آن همچنان در حال افزایش است." خسارات سالانه سیل در ایالات متحده از 100 میلیون دلار در سال 1900 میلادی به حدود 300 میلیون دلار در سال 1960 رسیده است "(طاهری و بزرگ زاده، 1375ص65 ).وقوع سیلابهای عظیم بیانگر این واقعیت است که از جاری شدن سیل بطور قطعی نمی توان جلوگیری کرد، بلکه با اقدامات مدیریتی مفید میتوان از ورود تلفات و خسارات ناشی از آن جلوگیری بعمل آورد. یعنی در واقع سیل را باید پذیرفت و اصطلاحا" باید با آن کنار آمد.

انواع بلایای طبیعی

روستایی در سوماترا، پس از سونامی ناشی از وقوعزلزله در اقیانوس هند

بلایای طبیعی دارای انواع گوناگونی است. زلزله، سیل، طوفان، گردباد، سونامی، تگرگ، بهمن، رعد و برق، تغییرات شدید درجه حرارت، خشکسالی وآتشفشان نمونه‌هایی از بلایای طبیعی هستند. برخی از بلایای طبیعی، بطور غیر مستقیم، ناشی از عملکردهای انسانی هستند. برای مثال بلایای ناشی از افزایش آلودگی هوا و یا گرم شدن زمین و همچنین سیل ناشی از تخریب جنگل‌ها به‌دست انسان از این جمله‌اند

خسارات

تنها در سال ۲۰۰۸ میلادی، ۲۲۰ هزار نفر در سراسر جهان بر اثر بلایای طبیعی جان خود را از دست داده‌اند.[۴] در این میان، زنان قربانیان بیشتری نسبت به مردان داده‌اند بررسی‌های آماری بلایای طبیعی، طی سالهای ۱۹۹۰ تا ۲۰۰۲۲ نشاندهنده آن است که این بلایا روندی افزایش یابنده داشته‌اند. بر اساس آمار شدت بلایا چهار برابر، جان‌باختگان هفت برابر، آسیب‌دیدگان پنج برابر و خسارت‌های مالی سی و هشت برابر شده‌اند.

گاهی خسارات ناشی از حادثه ثانویه، بیش از خسارات ناشی از یک بلای طبیعی است. برای مثال گاهی خسارات ناشی از وقوع آتش‌سوزی پس از  وقوع زلزله، از خسارات خود زلزله بیشتر است.

آتشفشان

با آنکه اغلب بلایای طبیعی خارج از کنترل انسان به نظر می‌رسند، ولی خسارات و آسیب‌های ناشی از آنها، بطور چشمگیری قابل کنترل است. این موضوع ارتباط مستقیمی با عملیات پیش‌گیرانه توسط انسان دارد. برای مثال استحکام ابنیه در برابر بارهای افقی جهت کاهش خسارات ناشی از زلزله و یا ایجاد پوشش گیاهی و ساخت بندها و سدها جهت کاهش خسارات ناشی از سیل، از جمله موارد پیش‌گیرانه‌است.

همچنین عکس‌العمل صحیح و اصولی نیز می‌تواند در کاهش آسیب‌های ناشی از بلایای طبیعی مؤثر باشد. برای مثال آوار برداری اصولی پس از وقوع یک رویداد زمین‌لرزه، می‌تواند به کاهش خسارات و آسیب‌ها کمک کند

یکی دیگر از راه‌های کاهش آثار مخرب بلایای طبیعی، آموزش است. آموزش همچنین می‌تواند به کاهش اثرات روانی منفی در بلایای طبیعی نیز کمک کند.

یادبودها

از سال ۱۹۸۹ میلادی، دومین چهارشنبه ماه اکتبر هرسال، به عنوان روز جهانی کاهش اثرات بلایای طبیعی نامگذاری شده‌است. در کشور

طوفان کاترینا

ایران نیز، هفته‌ای به همین عنوان وجود دارد که آغاز این هفته، همان روز جهانی می‌باشد

منظور از مخاطرات طبیعی چیست؟

 به حوادثی که به طور ناگهانی اتفاق می افتد و باعث صدمه به انسان و محیط می شود مخاطرات طبیعی می گویند که این مخاطرات عبارتند از :

زلزله ، صاعقه ، سیل ، فوران آتش فشان ، طوفان ، حمله ملخ ها و... . که در این تحقیق به توضیح برخی از آنها می پردازیم.

زلزله

لرزش ناگهانی پوسته‌های جامد زمین ، زلزله یا زمین لرزه نامیده می‌شود. دلیل اصلی وقوع زلزله را می‌توان افزایش فشار بیش از حد داخل سنگها و طبقات درونی زمین بیان نمود. این فشار به حدی است که در سنگ گسستگی بوجود می‌آید و دو قطعه سنگ در امتداد سطح شکستگی نسبت به یکدیگر حرکت می‌کنند. به سطح شکستگی که توأم با جابجایی است، گسل گفته می‌شود. وقتی که سنگ شکسته می‌شود، مقدار انرژی که در زمان طولانی در برابر شکستگی حالتهای مختلفی را برای آزادسازی انر‍ژی نهفته شده بوجود می‌آورد.

بطوری که در ابتدا فشار و نیروهای درونی ممکن است باعث ایجاد یکسری لرزه‌های خفیف و کوچک در سنگها شود که پیش لرزه نامیده می‌شود. بعد از اینکه فشار درونی بر مقاومت سنگها غلبه کرد انرژی نهفته آزاد می‌گردد و زمین لرزه اصلی رخ می‌دهد، البته نباید از اثر لرزشهای کوچکی که بعد از زمین لرزه اصلی نیز اتفاق می‌افتد و به نام پس لرزه معروف هستند، چشم پوشی کرد. لرزه ، پیش لرزه ، لرزه اصلی و پس لرزه مجموعا یک زمین لرزه را نشان می‌دهند.

باید توجه داشت که تمام زلزله‌ها با پیش لرزه‌ها همراه نیست و همچنین پیش لرزه را نمی‌توان مقدمه وقوع یک زلزله بزرگ دانست، زیرا در بسیاری از موارد یک زلزله مخرب خود یک پیش لرزه فوق العاده مخربی بوده است که در تعقیب آن اتفاق افتاده است. همچنین در بسیاری از زمین لرزه‌ها زلزله اصلی بدون هیچ لرزه قبلی و یکباره اتفاق می‌افتند، زلزله‌هایی هم در اثر عوامل دیگر مثل ریزشها (مثلا ریزش سقف بخارهای آهکی و زمین لغزشها) و یا در بعضی موارد فعالیتهای آتشفشانی نیز بوجود می‌آید که مقدار و شدت آنها کمتر است.

چرا زلزله بوجود می‌آید؟

به درستی مشخص نیست که چرا زلزله بوجود می‌آید، اما همانطور که قبلا اشاره شد تجمع انر‍ژی در درون زمین از یک طرف و افزایش نیروی زیاد در درون زمین و عدم تحکمل طبقات زمین برای نگهداری این انرژی از طرف دیگر موجب شکسته شدن زمین در بعضی نقاط آن شده و انرژی از محل آن آزاد می شود. این شکستگی که اکثرا با جابجایی زمین اتفاق می‌افتد باعث خطرات و ایجاد لرزش زمین می‌شود که به آن زلزله گفته می‌شود.

اما این انرژی از کجا می آید؟ برخی معتقدند که زمین از ورقه‌هایی تشکیل شده است که این ورقه‌ها با صفحاتی که در کنار هم قرار دارند به یکدیگر فشار وارد کرده و باعث می‌شوند که ورقه‌هایی که دارای وزن کمتری هستند به داخل زمین فرو روند (این پدیده در اصطلاح علمی فرو رانش صفحات گفته می‌شود). همچنین ممکن است که ورقه‌ها در کنار یکدیگر به هم فشرده شوند. در اثر فرو رانش و پایین رفتن صفحه به درون زمین و به دلیل افزایش فشار و دمای طبقات درونی ، ورقه شروع به گرم شدن و ذوب شدن می‌کند و مواد مذاب حاصله سبک شده و مجددا به سمت بالا حرکت کرده و فشاری را به طبقات مجاور وارد می‌کند.

ترکیب این نیروها در درون زمین باعث ایجاد یک حالت عدم تعادل انرژی می‌شود، این وضعیت تا زمانی که طبقات فوقانی و سطحی زمین تحمل مقاومت در برابر آن را داشته باشند حفظ می‌گردد. اما زمانی که سنگها دیگر تحمل این فشارها را نداشته باشند، انرژی به یکباره آزاد می‌گردد و زلزله بوجود می‌آید. البته این بدان مفهوم نیست که تمامی زلزله‌ها بدین طریق ایجاد می‌شوند، بلکه می‌توان گفت بخش اصلی زمین لرزه‌ها ، با این فرضیه قابل توجیه است.

رابطه گسل با زلزله

رابطه گسل - زلزله دو طرفه می‌باشد. یعنی وجود گسلهای فراوان در یک منطقه سبب بروز زلزله می‌گردد. این زلزله به نوبه خود سبب ایجاد گسل جدیدی گردیده و نتیجتا تعداد شکستگیها زیادتر شده و به این ترتیب قابلیت لزره خیزی منطقه افزایش می‌یابد.

نحوه آزاد شدن انرژی زلزله

ممکن است یک زلزله به همراه خود پیش لرزه و پس لرزه‌هایی داشته باشد، که این دو قبل و بعد از زلزله اصلی ممکن است وقوع یابند، به عبارتی دیگر این موضوع به نحوه آزاد شدن انرژی زلزله بستگی دارد. بطوری که انرژی زلزله بصورتهای زیر آزاد می‌گردند:

پیش لرزه

گاهی اوقات از بروز زلزله اصلی ، یکسری زلزله‌هایی با بزرگی کمتر از زلزله اصلی به وقوع می‌پیوندند که معمولا فراوانی آنها با نزدیک شدن به زمان وقوع لرزش اصلی ، افزایش می‌یابد.

لرزش اصلی

همان زلزله اصلی بوده که بواسطه آن اکثر انرژی ذخیره شده در سنگها یکباره آزاد می‌گردد و چنانچه داده‌های مربوط به یک زلزله بزرگ غیر دستگاهی باشد مهلرزه نامیده می‌شود.

پس لرزه

زلزله‌های خفیفتری که غالبا پس از لرزش اصلی ، از حوالی کانون زلزله اصلی منشأ می‌گیرند، را پس لرزه می‌گویند. پس لرزه‌ها می‌توانند حتی تا سالها پس از وقوع زلزله‌های اصلی نیز به طول انجامد.

دسته لرزه

مجموعه‌ای از تعداد زیادی زلزله که در یک منطقه محدود در مقطع زمانی در حد هفته تا چند ماه به وقوع می‌پیوندد. دسته لرزه‌ها غالبا در نواحی آتشفشانی دیده می‌شوند.

ریز لرزه

زلزله‌های ضعیفی هستند که بزرگی آنها 3 ریشتر و یا کمتر از 3 بوده و غالبا افزایش ناگهانی و نامنظم آنها نشانه قریب الوقوع بودن مهلرزه یا زلزله اصلی می‌باشند.

پروژه و تحقیق- انواع پلها و ساختار آنها- در 50صفحه-docx

اختصاصی از هایدی پروژه و تحقیق- انواع پلها و ساختار آنها- در 50صفحه-docx دانلود با لینک مستقیم و پر سرعت .

انواع پل‌ها

پل گلن کنیون در ایالت آریزونای آمریکا

پل معلق گُلدِن گیت، شهر سانفرانسیسکو را به شمال ایالت کالیفرنیا وصل می کند.

• پل شاهتیری
• پل قوسی
• پل فلزی
• پل بتنی مسطح
• پل طره‌ای
• پل کابلی
• پل خرپایی
• پل معلق
• پل تشریفاتی
• پل سواره‌رو
• پل هوایی

پل مسطح

ساده ترین نوع پل است که اجزای اصلی آن عبارتند از یک ورقه ی مسطح و پایه هایی است که در طول پل مستقر شده اند و وزن پل و بار روی پل را به زمین منتقل میکنند. این پل ها به علت طراحی ساده و اولیه ای که دارند و مصالح کمی که در فواصل کوتاه لازم دارند به تعداد زیاد در روستا ها مورد بهره بهداری قرار میگیرند .

پل قوسی

نوشتار اصلی: پل قوسی

پل قوسی، پلی است با تکیه گاه‌های انتهائی در هر طرف، که شکلی نیم دایره مانند دارد. پلی که از رشته‌ای از قوسها تشکیل شده باشد، پل دره‌ای نامیده می‌شود. پل قوسی ابتدا توسط یونانی‌ها و از سنگ ساخته شد. بعدها، مردم باستان از ملات در پل‌های قوسی خود استفاده کردند.

با توجه به اصول مقاومت مصالح، شعاع قوس وابعاد این پلها را طوری انتخاب می‌کنند که بارهای قائم وارده تبدیل به یک نیروی فشاری در امتداد قوس شود. بنا براین در مناطقی با کیفیت خاک مناسب، می‌توان دهانه‌های بزرگ (تا حدود ۵۰۰ متر) را با پلهای قوسی طی نمود.

پل‌های تشریفاتی

یک پل تشریفاتی

جهت زیباتر شدن، بعضی پلها با ارتفاع بیشتر از حد نیاز ساخته می‌شوند. این نوع پل که بیشتر در باغهای نمادین موجود در شرق آسیا ساخته شده‌است، پل ماه(Moon Bridge)نیز خوانده می‌شود (از آنجایی که این نوع پل یادآور چگونگی حرکت ماه در آسمان است). بعضی این پل‌های موحود در این باغها ممکن است فقط روی یک سری بستر رودهای خشک که جربان آب سنگ ریزه‌های ته رود را شسته‌است گذر کنند. در قصرها اغلبا این پلها بر روی آبراهای مصنوعی به عنوان سمبل یک مسیر خاص به یک مکان خیلی مهم یا یک مکان خیالی و فرضی ساخته شده‌اند. برای نمونه ۵ پل در شهر ممنوعه در پکن (پایتخت چین) بر روی یک سری آبراه پر پیج خم ساخته شده‌اند که پل مرکزی تنها جهت عبور امپراتور، همسر امپراتور و فرزندانشان بوده‌است.

پل کابلی

یک پل کابلی در شهر سائو پائولو، برزیل.

• نوشتار اصلی: پل کابلی

پل کابلی، نوعی پُل است که عرشه پل توسط کابلهایی به برج‌های پل وصل شده و نیروهای آن را تحمل می‌کنند.

پل های کهن

پل وِرِسک از بزرگ‌ترین پل‌های راه‌آهن سراسری ایران است که در ارتفاعات روستای ورسک در شهرستان سواد کوه در استان مازندرانقرار دارد. در پایان جنگ جهانی دوم، این پل را به دلیل اهمیتی که در جلوگیری از شکست اتحاد جماهیر شوروی از قوای آلمان نازی ایفا کرد، «پل پیروزی» لقب دادند.

از پلهای کهن در ایران بخشهای اندکی به جا مانده است . اصطخری در کتاب خود از پلی نزدیک ارگان (ارجان یا ارقان) در نزدیکیبهبهان یاد میکند . در گذشته آنجا شهری بزرگ بوده که امروز چیزی از آن باقی نمانده است و شهر بهبهان امروزی جای آن ساخته شده است . کنار شهر کهن پلی بوده با دهانه ای پهن و بلندی آن به اندازه ای بوده که یک سوار بلند بالا روی شتر با نیزه ای در دست می توانسته از زیر آن بگذرد.

در فیروز آبادبه سوی هزارپیچ در مسیر کوار پلی وجود داشت که تا این اواخر پابرجا بود ولی افسوس که در کشمکشهایی که میان دولت و قشقایی ها پیش آمد ویران شد . امروزه هنوز آثاری از آن پل سنگی را می توان دید . چند دهانه از آن در پیش از اسلام ساخته شده که هنوز کمابیش برجاست . این پل زمان آل بویه بازسازی شده بود ، بدین صورت که دهانه بزرگ آن به چند چشمه پخش شده تا کوچکتر شوند که این چشمه ها ویران شده است . آنچه باقی مانده است نشان از پیشرفت در پل سازی ایرانیان است .

یکی از پلهای کهن پل چهارباب در خرم آباد است . بیشتر این پلها در سده سوم وچهارم میلادی ساخته شده‌اند . سپس چشمه های آنها را در سده چهارم و پنجم و ششم هجری بازسازی کرده اند و گاه شکل آنها نیز دگرگون شده است . ولب پایه ها همان پایه های نخستین بوده است .
یکی دیگر از پلهای کهن روی رودخانه کشکان نزدیک خرم آباد است که جاده مهمی از روی آن می گذشته است . این پل را نجم الدین پسر بدرالدین از فرمان روایان شیعی کرد ساخته است که همزمان با آل بویه در غرب ایران فرمان روایی میکرده اند . پلهای دیگری نیز نزدیک خرم آباد یافت می شود که تنها پایه های آنها به جا مانده است .

برخی پل های کهن را اینگونه فرمانروایان بازسازی کرده‌اند . مانند پل شهرستان در اصفهان که ساختمان نخستین آن در سده ششم پیش از میلاد ساخته شده بود . سپس در سده دوم و سوم میلادی یک بار بازسازی شده و پس از اسلام هم پیوسته باز سازی می شده است . این پل چون دو بخش مهم اصفهان را به هم می پیوسته اهمیت فراوانی داشته است . در زمان کنونی هم که پل باز سازی شده از آن بهره گیری می شود . جالب است که پایه های آن به اندازه ای پایدار و استوار بوده که در هیچ زمانی نیاز به بازسازی آن پیش نیامده است .

یکی دیگر از پل های ارزشمند،"پلدختر" نام دارد که احتمال می‌رود متعلق به دوره ساسانیان باشد و برخی دلیل نام‌گذاری آن را به پل‌دختر را منتسب دانستن پل به نام ایزد بانو آناهیتا می‌دانند. این پل تاریخی در ورودی شهری به همین نام در جنوب استان لرستان قرار دارد و بنای آن در قرن چهارم هجری قمری مورد مرمت قرار گرفته است اما هم‌اکنون تنها یک دهانه از طاق‌های آن برجا مانده و جاده شماره ۳۷ از زیر آن عبور می‌کند. این پل بی تردید در مسیر ارتباطی بین شهرهای شاپورخواست و جندی شاپور قرار داشته و از اهمیت راهبردی برخوردار بوده است.ارتفاع تنها طاق برجای مانده پل ۱۸ متر از سطح آسفالت جاده و ۳۰ متر از آب رودخانه و عرض آن ۱۱،۳۰ متر است. جهت پل شرقی، غربی و طول آن ۲۷۰ متر است. این اثر تاریخی به شماره ۱۶۷۸ در فهرست آثار ملی ایران به ثبت رسیده است.

همان گونه که گفته شد برخی از پلها روی بند ها ساخته شده است . مانند بند امیر که همچون پلی است که دو سوی رودخانه را به هم می پیوندد . چند سد دیگر در دنباله بند امیر بوده که برخی از آنها را پیش از اسلام و برخی را پس از اسلام ساخته اند و امروزه بیشتر دهانه های آنها ویران شده اند.

تحلیل پل‌ها

در تحلیل این نوع سازه ها از ابزارهای ویژه ای مانند تکنولوژی مدل سازی اطلاعات ساختمان BIM استفاده میشود که هم باعث افزایش بهره وری شده و هم هزینه های ساخت را کاهش میدهد نمونه بارز آن پل کروسل که به عنوان یک پروژه بزرگ با موفقیت اجرا و به بهره برداری رسیده است.

 

• تاریخچه پل
• طبقه بندی پلها:
• همچنین ببینید

 

پل یک سازه است که برای عبور از موانع فیزیکی از جمله رودخانه ها و دره ها استفاده می شود.پلهای متحرک نیز جهت عبور کشتیها و قایقهای بلند از زیر آنها ساخته شده است. 

تاریخچه پل

ایجاد گدرگاهها وپلها برای عبور از دره ها و رودخانه ها از قدیمی ترین فعالیتهای بشر است. پلهای قدیمی معمولا از مصالح موجود در طبیعت مثل چوب و سنگ والیاف گیاهی به صورت معلق یا با تیرهای حمال ساخته شده اند.پلهای معلق از کابلهایی از جنس الیاف گیاهی که از دو طرف به تخته سنگها و درختها بسته شده و پلهای با تیر حمال از تیرهای چوبی که روی آنها با مصالح سنگی پوشیده می شد، ساخته شده اند.


ساخت پلهای سنگی به دوران قبل از رومیها بر می گردد که در خاور میانه و چین پلهای زیادی بدین شکل برپا شده است. در اروپا نیز اولین پلهای طاقی را 800 سال قبل از میلاد مسیح، برای عبور از رودخانه ها از جنس مصالح سنگی ساخته اند.اغلب پلهای ساخته شده توسط رومیها از طاقهای سنگی دایره شکل با پایه های ضخیم تشکیل یافته است.در ایران نیز ساختن پلهای کوچک وبزرگ از زمانهای بسیار قدیم رواج داشته و پلهایی نظیر سی و سه پل، پل خواجو وپل کرخه بیش از 400 سال عمر دارند. 

 

از قرن یازدهم به بعد روشهای ساختن پلها پیشرفت قابل توجهی نمود و ب

پاورپوینت-معرفی انواع سنسورهای صنعتی و کاربرد آنها- در 42 اسلاید-powerpoin-ppt

اختصاصی از هایدی پاورپوینت-معرفی انواع سنسورهای صنعتی و کاربرد آنها- در 42 اسلاید-powerpoin-ppt دانلود با لینک مستقیم و پر سرعت .

سنسور (sensor)یعنی حس کننده,و از کلمه  sens به معنی حس کردن گرفته شده و می تواند کمیت هایی مانند فشار، حرارت، رطوبت، دما، و … را به کمیتهای الکتریکی پیوسته (آنالوگ) یا غیرپیوسته (دیجیتال) تبدیل کند.سنسورها در انواع دستگاههای اندازه گیری، سیستمهای کنترل آنالوگ و دیجیتال مانندPLC مورد استفاده قرار می گیرند. عملکرد سنسورها و قابلیت اتصال آنها به دستگاههای مختلف از جملهPLC باعث شده است که سنسور بخشی از اجزای جدا نشدنی دستگاه کنترل اتوماتیک باشد. سنسور ها بر اساس نوع و وظیفه ای که برای آن ها تعریف شده اطلاعات را به سیستم کنترل  کننده می فرستند و سیستم طبق برنامه تعریف شده عمل می کند .

سنسورهای بدون تماس:

سنسورهای بدون تماس سنسورهائی هستند که با فاصله از جسم و بدون اتصال به آن عمل می کند مثلا  نزدیک شدن یک قطعه وجود آنرا حسکرده و فعال می شوند. این عمل به نحوی که در شکل زیر نشان داده شده است می تواندباعث جذب یک رله، کنتاکتور و یا ارسال سیگنال الکتریکی به طبقه ورودی یک سیستم میگردد.

کاربرد این سنسورها در صنعت:

1- شمارش تولید: سنسورهای القائی، خازنی ونوری

2- کنترل حرکت پارچه و …: سنسور نوری و خازنی

3-تشخیص پارگی ورق: سنسورنوری

4- کنترل سطح مخازن: سنسور نوری و خازنی و خازنی کنترل سطح

5- کنترل انحراف پارچه: سنسور نوری و خازنی

6- اندازه گیری سرعت: سنسور القائی و خازنی

7- کنترل تردد: سنسور نوری

8-اندازه گیری فاصله قطعه: سنسور القائی آنالوگ

مزایای سنسورهای بدون تماس:

سرعت سوئیچینگ(قطع و وصل)زیاد: سنسورها در مقایسه با کلیدهای مکانیکی از سرعت سوئیچینگ بالائی برخوردارند، بطوریکه برخی از آنها (سنسور القائی سرعت) با سرعت سوئیچینگ تا  KHZ)25( کار می کنند.

طول عمر زیاد: بدلیل نداشتن کنتاکت مکانیکی و عدم نفوذ آب، روغن، گرد و غبار  وجرقه های حین کار و … دارای طول عمر زیادی هستند.

قابل استفاده در محیطهای مختلف با شرایط سخت کاری: سنسورها در محیطهای با فشار زیاد، دمای بالا، اسیدی، روغنی، آب و … قابل استفاده هستند.

عدم نیاز به نیرو و فشار: با توجه به عملکرد سنسور هنگام نزدیک شدن قطعه، به نیرو وفشار نیازی نیست.

عدم ایجاد نویز در هنگام قطع وصل به دلیل استفاده ازنیمه هادی ها در طبقه خروجی، نویزهای مزاحم(Bouncing Noise)ایجاد نمی شود.

انواع سنسورهای مجاورتی :

1-نوری:این نمونه سنسورها به دو صورت کار می کنند.یا دو  سنسور که به صورت ارسال و دریافت در مقابل هم هستند یا یک سنسور که قابلیت ارسال و دریافت امواج فروسرخ را دارد و در مقابل آن یک اینه قرار گرفته است.در صورتی که جسم امواج ارسالی را قطع کند نور به فتو ترانزیستور گیرنده نمی رسد وخاموش می شود و در نتیجه یک پالس به کنترلر ارسال می شود(سطح صفر).

نکته:دستگاههایی که با این سنسورها کار می کنند در صورت بروز خطا پاک بودن اینه ها وصحت ارسال و دریافت سنسورها راچک کنید.

۲-خازنی:این سنسورها همانند خازنها کار می کند و در صورت حظور جسم در میدان آن ظرفیتش تعغیر می کند ویک سگنال به کنترلر ارسال می کند(سطح صفر).

نکته:سنسورهای خازنی قابلیت اشکار سازی حضور هرنوع جسمی را دارند(پلاستیک.چوب .فلز و..)

۳-القایی:این سنسورها همانند یک سلف کار میکنند واز خاصیت القایی آن جهت اشکار سازی حضور جسم استفاده می شود.میدان دارای یک دامنه وفرکانس معین است در صورت حضور جسم نوسانات و دامنه صفر می شود ویک سیگنال(سطح صفر)به کنترلر ارسال می شود.

نکته:سنسورهای القایی فقط اجسام رسانی مغناطیسی را حس می کنند.و قدرت اشکار سازی جسم آنها به اندازه دامنه میدان تولیدی(ولتاز تغذیه)بستگی دارد.

۴-التراسونیک:این سنسور ها از امواج ما فوق صوت که در محدوده ۲۰تا ۵۰کیلو هرتز است اسفاه می کند.

کاربرد مهم آن استفاده در سرعت سنج ها و اشکارسازی سطح مخازن و اندازه گیری فلو و… است.

نحوه کار آن به این صورت است که با محاسبات سرعت موج و اختلاف زمان بین ارسال و دریافت فاصله را اندازه گیری می کنند.این سنسورها به صورت پالسی کار میکنند مثلا در هر ۲ثانیه یکبار یک پالس ارسال و فاصله را اندازه کیری می کند.

5- سنسورتشخیص کد رنگ:تشخیص نوار رنگی کاغذ های بسته بندی

سنسورهای بیوالکتریکیBiosensors:

بیوسنسورها طی سالهای اخیر مورد توجه بسیاری از مراکز تحقیقاتی قرار گرفته است. بیوسنسورها یا سنسورهای بر پایه مواد بیولوژیکی اکنون گستره ی وسیعی از کاربردها نظیر صنایع دارویی، صنایع خوراکی، علوم محیطی، صنایع نظامی بخصوص شاخهBiowar و … را شامل میشود.

توسعه بیوسنسورها از 1950 با ساخت الکترود اکسیژن توسط لی لند کلارک در سین سیناتی آمریکا برای اندازه گیری غلظت اکسیژن حل شده در خون آغاز شد. این سنسور همچنین بنام سازنده ی آن گاهی الکترودکلارک نیز خوانده میشود. بعداً با پوشاندن سطح الکترود با آنزیمی که به اکسیده شدنگلوکز کمک میکرد از این سنسور برای اندازه گیری قند خون استفاده شد. بطور مشابه باپوشاندن الکترود توسط آنزیمی که قابلیت تبدیل اوره به کربنات آمونیوم را داراست درکنار الکترودی از جنس یونNH4++ بیو سنسوری ساخته شده که میتوانست میزان اوره درخون یا ادرار را اندازه گیری کند. هر کدام از این دو بیوسنسور اولیه از ترنسدیوسرمتفاوتی در بخش تبدیل سیگنال خویش استفاده میکردند. در نوع اول میزان قند خون بااندازه گیری جریان الکتریکی تولید شده اندازه گیری میشد (آمپرومتریک) در حالیکه درسنسور اوره اندازه گیری غلظت اوره بر اساس میزان بار الکتریکی ایجاد شده درالکترودهای سنسور صورت می پذیرPotentiometric.

ممکن است روزی فرا رسد که بیمار بدون نیاز به مراجعه به پزشک و تنها بر مبنای اطلاعاتی که توسط یکCOBD یاChip-on-Board-Doctor فراهم میشود نوع بیماری تشخیص داده شده و سپس داروهای مورد نیاز مستقیماً درون خون تزریق شود. این مسئله باعث خواهد شد که دوزمصرفی دارو بسیار پایین آمده و ضمناً از میزان اثرات جانبی داروSide-Effect بطرزفاحشی کاسته شود، چرا که دارو مستقیماً به محل مورد نیاز در بدن ارسال میشود.

کاری که یک بیوسنسور انجام میدهد تبدیل پاسخ بیولوژیکی به یک سیگنال الکتریکی است و شامل دو جزء اصلی: پذیرندهReceptor و آشکارکنندهDetector است. قابلیت انتخابگری یک بیوسنسور توسط بخش پذیرنده تعیین میشود. آنزیمها، آنتی بادیها، و لایه های لیپید (چربی) مثالهای خوبی برایReceptor هستند.

وظیفه دتکتور تبدیل تغییرات فیزیکی یا شیمیایی با تشخیص ماده مورد تجزیه)Analyte( به یکسیگنال الکتریکی است. کاملاً واضح است که دتکتورها قابلیت انتخاب در نوع واکنش صورتگرفته را ندارند. انواع دتکتورهای (یا ترانسدیوسرها یا مبدلها یا آشکارسازها) مورداستفاده در بیوسنسورها شامل: الکتروشیمیایی، نوری، پیزوالکتریک و حرارتی میباشند. در نوع الکتروشیمیای عمل تبدیل به یکی از صورتهای: آمپرومتریک، پتانشیومتریک، وامپدانسی صورت میپذیرد. متداولترین الکترودهای مورد استفاده در نوع پتانشیومتریک شامل: الکترود شیشه ایGlass Electrode، الکترود انتخابگر یونیIon-Selective، وترانزیستور اثرمیدان حساس یونیIon-sensitive FET یاISFET هستند.

بطورکلییک بیوسنسور شامل یک سیستم بیولوژیکی ایستاImmobilized نظیر یک دسته سلول، یکآنزیم، و یا یک آنتی بادی و یک وسیله اندازه گیری است. در حضور مولکول معینی سیستمبیولوژیکی باعث تغییر خواص محیط اطراف میشود. وسیله اندازه گیری که به این تغییراتحساس است، سیگنالی متناسب با میزان و یا نوع تغییرات تولید میکند. این سیگنال راسپس میتوان به سیگنالی قابل فهم برای دستگاههای الکترونیکی تبدیل کرد.

مزایای بیوسنسورها بر سایر دستگاههای اندازه گیری موجود را میتوان بطورخلاصه بصورت زیر بیان کرد:

مولکولهای غیرقطبی زیادی در ارگانهای زنده شکلمیگیرند که به بیشتر سیستمهای موجود اندازه گیری پاسخ نمی دهند. بیوسنسورهامیتوانند این پاسخ را دریافت کنند.

مبنای کار آنها بر اساس سیستم بیولوژیکیایستاImmobilized تعبیه شده در خود آنهاست، در نتیجه اثرات جانبی بر سایر بافتهاندارند.

کنترل پیوسته و بسیار سریع فعالیتهای متابولیسمی توسط این سنسورهایامکان پذیر است.

سنسور تشخیص حرکت بدن انسانPIR:

همانطورکه میدانید امروزه استفاده از سنسور های تشخیص حرکت رونق بسیار بالایی پیدا کرده ،هم در زمینه های امنیتی و حفاظتی و هم در مسائل صرفه جویی و بهینه سازی ، سنسور هایPIR یاPASSIVE INFRA REDسنسورهایی هستند که طول موجInfrared محیط اطراف رادریافت میکنند.

هر جسمی که دمایش بالاتر از صفر درجه مطلق باشد دارای تشعشعاتInfrared یامادون قرمز میباشد . اما این موج دارای طول موج های مختلف برای درجه حرارتهای متفاوت است . کاری که این سنسور انجام میدهد در واقع دریافت این امواج در رنج بدن انسان و تشخیص آن میباشد . از این سنسور در دستگاه هایی که برای تشخیص حرکت بدن انسان حتی به صورت جزئی استفاده میشود و از نظر دقت و قابلیت اعتماد در سطح بالایی میباشد بدین وسیله شما یک آشکار ساز حرکت دارید که فقط به حرکات بدن انسان حساس است،

کاربرد این نوع سنسور:

در مسائل امنیتی ، مثل دزدگیرها مفید میباشد و در مسائل مربوط به بهینه سازی مصرف انرژی میتواند بسیار مفید واقع شود .

تعریف ترانسمیتر:

ترانسمیتر وسیله ای است که یک سیگنال الکتریکی ضعیف را دریافت کرده و به سطوح قابل قبول برای کنترلرها و مدارهای الکترونیکی تبدیل می کند ، مثلأیک حلقه فیدبک سیگنالی در سطح میکروولت یا میلی ولت یا میلی آمپرتولید می کند و این سیگنال ضعیف می تواند با عبور از ترانسمیتر به سیگنالی در سطوح صفر تا ده ولت و یا4 تا 20 میلی آمپر تبدیل شود. ترانسمیترها عمومأ از قطعاتی مثلop-amp برای تقویت وخطی کردن این سطوح ضعیف سیگنال استفاده می کند . سنسورها و ملحقات آنها مثل ترانسدیوسرها را در گروه های بزرگی تحت عنوان ابزار دقیق قرار داده و آنها را براساس نوع انرژی قابل استفاده و روشهای تبدیل ، دسته بندی می کنند.

تعریف ترانسدیوسر:

یک ترانسدیوسر بنا به تعریف ، قطعه ای است که وظیفه تبدیل حالات انرژی به یکدیگر را برعهده دارد ، بدین معنی که اگر یک سنسور فشار همراه یک ترانسدیوسر باشد ، سنسور فشار پارمتر را اندازه می گیرد ومقدار تعیین شده را به ترانسدیوسر تحویل می دهد ، سپس ترانسدیوسر آن را به یک سیگنال الکتریکی قابل درک برای کنترلر و صد البته قابل ارسال توسط سیم های فلزی ،تبدیل می کند .بنابراین همواره خروجی یک ترانسدیوسر ، سیگنال الکتریکی است که درسمت دیگر خط می تواند مشخصه ها و پارامترهای الکتریکی نظیر ولتاژ ، جریان و فرکانس را تغییر دهد ، البته به این نکته باید توجه داشت که سنسور انتخاب شده باید از نوع سنسورهای مبدل پارامترهای فیزیکی به الکتریکی باشد و بتواند مثلأ دمای اندازه گیری شده را به یک سیگنال بسیار ضعیف تبدیل کند که در مرحله بعدی وارد ترانسدیوسر شده وسپس به مدارهای الکترونیکی تحویل داده خواهد شد.

برای درک این مطلب به تفاوتهای میان دو سنسور انداره گیر دما می پردازیم : ترموکوپل و درجه حرارت جیوه ای، دو نوع سنسور دما هستند که هر دو یک عمل را انجام می دهند ، اما ترموکوپل در سمت خروجی سیگنال الکتریکی ارائه می دهد ، در حالی که درجه حرارت جیوه ای خروجی خود رابه شکل تغییرات ارتفاع در جیوه داخلش نشان می دهد.

سنسورهای فشار:

فشار را به کمک دستگاههای فشارسنج اندازه می‌گیرند، عمده‌ترین فشار سنجها که بر حسب مکانیزم کارشناسان نامگذاری شده است عبارتند از:

فشارسنج لولهU شکل

فشارسنج مکلئود

فشارسنج جیوه‌ای

فشارسنج ترموکوپل

فشارسنج صوتی

فشارسنج خازنی

فشارسنج گاز ایده‌ال

فشارسنج لولهU شکل

ساده ترین و معروفترین آنها فشار سنج لولهU شکل است که در آن مقداری جیوه  در لولهU شکل ریخته شده و میزان اختلاف فشار محیط هوا که برابرp0 است و ماده داخل فشارسنج که بر مایع جیوه فشار وارد می‌کند از طریق اختلاف ارتفاع ستون مایع جیوه اندازه گیری می‌شود. بنابراین از این طریق فشار واقعی را می‌توانیم بدستآوریم:P = P0 + ρg )h – h0

در رابطه اخیرP فشار وρ چگالی ماده وP0 فشار اتمسفر ، h0 ارتفاع ستون مایع در فشار اتمسفر ، g شتاب جاذبه وhارتفاع ستونمایع در فشار ماده می‌باشد.

فشارسنج جیوه‌ای(Mercury Barometer)

این فشار سنج اساساً از یک لوله خالی از هوا درست شده است که یک طرف آنمسدود و طرف دیگر آن که باز است در ظرف پر از جیوه فرو برده شده است. فشار هوایبیرون ، جیوه را از منبع به سمت داخل لوله می‌راند. جیوه تا حدی که وزن آن در داخللوله ، دقیقاً معادل نیروی ناشی از فشار هوا گردد در لوله فشار سنج بالا می‌رود وسپس در حالت تبادل و سکون باقی می‌ماند. با تغییر فشار هوا ، سطح جیوه در داخل لولهنیز بالا و پایین خواهد رفت. در شرایط نرمال جیوه به اندازه 92/29 اینچ یا 760میلیمتر در لوله بالا می‌آید که فشاری معادل 15/1013 میلی بار است. جیوه در داخللوله فشارسنج به دلیل خاصیت کشش سطحی دارای یک سطح محدب است که هنگام تعیین فشار،باید بالاترین سطح محدب قرائت شود.

فشارسنج فلزی(Aneroid)

فشارسنج فلزی وسیله‌ای است مکانیکی که از یک محفظه قوطی شکل استوانه‌ای بدون هوا تشکیل شده است؛ با تغییر فشار هوا این محفظه منقبظ یا منبسط می‌شود. با یک سیستم نسبتاً پیچیده که مرکب از تعدادی اهرم و قرقره است این تغییرات بزرگ شده و به یک عقربه که بر روی صفحه مدرجی حرکت می‌کند، منتقل می‌شود. یک شاخص متحرک که می‌تواند در یک نقطه ثابت شود بر روی فشار سنج تعبیه شده است تا بتوان تغییرات فشار را نسبت به آخرین قرائت اندازه گیری کرد.

فشار نگار(Barograph)

فشار نگار مشابه فشارسنج فلزی است با این تفاوت که اثر تغییرات فشار درمحفظه بدون هوا ، به یک قلم انتقال داده شده و قلم بر روی کاغذی که دور یک استوانه چرخان پیچیده شده است خط پیوسته‌ای را رسم می‌کند. محور عمودی این صفحه بر حسب واحدفشار و محور افقی آن بر حسب زمان مدرج شده است که معمولاً برای هر دو ساعت یک خطوجود دارد. فشار نگارهای دقیقی هم ساخته شده است که قادرند تغییرات فشار را تا یکدهم میلی بار اندازه گیری نمایند، این دستگاهها میکرو باروگراف نامیده شده‌اند.

سنسورها در ربات:

سنسورها اغلب برای درک اطلاعات تماسی، تنشی،مجاورتی، بینایی و صوتی به‌کار می‌روند. عملکرد سنسورها بدین‌گونه است که با توجهبه تغییرات فاکتوری که نسبت به آن حساس هستند،

سطوح ولتاژی ناچیزی را درپاسخ ایجاد می‌کنند، که با پردازش این سیگنال‌های الکتریکی می‌توان اطلاعات دریافتیرا تفسیر کرده و برای تصمیم‌گیری‌های بعدی از آن‌ها استفاده نمود.

سنسورهارا می‌توان از دیدگاه‌های مختلف به دسته‌های متفاوتی تقسیم کرد که در ذیل می‌آید:

.سنسور محیطی: این سنسورها اطلاعات را از محیط خارج و وضعیت اشیای اطرافربات، دریافت می‌نمایند

.سنسور بازخورد: این سنسور اطلاعات وضعیت ربات، ازجمله موقعیت بازوها، سرعت حرکت و شتاب آن‌ها و نیروی وارد بر درایورها را دریافت می‌نمایند.

سنسور فعال: این سنسورها هم گیرنده و هم فرستنده دارند و نحوه کار آن‌ها بدین ترتیب است که سیگنالی توسط سنسور ارسال و سپس دریافت می‌شود.

.سنسور غیرفعال: این سنسورها فقط گیرنده دارند و سیگنال ارسال شده از سوی منبعی خارجی را آشکار می‌کنند، به‌ ‌همین دلیل ارزان‌تر، ساده‌تر و دارای کارایی کمتر هستند.

سنسورها از لحاظ فاصله‌ای که با هدف مورد نظر باید داشته باشندبه سه قسمت تقسیم می‌شوند:

•سنسور تماسی: این نوع سنسورها در اتصالات مختلفمحرک‌ها مخصوصا در عوامل نهایی یافت می‌شوند و به دو بخش قابل تفکیک‌اند.

i.سنسورهای تشخیص تماس

ii.سنسورهای نیرو-فشار

دو روش عمده در استفاده از سنسورها وجود دارد:

1.حس کردن استاتیک: در این روش محرک‌ها ثابت‌اند و حرکت‌هایی که صورت می‌گیرد بدون مراجعه لحظه‌ای به سنسورها صورت می‌گیرد.به عنوان مثال در این روش ابتدا موقعیت شی تشخیص داده می‌شود و سپس حرکت به سوی آن نقطه صورت می‌گیرد.

2.حس کردن حلقه بسته: در این روش بازوهای ربات در طول حرکت با توجه به اطلاعات سنسورها کنترل می‌شوند. اغلب سنسورها در سیستم‌های بینا این‌گونه‌اند.

حال از لحاظ کاربردی با نمونه‌هایی از انواع سنسورها درربات آشنا می‌شویم:

a.سنسورهای بدنه(Body Sensors):

این سنسورها اطلاعاتی رادرباره موقعیت و مکانی که ربات در آن قرار دارد فراهم می‌کنند. این اطلاعات نیز به کمک تغییر وضعیت‌هایی که در سوییچ‌ها حاصل می‌شود، به دست می‌آیند. با دریافت وپردازش اطلاعات بدست آمده ربات می‌تواند از شیب حرکت خود و این‌که به کدام سمت درحال حرکت است آگاه شود. در نهایت هم عکس‌العملی متناسب با ورودی دریافت شده از خودبروز می‌دهد.

b.سنسور جهت‌یاب مغناطیسی(Direction Magnetic Field Sensor) با بهره‌گیری از خاصیت مغناطیسی زمین و میدان مغناطیسی قوی موجود، قطب‌نمایالکترونیکی هم ساخته شده است که می‌تواند اطلاعاتی را درباره جهت‌های مغناطیسیفراهم سازد. این امکانات به یک ربات کمک می‌کند تا بتواند از جهت حرکت خود آگاه شدهو برای تداوم حرکت خود در جهتی خاص تصمصم‌گیری کند. این سنسورها دارای چهار خروجیمی‌باشند که هرکدام مبین یکی از جهت‌ها است. البته با استفاده از یک منطق صحیح نیزمی‌توان شناخت هشت جهت مغناطیسی را امکان‌پذیر ساخت.

c.سنسورهای فشار وتماس(Touch and Pressure Sensors) شبیه‌ سازی حس لامسه انسان کاری دشوار به نظرمی‌رسد. اما سنسورهای ساده‌ای وجود دارند که برای درک لمس و فشار مورد استفاده قرارمی‌گیرند. از این سنسورها در جلوگیری از تصادفات و افتادن اتومبیل‌ها دردست‌اندازها استفاده می‌شود. این سنسورها در دست‌ها و بازوهای ربات‌ هم به منظورهایمختلفی استفاده می‌شوند. مثلا برای متوقف کردن حرکت ربات در هنگام برخورد عاملنهایی با یک شی. همچنین این سنسورها به ربات‌ها برای اعمال نیروی کافی برای بلندکردن جسمی از روی زمین و قرار دادن آن در جایی مناسب نیز کمک می‌کند. با توجه بهاین توضیحات می‌توان عملکرد آن‌ها را به چهار دسته زیر تقسیم کرد: 1- رسیدن به هدف،2- جلوگیری از برخورد، 3- تشخیص یک شی.

d.سنسورهای گرمایی(Heat Sensors):

یکی از انواع سنسورهای گرمایی ترمینستورها هستند. این سنسورها المان‌های مقاومتی پسیوی هستند که مقاومتشان متناسب با دمایشان تغییر می‌کند. بسته به اینکه در اثرگرما مقاومتشان افزایش یا کاهش می‌یابد، برای آن‌ها به ترتیب ضریب حرارتی مثبت یامنفی را تعریف می‌کنند. نوع دیگری از سنسورهای گرمایی ترموکوپل‌ها هستند که آن‌هانیز در اثر تغییر دمای محیط ولتاژ کوچکی را تولید می‌کنند. در استفاده از این سنسورها معمولا یک سر ترموکوپل را به دمای مرجع وصل کرده و سر دیگر را در نقطه‌ایکه باید دمایش اندازه‌گیری شود، قرار می‌دهند

 سنسورهای بویایی(Smell Sensors):

تا همین اواخر سنسوری که بتواند مشابه حس بویایی انسان عمل کند، وجودنداشت. آنچه که موجود بود یک‌سری سنسورهای حساس برای شناسایی گازها بود که اصولا هم برای شناسایی گازهای سمی کاربرد داشتند. ساختمان این سنسورها به این صورت است که یک المان مقاومتی پسیو که از منبع تغذیه‌ای مجزا، با ولتاژ 5+ ولت تغذیه می‌شود، درکنار یک سنسور قرار دارد که با گرم شدن این المان حساسیت لازم برای پاسخ‌گویی سنسوربه محرک‌های محیطی فراهم می‌شود. برای کالیبره کردن این دستگاه ابتدا مقدار ناچیزی از هر بو یا عطر دلخواه را به سیستم اعمال کرده و پاسخ آن را ثبت می‌کنند و پس ازآن این پاسخ را به عنوان مرجعی برای قیاس در استفاده‌های بعدی به کار می‌‌برند. اصولا در ساختمان این سیستم چند سنسور، به طور همزمان عمل می‌کنند و سپس پاسخ‌های دریافتی از آن‌ها به شبکه‌ عصبی ربات منتقل شده و تحلیل و پردازش لازم روی آن صورت می‌گیرد. نکته مهم درباره کار این سنسورها در این است که آن‌ها نمی‌توانند یک بو یاعطر را به طور مطلق انداره‌ بگیرند. بلکه با اندازه‌گیری اختلاف بین آن‌ها به تشخیص بو می‌پردازند.

نمونه ای از کار برد:

آلمانی ها توانسته اند با ساخت سنسور بویایی ویژه ای بیماری های قلبی را تا 90% کشف کنند. چنین اعلام شده که این حسگر می تواند انواعی از نارسایی قلبی را بر اساس بوها تشخیص دهد.

f.سنسورهای موقعیت مفاصل : رایج‌ترین نوع این سنسورهاکدگشاها(Encoders) هستند که هم از قدرت بالای تبادل اطلاعات با کامپیوتربرخوردارند و هم اینکه ساده، دقیق، مورد اعتماد و نویز ناپذیرند. این دسته انکدرهارا به دو دسته می‌توان تقسیم کرد:

i.انکدرهای مطلق: در این کدگشا ها موقعیتبه کد باینری یا کد خاکستریBCD Binary Codded Decibleتبدیل می‌شود. این انکدرها بهعلت سنگینی و گران‌قیمت بودن و اینکه سیگنال‌های زیادی را برای ارسال اطلاعات نیازدارند، کاربرد وسیعی ندارند. همانطور که می‌دانیم به‌کار گیری تعداد زیادی سیگنالدرصد خطای کار را افزایش می‌دهد و این اصلا مطلوب نیست. پس از این انکدرها فقط درمواردی که مطلق بودن مکان‌ها برای ما خیلی مهم است و مشکلی هم از احاظ بار فابلتحمل ربات متوجه ما نباشد، استفاده می‌شود.

ii.انکدرهای افزاینده: اینکدگشا ها دارای قطار پالس و یک پالس مرجع که برای کالیبره کردن بکار می‌رود هستند،از روی شمارش قطارهای پالس نسبت به نقطه مرجع به موقعیت مورد نظر دست می‌یابند. ازروی فرکانس (عرض پالس‌ها) می‌توان به سرعت چرخش و از روی محاسبه تغییرات فرکانس درواحد زمان (تغییرات عرض پالس) به شتاب حرکت دوارنی پی برد. حتی می‌توان جهت چرخش رانیز فهمید. فرض کنید سیگنال‌هایA وB وC سه سیگنالی باشند که از کدگشا بهکنترل‌کننده ارسال می‌شود. B سیگنالی است که با یک چهارم پریود تاخیر نسبت بهA. ازروی اختلاف فاز بین این دو می‌توان به جهت چرخش پی برد.

سنسور مادون قرمز بدون حساسیت به نور محیط

این یک سنسور مادون قرمز که نسبت به نور روزحساسیت نداره و با استفاده از یکPLL کار می کنه!

و اما چه جوری کار می کنه این از یهIC استفاده میکنه که دارای یه اوسیلاتور که روی فرکانسKHz 4.5 تنظیم شده این فرکانس توسط یه فرستنده مادون قرمز فرستاده می شه و توسط گیرنده مربوطه گرفته شده و ولتاژDC اون حذف می شه (که معمولا این ولتاژ متناسب با نور های محیطه) بعدتوسط یهPhase Detector با فاز فرستنده مقایسه می شه و اگر برابر بود خروجی صفر میشه وجود یکPLL در مدار باعث می شه که حساسیت مدار به نور های پراکنده جلوگیری میکنه البته برای تنظیم حساسیت می تونین از پتانسیومتر مدار استفاده کنین

ازاین مدار می تونین هم برای تشخیص وجود یک مانع استفاده کنین و هم برای تشخیص رنگسیاه از سفید. فرستنده و گیرنده مدار رو می تونین رو بروی هم قرار بدین که با اینکار اگر مانعی در بین این دو باشه تشخیص داد می شه و هم می تونین هر دو رو کنار همقرار بدین البته باید مراقب باشین که نور فرستنده در این حالت مستقیم به گیرندهنرسه و فقط انعکاس اون رو گیرنده در یافت کنه با این کار اگه مانعی رو نزدیک این دوقرار بدین تشخیص داده می شه این فاصله حدود 2cm که بستگی به رنگ جسم و جنس فرستندهو گیرنده دارد البته می توان آن را با پتانسیومتر مدار کمتر کرد با همین روش میتونین رنگ سیاه رو از سفید تشخیص بدین البته تنظیم پتانسیومتر یادتون نره

حسن این مدار اینه که با کم و زیاد شدن نور تنظیماتتون بهم نمی خوره دیگهبعداز یک ساعت تنظیم بعد که وارد محیط مسابقه شدین که نور دیگه ای داره همه چیز بهمنمی خوره.

حسگرهای مافوق صوت(Ultrasonic):

یکی از مسائل مطرح در رباتیک ایجاددرک نسبت به محیط خارجی برای جلوگیری از برخورد نامطلوب به اشیاء موجود در محیطحرکت است.

از سوی دیگر ممکن است نیاز داشته باشیم که ربات بتواند درکی ازفاصله ها بدون تماس فیزیکی داشته باشد. برای این منظور از سنسورهای مافوق صوت یاUltrasonic استفاده می کنند.فرکانسهای این محدوده را می توان بین 40 کیلو هرتز تاچندین مگا هرتز در نظر گرفت.امواجی با این فرکانسها کاربردهایی چون سنجش میزانفاصله،سنجش میزان عمق یک مخزن و ….را دارند.

جهت استفاده از این امواج یکسری سنسورهای مخصوص طراحی شده که می توان این سنسورها را به دو دسته صنعتی و غیرصنعتی تقسیم بندی کرد.سنسورهای غیر صنعتی در فرکانسهایی در حدود 40 کیلو هرتز کارمی کنند و در بازار با قیمتهای پایین در دسترس هستند. در این سنسورها دقت کار بالانبوده و فقط در حد تشخیص یک فاصله یا عمق یک مایع می توان از آنها استفاده کرد.امابلعکس در سنسورهای صنعتی که در فرکانسهای در حد مگا هرتز کار می کنند و به دلیل همین فرکانس بالا ما دقت زیادی را خواهیم داشت

مکانیزم کلی کار این سنسورها، فرستادن یک بیم و دریافت انعکاس آن و متعاقبا محاسبه زمان رفت و برگشت است. بدینترتیب می توان فواصل را نیز براحتی با در نظر گرفتن سرعت صوت در دما و فشار محیط ،محاسبه کرد به همین دلیل این سنسور به صورت دوpack مجزای گیرنده و فرستنده موجودمی باشد.

نگاهی سریع به سنسورهای رایج

SHT11سنسور رطوبت با خروجی دیجیتال

SHT75 سنسور رطوبت با خروجی دیجیتال

Rhu-207 سنسور رطوبت با خروجی مقاومتی

HS1101 سنسور رطوبتبا خروجی خازنی

3610 سنسور رطوبت با خروجی ولتاژdc

Smt160 سنسوردما با خروجی دیجیتال

LM35سنسور دما با خروجی آنالوگ

Gs209 سنسورتشخیص فلزات

Tgs4161 سنسور تشخیص دی اکسید کربن

MQ-4 سنسور گازمتان

Ss1118سنسور اکسیژن

Ke-25سنسور اکسیژن

GR500 سنسور وزن

MQ-9 سنسور گاز مونوکسید کربن

MQ-2 سنسور تشخیص دود

MQ-5 سنسور گاز

Pir –dz035 سنسور تشخیص انسان

L298 درایور

Uln2003 درایور

Msk4225 درایور

27xx حافظهprom

28xx حافظهeeprom

Cmps03 قطب نما

Tsl2550t سنسور تجزیهنور

Gp2s04 سنسور تشخیس سیاه و سفید

Tsl230 تشخیص رنگ

LHI648 سنسور حرارتی حساس به بدن

O2A سنسور رطوبت و دما در یک پکخروجی دیجیتال

S2H سنسور رطوبت مقاومتی

HAS 400-S سنسور اندازهگیری جریان

LHI 944سنسورتشخیص حرکت (انسان و حیوان)

سنسورهای تشخیص اثر انگشت:

در حال حاضر سنسورها به روشهای نوری، نیم هادی ، خازنی و LE ساخته می شوند.

سنسورهای نوری : این دسته از سنسورها تصویر اثر انگشت را از طریق فشار دادن سر انگشتان بر روی لنز و منبع نوری ثبت می نمایند. صفحه این سنسورها از الماس صنعتی (LANTAN ) ساخته شده است.
سنسورهای اثر انگشت نیمه هادی : در این سنسورها ، تصاویر اثر انگشت با تغییر در بار الکتریکی با توجه به فشار و ضربه حرارتی از انگشت به سنسور و یا با استفاده از میدان مغناطیسی یا امواج مافوق صوت برای تبدیل سیگنال به تصاویر بدست می آید.
در این سنسورها صفحه نمایش از یک فیلم نازک ساخته می شود.
– سنسورهای اثر انگشت LE : تصاویر با استفاده از مواد شیمیایی که نور را هنگام لمس انگشت روی آنها منتشر می کنند، بدست می آید.

* در این نوع سنسور نیز صفحه نمایش از یک فیلم نازک ساخته می شود.

فرکانس سوئیچینگ:
حداکثر تعداد قطع و وصل یک سنسور در ثانیه می باشد .(واحد آن HZ می‌باشد.)

فاصله سوئیچینگ S) ):
فاصله بین قطعه استاندارد و سطح حساس سنسور به هنگام عمل سوئیچینگ می باشد.

فاصله سوئیچینگ نامی Sn)):
فاصله ای که در حالت متعارف و بدون در نظر گرفتن پارامترهای متغیر از قبیل درجه حرارت ، ولتاژ تغذیه و ... تعریف شده است

بسیاری لیمیت سوییچ ها، محرّک گذرا دارند یعنی با وجود نیروی خارجی عمل میکنندو با برداشتن نیرو آزاد می شوند.

بعضی لیمت سوییچ هابا واردن شدن فشار در همان موقعیّت می مانند و تا در جهت مخالف نیرو وارد نشود،آزاد نمی شوند