پایان نامه اثر گيج پارچه حلقوي پودي بر سيگنال تنفسي لباس هوشمند

پایان نامه اثر گيج پارچه حلقوي پودي بر سيگنال تنفسي لباس هوشمند

جهت دريافت درجه کارشناسي ارشد

مهندسي نساجي – تکنولوژي نساجي

چکیده

در پروسه تولید منسوجات هوشمند همواره نوع سنسور، نحوه قرارگیری سنسور، مکانیزم ارتباطی بین سنسورها و لباس و سیستم پردازش گر مورد بررسی و بحث بوده است. اما آنچه کمتر به آن پرداخته شده است ارتباط بین سیگنال خروجی و نوع پارچه بکاربرده شده است.

در این تحقیق سه نوع پارچه حلقوی پودی که از جهت گیج با همدیگر متفاوت هستند برای بررسی انتخاب شده اند، پس از تهیه لباس مناسب و جایگذاری و نصب سنسور مربوطه در داخل آن، تست های مربوطه بر روی سیگنال خروجی انجام شده است.

نتایج نشانگر آنست که سیگنال بدست آمده در شرایط یکسان از دامنه بالاتری در گیج های بالاتر برخوردار است. و آزمون فرض انجام شده نشانگر این نکته است.

فهرست

عنوان شماره صفحه

مقدمه ۱

فصل اول

۱- منسوجات هوشمند و بررسي تحقيقات انجام شده ۳

۱-۱- منسوجات هوشمند و علائم حياتي بدن انسان ۴

۱-۱-۱- معرفي منسوجات هوشمند ۴

۱-۱-۱-۱- منسوجات قابل پوشش (منــــــسوجات هوشمند قابل پوشش) ۵

۱-۱-۱-۲- منسوجات صنعتي غير قابل پوشش (منسوجات هوشمند غير قابل پوشش )۶

۱-۱-۲- علائم سلامتي بدن ۶

۱-۱-۲-۱- ضربان قلب در واحد زمان ۶

۱-۱-۲-۲- تعداد تنفس در واحد زمان ۶

۱-۱-۲-۳- دماي بدن در زمانهاي مختلف ۶

۱-۲- معرفي انواع سنسورها ۷

۱-۲-۱-سنسورهاي بر پايه الکترواکتيو پليمر ۱۲

۱-۲-۱-۱- سنسورهاي پيزورزيستيو که پايه پليمر هاي فعال دارند ۱۲

۱-۲-۱-۲- سنسورهاي پيزو الکتريک که پايه پليمر هاي فعال دارند ۱۲

۱-۲-۱-۳- سنسورهاي بيو مديکال ۱۳

۱-۲-۲- فعال کننده ها ۱۴

۱-۲-۳- سنسورهاي بر مبناي اجزاي الکترونيکي ۱۵

۱-۲-۴- منابع جريان ۱۵

۱ -۲-۴-۱-سل هاي الکتروشيميايي ۱۹

۱-۲-۴-۲-پيزو الکتريک هاي مولد ۱۹

۱-۲-۴-۳- الاستومرهاي دي الکتريک ۲۰

۱-۲-۴-۴- مولد هاي جنبشي ۲۰

۱-۲-۴-۵- مولد هاي ترموالکتريک ۲۱

۱-۲-۴-۶- مولد هاي پيروالکتروليک ۲۱

۱-۲-۴-۷- مولد هاي فتوالکتريک ۲۱

۱-۲-۴-۸- سوپر خازنها ۲۲

۱-۲-۵- مواد سيمي الکتريکي ۲۲

۱-۳- طراحي بافت براي منسوج هوشمند قابل پوشش ۲۶

۱-۳-۱- متغيرهاي طراحي ۲۷

۱-۳-۲- متغيرهاي ارزشي ۲۸

۱-۳-۳- متغيرهاي اجرايي ۲۸

۱-۴- دستاوردها در منسوجات هوشمند ۳۰

۱-۴-۱- خلاصه اي از جديدترين دستاوردها در منسوجات هوشمند ۳۰

فصل دوم

طراحي و ساخت منسوج هوشمند قابل پوشش

۲-۱- مقدمه ۳۷

۲-۲- ساخت منســـــــــوج هوشمند ۴۰

۲-۲-۱- طراحي و ساخت لباس ۴۰

۲-۳- اندازهگيري کرنش ۴۱

۲-۴- سنسور استرينگيج ۴۱

۲-۴-۱- جنس استرينگيجها ۴۲

۲-۴-۲- مقاومت الکتريکي استرينگيجها ۴۴

۲-۴-۳- مشخصات استرينگيج (پيزورزيستيو) استفاده شده ۴۵

۲-۴-۴- نصب سنسور ۴۵

۲-۵- اندازهگيري تغييرات جزئي مقاومت ۴۶

۲-۵-۱- پل وتسون ۴۶

۲-۵-۲- متعادلکردن مدار ۴۷

۲-۶- ها ۴۸

۲-۷- تقويت کننده ۴۸

۲-۷-۱- مفهوم تقويت و تقويت کننده در الکترونيک ۴۸

۲-۷-۱-۱- چگونگي تقويت در ترانزيستور ۴۹

۲-۷-۱-۲ پارامترهاي تقويت کننده ۵۰

۲-۷-۲- تقويت کننده هاي عملياتي ۵۱

۲-۷-۳- گين يا بهره ۵۲

۲-۷-۴- تقويت کنندههاي ابزاري ۵۴

۲-۸- مبدل آنالوگ به ديجيتال ۵۷

۲-۸-۱- ويژگيهاي مبدلهاي A/D. ۶۱

۲-۸-۱-۱- نوع خروجي ۶۱

۲-۸-۱-۲- قابليت تفکيک ۶۱

۲-۸-۱-۳- دقت ۶۱

۲-۸-۱-۴- زمان تبديل ۶۲

۲-۹- کاليبراسيون سيستم تشخيص تنفس ۶۳

فصل سوم

۳- نرمافزار مورد استفاده جهت پردازش داده های تنفسی ۶۴

۳-۱- مقدمه ۶۵

۳-۲- پورت سريال ۶۵

۳-۳- ديتاگيري و نمايش سيگنال در حوزه زمان ۶۵

۳-۳-۱- سرعت ديتاگيري ۶۵

۳-۳-۲- تعداد ديتاها در سيکل ۶۶

۳-۴- مراحل اجراي برنامه ۶۶

۳-۵- فلوچارت ۶۷

۳-۶- توابع ۶۷

۳-۶-۱- پنجره کاربر نرمافزار ۶۸

۳-۶-۲- توابع کلاس view ۶۸

۳-۶-۳- تابع file creation ۶۹

۳-۶-۴- تابع timer ۶۹

۳-۶-۵- تابع start stop ۶۹

فصل چهارم

۴- آزمايشات ۷۱

۴-۱- مقدمه ۷۲

۴-۲- بدست آوردن سيگنال تنفس ۷۲

۴-۳- آزمايشات ۷۲

فصل پنجم

۵- بحث و نتيجهگيري ۷۵

۵-۱- بحث و نتيجهگيري ۷۶

۵-۱-۱- تاثير گيج بر دامنه سيگنال ۷۷

۵-۱-۲- تاثير گيج بر پيک منحني ۷۸

۵-۱-۳- ارتباط گيج و جنس سنسور ۷۸

۵-۲-تحليل نتايج ۷۸

۵-۳-نتيجه گيري کلي ۸۰

۵-۴- پيشنهاد براي تحقيقات بعدي ۸۰

۶- ضمايم ۸۲

۶-۱- برنامه نوشته شده به زبان ويژوال C ۸۲

۶-۲- داده هاي مربوط به سيگنال هاي گرفته شده از سه نوع پارچه ۸۵

۷- منابع و مراجع ۱۲۱

مقدمه

انسان از ابتداي خلقت تا کنون، تنوع پوشش خود را از برگ درخت تا منسوجات هوشمند امروزي، اختيار نموده است. در گذر زمان با فهم و کشف تکنولوژي هاي جديد و نيز شناسايي مواد خام موجود در طبيعت، توانسته است تا با بکار گيري دانش و امکانات موجود همواره رفاه بيشتر خود را فراهم سازد شايد روزگاري بافت منسوجي از جنس پنبه که بسيار لطيف باشد و بتواند به عنوان پوشش براي ادمي بکار رود، چندان قابل تصور نمي نمود و شايد افکار زمانهاي قديم برگ درختان را به عنوان پوشش خود به طور دائم متصور مي شدند، يا شايد اگر ايده توليد و دست يابي به منسوج جديد، نيز به ذهن مي رسيد، باز اين سئوال که حال چگونه ميتوان براي مصرف کنندگان بسيار زياد روي کره زمين اين محصول را توليد کرد، تعللي در اوج گرفتن ايده هاي جديد ايجاد مي نمود.

بشر در طول زمانهاي گذشته همواره با اعجاز تجربه، بر ناباوري خود بر مسائل فايق آمده و همچنان در رشته هاي مختلف علمي و در سطوح مختلف، انقلابهاي علمي ، دست باور را بر سبد دانشهاي تحقق نيافته زده است. در حوزه نساجي ديري نگذشته است که الياف نوري، الياف ميکرو، الياف نانو ، …و به تازگي منسوجات هوشمند، حوزه هاي جديد کاري را براي محققين باز نمودهاند. بديهي است اگرچه در بررسي هر کدام از اين تکنولوژيها و کسب محصولات ناشي از هر کدام، همواره سئوالاتي چون آيا ميتوان تعداد کثير مصرف کنندگان را با اين مصنوع جديد تامين نمود؟(همانگونه که انسانهاي اوليه نيز به سختي مي توانستند متصور شوند که روزي با احداث کارخانجات بافندگي بسيار زياد، آدميان را بتوان از پوشش برگ رهايي بخشيد).

پس از اختراع ماشين بافندگي ژاکارد، ذخيره کردن داده ها و مکانيزه شدن آن پذيرفته شد و امروزه پس از گذشت ۲۰۰ سال، ارتباط بين نساجي و کامپيوتر، ملموس شده است، و توليد منسوجاتي که قابليت درک حرکات بدن و يا قابليت گزارش دهي داشته باشند، در اين راستا مظهر مشارکت اين دو صنعت ميباشند.

به منظور آگاه نمودن مردم از وضعيت سلامتي شخصيشان، پشتيباني و اطلاع رساني و سپس پيشرفتهاي تکنولوژيکي بايد در اين راستا بهکار برده شود، براي اين منظور بايد براحتي بتوان وسايل واسطه اي بين انسان و اين ابزار را بهکار گرفت. با بهکار گرفتن پارچه هاي چند منظوره،(که بطور متداول به الکتروتکستايل ها يا منسوجات هوشمند معروف هستند)، کسب يک زندگي سالم، ايمن، و راحت تر ميسر ميگردد. لذا چنانچه هوشمندي منسوجات، با ويژگي پوشانندگي آن ترکيب شود، ميتواند يک محصول سودمند را توليد نمايد.

بهطور خاص ، لباس هايي با قابليت كشش و جمع شدگي، امكان پيگيري حركات را دارند. حس کننده ها^[۱] و فعال کننده ها^[۲] كه در نساجي استفاده مي شود، ممكن است به واسطه جريان برق كنترل شوند.

اين ابزار تحت نظر داشتن بيمار در منزل از راه دور و يا كنترل فضانوردان، افراد کهنسال، و ارتباط كنترلي از طريق تلفن را به ما ميدهد. تكستايل هاي الكترونيكي ميتواند مسيرهاي جديدي از بيومانيتورينگ^[۳]، توانبخشي و …. را براي ما باز نمايد.

در اين مطالعه ارتباط متقابل نساجي و کامپيوتر و معرفي التزامات الحاق آنها در توليد منسوجات هوشمند بررسي خواهد شد. منسوجات الکترونيکي E-textile يا smart fabrics ناميده ميشوند، که نه تنها قابليت پوشش (مانند ساير منسوجات) را دارد، بلکه امکان نمايش و يا پردازش شبيه سيستمهاي ارتباطي بدون سيم^[۴] را دارند.

فصل اول

منسوجات هوشمند و بررسي تحقيقات انجام شده

منسوجات هوشمند و علائم حياتي بدن انسان

معرفي منسوجات هوشمند

منسوجات هوشمند^[۵]، پارچه هايي هستند که ابزارهاي الکترونيکي در آنها به کار رفته است. اجزاي الکترونيکي و وسايل ارتباط دهنده اين اجزا (به همديگر)، جزيي از پارچه هستند، و به همين دليل کمتر قابل رويت ميباشند. بعلاوه اينکه، اين منسوجات خيلي براي مالش و پيچ خوردن و يا درگيري با وسايل محيط مستعد نيستند. نتيجتاَ اين منسوجات مي توانند در کاربردهاي روزمره و به ويژه در جاهايي که حضور کامپيوتر براي انسان دست و پاگير است، به کار روند.

در منسوجات هوشمند با توجه به نياز مصرف کننده، قابليت لازم در آن ايجاد ميشود. تعداد و موقعيت سنسورها و اجزاي پردازشگر، با توجه به نياز کاربر، در نظر گرفته شده و به ندرت در موقع طراحي ثابت فرض ميگردند. فضاي کاري براي منسوجات هوشمند بسيار گسترده است و انتخاب هايي از قبيل نوع و ساختار نخ، بافتها، اجزاي بهکار رفته، سيستم هاي نرم افزاري، تنوع شبکه اتصالات، ميدان کاري گسترده اي را بوجود آورده است.

تهيه لباسي که سنسور به آن دوخته شده باشد و يا با تبحر در آن جاسازي شده باشد، بسيار گران است، در اين راستا بايد توجه داشت که :

براي مصرف، اندازه هاي متفاوت مورد نياز است.
هر منسوج با توجه به نوع کاربرد آن، استفاده خاص خود را دارد.

يافتن ناحيه مناسب براي نصب سنسور، روي سايز هاي متفاوت، کار مشکلي است. در توليد لباسهاي هوشمند، امروزه، جايابي سنسورها با سعي و خطا انجام ميشود. در بعضي ازمقالات سعي شده است[۱] ، که يک قالب براي ارزيابي منسوجات هوشمند، (بدون ساخت قالب و لباس) طراحي شود.

يک منسوج هوشمند، يک شبکه اتصال را براي حس کردن و پردازش اجزا، با ميزان کمتر مصرف انرژي (نسبت به روش بدون سيم) فراهم ميکند. البته خود پارچه هم ميتواند به عنوان حس گر عمل نمايد.(و اين بسته به نوع الياف به کار گرفته شده در منسوج است.)

مواد بكار برده شده براي اينگونه منسوجات هوشمند بايد داراي وزن كم، قابليت تغييربه شكل هاي مختلف(به ويژه به شكل ليف)، و راحت بودن در تن، را داشته باشند. اغلب اين خواص عموماَ در سنسورهاي

[۱] Sensors

[۲] Actuators

[۳] Biomonitoring

[۴] Wireless

[۵] Intelligent E_textiles

پایان نامه اثر گيج پارچه حلقوي پودي بر سيگنال تنفسي لباس هوشمند

نوشته پایان نامه اثر گيج پارچه حلقوي پودي بر سيگنال تنفسي لباس هوشمند اولین بار در فايل مارکت - بازار فايل. پدیدار شد.

لطفا از لینک زیر دانلود کنید