دانلود مقاله صندلی چرخدار الکتریکی

صندلی چرخدار الكتريكی وسيله مناسبي براي كمك به افرادي است كه از ناتواناييهاي حاد حركتي رنج مي برند و به آنها تا حد زيادي استقلال مي دهد. در اين پروژه يك صندلي چرخدار با نيروي رانش الكتريكي كه كاربر توسط جوي استيك آنرا هدايت مي كند، ساخته شد. با بررسي هاي مختلف… پیشنهاد می کنیم ادامه این مطلب مفید و ارزشمند را در مقاله صندلی چرخدار الکتریکی دنبال نمایید. این فایل شامل 156 صفحه و در قالب word ارائه شده است.

مشخصات فایل صندلی چرخدار الکتریکی

عنوان: صندلی چرخدار الکتریکی
فرمت فایل : word (قابل ویرایش)
تعداد صفحات : 156
حجم فایل : 354 کیلوبایت

بخشی از  مقاله صندلی چرخدار الکتریکی را در ادامه مشاهده خواهید نمود.

مقدمه

معلوليت دگرگونيهايي از نظر آناتومي و فيزيولوژي در بدن فرد ايجاد مي كند كه در يك مقطع شخص بيمار محسوب مي شود ولي بعد از درمان، علي رعم داشتن ضايعه، بايد تا حد امكان زندگي طبيعي داشته باشد. وسايل كمكي در اين بين نقش مهمي دارند. از جمله اين وسايل كمكي، صندلي چرخدار است كه در صورت استفاده و تجويز درست، وسيله مناسبي براي دادن كمكهاي حركتي به افراد معلوليت دار بوده و به آنها در انجام امور شخص تا حد زيادي استقلال مي دهد. صندلي چرخدار داراي انواع و اقسام مختلفي است كه بسته به نوع و ميزان معلوليت فرد و شرايط ديگر تجويز مي شود. [1]. صندلي هاي  چرخدار در يك سيستم تقسيم بندي به دو گروه كه در يكي نيروي محركه توسط انسان و در ديگري از طريق يك موتور سوختي يا الكتريكي تأمين مي گردد. هدف در اين پروژه طراحي و ساخت صندلي چرخدار الكتريكي مي باشد. صندلي چرخدار الكتريكي نخستين بار در اوايل قرن بيستم اختراع شد [2]. اما به دليل مشكلاتي كه وجود داشت مصرف عمومي پيدا نكرد. در دهه 1940 استفاده از باتري اتومبيل و موتورهاي استارتر، امكان ساخت صندليهاي ساده تري را فراهم كرد. البته سيستم هاي اوليه فقط با يك سرعت حركت مي كردند. كمي بعد با استفاده از روشهاي مكانيكي مثل كلاچ، امكان كنترل سرعت براي صندليها ايجاد شد. از دهه 1960 به بعد استفاده از ترانزيستور دو قطبي[1] دو طراحي كنترل كننده هاي سرعت ايمني صندليها بسيار بالا رفت. در حال حاضر از ماسفت قدرت [2] براي كنترل سرعت موتورهاي DC در صندلي چرخدار الكتريكي استفاده مي شود. علي رغم سابقه زياد صندلي چرخدار الكتريكي در دنيا، اين وسيله تاكنون در ايران ساخته نشده است. هدف پروژه آغاز گاهي در اين مسير مي باشد. البته وسيله اي كه ساخته شد در ظاهر يك صندلي چرخدار الكتريكي نيست ولي با توجه به مطالعات و بررسي هاي انجام شده، مي توان در زماني كوتاه روشهاي به كار رفته در اين پروژه را براي ساخت صندلي چرخدار الكتريكي عملي به كار برد. در فصل دوم توضيحاتي كلي در مورد صندلي چرخدار و مشخصات آن از نظر ابعاد، استحكام و غيره آورده شده است. در تجويز صندلي چرخدار نكات متعددي بايد در نظر گرفته شود كه وزن، ابعاد صندلي و چرخها از آن جمله است. صندلي چرخدار از چند جزء اصلي تشكيل شده است كه شامل سيستم نگهدارنده بدن، سيستم رانش، چرخها و اسكلت بدنه مي باشد [14]. در اين فصل در مورد مشخصات صندليهاي چرخدار الكتريكي و نكاتي كه در طراحي آنها بايد مد نظر قرار داد، توضيح داده شده است. از جمله اين نكات مهم حداكثر سرعت، شيب مسير، نحوه اتصال موتور و باتريها به صندلي و منبع تغذيه است. صندلي چرخدار الكتريكي را مي توان با روشهاي دستي و در صورتي كه ممكن نباشد با روشهاي غير دستي كنترل نمود. از روشهاي كنترل غير دستي مي توان كنترل چانه كنترل زبان لبها يا دندان، كنترل بر اساس دميدن و مكيدن كنترل صوتي نام برد.

فصل سوم در مورد انتخاب ادوات مورد نياز مي باشد. خود صندلي چرخدار مهمترين قسمت است. به دلايل مختلف به جاي صندلي چرخدار استاندارد مدلي از آن ساخته شد. اين مدل شامل يك صفحه فلزي است كه در زير آن چهار چرخ نصب شده است. دو چرخ عقب آن نقش انتقال نيرو و هدايت كننده را دارند و دو چرخ جلو هرزگرد هستند. جزئيات مربوط به انتخاب قسمتهاي مكانيكي شامل بلبرينگ[3]. چرخها و نحوه انتقال نيرو از موتور به چرخها و غيره كاملاً توضيح داده شده است. بعد از قسمتهاي مكانيكي، نوبت به انتخاب موتور الكلتريكي مي رسد. در اين زمينه بررسي هاي متعددي انجام گرفت و در نهايت موتور DC خاص صندلي چرخدار براي اين منظور انتخاب گرديد. اين موتور در حجم كم توان بالايي دارد و در طراحي آن حجم و وزن از مهمترين پارامترها بوده اند. جعبه دنده[4] نصب شده بر روي موتور سرعت آن را تا حد مورد نياز كاهش داده و به حدود 500 دور در دقيقه رسانيده است. با محاسبه توان مورد نياز براي حركت صندلي با سرعت m/s3 و وزن Kg150 خواهيم ديد كه توان يك موتور به اين منظور كافي نبوده و ناچاريم كه از دو موتور استفاده كنيم كه علاوه بر داشتن توان كافي، مزاياي ديگري نيز خواهد داشت. موتور يك مبدل انرژي الكتريكي به مكانيكي است ؛ بنابراين بايد منبع انرژي الكتريكي همراه موتور باشد. با اين توضيح مشخص است كه بايد از باتري به اين عنوان استفاده كنيم. در اين فصل، باتريهاي قابل شارژ مجدد مانند نيكل- كادميوم و سرب- اسيد بررسي كنيم. در اين فصل باتريهاي قابل شارژ مجدد آنها و همچنين محافظتهاي مورد نياز، توضيح داده شده است. قسمت بعدي مدار تحريك است كه با كنترل كاربر، انرژي را از باتري گرفته و به موتور منقل مي كند. از آنجا كه موتور از نوع DC بود و منبع تغذيه نيز DC است. بنابراين مدار تحريك از نوع DC/DC  خواهد بود.  مبدل [5]DC/DC اصطلاحاً برشگر[6] ناميده مي شود. برشگرها با قطع و وصل ولتاژ DC ثابت بر روي بار، متوسط ولتاژ دو سر بار را تغيير مي دهند كه اين عمل بايد توسط يك عنصر قدرت انجام گيرد. به اين منظور المانهاي مختلف بررسي شدند و در نهايت از ماسف قدرت استفاده كرديم. در ادامه انواع مختلف برشگرها بررسي شده و نوع مناسب انتخاب گرديده است. خاصيت مهمي كه بعضي از انواع برشگرها دارند اين است كه وقتي بار ‌آنها موتور DC است هنگام كاهش سرعت و يا توقف كامل مي تواند انرژي جنبي ذخيره شده موتور را به منبع DC بازگردانند. به اين خاصيت بازيابي انرژي [7] گفته مي شود.اين عمل باعث افزايش راندمان، مجموعه مي گردد. با بررسي اين موضوع خواهيم ديد كه به دلايل مختلف، ميزان انرژي تحويل شده به منبع در مقابل پيچيدگي مدار، ناچيز است. بنابراين از انجام اين كار صرف نظر خواهد شد. با در نظر گرفتن اين فرض كه كاربر فردي نيمه فلج و يا كاملاً مفلوج است، براي هدايت صندلي از جوي استيك[8] استفاده كرديم. جوي استيك ازدو مقاومت متغير تشكيل شده است كه مقدار مقاومت يكي از آنها با حركت جوي استيك در راستاي جلو و عقب، از صفر تا حداكثر تغيير مي كند و مقاومت ديگر همين عمل را در جهت چپ و راست انجام مي دهد. در فص چهارم در مورد تعريف چگونگي حركت صندلي چرخدار با توجه به حركت جوي استيك، توضيحاتي آورده شده است.

فصل چهارم در مورد كنترل صندلي چرخدار الكتريكي مي باشد. در ابتدا پروتكل حركت صندلي بر اساس حركت جوي استيك بيان شده و سپس روابطي كه با استفاده از آن مي توان سرعت خطي و سرعت زاويه اي صندلي را بر حسب دور موتورها بدست آورد، معرفي شده اند. در ادامه ديناميك ثابت [9] صندلي چرخدار الكتريكي مورد بررسي قرار گرفته است و حداكثر سرعت خطي صندلي چرخدار براي آنكه پايداري آن حول محور x (راستاي حركت) حفظ شود، بدست آمده است. اين بررسي در حالت كلي است و با استفاده از ماتريسهاي دوران، شيب مسير در جهت هاي مختلف را در نظر مي گيرد. در ادامه اين فصل، با كوچك فرض كردن تغييرات، يك مدل خطي از سيستم صندلي چرخدار الكتريكي با در نظر گرفتن هدايت انسان، ارائه مي كنيم. در اين سيستم خطي، ورودي، مسير دلخواه شخص و خروجي، نوسانات مجموعه حول محور x (راستاي حركت) مي باشد. همانطور كه خواهيم ديد اين سيستم پيچيدگي زيادي خواهد داشت؛ بنابراين در صندليهاي پيشرفته جديد، كنترل كننده هاي وفقي [10]كه با استفاده از شبكه هاي عصلي و منطق فازي طراحي مي شوند، كاربرد فراوان دارند. در پايان فصل در مورد سازگاري الكترومغناطيسي [11] و استانداردهاي مربوط به صندلي چرخدار الكتريكي در اين زمينه، توضيحاتي آورده شده است.

در فصل پنجم طراحي قسمتهاي مختلف توضيح داده شده است. طراحي مدار برشگر PWM و بخش مهمي از اين فصل را تشكيل مي دهد. مدار برشگر شامل مولد سيگنال PWM و اعمال ‌آن به ماسفتها مي باشد. انتخاب فركانس برشگري بسيار مهم است چرا كه پايين بودن فركانس، باعث افزايش تلفات در موتور مي شود. با استخراج پارامترهاي موتور توسط آزمايشهاي مختلف و سپس مدل كردن موتور توسط Pspice فركانس برشگري با دقت مناسب، 25 Hz انتخاب شده است. ماسفت اگرچه در حالت پايدار جرياني از گيت نمي كشد، ولي در هنگام روشن و خاموش شدن سريع، جريان قابل ملاحظه اي بايد به گيت تزريق و يا از آن كشيده شود. نحوه طراحي مداري براي تأمين اين جريانهاي لحظه اي، توضيح داده شده است. مجموعه مدار تحريك را مي توان به صورت آنالوگ يا ديجيتال و يا تركيبي از آنالوگ و ديجيتال پياده سازي نمود. در قسمت برشگر PWM به علت بالا بودن فركانس برشگري و در مقابل پايين بودن سرعت ميكروكنترلرهاي معمولي استفاده از مدار آنالوگ مناسب تر است؛ ولي تشخصي فرمان جوي استيك و تصميم درمورد سرعت و جهت حركت هر يك از موتورها را مي توان توسط مدارهاي آنالوگ و يا ديجيتال طراحي نمود كه هر يك از اين دو مدار مزايا و معايبي دارند كه توضيج داده  خواهند شد. براي توليد سيگنال PWM از تراشهTL 949 استفاده شده است. اين تراشه در ساخت منابع تغذيه سوئيچنگ كاربرد فراوان دارد. فركانس سيگنال PWM با يك خازن يك مقاومت تعيين شده و سيكل وظيفه[12] با يك سطح DC تعيين مي شود. در مدار ديجيتال ميكروكنترولر 8951 كه از خانواده 8031 است  استفاده كرديم. مزيت 8951 در اين است كه داراي EEPROM داخلي است و نوشتن و پاك كردن برنامه به سادگي مكان پذير است و نيازي به اشعه ماوراي بنفش دارد. در ادامه در مورد نشان دادن وضعيت شارژ باتري توضيح داده ايم. در انتها مقايسه اي بين مدار ديجيتال و آنالوگ انجام شده است.

فصل دوم

بررسي صندلي چرخدار

مقدمه:

معلوليت دگرگوني هايي از نظر آناتومي و فيزيولوژي در بدن فرد ايجاد مي كند كه در يك مقطع شخص بيمار محسوب مي شود. ولي بعد از درمان فردي است كه عليرغم داشتن ضايعه بايد زندگي طبيعي داشته باشد. صندلي چرخدار وسيله خوبي براي كمكهاي فيزيكي به  افراد معلوليت دار مي باشد و به آنها در انجام امور شخصي خود تا حد زيادي استقلال مي دهد . صندلي چرخدار افزايش كارآيي فرد باعث عارضه يا عوارض احتمالي نشود. به دليل اشكالات موجود در صندليهاي چرخدار فعلي، استفاده كنندگان دچار عوارض مختلفي مي شوند. به عنوان مثال تقريباً نيمي از افرادي ك به طور مداوم از صندلي چرخدار با نيروي رانش خود شخص استفاده مي كنند از درد در مفاصل شانه شكايت دارند [10] تحقيقات وسيعي در زمينه طراحي صندلي چرخدار و چگونگي ارتباط آن با كاربر در حال انجام است تا ايمني تكنولوژي صندلي چرخدار افزايش يابد. [1].

1-اجزاء صندلي چرخدار

يك صندلي چرخدار از چهار جزء اساسي به شرح زير تشكيل شده است:

• سيستم نگهدارنده بدن
• سيستم رانش
• چرخها
• اسكلت بدنه

1-1-سيستم نگهدارنده بدن:

اين سيستم از قسمتهايي تشكيل شده است كه يا بدن روي آنها به طور مستقيم تكيه مي كند و يا نگهدارنده بدن هستند. مثل تكيه گاه پشت، محل نشستن، تكيه گاه ساعد و دست، تكيه گاه ساق و زيرپايي.

1-2-سيستم رانش:

اين سيستم خود از سيستم هاي محرك، هدايت و ترمز تشكيل مي شود.

1-2-1-سيستم محرك:

اين سيستم شامل  منبع توليد نيرو، وسائل كنترل نيرو، انتقال نيرو و چرخهاي رانش مي باشد.

1-2-2-1- منبع توليد نيرو: نيروي لازم رانش مي تواند توسط انسان يا باتري و يا موتور سوختي توليد گردد.

2-1-2-1- وسائل كنترل: قسمتي از سيستم محرك است كه مستقيماً با راننده در تماس بوده و سبب كنترل نيروي اعمال شده مي تواند نيروي عضلاني راننده و يا نيروي ديگري باشد كه توسط راننده كنترل مي شود و يا مي تواند تركيبي از هر دو باشد.

3-1-2-1- وسايل انتقال: مجموعه اجرائي هستند كه نيروي اعمال رانش را از وسايل كنترل به چرخهاي راننده منقل مي كند وسائل انتقال مي توانند مكانيكي، هيدروليكي، نيوماتيكي، الكتريكي و يا تركيبي از اينها باشند. در صورتي كه نيروي رانش توسط منبعي به غير از نيروي عضلاني راننده ايجاد شود، محفظه حامل نيرو جزء سيستم انتقال محسوب مي شود.

2-2-1-سيستم هدايت:

اين سيستم شامل وسائل كنترل،  انتقال و چرخهاي هدايت مي باشد.

1-2-2-1-وسايل كنترل: قسمتي از سيستم هدايت است كه مستقيماً از راننده فرمان مي گيرد.

1-2-2-1-وسائل انتقال: مجموعه اجزايي است كه نيروي لازم براي هدايت را از وسايل كنترل به چرخهاي هدايت، منتقل مي كند.

3-2-2 چرخهاي هدايت: به 2-3-1 مراجعه شود.

3-2-1-سيستم ترمز:

اين سيستم شامل وسائل كنترل، انتقال و ترمز چرخها مي باشد.

1-3-2-1- وسائل كنترل: قسمتي از سيستم ترمز است كه مستقيماً با راننده در تماس بوده و نيروي ترمز را به وسائل انتقال مي رساند.

2-3-2-1-وسائل انتقال: مجموعه اجزائي است كه نيروي لازم براي ترمز كردن را از وسائل كنترل به ترمز چرخ مي رساند.

3-3-2-1-ترمز چرخ: اجزايي از صندلي چرخدار هستند كه نيروي ترمز بين آنها ايجاد مي شود. ترمز چرخ مي تواند به صورتهاي زير باشد: ترمز اصطكاكي كه نيروي  ترمز بر اثر اصطكاك بين اجزاء نسبت به هم گردنده ايجاد مي شود. ترمز الكتريكي كه نيروي ترمز بر اثر عملكرد در ميدان الكترومغناطيسي بر روي اجزا نسبت به هم گردنده ايجاد مي شود. اين اجزاء با  هم تماس ندارند و يا ترمز هيدروليكي كه نيروي ترمز بر اثر عملكرد جريان سيال بين اجزاء نسبت به هم گردنده مي شود.

دو سيستم ترمز در صندلي چرخدار وجود دارد. يك سيستم، ترمزي است كه راننده توسط آن به طور مؤثر، سريع و يا آهسته توأم با ايمني سرعت صندلي چرخدار را كم و يا آن را كاملاً متوقف مي نمايد. اين روش ترمز مانند ترمز عادي در وسائل نقليه مي باشد. سيستم ديگر، ترمزي است كه براي ثابت نگه داشتن صندلي چرخدار بر روي سطوح شيب دار حتي اگر راننده صندلي را ترك كرده باشد استفاده مي شود. اين روش ترمز مانند ترمز دستي است.

فهرست مطالب مقاله صندلی چرخدار الکتریکی, در ادامه قابل مشاهده می باشد.

• فصل اول- مقدمه
• فصل دوم- بررسي صندلي چرخدار
• مقدمه
• 1-2- اجزاء صندلي چرخدار
• 1-1-2- سيستم رانش
• 3-1-2- چرخها
• 4-1-2- اسكلت بندي
• 2-2- انواع صندلي چرخدار
• 3-2- ابعاد استاندارد صندلي چرخدار
• 4-2-پارامترهاي مهم در انتخاب صندلي چرخدار
• 5-2-نكات مهم در انتخاب صندلي چرخدار
• 6-2-مشخصات صندلي چرخدار الكتريكي
• 1-6-2-روشهاي هدايت صندلي چرخدار الكتريكي
• 2-6-2-روشهاي هدايت صندلي چرخدار الكتريكي
• 7-2-موارد استفاده از صندلي چرخدار
• 8-2-موارد عدم استفاده از صندلي چرخدار
• خلاصه
• فصل سوم- انتخاب ادوات مورد نياز
• مقدمه
• 1-3-صندلي چرخدار
• 2-3- موتور الكتريكي
• 1-2-3-باتريك نيكل- كادميوم
• 2-3-3- باتري سرب- اسيد
• 4-3- مدار كنترل سرعت
• 5-3- انتخاب المال سوئيچ
• 6-3- انتخاب وسيله هدايت
• خلاصه
• فصل چهارم- طراحي كنترل كننده
• مقدمه
• 1-4- پروتكل هدايت صندلي بر اساس حركت صندلي چرخدار
• 2-4- رابطه بين سرعت خط
• 3-4- بررسي ديناميك ثابت صندلي چرخدار
• 4-4- بررسي كنترل حلقه بسته
• 4-5- روشهاي كنترل صندلي چرخدار الكتريكي
• 1-5-4- كنترل كننده هاي قابل تنظيم
• 2-5-4- كنترل با سنسورها يا همكار
• 3-5-4- كنترل تحمل پذير خطا
• 6-4- سازگاري الكترومغناطيسي
• فصل پنچم
• مقدمه
• روشهاي ساخت مدار
• 1-5-پياده سازي به روش آنالوگ
• 1-1-5- كنترل كننده PWM
• 2-1-5- محاسبه جريان گيت ماسفت
• 3-1-5- انتخاب فركانس برشگري
• 4-1-5- استخراج پارامترهاي موتور ANCN7152
• 5-1-5- ساختن ولتاژ منفي از ولتاژ مثبت
• 2-5- پياده سازي به روش ديجيتال
• 1-2-5- روشهاي سنجش شارژ باتري
• 2-2-5- ساخت منبع تغذيه منفي
• خلاصه
• فصل ششم- نتايج آزمايشات
• فصل هفتم- نتيجه گيري و پيشنهاداتي براي ادامه كار
• مراجع
• ضميمه (1)- نرم افزار هدايت صندلي چرخدار
• ضميمه (2)- برنامه ثبت و تحليل داده ها براي تعيين
• ضميمه (3)- گاتالوگ موتور ANCN7152
• ضميمه (4)- گاتالوگهاي 8951 و TL494

در صورت تمایل شما می توانید مقاله صندلی چرخدار الکتریکی را به قیمت 15900 تومان از سایت فراپروژه دانلود نمایید. اگر در هر کدام از مراحل خرید یا دانلود با سوال یا ابهامی مواجه شدید می توانید از طریق آدرس contact-us@faraproje.ir و یا ارسال پیامک به شماره: 09382333070 با ما در تماس باشید. با اطمینان از وب سایت فراپروژه خرید کنید، زیرا پشتیبانی سایت همیشه همراه شماست.