وبلاگ

پلی پروپیلن که از خانواده پلی الفین ها می باشد به واکنش های فتوشیمیایی و یا اکسیداسیون نوری بسیار حساس می باشد. و این مورد، موضوع تحقیقات زیادی بوده است. در بحث فتواکسیداسیون دو گروه تحقیقات انجام شده:
1- پایدارسازی و افزایش عمر مفید این پلیمر در برابر نور طبیعی.
2- مطالعه مکانیزم تخریب جهت تولید پلیمری که به سرعت تخریب شود و قابل بازیافت و سازگار با محیط باشد.
مکانیزم عمل تخریب بسیار پیچیده می باشد. به عوامل بسیار متعددی از جمله: پیشرفت واکنش های خودبخودی، ساختار فیزیکی پلیمر، میزان نور، اکسیژن، تنش های قبلی و بعدی و… وابسته است. در این تحقیق الیاف PP تحت تاثیر اشعه UV به صورت تنها همراه H2O و H2O2 و TiO2 قرار گرفته است و سپس آزمایشات مختلفی با توجه به امکانات موجود بر روی آن انجام شده است.
فصل اول: ی بر مقالات
1-1- پلی پروپیلن:
پلی پروپیلن مهمترین الیاف پلی الفینی می باشد که به گروه الیاف مصنوعی تعلق دارد. مواد اولیه ساخت پلی پروپیلن دو عنصر کربن و هیدروژن است. پروپیلن گازی است که در دمای 47- درجه سانتیگراد – و فشار 760mmHg به مایع تبدیل می شود. پلی پروپیلن از پلیمری شدن پیروپیلن حاصل می شود که با استفاده از کاتالیزور مناسب واکنش انجام می پذیرد. در پلی پیروپیلن ایزوتاکتیک تمام گروه های متیل در یک طرف مولکول زنجیره ای قرار دارند و از نظر نظم فضایی محل های مشابهی دارند. در پلی پروپیلن اتاتیک گروه های متیل به طور تصادفی در دو طرف مولکول زنجیره ای قرار می گیرند. بنابراین مولکول تقارن و نظم فضایی نخواهد داشت و نظم بلوری نیز به

 وجود نخواهد آمد. حالت سوم شکل فضایی سیندیو تاکتیک است که در آن گروه های متیل، یک در میان در دو طرف مولکول زنجیره ای قرار می گیرند. در نتیجه مولکول ها تقارن و نظم مشخصی خواهند داشت و امکان متبلور شدن آنها زیاد است. با توجه به شرایط سرد کردن، ساختار بلورین پلی پروپیلن دو شکل متفاوت پیدا می کند. چنانچه پلی پروپیلن مذاب سریعا سرد گردد ساختار بلورین ناپایدار که پارا کریستالین و یا سمکتیک نام دارد شکل می گیرد. چنانچه پلی پروپیلن مذاب به آرامی سرد گردد ساختار بلورین معروف به منو کلینیک به وجود می آید. حرارت دادن پلی پروپیلن از نوع پارا کریستالین به بیش از 80 درجه سانتیگراد باعث تغییر ساختار بلورین آن به شکل منوکلینیک می گردد. در الیاف پلی الفینی، پیوندهای شیمیایی و یونی بین ماکرومولکول های پلی پروپیلن وجود نداشته و نیروهای بین زنجیره ای به نیروی واندر والس محدود می گردد. از این رو برای کسب خواص فیزیکی مناسب باید وزن مولکولی الیاف پلی الفینی در مقایسه با الیاف دیگر بالاتر انتخاب گردد.

2-1- مواد افزودنی پلی پروپیلن
پلی پروپیلن معمولی که به بازار عرضه می شود دارای مقداری مواد افزودنی می باشد. نمونه هایی از این مواد که به منظور امکان پذیر ساختن تولید پلی پروپیلن به آن اضافه می گردد به قرار زیر است:
– ضد اسید
مواد ضد اسید مثل کلسیم و یا سدیم استئارات نقش خنثی سازی بقایای کاتالیست مورد استفاده قرار گرفته در مرحله پلیمریزاسیون را به عهده دارند. در غیر این صورت، امکان تشکیل اسید وجود دارد که می تواند مشکلاتی مثل اثر سوء بر دستگاه های تبدیل را به همراه داشته باشد.
– ضد اکسیداسیون
مواد ضد اکسیداسیون به عنوان محافظت از پلیمر در مقابل شکسته شدن ماکرومولکول ها در حین تولید و بعد از آن مورد استفاده قرار می گیرند. فنل با ممانعت فضایی نمونه ای از مواد ضد اکسیداسیون می باشد.
لازم به ذکر است که علیرغم به همراه داشتن این مواد افزودنی، پلی پروپیلن به عنوان اصلاح شده در نظر گرفته نمی شود.

امروزه یکی از مهمترین مسایل در صنایع تولید مرتبط با فن آوری رنگ دستیابی به رنگ همانندی با کمترین هزینه رنگرزی و صرف کوتاه ترین زمان جهت به دست آوردن مخلوط رنگ از کمترین تعداد رنگزاها می باشد.
در روش سنتی، فرآیند رنگ همانندی در کارگاه های رنگرزی، معمولا با روش سعی و خطا انجام می گیرد. در طول این فرایند، آزمایش کننده می بایست از تمامی خصوصیات کارآیی، هزینه و در دسترس بودن رنگزا مطلع باشد. در این روش عدم امکان ثبت مشخصات کالری متری آزمایشات قبلی بزرگترین عیب می باشد. همچنین این روش به تجربه فرد آزمایش کننده وابسته است. در این روش، در هیچ کدام از مراحل، هیچ گونه اندازه گیری از رنگ انجام نمی شود و تنها ارزیابی چشمی صورت می پذیرد. هزینه های تولید در رنگ همانندی به کمک کامپیوتر به شرح زیر کاهش می یابد:
1-1-1 صرفه جویی در زمان با به دست آوردن شید رنگ صحیح.
1-1-2- امکان تهیه تعداد زیادی از ترکیبات جایگزین از رنگدانه ها جهت به دست آوردن فرمول رنگرزی که با رنگ هدف همانند گردد.
1-1-3- انتخاب فرمول رنگرزی به منظور نیاز خاص، در این مورد کمترین هزینه یا کمترین میزان متامریزم به عنوان نیازها قلمداد می شود.
1-1-4- قابلیت مجتمع شدن با سیستم های تولید با هدف انتقال اطلاعات به صورت صحیح و با کارایی بیشتر.

1-1-5- سایر کاربردهای وابسته از قبیل تهیه نسخ رنگرزی منسوجات رنگرزی شده با پساب.

فصل اول
1- مفاهیم نور، رنگ و اندازه گیری رنگ
1-1- تاریخچه
اصول رنگ همانندی با کامپیوتر بر مبنای نظریات کوبلکا و مانک (1931) استوار است. این نظریه با تعریف مقدار انرژی جذب شده و پخش شده با ضرایب به ترتیب K و S پخش و جذب انرژی تابشی را بر روی مواد کدر به صورت بازتابش شرح می دهد. رابطه 1-1 در یک طول موج خاص، رابطه بین فاکتور بازتابش و ضرایب کوبلکا – مانک را نشان می دهد.
اگرچه اصول نظریه پیش بینی رنگ همانندی در دهه 1930 ارائه گردیده است لیکن اولین کامپیوتر مجهز به تجهیزات رنگ همانندی در سال 1958 تولید گردید. این کامپیوتر به دلیل سرعت و قابلیت انعطاف پایین مقبولیتی کسب ننمود. در دهه 1960 اکثر شرکت های بزرگ تولید کننده رنگزا با استفاده از فن آوری دیجیتال به ساخت دستگاه های رنگ همانندی به کمک کامپیوتر پرداختند. دو عیب بسیار بزرگ در تمام این سیستم ها به چشم می خورد، چون اطلاعات اولیه رنگزا به وسیله کاربر وارد نشده بود یا به عبارت دیگر اطلاعات نمونه شاهد به وسیله شرکت سازنده ثبت گردیده بود، میزان صحت رنگ همانندی در اکثر موارد در حد بسیار پایینی قرار داشت، همچنین این سیستم تنها توانایی ایجاد نسخه رنگی را داشت، که در آن از مواد رنگزای همان شرکت استفاده شود.
در اواخر دهه 60 سیستم هایی عرضه گردید که کاربران قادر بودند اطلاعات اولیه (نمونه شاهد) را نیز وارد نمایند. در اواخر دهه 70 با تجهیز کامپیوتر با دستگاه های اندازه گیری رنگ، استفاده از این تجهیزات عمومیت بیشتری یافت. با ورود کامپیوترهای شخصی در دهه 80 هزینه ایجاد سیستم های رنگ همانندی بسیار کاهش یافت. از طرف دیگر سرعت بسیار پایین و عملکرد ضعیف آنها در این زمینه باعث توقف در توسعه این فن آوری گردید. سرانجام در دهه 90 با پیشرفت و گسترش کامپیوترهای شخصی قدرتمند، این امکان فراهم گردید تا با استفاده از سرعت بالاتر و ظرفیت بیشتر ذخیره سازی، سیستم های رنگ همانندی به کمک کامپیوتر توسعه یابند. هم اکنون با کمک ابزارهای موجود برای اندازه گیری رنگ و همچنین کامپیوترهای شخصی قدرتمند، ابداع و توسعه سیستم های رنگ همانندی از مسائل مورد بحث در زمینه کاربرد کامپیوتر در نساجی می باشند.

محدوده عملکرد MEMS در مقایسه با مدارات مجتمع بسیار وسیع تر می باشد، در MEMS علاوه بر متخصصان برق رشته هایی همچون مهندسی شیمی، مهندسی پزشکی، مهندسی مکانیک، فیزیک و شیمی مشغول فعالیت می باشند. سنسورهای MEMS در صنایع مختلفی از جمله: صنایع هواپیما سازی، اتومبیل سازی، شیمیایی، اتوماسیون، دفاعی و نظامی، محیط زیست، مخابرات، بهداشتی و پزشکی، قطعات کامپیوتری(هارد دیسک و پرینتر) کاربرد دارند.

چند نمونه از سنسورهای پرکاربرد MEMS در صنعت عبارتند از:

سنسور فشار: در صنعت خودروسازی برای اندازه گیری فشار روغن، فشار خلا، فشار تزریق سوخت، فشار انتقال سیال، فشار سیستم ABS، فشار تایر و فشار کیسه هوا بکار می رود.

شتاب سنج: در کیسه هوا و کمربند ایمنی اتومبیل و صنایع نظامی بکار می رود.

سنسور دما: برای نمایش دمای روغن و هوا در اتومبیل.

ژیروسکوپ: در صنایع موشک سازی و هواپیماسازی کاربرد دارد.

ای بر RF MEMS
همانطور كه در بخش 1-1 ذکر شد MEMS از سال های 1970 برای ایجاد سنسورهای فشار، دما، شتابسنج و ابزارهایی از این قبیل ایجاد شد. همچنین سوئیچ های MEMS برای كاربردهای فركانس پایین در نزدیكی سالهای 1980 بوجود آمد. این سوئیچ ها برای رسیدن به یك اتصال كوتاه یا یك اتصال باز در یك خط انتقال یك جابجایی مكانیكی را انجام میدهند. اما در سالهای 1990 – 1991، تحت حمایت DARPA، دكتر لاری لارسون در آزمایشگاه تحقیق هیوز مالیبو، كالیفورنیا، نخستین سوئیچ MEMS (وركتور) را، كه بویژه برای كاربردهای مایكروویو طراحی شده بود، ایجاد كرد.

نتایج ابتدایی لارسون بسیار مهم بودند بهطوری كه توجه چند گروه را در دولت ایالات متحده تحریك كرد و تا سال 1995 مركز علمی راكول

 و تكساز ایناسترومنت هر دو یك سوئیچ RF MEMS ایجاد کردند. سوئیچ راكول یك نوع كانتكت متال به متال و مناسب برای كاربردهای DC-60GHz بود، در حالی که سوئیچ تكساز یك سوئیچ كانتكت خازنی بود كه برای فركانس های 10-120GHz مناسب بود. بحث بعدی تاریخچه این سیستم تا سال 1998، به دانشگاه میشیگان، دانشگاه كالیفورنیا، بركلی، دانشگاه شمال شرقی، آزمایشگاه لینكلن MIT، دانشگاه كلمبیا، شركت آنالوگ دیوایس و چند شركت معروف دیگر مربوط می شود كه به طور فعال ابزار RF MEMS را دنبال می کردند.

RF MEMS در 10 سال گذشته در نتیجه مصارف بازرگانی و نظامی یك رشد متحیركننده را تجربه كرده است. دلیل این امر این است كه پیشرفت های عظیمی در ابزارهای GaAs HEMT (ترازیستورهای با موبیلیتی الكترون بالا) وجود داشته در حالی كه در ترانزیستورهای با تكنولوژی CMOS پیشرفت های نامحسوسی در سوئیچ های نیمه هادی از سال 1985 تا 2000 وجود داشت. در سالهای 1980، فركانس قطع ترانزیستورهای CMOS حدود 500MHz بود و اخیراً حدود 100MHz است. در حالی كه در سال های 1980، فركانس قطع ابزار GaAs HEMT، حدود 10-20GHz بود و حالا بالای 800GHz است. البته فرکانس قطع دیودهای GaAs و Inp p-i-n از 500GHz در سال 1985 به تنها 2000GHz در سال 2001 رسید. به طور واضح یك تكنولوژی جدید نیاز بود تا فركانس قطع سوئیچها را برای كاربردهای كم تلفات به فركانسهای بالاتر ببرد و این بوسیله RF MEMS به دست می آید.

كنترلر های فازی با استفاده از منطق فازی وظیفه كنترل كردن سیستم های گوناگونی را دارند. این كنترلر ها ابتدا اطلاعات crisp ورودی را به اطلاعات فازی تبدیل می كنند و با پردازش و تركیب این اطلاعات سیگنال كنترلی ایجاد می شود و تصمیم گیری انجام می گیرد و در نهایت این سیگنال تبدیل به crisp شده و به عنوان خروجی به سیستم های تحت كنترل داده می شود.
مطابق آنچه در بالا گفته شد نیاز به دو mapping وجود دارد: تبدیل اطلاعات از محیط crisp به محیط فازی و دیگری تبدیل اطلاعات و سیگنال های فازی به crisp در خروجی. یك سیستم فازی این فرایند را توسط تئوری فازی انجام می دهد كه در سال 1965 توسط پروفسور لطفی زاده تعریف شد و ساختار ریاضی آن به صورت كامل پیاده سازی شد. این mapping ها به صورت غیر خطی هستند و اطلاعات crisp را به فازی تبدیل می كنند.
امروزه منطق فازی در طراحی سیستم ها بسیار استفاده می شود، انعطاف پذیری بالا و نزدیكی این منطق به فكر انسان باعث شده كه سیستم ها را بسیار راحت و خوب كنترل كرد.منطق فازی بر روی سیستم های كنترلی الكترونیكی بسیار زیادی پیاده سازی شده و باعث ایجاد یك روش طراحی جدید در این سیستم ها گشته است.
طراحی و ساخت كنترلرهای general purpose برای كنترل سیستم های الكترونیكی بسیار مناسب و كم هزینه هستند كه با روش های گوناگون و با نقاط ضعف و قوت متنوع طراحی می شوند. این كنترلر ها متناسب با سیستم تحت كنترل برنامه ریزی می شود و با توجه به این قابلیت برنامه ریزی برای هر سیستم ، بسیار مطلوب و مناسب می باشند.
كنترلر های فازی در دو نوع دیجیتال و آنالوگ طراحی می شوند كه مفهوم دیجیتال و یا آنالوگ بودن هم در رابطه با ارتباط با دنیای خارجی و Interface آن كنترلر است و هم درالگوریتم و ساختار داخلی آن سیستم فازی مفهوم دارد. كنترلرهای فازی دیجیتال توانایی اتصال به ادوات و سنسور های دیجیتال را دارند و توانایی پردازش سیگنال های دیجیتال از نقاط قوت آنها محسوب می گردد و در مقابل كنترلر های فازی آنالوگ توانایی پردازش سیگنال های آنالوگ را دارند و در ورودی ولتاژها و یا جریانات آنالوگ را كه از ادوات الكترونیكی و سنسورها می آیند را دریافت می كنند. در هر دو نوع ساختار طراحی های زیادی انجام گرفته است نمونه های آنالوگ كار هایی مثل [10] – [14] است و از مدارات و سیستم های طراحی شده بر پایه VLSI می توان به [3] – [7] اشاره نمود. ساختارهای آقایان Watanabe و Togai و Sanchez

 از مطرح ترین این شاخه از كنترلر های فازی هستند.

بعد از ارائه طرح های بر پایه مدارات VLSI كه از گیت های منطقی استفاده می كردند و عموماً برای ساخت آنها از FPGA ها استفاده می كردند مداراتی مطرح شدند كه ساختار داخلی آنها mixed analog-digital نام گرفت که دارای interface دیجیتال بودند اما از مدارات آنالوگ هم در داخل ساختار استفاده می كردند. یكی از قوی ترین كار های انجام شده تز آقای امینی فر از دانشگاه ارومیه بوده است كه در سال 2002 ارائه شده است.
كنترلر آقای امینی فر بر پایه مدارات current mode طراحی گردیده است كه به توان 49mW در سرعت 8/85MFLIPS رسیده است از معایب این مدار كم بودن دقت ساختار فازی ساز آن است كه به علت spike های جریانی است كه در step های فازی ساز وجود دارد و شكل تمیز و تیزی از لحاظ مشخصه خروجی فازی ساز وجود ندارد. ولی حجم مدار و سطح مصرفی چیپ بسیار مناسب و كوچك می باشد كه در مقایسه با دیگر كارها بسیار ایده آل می باشد حجم مدارات آقای امینی فر 0/11mm2 است. كارهای دیگر مد جریانی مراجع شماره [10] و [13] و [15] از نمونه های بارز هستند.
در مقابل ما سعی بر بهبود مدارارت و اضافه كردن option هایی در Inference engine بوده است كه با توجه به مطالعات انجام شده تصمیم بر طراحی مدارات در مد ولتاژ گرفتیم. با طراحی مدارات در مد ولتاژ حجم مدارات افزایش پیدا كرد ولی از لحاظ دقت بسیار بهبود و سرعت نیز افزایش پیدا كرد در ساختار پیشنهادی ما سیگنال های ورودی دیجیتال ولتاژ مد هستند و پروگرم كردن فازی ساز نیز به صورت دیجیتال انجام می شود و در قسمت Inference engine توانایی گرفتن ماكزیمم و مینیمم و هر دو همزمان را اضافه نمودیم كه با دقت 1% این كار انجام می گیرد. یكی از مشكلات موجود در مدارات ولتاژ مد طراحی قسمت Defuzzifier است كه برای طراحی قسمت تقسیم كننده مدارات switch capacitor نیاز است كه بر همگان پیچیدگی این ساختار ها مشخص است. با توجه به این مسئله سعی بر طراحی مدارات با پیچیدگی كمتر و ساده تر داشتیم كه جزئیات بیشتر در فصل آینده مطرح می گردد.
هدف ما در این پایان نامه طراحی یك چیپ كنترلر فازی general purpose دیجیتال است. در این كنترلر فازی یك ساختار جدید و بسیار مناسب تر از نمونه های دیگر برای سیستم فازی كننده آن پیشنهاد شده است كه با روش mixed mode این بلوك را پیاده سازی كرده ایم. مدارات fuzzifier در مد ولتاژ طراحی شده است كه با این طراحی دقت مدار بسیار بهبود یافته است و spike های موجود در مدارات مد جریان در این ساختار به كلی حذف گشته و با سرعت بیشتر به دقت 98/2% رسیده ایم. در قسمت بعدی یعنی بلوك Inference engine نیز مدارات جدید با قابلیت های بهتری ارائه شده است، مدارات ماكزیمم و مینیمم گیر در مد ولتاژ طراحی شده است كه این ساختار نیز دارای دقت مناسب و سرعت خوبی است و در نهایت در قسمت defuzzifier نیز سعی بر ساده كردن مدارات و پرهیز از مدارات پیچیده بوده است. ساختار (center of area (COA برای defuzzifier در نظر گرفته شده است.
مدارات طراحی شده در این كنترلر فازی در پروسه 0/35μm تکنولوژی CMOS پیاده سازی شده است. این كنترلر دو ورودی دیجیتال 4 بیتی، 9 rule و یك خروجی آنالوگ برای سیستم های كنترلی دارد. كنترلر فازی به صورت كامل توسط نرم افزار HSPICE شبیه سازی شده است و Layout آن در نرم افزار Cadence کشیده شده و extract شده است.