پروژه طراحی و ساخت صندلی چرخدار الکتریکی

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.

بررسی صندلی چرخدار

مقدمه:

معلولیت دگرگونی هایی از نظر آناتومی و فیزیولوژی در بدن فرد ایجاد می کند که در یک مقطع شخص بیمار محسوب می شود. ولی بعد از درمان فردی است که علیرغم داشتن ضایعه باید زندگی طبیعی داشته باشد. صندلی چرخدار وسیله خوبی برای کمکهای فیزیکی بهافراد معلولیت دار می باشد و به آنها در انجام امور شخصی خود تا حد زیادی استقلال می دهد . صندلی چرخدار افزایش کارآیی فرد باعث عارضه یا عوارض احتمالی نشود. به دلیل اشکالات موجود در صندلیهای چرخدار فعلی، استفاده کنندگان دچار عوارض مختلفی می شوند. به عنوان مثال تقریباً نیمی از افرادی ک به طور مداوم از صندلی چرخدار با نیروی رانش خود شخص استفاده می کنند از درد در مفاصل شانه شکایت دارند تحقیقات وسیعی در زمینه طراحی صندلی چرخدار و چگونگی ارتباط آن با کاربر در حال انجام است تا ایمنی تکنولوژی صندلی چرخدار افزایش یابد.

اجزاء صندلی چرخدار

یک صندلی چرخدار از چهار جزء اساسی به شرح زیر تشکیل شده است:

1-1- سیستم نگهدارنده بدن

1-2- سیستم رانش

1-3- چرخها

1-4- اسکلت بدنه

1-1-سیستم نگهدارنده بدن:

این سیستم از قسمتهایی تشکیل شده است که یا بدن روی آنها به طور مستقیم تکیه می کند و یا نگهدارنده بدن هستند. مثل تکیه گاه پشت، محل نشستن، تکیه گاه ساعد و دست، تکیه گاه ساق و زیرپایی.

1-2-سیستم رانش:

این سیستم خود از سیستم های محرک، هدایت و ترمز تشکیل می شود.

1-2-1-سیستم محرک:

این سیستم شامل منبع تولید نیرو، وسائل کنترل نیرو، انتقال نیرو و چرخهای رانش می باشد.

1-2-2-1- منبع تولید نیرو: نیروی لازم رانش می تواند توسط انسان یا باتری و یا موتور سوختی تولید گردد.

2-1-2-1- وسائل کنترل: قسمتی از سیستم محرک است که مستقیماً با راننده در تماس بوده و سبب کنترل نیروی اعمال شده می تواند نیروی عضلانی راننده و یا نیروی دیگری باشد که توسط راننده کنترل می شود و یا می تواند ترکیبی از هر دو باشد.

3-1-2-1- وسایل انتقال: مجموعه اجرائی هستند که نیروی اعمال رانش را از وسایل کنترل به چرخهای راننده منقل می کند وسائل انتقال می توانند مکانیکی، هیدرولیکی، نیوماتیکی، الکتریکی و یا ترکیبی از اینها باشند. در صورتی که نیروی رانش توسط منبعی به غیر از نیروی عضلانی راننده ایجاد شود، محفظه حامل نیرو جزء سیستم انتقال محسوب می شود.

فهرست مطالب

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

ضمایم