پديد آورنده :
سجاديه، سباسادات
عنوان :
ارائه روش جديد جهت طراحي نخهاي پيزومقاومتي به منظور استفاده در حسگر فشاري منسوجي تاري-پودي
مقطع تحصيلي :
كارشناسي ارشد
محل تحصيل :
اصفهان : دانشگاه صنعتي اصفهان
صفحه شمار :
نه، 96ص،. : مصور، جدول، نمودار
توصيفگر ها :
حسگر فشاري , نخ دو جزئي مغزي-دورپيچ , حسگر پيزومقاومت منسوجي , ماتريس حسگر
تاريخ ورود اطلاعات :
1402/09/07
رشته تحصيلي :
مهندسي نساجي
تاريخ ويرايش اطلاعات :
1402/09/07
چكيده فارسي :
پيشرفت در فناوري حسگرهاي الكترونيكي، منجر به توسعه و استفاده از حسگرهاي انعطافپذير در ابزارهاي الكترونيكي شخصي، هوش مصنوعي و توليدات صنعتي شده است. حسگرهاي منسوجي به واسطه انعطافپذيري زياد، شكل پذيري سه بعدي، تغيير شكل زياد و راحتي استفاده داراي برتري ميباشند. در اين پژوهش نخهاي دو جزئي به صورت مغزي-دورپيچ با استفاده از نخهاي رسانا حاوي الياف فلزي و پلياستر با اختلاف رسانايي زياد، طراحي و توليد شد. نخهاي دو جزئي توليد شده به صورت متعامد در حسگر پيزومقاومت استفاده¬ شد. عدم استفاده از مواد شيميايي و وسايل پيچيده، هزينه كم توليد و قابليت توليد زياد و سريع نخ از جمله مزاياي اين حسگر است. خصوصيات الكترومكانيكي نخ دو جزئي پيزومقاومت مورد استفاده تحت شرايط بارگذاري فشاري، كششي، پيچشي، خمشي، شرايط محيطي مختلف و 5 دوره فرايند شستشو مورد ارزيابي قرار گرفت. يافتهها بيانگر عدم تاثير تنشهاي مكانيكي و شرايط محيطي بر تغيير مقاومت الكتريكي نخ دو جزئي بود. حساسيت حسگر فشاري حاوي نخهاي دو جزئي پيزومقاومت در شرايط بارگذاري فشاري در محدوده وسيع فشار 1 تا 854 كيلوپاسكال، برابر مقدار بيشينه 29/3 به ازاي هر كيلوپاسكال اندازهگيري شد. قابليت استفاده از حسگر در شرايط محدوده فشار وسيع و حساسيت بسيار محسوس آن در اين شرايط بيانگر مزاياي خاص اين حسگر پيزومقاومت در كاربردهاي گسترده است. زمان پاسخ و بازگشت 40 ميليثانيه اندازهگيري شده حسگر پيشنهادي، اين حسگر را در زمره حسگرهاي واكنشدهنده سريع قرار ميدهد. با هدف بررسي توزيع فضايي ومقدار فشار اعمال شده بر مجموعهاي از حسگرها، نخهاي دو جزئي پيزومقاومت در قالب ماتريسهاي 4×4 در فواصل متفاوت تهيه شدند. در اين پژوهش جهت اندازهگيري مقاومت الكتريكي آرايههاي ماتريس متشكل از حسگرهاي طراحي شده، از يك مدار الكترونيك مبتني بر سيستم ترانزيستوري با قدرت سوييچينگ مثبت مشترك به صورت رديفي استفاده شده است. نتايج حاصل از اعمال فشار به ماتريسهاي تهيه شده بيانگر مطمئن بودن علامت الكترونيكي خروجي از حسگر مورد آزمايش در فواصل 1 و 2 سانتيمتري بود. در اين پژوهش همچنين براي اولين بار، پارچه¬ متشكل از ماتريس نخهاي دو جزئي پيزومقاومت به عنوان نخهاي تار و پود توليد شد. مشاهده گرديد رفتار حسگر پيزومقاومت منسوجي مورد آزمايش وابسته به طرح بافت و تراكمهاي پارچه است. اعلام شد، طرح بافت ساتن و استفاده از تراكم هاي تاري و پودي زياد سبب ايجاد علامت الكترونيكي خروجي مطمئنتر از حسگر مي شود.
چكيده انگليسي :
Advances made in technology of electronic sensors, have resulted in the development and utilization of flexible sensors in personal electronics, artificial intelligence, and industrial production. The use of wearable textile pressure sensors has become widespread due to desire for flexibility, ease of use, lightness, comfort and their ability to fit to 3D objects. In this study, Piezoresistive sensors were designed based on spinning of core-wrap yarns. Conductive yarns with various conductivities were used in the production of the developed sensors. The designed sensor have merits such as ease of fabrication, no use of chemical or complex tools, low cost of production and the high rate of production. The electromechanical behavior of the core-wrapped Piezoresistive yarns in terms of their electrical resistance variation under exertion of various mechanical stresses such as pressure, tension, torsion, bending together with various atmospheric environmental conditions and eventually 5 laundering cycles was evaluated. Results vividly demonstrated the inability of the exerted stresses in affecting the electrical resistance of the core-wrapped Piezoresistive yarns. The sensor samples were prepared by two orthogonally placed Piezoresistive yarns. These textile-based assembled pressure sensors benefitted from advantages such as high sensitivity. The sensitivity of the flexible sensor was found to be 3.29 kpa-1 and wide range of pressure from 1 to 750 kilopascals. The high-pressure range and the associated variable sensitivities of the core-wrapped yarns enables the sensor to be used in a wide range of applications. The study also substantiated the linear response of these sensors. In order to evaluate the spatial pressure distribution, mapping operation was carried out, using 4x4 matrices composed of the Piezoresistive yarns. It was found that for 1 and 4 cm2 resolutions, the obtained data are very acceptable and valid. The developed matrices were incorporated in woven fabrics. The fabric construction were plain and sateen using pick densities. It was found that behavior of the test fabric sensor is both dependent on the fabric pattern and pick density. Finally, it was concluded that the use of Sateen weave and high pick density results in production of highly reliable sensor with satisfactory output signal .
استاد راهنما :
محمد ذره بيني اصفهاني , محسن شنبه
استاد داور :
عبدالكريم حسيني , وحيد عبادي