علم سرامیک

مقدمه:

فضای نمایشگاهی ارائه شده ، به نام ”Room escape” ، در چارچوب مجموعه‌ای از نمایشگاه معماری و طراحی داخلی با سرامیک توسط موسسه Tecnología Cerámica) ITC) برای سازماندهی استفاده از طراحی در معماری ایجاد شد. این نمایشگاه برای ایجاد کاربردهای جدید استفاده از سرامیک در معماری داخلی و خارجی، معماری فنی، متخصصین دکوراسیون، طراحان داخلی، سازندگان، تولیدکنندگان و طراحان نما و فضای ساختمان تشکیل شد.

توسعه

2.1. ملاحظات

مراحل طراحی با توجه به جنبه‌های مختلف زیر و با درنظر گرفتن موارد تقریبی مورد نیاز انجام شد:

2.1.1. فضا.

• فضای مناسب برای اینکه نور ایجاد شده قابل رویت باشد.

• فضای مورد نیاز باید به بازدیدکنندگان به راحتی اجازه داده و ازدحام جمعیت ایجاد نشود.

• فضای مورد نیاز باید به‌گونه‌ای باشد که بتوان سنسورها، لامپ‌ها، سیم‌های اتصال و سیستم کنترل را جلوی از دید مخفی نمود.

1.2. مکانیسم انجام کار

• هم سنسور و هم لامپ‌ها باید به گونه‌ای باشند که عملکرد کف‌پوش تحت تاثیر منفی قرار نگیرد (بدون خطر لغزش هنگامی که در حال حرکت در محیط اطراف هسیتم و یا جابجا شدن آن‌ها از محل خود).

2.2. راه حل

2.2.1. ساختار فضا

این ساختار بر روی فریمی از جنس چوب بنا نهاده شده بود، که در سطح خارجی به وسیله سرامیکی با لعاب متخلخل سفید رنگ و از داخل، با پانل‌های چوبی خاکستری پوشش داده شده بود. به منظور در دسترس بودن حسگرها، روشنایی و سیم‌کش، کف بالاتر قرار داده شد و نقاطی که نیاز به بازرسی تجهیزات الکترونیک وجود داشت مد نظر قرار داده شد. برای مخفی کردن کامپیوتر و کارت کنترل، یکی از دیواره‌های جانبی با محفظه‌های پنهان در پایین ایجاد شد، بدون اینکه افراد غیر مسئول قادر به دسترسی باشند.

در محیط خارجی، تعدادی کاشی شیشه‌ای قرمز به عنوان سیگنال برای نشان دادن ورود و خروج از فضای مورد نظر مجموعه نصب شده بودند. هم‌چنین در داخل نیز کاشی‌هایی که با استفاده از روش INKJET تولید شده بودند قوانین و قواعد کار را نشان می‌دادند.

سوراخ گردی در کاشی کف به عنوان «میدان بازی» ساخته شده بود، که حلقه‌ای شیشه‌ای در وسط کاشی به شکل دایره ایجاد شده بود. حلقه به صورت شفاف بوده تا نوری که از آن ساطع می‌شود قابل مشاهده باشد. دایره سرامیکی و حلقه شیشه‌ای به یکدیگر و به کاشی‌ها با رزین‌های اپوکسی و دوغاب خمیر چسب متصل شدند. برای ایجاد مقاومت در برابر وزن بازدیدکنندگان، شیشه چند لایه با ضخامت 6 میلی‌متر به پشت کاشی با سیلیکون برای جلوگیری از تغییر مکان مرکز حلقه متصل شد.

مکانیزم کار

با توجه به مکانیزم کار، راه‌حل‌های زیر به تصویب رسید:

برای انتشار نور، 12 حلقه LED با درخشش بالای از پیش تنظیم شده بر روی مدار چاپی، قرار داده شد. در مجموع 16 حلقه با رنگ‌های مختلف (سفید، سبز، آبی و قرمز) خریداری شد.

برای فعال کردن محیط کار، سیستم می‌بایست قادر به تشخیص پای افراد از طریق کاشی یا سرامیک بدون استفاده از دکمه‌های مکانیکی باشد.

حسگرهای خازنی بر اساس اسیلاتور RC، که معروف‌ترین وسیله برای اندازه‌گیری امپدانس است، ساخته شده است. با توجه به تاثیر اشیایی که شناسایی می شود و تغییر در ظرفیت، با استفاده از اسیلاتور نوسانات افزایش داده شد. نقطه دقیق این تابع را می‌توان با استفاده از پتانسیومتر، که کنترل بازخورد اسیلاتور را به عهده دارد تنظیم نمود. سیگنال خروجی اسیلاتور به منبع تقویت‌کننده دیگری متصل است که به نوبه خود، سیگنال می‌گذرد به فاز خروجی می‌برد.

هنگامی که شیئ مورد نظر به سمت فعال سنسور برخورد می‌کند، جسم مانند کندانسور عمل می‌کند. اگر جسم مورد نظر هادی ضعیفی باشد، مانند پای افراد، فقط یک تغییر کوچک در ثابت دی الکتریک تولید شده که افزایش ظرفیت آن در مقایسه با مواد هادی بسیار کوچک است. سنسور فاصله‌سنج نیاز دارد، با استفاده از پتانسیومتر برای تشخیص پای افراد که با کفش و کاشی یا سرامیک که عایق هستند کالیبره شود. دیاگرام اسمبل کردن سیستم سنسور در شکل 10 نشان داده شده است.

اگر چه تنها یک حلقه LED و سنسور خازنی در نمودار نشان داده شده است (در مرکز قرار داده شده است)، 16 جفت از LED و سنسورها، که به ورودی و خروجی کارت وصل شد در اسمبل نصب شدکه سیگنال خروجی فاز سنسورهای خازنی را به عنوان ورودی تفسیر می‌نماید و فعالیت حلقه LED به وسیله خروجی آن تنظیم می‌شود.

.

کارت I/O که شامل برنامه‌ای است که کار مونتاژ را عملی می‌کند، از طریق پورت یواس‌بی به کامپیوتر متصل می‌شود. نمودار کار برنامه «Room Escape» به صورت زیر نشان داده شده:

حرکت از زمانی آغاز می‌شود که مربع اولیه که در هر بار شروع مجدد، موقعیت آن تغییر می‌کند، شروع به چشمک زدن کند. اولین دو مربع بازی که از مجموع 16 مربعی است که سیستم را تشکیل می‌دهد چشمک زده و در صورتی که بازیکن این مرحله را انجام دهد، تعداد LEDهای روشن افزوده می‌شود و به مرحله بعدی می‌رود.

کاربرد واقعی سیستم:

با استفاده از این برنامه می‌توان قادر به تشخیص موقعیت افراد در اتاق بوده و اگر تعداد زیادی از سنسورهای خازنی در سراسر سطح کف مرتب قرار داده شود، می‌تواند موقعیت های مختلف افراد نمایش مشخص شود.

با شناسایی مجموعه‌ای از سنسورها که توسط پای فرد در هنگام راه رفتن فرد فعال گشته است، مسیر حرکت را به صورت مکان‌هایی که آن شخص ممکن است از آن عبور کند پیش‌بینی و شناسایی می‌شود. این امر را می‌توان برای خدماتی مانند باز و بسته شدن درب بر اساس نیاز، روشن یا خاموش شدن چراغ، تهویه هوا که به صورت فعال و غیر فعال باشد و غیره مورد استفاده قرار گیرد. علاوه بر موارد ذکر شده برای کمک به ساکنان خانه در حالی که آنها در خانه هستند، این برنامه را می‌توان برای جلوگیری خانه از سرقت استفاده نمود. سیستم آشکارسازی وقتی خانه خالی از سکنه است، می‌تواند با شناسایی مزاحم که با شکستن درب و ... سعی به ورود به خانه دارند فعال شود.

تشخیص سقوط:

اگر سقوط اتفاقی ایجاد شود،سنسورها با شناسایی موقعیت فردی که به کف می‌افتد، می‌تواند سیستم زنگ هشدار را به صدا درآورد.

4. استقلال سیستم

در فضای «Romm Escape»، انرژی برق و تاسیسات انتقال داده با استفاده از سیم‌های برق عمل می‌نمایند، اما روش‌های دیگری نیز وجود دارد که از نظر نوع نصب، نیاز به هیچ سیم‌کشی پیچیده در سراسر سطوح بزرگ کف وجود ندارد.

انتقال داده‌ها:

برای این منظور سیستم‌های بی‌سیمی وجود دارد که انتقال سیگنال‌های سنسور از طریق رادیو در فرکانس 868 یا 315 مگاهرتز با مصرف انرژی پایین در حدود 50 μWs ، در فواصل 300 متر زیر آسمان باز و 30 متر در داخل در کمتر از یک هزارم ثانیه انجام می‌گیرد.

انرژی:

در مورد مصرف برق راهکارهای زیادی وجود دارد تا انرژی کمی مورد مصرف قرار گیرد:

1- حرکت:

انرژی الکتریکی را می‌توان با استفاده از مبدل‌های الکترودینامیک از هر جنبش تولید شده در اتاق، مانند باز و بسته شدن درها، دراورها، کمدها، پنجره‌ها، حرکت صندلی‌های اداری و پرده و غیره استخراج نمود.

2- چرخش:

با استفاده از ژنراتورهای نصب شده می‌توان انرژی الکتریکی با استفاده از چرخش پروانه‌‌های چرخشی با گاز و آب تولید نمود.

3- نور خورشید:

نور خورشید که وارد اتاق می‌شود می‌تواند از طریق پلاک کوچک خورشیدی که در مکان به روشنی قرار داده شده است استفاده شود و تبدیل به انرژی الکتریکی شود.

4- منابع گرما:

انرژی الکتریکی را می‌توان با استفاده از ماژول‌های peltier از حداقل تفاوت درجه حرارت تهیه نمود. به عنوان مثال انرژی گرمایی حاصل از کارکرد کامپیوتر، حرارت بدن فرد (وقتی که روی یک صندلی نشسته، سیستم تهویه هوا و غیره.

5- ارتعاش:

انرژی‌ای را که از هر جسم مرتعش ایجاد می‌شود، می‌توان استفاده نمود. مانند کمپرسور یخچال، ماشین لباس‌شوئی و یا هر دستگاه که با موتور کار می‌کند.

5. نتیجه گیری

می‌توان نتیجه گرفت که ترکیب سنسورهای خازنی با کاشی یا سرامیک در کف اجازه می‌دهد که ظرفیت حضور افرادی که درحال راه رفتن بر روی آن هستند و همچنین تعیین شرایط مختلفی که در آن این افراد ممکن است این افراد درگیر آن می‌شود، مورد سنجش قرار گیرد. بسته به مکانی که در آن نیاز به نصب و استفاده از آن‌ها لازم است، بهترین راه برای نصب این سنسورها شامل اضافه کردن برق و سیستم انتقال داده‌ها به حسگرها می‌باشد. در نتیجه نیاز به استفاده از سیم برای سطوح به میزان زیاد کاهش می‌یابد. با استفاده از دستگاه‌های تبدیل انرژی، سیستم قادر به فراهم آوردن انرژی مورد نیاز خود و انتقال اطلاعات از سنسورها، بدون نیاز به انرژی خارجی خواهد بود.

ساختمان طراحی شده با این نوع تاسیسات دارای این مزیت است که به آسانی ساخته شده و به دلیل انعطاف‌پذیری نصب و این‌که لازم نیست برای نصب این سیستم سیم‌کشی انجام داد، عملیات نصب به آسانی دنبال می‌شود. در نتیجه نیاز به تغییرات در آرایش اتاق وجود ندارد