فصل اول
انواع مختلف روشهای ساختمان سازی در ایران با رویکرد صنعتی کردن ساخت و ساز
انواع روشهای ساخت و ساز را می توان به هفت دسته عمده زیر تقسیم بندی نمود:
1) ساختمان سازی با روشهای ابتدائی: Elementary Building Systemاین نوع ساختمان سازی از ابتدای تاریخ ساختمان سازی بشر آغاز و تا عصر حاضر نیز ادامه دارد و هنوز در روستاهای کشور و در حاشیه شهرها نیز به نوعی به این گونه ساخت و سازها پرداخته می شود در این روش، قسمتهای باربر از خشت و گل و یا چوب و گل و یا گل و سنگ و یا گل و گچ و سنگ و یا خشت و آجر ساخته میشود و پوشش آنها از طاق خشتی و یا تیر چوبی و الیاف گیاهی ساخته می شود. نیروی انسانی به کار گرفته شده در این ساختمانها بعضاً غیر ماهر و یا نیمه ماهر بوده و از مصالح سنتی در دسترس محلی استفاده می شود.
ساختمان سازی با این گونه روشها حداقل مقاومت را در مقابل حوادث طبیعی (زلزله، سیل، طوفان و…) داراست و می توان تنها بعنوان یک سرپناه موقت از آن ذکر نمود.
در این روش، عملیات ساختمانی با استفاده از وسایل ابتدائی توسط افراد متخصص و نیمه ماهر و غیرماهر انجام می شود. ساختمان های با دیوار آجری باربر در این تقسیم بندی منظور می شوند. برخی از حرفه های دست اندرکار با این شیوه عبارتند از: کارگر ساده، بنا، گچ کار، نقاش، آهنگر، لوله کش، سیم کش، عایق کار، کاشی کار، آسفالت کار، شیشه بر و…
سرعت اجرای کار ساختمان با این روش بطور متوسط در ایران 14 تا 18 ساعت برای هر مترمربع زیر بنا می باشد.
در حال حاضر در اکثر مناطق غیر شهر و بعضی مناطق شهری یا اطراف شهرهای بزرگ و یا برخی ساختمانهای خاص (مدارس و مساجد در روستاهاو…) از این گونه، روش ساخت و ساز استفاده می شود. ماهرترین استادکاران بنایی و نازک کاران و نجاران سنتی در بین این گونه سازندگان یافت می شوند.
حداکثر طبقات مجاز با این روش ساخت 4 طبقه و ارتفاع مجاز 12 متر تجویز میشود. به دلیل تحمل بار قائم ساختمان توسط دیوارهای باربر بر ضخامت دیوارهای طبقه زیرین افزوده می شود که یکی از عوامل بازدارنده در افزایش بیشتر طبقات و یا ارتفاع می باشد. با ایجاد تمهیداتی نظیر شناژهای افقی وقائم بتنی، می توان از صدمات زلزله کاست.
3) ساختمان سازی پیشرفته:این روش که ساختمان سازی پیشرفته یا بهبود یافته نیز نامیده می شود، عبارت از: اجرای کار توسط افراد و متخصصان ذکر شده در روش قبلی که از ماشین آلات و تجهیزات ساختمانی مکانیکی به منظور اضافه نمودن سرعت و حجم کار استفاده مینمایند.
ساختمانهای با اسکلت فلزی و یا اسکلت بتنی در این تقسیم بندی منظور میشوند، برخی از لوازم و تجهیزات مورد استفاده در اینگونه ساخت و سازها عبارتند از:
انواع جرثقیلهای ثابت و متحرک، بالابرهای برقی، داربستهای فلزی، دستگاههای تهیه کننده بتن (ثابت و متحرک) و دستگاههای سیمان پاش و رنگ پاش، ماشین های جوش و… .
سرعت اجرای کار ساختمان در این روش 20 تا 48 ساعت برای هر متر مربع زیربنا بطور متوسط می باشد.
یعنی سرعت اجرای عملیات ساختمانی را می توان با استفاده از تجهیزات مکانیکی و برقی تا حدود زیادی افزایش داد. به دلیل استفاده از اسکت بتنی و فلزی، تعداد طبقات و ارتفاع کل ساختمان را بیش از 50 طبقه و 150 تر نیز می توان پیش بینی کرد. سرمایه گذاری اولیه برای بکار بستن این روش، در رابطه با حجم عملیات ساختمانی و خرید یا اجاره تجهیزات قابل توجه می باشد. توقف کار به دلیل مسائل کارگری و یا مشکلات مالی از نکات منفی می باشد و باعث زیانبار شدن پروژه میشود.
در حال حاضر، اکثر ساخت و سازها در مناطق شهری از این روش بهره می گیرند و با معتبر شدن کارگران و متخصصان در رشته های مربوطه و ابداع وسایل و تجهیزات جدید و بکارگیری فن آوریهای نوین، این گونه ساختمانهای مسکونی و یا عمومی در مدت زمان کمتنر و با صرفه و ایمنی بیشتر ساخته می شوند.
4) ساختمان سازی صنعتی: Industrialized Bildingدر این روش از قطعات آماده شده از قبیل بلوکها، تیرچه ها، پانلهای پیش ساخته، تیرها و ستونهای فلزی و بتنی، شبکه های فلزی، قطعات گچی و بتنی و… استفاده میشود. و اکثر عملیات با استفاده از تجهیزات و لوازم کارگاهی بطور مکانیکی انجام می شود.
انواع کفراژهای یکپارچه فلزی از قبیل کفراژهای صفحه ای، تونلی، لغزنده و کفراژهای مدوله و کفراژهای ساخته شده از مواد سبک و همچنین کفراژهای پلاستیکی و بازشو و لغزنده ها نیز در این روش جهت بتن ریزی سریع ساختمانها در چهار فصل سال مورد استفاده قرار میگیرند.
تعداد تخصصها و افراد کارگر در این روش از نظر کمیت کمتر از روش های قبل است، ولی از نظر کیفیت باید از افراد متخصص در سطح بالای مهارت و دقت فنی استفاده شود.
سرعت اجرای کار در این روش بین 9 تا 14 ساعت برای هر متر مربع می باشد. با برنامهریزی مناسب و بکارگیری فناوری های مناسب، این روش می تواند با پیشسازیهای سنگین نیز رقابت نماید. در حالی که تعداد کارگران ماهر و نیمه ماهر آن در مقایسه بیشتر بوده ولی سرمایه گذاری اولیه کمتر از روش های پیش ساخته میباشد.
در صورتی که بیش از 50 درصد عملیات ساختمانی در کارخانه ساخته شود به سیستم ساختمانی صنعتی اطلاق می شود.
5) سیستم های پیش ساخته سنگین: Heavy Weight Pre-Fabricated Systemsاستفاده از روشهای پیش ساخته سنگین در مورد ساختمانهای پیش از یک طبقه مفهوم دارد و در آن کلیات قطعات ساختمان از قبیل دیوارها، نماها، سقف ها و پلکانها و غیره در کارخانه بتنی، پیش ساخته می شود و توسط ماشین های سنگین به کل کارگاه ها حمل و نصب می گردند.
حمل قطعاتی که دارای وزنی تا 12 تن می باشند توسط تریلی و برپایی آنها به جرثقیل های سنگین ثابت و یا متحرک نیاز دارد.
به دلیل سنگینی وزن قطعات، فاصله حمل تا 60 کیلومتر از محل کارخانه، صرفه اقتصادی دارد و جهت بیشتر از آن می بایست توجیه اقتصادی لازم آنرا مد نظر قرار داد.
هزینه احداث کارخانه و یا به نوعی سرمایه گذاری اولیه در سیستم پیش ساخته سنگین بالا بوده و مستلزم برای مکانی و اقتصادی دقیقی می باشد. به تجربه ثابت شده است که برای احداث کارخانجات پیش ساخته سنگین، حداقل یک یا دو پروژه مسکونی با حدود هزار واحد و یا هر پروژه دیگر با متراژ زیربنای حدود 100000 مترمربع در شعاع عملکردی 60 کیلومتر مورد نیاز است.
کارخانه قطعات بتنی تهران، وابسته به سازمان ملی زمین و مسکن که از سیستم آلمانی کستینگ استفاده می نماید در طبقه بندی سیستم پیش ساخته سنگین قرار دارد.
6) سیستم پیش ساخته نیمه سنگین : Middle Weight Pre-Fabricated Systemsدر این سیستم وزن قطعات حداکثر 5 تن می باشد. اسکلت ساختمان فلزی و یا بتنی است. سقف و دیوارهای خاری از قطعات بتنی و جدا کننده های داخلی از صفحات گچی مسلح شده و یا چوبی در نظر گرفته می شوند.
وزن قطعات نما و ابعاد آن بصورتی در نظر گرفته می شود که بالا بردن و نصب آنها با جرثقیلهای سبک امکان پذیر باشد.
با توجه به اسکلت فلزی و یا بتنی باربر که می تواند بصورت پیش ساخته و در کارخانه انجام پذیرد محدودیتی از نظر ارتفاع طبقات وجود ندارد. منظور شدن ابعاد ستونهای بتون آرمه در طبقات پائین از عوامل تعیین کننده ارتفاع این گونه اسکلت ها است و در ساختمانهای بالاتر از 50 طبقه قابل ملاحظه می باشد در اتصال قطعات پیش ساخته نما باید دقت بسیار زیاد نمود زیرا، در زلزله ارمنستان اکثر قطعات پیش ساخته از نما جدا شده و مشکلات زیادی ببار آورد.
7) سیستم های ساختمانی پیش ساخته سبک : Light Weight Pre-Fabricated Building Systemsاین گروه پیش سازیها بیشتر در مورد ساختمانهای یک طبقه و یا جهت نماسازیهای ساختمانهای بلند مرتبه با اسکلت فلزی و یا بتنی بکار گرفته می شوند. جهت ساخت مدارس و خانه های بهداشت روستایی، استراحت گاههای خارج از شهر و یا خانه های متحرک (Mobile Homes) می توان از این روش استفاده نمود.
اسکلت باربر ساختمان و سقف و دیوارهای خارجی و داخلی از یک ماده و یا ترکیبی از مواد و فلزات سبک نظیر آلومینیوم، چوب، فایبرگلاس، ورقهای فلزی فرم داده شده، فیبر، فرآورد های پتروشیمی، بتن متخلخل، بتن سبک و… ساخته شده اند.
از نظر وزنی پیش ساخته های سبک بصورت قطعه و یا ترکیب یکپارچه کمتر از دوتن در نظر گرفته می شوند. بطوریکه حمل و نقل آنها با بالابرهای برقی و یا مکانیکی و جرثقیل های سیار کوچک امکان پذیر است.
برای امکان موقت و اضطراری و خانه های کچی و دارس و درمانگاهها نیمه موقت و استقرار پرسنل کارگاههای ساختمانی می توان از این روش بخوبی استفاده کرد. در جریان جنگ تحمیلی عراق علیه ایران بکارگیری این نوع روش، موقعیتهای مناسبی را در صرفه جویی زمان و سرعت پوشش مکانی بوجود آورد.
در صورتی که در اجرای ساختمان با این روش و بکارگیری جزئیات اجرایی مناسب دقت شود، بعد از نصب در یک مکان و پایان عملکرد کاربری آن، می توان ساختمان را با حداقل ضایعات بازکرده و قطعات آنرا بصورت مجزا به محل دیگری برای نصب و استفاده مجدد حمل کرد.
صنایع پیش ساخته سبک به روش پانلهای ساندویی یا (3D Panel) که از آخرین پدیده های صنعت ساختمانی بشمار می رود، از جمله دست آوردهایی است که همزمان با افزایش نیاز به مسکن، سرعت فوق العاده در اجرای برنامه های ساخت و ساز بوجود آورده است. با بررسی های مقدماتی که از سال 1372 آغاز گردید، صنعت پیش ساخته سبک در ایران و جهان مورد مطالعه قرار گرفت و متعاقب آن ایده استفاده از صنعت پیش ساخته سبک شکل گرفت که مزایای عمده آن سبکی وزن ساختمان، سرعت، مقاومت و کیفیت بود.
پی آمد مطالعات انجام شده مقدماتی، بررسی منابع برای کسب دانش فنی و انتقال تکنولوژی بود. با ارزیابی تکنولوژی موجود در کشورهای اروپایی و استعلام بهای خرید کارخانه و انتقال تکنولوژی، گرایش به ساخت داخل بوجود آمد که نتیجه آن صرفه جویی قابل توجهی در هزینه های راه اندازی کارخانه و عدم وابستگی به کشورهای صنعتی بود. سیستم ساختمانی پیش ساخته با پانل های ساندویچی با دو لایه شبکه های مش در طرفین و لایه مبانی عایق از فوم پلی استایران یکی از اختراعات جدید و پیشرفته ای است که در بسیاری از کشورهای پیشرفته، برای احداث ساختمانهای ویلایی و بلند مرتبه ارزان قیمت مورد توجه و استقبال فراوانی قرار گرفته است.
ساندویچ پانل به تناسب نیاز در اندازه های مختلف تولید شده و کاربردهای گوناگونی در دیوارهای باربر جدا کننده، کف یا سقف و دیوار خارجی دارند.
در هنگام احداث بنا، ابتدا کف سازی شده و شالوده با میل گرد انتظار آماده میشود سپس پانلهای ساندویچی در امتداد شالوده داخل آرماتورهای انتظار قرار گرفته و به یکدیگر بسته می شوند.
پانل های سقف نیز کاملاً تراز شده و با مفقول های تقویت روی دیوارها نصب میگردند.
پس از نصب تاسیسات و برش کلیه بازشوها شامل درها و پنجره ها، بتن پاشی سطوح داخل و خارج انجام (البته ساندویچ پانلهائی که با دو ورقه گالوانیزه ساده و یا رنگی پوشش داده شده باشند دیگر هیچ نیازی به انجام نمای خارجی و داخلی ندارند و خود استحکام و زیبایی لازم را دارند) و در نهایت عملیات تکمیلی روی سطوح انجام می شود.
در ساختار کلی صنعت پیش ساخته سبک، سه رکن اصلی وجود دارد:
الف) کارخانهمهمترین رکن این صنعت توان تولید قطعات پیش ساخته است به نحوی که وابستگی به کشورهای خارجی نداشته باشیم و هم اکنون ماشین آلات و تجهیزات مورد نیاز کارخانه اعم از (ماشین های تمام اتوماتیک تولید مش، تولید پانل و بلوکهای پلی استایرن) با استعداد موجود ساخته شده و قابل بهرهبرداری می باشد.
ب) مهندسی و اجرااجرای طرحهای ساختمانی به نوبه خود از اصول فنی و اجرایی، طراحی و استانداردهای خاصی تبعیت می نماید روش اجرا، تجهیزات، مدیریت و برنامه های آماده سازی و تجهیز کارگاه با توجه به تفاوت آن با روش های سنتی موجود تجربه شده است و تا کنون پروژه های انبوه سازی متعددی در نقاط مختلف کشور اجرا گردیده است.
ج) تحقیقاتفعالیتهای این بخش در زمینه های تدوین دانش فنی و استانداردسازی، توسعه، بهینهسازی و طراحی است و تولید پانلهای ساندویچی و اجرای ساختمانهای پیش ساخته سبک براساس اصول طراحی ساختمان و عملکرد سازه ها انجام می شود و الزاماً تدوین آئین نامه ها و ضوابط سازه ای و استانداردسازی آن از ارکان مهم این صنعت به شمار می رود.
· مزایای سیستم پیش ساخته سبک نسبت به روش های سنتی:- کاهش زمان احداث
- کاهش قیمت تمام شده
- کاهش وزن عمومی ساختمان
- بهره برداری بهینه از فضا
- افزایش سرعت در تجهیز کارگاه (در حجم انبوه سازی)
- کاهش مصرف مصالح و جلوگیری از دو ریز مصالح و منابع ملی
- تقلیل حجم پی ها
- اقتصادی بودن حمل و نقل
- مقاومت بهتر در مقابل زلزله (اتصالات فیکس و نیز پیوستگی سازه)
- عایق بودن در مقابل حرارت و برودت
- دوام در مقابل آتش سوزی
- انعطاف پذیر بودن معماری ساختمان
- مقاومت و نفوذناپذیری ساختمان در مقابل حشرات، قارچها و عوامل طبیعی و…
- کنترل کیفیت متمرکز در کارخانه (به دور از مشکلات اجرایی، منطقهای، اقلیمی)
- امکان بازکردن اجزای مختلف ساختمان و حمل و نقل و نصب آن در محل مورد نیاز دیگر و استفاده مجدد (البته بیشتر در مورد ساختمانهای یک طبقه که قابلیت و زیبایی خود را حفظ کرده باشند).
نتیجهنیاز روز افزون به مسکن، مدرسه و… بدون شک روش های سریع، آسان و ارزان مسکن را اقتضا می نماید. ابداع روشهای این چنین در تولید انبوه مسکن به استعدادهای فنی و مهندسی کارا نیاز دارد و بکارگیری این استعدادها می بایست با ملاحظات اقتصادی توام باشد.
بررسی های انجام شده در زمینه های تقاضای بازار، توان فنی و حرفه اقتصادی که از آن است که صنعت پیش ساخته سبک در تمامی ابعاد قابل توجیه است و طراحی و اجرای موفق آن می تواند پاسخگوی نیازهای جامعه باشد.
فصل دوم
«تکنولوژی صنایع پیش ساخته در صنعت ساختمان»
صنایع پیش ساخته در دنیای امروز
افزایش روز افزون جمعیت و تقاضای شدید برای شرایط بهتر اقتصادی و زندگی آسوده تر در محیطی امن و سالم، به راه حل های اقتصادی ویژه ای در زمینه صنعت ساختمان نیاز دارد، در این زمینه طرح جامعی که ضمن اقتصادی بودن و زمان کوتاه ساخت، از کیفیت برتر و ایمنی بالائی برخوردار باشد مورد استقبال دست اندرکاران، صاحبنظران، کارفرمایان و مصرف کنندگان قرار خواهد گرفت استفاده از صنایع پیش ساخته به طور اعم و بتن پیش ساخته به طور اخص می تواند پاسخ مثبتی در جهت تامین نیازهای انسان امروزی در این زمینه باشد.
با توجه به خاصیت شکل پذیری بتن، قطعات پیش ساخته را می توان در قالب های متنوع جای داد. طراحی مناسب این قالبها می تواند پاسخگوی نیازهای سازه های از یک سو و نیازهای معماری از سوی دیگر باشد. در نتیجه می توان المان های سازهای مقاوم و با دوام و در عین حال شکیل و زیبا را همزمان در یک قطعه بتنی پیش ساخته طراحی و به سادگی اجرا نمود.
کنترل دقیق کیفیت بتن در قطعات پیش ساخته (به سبب تولید انبوه آن در خط تولید کارخانه) موجب افزایش ضریب اطمینان و در نتیجه کاهش هزینه های طراحی و ساخت می شود.
امروزه پیش ساختهسازی یکی از روشهای مرسوم در صنعت ساخت وساز میباشد. با بهره گیری از تکنولوژی روز، سیر صعودی استفاده از قطعات پیش ساخته در امر ساخت و ساز با شتاب چشمگیری ادامه دارد. در دوره کنونی، انواع مختلفی از قطعات پیش ساخته در بسیاری از بناها، مورد استفاده قرار می گیرند. این صنعت بخصوص در هنگام وقوع حوادث غیر مترقبه و پدیده های ناگوار طبیعی، ارزش بیش از پیش خود را آشکار می سازد. سازه های امروزی شامل ساختمانهای مسکونی و اداری، اسکلت فلزی برجها، سازه های فضایی، استادیوم های ورزش، سالن های صنعتی، قطعات پلها و تونلها نماهای ساختمانی، قطعات غیر باربر داخلی ساختمان، شبکه های آبرسانی و فاضلاب، خطوط انتقال نیرو، فرودگاهها پارکینگ های چند طبقه، دیوارهای حائل و صدها نمونه دیگر، مظاهری از این صنعت پیشرفته در جهان می باشند.
همزمان با روند رو به رشد استفاده از فولاد و بتن در سازه های پیش ساخته بکارگیری مصالح جدید با مشخصات کیفی مطلوب به کاهش هزینه، کاهش زمان ساخت، سهولت اجرا و تنوع سیستم سازه ای منجر گردیده و همراه با معماری زیبا و مطلوب صنعت ساختمان را با شکوفایی مناسبی روبرو نموده و به عصر تحولات طلایی در این زمینه نزدیک می کند.
ازبعد تاریخی ابداع نیمه رسانا درشهرnew jersey درآزمایشگاه تلفن بل شروع شد.اگرچه امکان ساختsanta clara درسانفرانسیسکوبوداماحالاعموماً به عنوان Silicon valley شناخته می شود. توجه کردن به اینکه تعداد زیادی ابداعات در Silicon valley به عنوان زاد وولد جادویی شمرده می شود. جالب است که پیش ازسال1995سیستمهای دیجیتالی بااستفاده ازلامپ های خلآ ودیودهای نیمه رسانا ساخته می شد. یک دیود نیمه رسانا که ازنظراندازه خیلی کوچک ا ست در مقایسه با لامپ خلأ انرژی بیشتری مصرف می کند. درنتیجه درسیستم دیجیتالی داشتن سایزفیزکی بزرگ ومصرف انرژی نسبتاً بالابه چشم میخورد.
درسال1995این وضعیت با ظهورترانزلیستوربهبود یافت. William schockly جایزه ای رابرای سهم داشتن درابداع وتوسعه ترانزلیستوربرنده شد.
درواقع schockly آزمایشگاه تلفن بل را ترک کرد ومؤسسه خود را با نام Schockly semiconductor lab دایرکرد. دوسال بعدیک گروه کوچک از دانشمندان این مؤسسه راترک کردندومؤسسه خودششان راfair child semicon ductor نامیده می شد درsilicon valley شروع کردند.
درسال1986دودانشمند دیگربا نامهایrobert noyce وgordon moor مؤسسه Fair child را ترک کردند وشرکت جدیدی را بنامintegrated electronsic تأسیس کردند که عموماً به عنوان intel شناخته می شود.
قابل توجه است که دو دانشمندکه خودرا گرفتارطراحی8080کردند. شرکتintel را ترک کردند ومؤسسه جدیدی را بنامzilog کهZ-80 رااختراع کرد را پرکردند. ترانزلیستورکه درمقابل دیود خصوصیات مفیدی مانند کوچکی سایزومصرف انرژی کم داشت جایگزین لامپ خلأ شد. تا سال 1965 مدارات وگیتهای منطقی با این وسیله ها ساخته می شد. تکنولوژی ساختمان آنهابه سمت استفاده ازنیمه رساناها که IC نامیده می شد توسعه یافت. روز به روز طراحی اجزاء سازنده بهتر میشود. طراحی اجزاء IC با ترانزیستورها جدا ازهم شروع شد. سپسssi (مجتمع سازی در مقیاس کوچک) وmsi(مجتمع سازی در مقیاس متوسط) وlst(مجتمع سازی درمقیاس بزگ) ودرپایان تکنولوژی Vlsi(مجتمع سازی درمقیاس بسیار بزرگ) که هم اکنون استفاده میشود بوجود آمد.
درریزپردازنده های8بیتی و16بیتی سایزتراشه هامعمولاً به ترتیب150و350میلی است. بطورنمونه یک پرداز16بیتی داری000/100ترانزیستوردرساختمان خود است. وقتی که کمیتها رابرسی می کنیم اندازه گیری، نمایش، ضبط واداره کردن آنها ونشان دادن آنها به صورت شماره ای ورقعی ازاهمیت بالایی برخوردار است. درحقیقت،دو راه اساسی برای نمایش مقاومت کمیت وجود دارد که آن آنالوگ ودیجیتال است.
معرفی آنالوگ :
در این سیستم کمیت ها بصورت نسبی به نمایش درمیایند. برای مثال،انحراف سوزن درآمپرسنج در سرتاسرآن نسبی ا ست. دماسنج مثال دیگری است؛سطح جیوه به دما بستگی دارد وهرتغیری در دما برروی ارتفاع جیوه تأثیر می گذارد.
معرفی دیجیتال:
در این سیستم کمیتهابه صورت رقمی نمایش داده میشوند نه به صورت نسبی.یک مثال دراین زمینه ساعتهای دیجیتالی هستند. ممکن است مایک ساعت که وقت را درهردقیقه یاثانیه نمایش میدهد داشته باشیم.اگرچه زمان دریک روزمستمراً تغیرمی کند ولی زمان درساعتهای دیجیتال مستمراً وپیوسته تغیرپیدا نمی کند بلکه به صورت دقیقه ای یا ثانیه ای تغیرمی کند.نمایش دیجیتالی،زمان دریک روزبصورت گسسته تغیر می کند.
براساس نوشته های فوق،ممکن است آنالوگ به صورت پیوسته ودیجیتال به صورت گسسته مورد توجه قرارگیرد.ازآنجایی که خواندن درسیستم آنالوگ موردبحث اصلی ماست هیچ ابهامی درخواندن کمیتهای دیجیتال وجودندارد بنابرین اشتباه هست.
سیستم های آنالوگ ودیجیتال:
دریک سیستم دیجیتال،چندین وسیله که کمیتهای فیزیکی راکه بصورت دیجیتال نمایش داده می شوند راکنترل می کند. بنابرین دریک سیستم آنالوگ نیزچندین وسیله که کمیتهای فیزیکی راکه بصورت آنالوگی نمایش داده می شوند وجود دارد. به سبب به سبب چندین مزیت تکنولوژی دیجیتال،یک مبدل به تکنولوژی دیجیتال وجود خواهد داشت.
بعضی از این دلیل هاعبارتند از:
1-طراحی سیستم دیجیتال فقط بستگی به حفظ آنها داردومقدار دقیق جریان وولتاژ، مهم نیستند. همینطورتأثیرnoise برروی مدارات دیجیتالی بی اهمیت است.
2-جمع کردن داده دیجیتالی بسیار آسانتر ازقفل کردن آنهاست.
3-با افزایش مدارات دیجیتالی بیشتر،دستیابی به دقتهای مورد نیاز امکان پذیراست.
به هرحال درمدارات آنالوگ دقت معمولاً بین3الی4رقم است.
4-برنامه پذیری،طراحی واستفاده ازسیستم دیجیتالی راراحترمی کند.
5-درجه یکپارچگی مداردیجیتال امتیازبیشتری نسبت به مدارات آنالوگ دارد.
بهرحال توجه به اینکه جهان ا ساساً آنالوگ است مهم است.خواندن دما،فشار،مکان سرعت،ارتفاع وجریان ودرحقیقت هرکمیتی بدون بیان کردن آن بارقم،زیادمعمول نیست.
مثال:
دما وقتی که60درجه بیان می شود،اگرچه ازروی یک صفحه آنالوگ خوانده می شود، اما ما درک میکنیم که کمیت بصورت رقمی درآمده است. بهرحال برای بدست آوردن مزایای تکنیکهای دیجیتال،معمولاً کمیت آنالوگ برفرم دیجیتال غلبه می کند و سیگنالهای رقمی شده، پردازش می شوند وبه فرم آنالوگ برگردانده می شوند. اگرچه،پردازش وتبدیل آنالوگ به دیجیتال ودیجیتال به آنالوگ به نظراضافی می آید ولی با ارزش است. پردازش سیگنال دیجیتالی ازپردازش سیگنالهای آنالوگ بسیار راحت تراست.
طبقه بندی IC های دیجیتالی:
بطورنمونه،مدارات مجتمع دیجیتال قابل دسترسی،ممکن است براساس زیرکلاس بندی شوند:
1-خانوادهTTL
2-خانوادهCMOS
3-خانوادهECL
ماخودمان رامجبوربه استفاده ازخانواده های ICCهایTTLوCMOS کرده ایم. وبسیاری از موارد استفاده ازگیت هایTTLوCMOS یکسان وهم ارز هستند ودر مواقعی هم ممکن است اجرای آزمایش فقط با استفاده ازگیتTTL کافی باشد.
تکنولوژی های مورداستفاده:
معمولاً درساختن تراشه ها ازتعداد زیادی ترانزلیستوریکپارچه استفاده می شود که تک قطبی هستند مانند: PMOS،NMOS،CMOS،BIPOLAR. خانوادهگیت هایTTLبسیارحساس ترومهم تراز گیت هایSSI وMBIهستند.
(a تکنولوژی PMOS :
شکل 1-1 نشان می دهد یک ترانزیستور PMOS با استفاده از نوع منفی سلیکن که وفق داده شده با نوع مثبت ناخالصی برای ساخت Source و Drain (منبع و گذرگاه)
مزایای واقعی:
1- مصرف انرژی کم
2- بکارگیری ولتاژبین 2تا12ولت
3- مصونیت ازnoise
تقریباً 000/250ترانزلیستورمی تواند دریک تراشه نصب شود. intel 80386 ازاین تکنولوژی استفاده می کند.
(D) تکنولوژی دوقطبی:
با وجودزیان هایی از قبیل مصرف انرژی بالا،اسراف بسیارزیاد حرارت،جاگیربودن، قیمت بالا وقابلیت اطمینان کم، لامپ های خلأ تا سال1950درکامپیوترها استفاده میشدند. درسال1947باردین و براتاین درآزمایشگاه بل ثابت کردند که جریان عبوریاز forward biasedدریک نارسانا می تواند جریان عبوری ازreverse biased را درسه الکترود کنترل کند.
در سال1957fairecdhild semiconductor شروع به ساختن ترانزلیستور کرد.درابتدا(100) ترانزلیستور به ibmبه ازای هرترانزلیستوربه قیمت150دلار فروخته شد.جالب است که درسال 1995،schockley آزمایشگاه بل را ترک کرد وشرکت خودش را در کالیفرنیا برپا کرد.
Shockley میخواست که مهندسین شرکتش تحقیقات را در4لایه دیودها دنبال کنند، درصورتیکه مهندسان می خواستند تحقیقاتشان را برپایه ترانزلیستورهای سیلیکونی ادامه بدهند. به خاطر عدم هم نظر بودن ، مهندسین تصمیم به ترک آنجا و برپا کردن شرکتی درسال1957 شدند. تکنولوژی دو قطبی یکی از تکنولوژی های بسیار سریع موجودامروزی است. با این وجودآنها هم اشکالاتی نظیر مصرف کردن انرژی زیاد، بازده کم،میزانnoise کم و... دارند. یک ترانزلیستور ازنمو کننده،آلیاژ یا مجموع تکه موادهای نوع مثبت و منفی تشکیل شده است.
براساس موارد یادشده بعلت اشکالات،تکمیل کردن یکپارچه وکامل ریزپردازنده دریک تراشه غیرممکن است. تکنولوژی دوقطبی معمولاً درمورد وسایلmbi استفاده می شود بنابراین بخشی ازcpu می تواند در یک تراشه تکمیل گردد. این تکنولوژی همچنین ecl را هم شامل می شود که دارای سرعت بسیار بالا است. بعنوان مثال ماشین حساب های جیبی از این تکنولوژی استفاده میکنند چون دارای سرعتی بالا ومصرف انرژی بسیار پایین است.
گیت های ecl:
خانواده گیت هایecl با ولتاژ 2/5ولت کار می کنند. همچنین میزان منطقی آنها منفی است. ولتاژ منفی زیاد در سطح«0»و ولتاژ منفی کم در سطح«1» رخ می دهد.
اساساً ترازها75/0- و6/1- هستند.گنجایش خروجی آنها بسیار بزر گ است.تأخیرانتشار در حدود 20ns است.درفرکانس 200mhz کار می کنند همچنین آنها انرژی بسیار بیشتری از گیت های ttl استفاده می کنند.
بر اساس آنچه گفته شد خانواده منطقی شامل چندین زیر خانواده می شوند. اساساً Icهای ttlاستاندارد از سوی 74 شروع می شوند مانند: 7400و7402و...
تاریخچه و ریشه بازی بَدمینتون (به انگلیسی: Badminton) امروزی از کشور هندوستان آغاز شدهاست، از بازی که آنها به نام Poona انجام میدادند. این بازی که رقابتی زیبا بود توسط افسران ارتش انگلیس، ازهندوستان به کشورشان انتقال داده شد.
در قرن پنجم در چین بازی به نام (Ti jian zi) وجود داشت که در آن به توپی در هوا ضربه میزدند.در حدود سال ۱۶۰۰ مردم در اروپا بازی به نام«jeu de Volant» را با استفاده از یک راکت انجام میدادند. زمانی که افسران انگلیسی در هندوستان مستقر شدند با بازی Poona آشنا شدند و خیلی زود از آن یک رقابت ورزشی ساخته شد و آنها در اوایل سال ۱۸۷۰ آن را همراه با وسایل و تجهیزات لازم به کشورشان معرفی کردند.
یک «دوک انگلیسی» رسماً این بازی را به انگلستان معرفی کرد. در سال ۱۸۷۳، بابرگزاری یک مهمانی درمحل زندگی خود (Badminton) ترتیب برگزاری بازی «پونا» را داد و این بازی از همانجا توجه سایرین را جلب کرد ومیان طبقه مرفه جامعه انگلیس شناخته شد و از آنجا گسترش یافت. آنها بازی جدید را به نام محل زندگی دوک «بدمینتون» نامیدند. (پونای کودکان کوچه و خیابان هندوستان به طبقه مرفه جامعه انگلستان رسید و نامش تغییر پیدا کرد!)
بدمینتون
بدمینتون قانونمند نخستین بار قوانین این بازی درسال ۱۸۷۷ نوشته شد و طی چند سال شکل زمین بازی تغییراتی کرد تا اینکه در سال ۱۹۰۱ زمین رسمی بدمینتون به شکل مستطیل فعلی تثبیت شد. باشگاههای ورزشی بدمینتون کم کم در سرتاسر انگلستان شروع به کار کردند. تا سال ۱۸۹۳ این بازی تا اندازهای پیشرفت کرد که ۱۴ باشگاه برای ساختن یک اتحادیه به هم ملحق شدند.(سپس وقتی کشورهای بیشتری فدراسیونهای خود را راه اندازی کرد این نام به «انجمن بدمینتون انگلستان تغییر پیدا کرد»). در آن زمان این انجمن یا اتحادیه قوانین مشخص و معینی را برای این بازیها تدوین و نخستین و با ارزش ترین مسابقات بدمینتون که در خود انگلیس و بین ورزشکاران آنجا بود را برگزار میکرد. با گسترش این ورزش در میان سایر کشورها، نیاز به وجود تشکیلات بین المللی برای این ورزش حس شد. فدراسیون جهانی بدمینتون (IBF) در سال ۱۹۳۴ تأسیس شد و درحال حاضر اداره مرکزی آن در (کنت) انگلستان است. این ۹کشور نیز نخستین بانیان و اعضای این اتحادیه به شمار میروند: کانادا، دانمارک، انگلستان، فرانسه، ایرلند، هلند، نیوزیلند، اسکاتلند، ولز. امروزه در IBFبیش از ۱۵۰ کشور عضویت دارند.
بازی کودکانه: بازی «پونا» از بازیهای کودکانه دیگری آغاز شد. آن بازیها براساس مدت زمان ضربه زدن هرگروه بر شی ءای، بدون برخورد آن به زمین، توسط اسبابی شبیه چوگان یا شیئی پارو شکل انجام میشد. این بازی مشارکتی و نه رقابتی، در اصل بدون وجود تور انجام میشد، و توپ مورد استفاده را «پرنده» مینامیدند چون بیشتر مواقع از پر ساخته شده بود.
فدراسیون بین المللی بدمینتون در ۱۹۳۴ با حضور ۹ فدراسیون تأسیس شد.
یک بازی ساده اما جذاب تقریباً هر شخصی میتواند به کمک یک راکت سبک وزن بدمینتون و ضربه زدن به توپی از روی تور از این بازی لذت بخش استفاده کند. چرا که این بازی برای مبتدیان بسیار سادهاست. این بازی در جمعهای خانوادگی، مهمانیها و... درسرتاسر دنیا پرداخته میشود. اما نباید فراموش کرد که سریع ترین بازی انجام شده با راکت است. یک ضربه محکم به توپ باعث میشود که توپ با سرعت تقریبی ۳۰۰ کیلومتر در ساعت حرکت کند و در سطوح حرفهای و بالای آن نیاز به سرعت، عکس العمل، استراتژی و قدرت زیاد بازیکن دارد. چرا که بازیکن برجسته این رقابت حتی تا ۲ کیلومتر را طی یک مسابقه در زمین میدود و به این طرف و آن طرف میزند! رقابتها و مسابقات بیشتری در کشورهای مختلف دنیا، با الهام از آنچه در انگلستان شکل گرفت، راه اندازی شد جام "Thomas" یکی از این رقابتها بود که نخست وارد این عرصه شد. «جورج توماس» یک تنیسور انگلیسی بود که به سوی بدمینتون کشیده شد و در ۹۰ مسابقه عنوان کسب کرد (طی ۲۴ سال). او همچنین نخستین رئیس فدراسیون جهانی بدمینتون بود. درسال ۱۹۴۹ جام توماس به عنوان مسابقه جهانی بدمینتون مردان (مانند جام Devis در تنیس) معرفی شد. در سال ۱۹۵۶ نیز رقابتهای جام "UBER" برای زنان خلق شد. «Betty uber» انگلیسی یک بازیکن برجسته در بدمینتون دونفره جایزه آن را اهدا کرد. در ابتدا این مسابقات هر ۳ سال یکبار انجام میشد. امروزه بازیکنان برجسته این رشته ورزشی برای جوایز مالی با هم در سرتاسر دنیا رقابت میکنند. آسیا و بدمینتون اگرچه بدمینتون در انگلستان متولد شد اما آسیاییها بدمینتون را از آن خودکردند. چین و اندونزی دو کشوری هستند که مقتدرانه درمسابقات بین المللی این رشته شرکت میکنند و مسابقات این رشته مردم زیادی را متوجه خود میکند. این دو کشور مجموعاً بطور اعجاب انگیزی تاکنون ۷۰ درصد از مسابقات IBF را برنده شدهاند و در ۲۳ مسابقه (جام توماس) همواره آسیاییها برنده بودهاند. در جام UBER نیز آخرین ۱۵ عنوان برتر جهان را آسیاییها از آن خود کردهاند.و از میان ۶۱ مدال اهدا شده درمسابقات المپیک این رشته آسیاییها ۵۴ عدد آن را تصاحب کرده اند! بعد از آسیاییها، ورزشکاران اسکاندیناوی، بدمینتون را با قدرت و سرعت خوبی بازی میکنند.