Course Title: Machine Theories (3) Course Code: ID5202

1. FACULTY OF ARTS AND DESIGN Dept. of Industrial Design Course Title: Machine Theories (3) Course Code: ID5202 Fall 2013 14th & 15th Lectures

2. Course Lecturer: Dr: Eman Mohamed Hashem Lecture (12.30-2.20) (Saturday) Office Hours: Tuesday (12:30-2:30) E-mail : Eman.Hashem@pua.edu.eg

3. Course Materials: Textbook: • Schilling J., "Fundamentals of Robotics Analysis and Control", Prentice Hall, 1996. • Robot Modeling and Control, First Edition , Mark W. Spong, Seth Hutchinson, and M. Vidyasagar, JOHN WILEY & SONS, INC. • Mohamed Abd El Fattah Hassan, " A Development of Transmission Systems & Its Controlling Effects on Product Performance and Aesthetics", 2007.

4. Course Objectives: After completing this course, Students should be able to: 1. Identifying Robot technology and transmission Motion by (Chains and Teethed Belt, Hydraulic, Pneumatic). 2. Comparing between the working principles of deferent devises.3. Demonstrates the deferent parts of Pneumatic Transmission Motion.4. Design simple robot. 5. Design some devices as (vacuum cleaner, Fire Alarm Device, Flying train, Washing machine).

5. Course Description: Robot technology. Robot arm. Transmission Motion by Chains and Teethed Belt. Hydraulic Transmission Motion. Pneumatic Transmission Motion. Air conditioning and refrigeration The working principle of (vacuum cleaner, Fire Alarm Device, Flying train, Washing machine).

6. Course Evaluation: • The course grade is 100 divided into: • Attendance: (5) • Presentations: (10) • Mid-term exam : (25) • Final Exam: (60) • Total = 100

7. جهاز انذار الحريق • جهاز كشف الدخان المستخدم للتحذير من اندلاع حريق في غرفة أو مبني من الاجهزة الهامة والضرورية فبالرغم من انخفاض تكلفتها التي تبلغ في حدود 15 دولار فإنها تقي من نشوب حريق قد يقضي على ممتلكات مؤسسة بكاملها. • يتكون جهاز كاشف الدخان Smoke Detector من جزئين اساسيين:1- مجس حساس للضوء وهو الفوتوديود Photodiode 2- جهاز الكتروني يصدر صوت منبه مرتفع. يعمل جهاز انذار الحريق من خلال بطارية 9 فولت أو من خلال مزود الكهرباء المنزلي.

8. فكرة كمل جهاز انذار الحريق يعتمد هذا النوع من كاشف الدخان على فوتوديود وهو حساس للضوء. إذا تم تصميم دائرة إلكترونية بحيث اذا سقط الضوء على الفوتوديود تصدر الدائرة الإلكترونية جرس منبه ذو صوت عالي. وهذه فكرة عمل جهاز انذار الحريق: حيث أن الجهاز يحتوي على شعاع ضوئي عادي يصدر من ديود باعث للضوء LED مثبت في نهاية انبوبة اسطوانية الشكل وعلى زاوية 90 درجة يتفرع اسطوانة اخرى مثبت في نهايتها فوتوديود.  كما في الشكل التوضيحي التالي:

9. في حالة تواجد دخان كثيف في الغرفة فإن هذا الدخان سيدخل من الجهة المقابلة للاسطوانة المثبت بها المصدر الضوئي وسيعمل على تشتيت الضوء ليسقط على الفوتوديود وبالتالي سيتم تفعيل الدائرة الإلكترونية التي بدورها ستطلق صفارة الإنذار

10. القطار الطائر • إذا وضع مغناطيس دائم فوق قرص من مادة فائقة التوصيل فإن التيارفى المادة الفائقة يولد مجالاً مغناطيسياً يتنافر دائماً مع المغناطيس الدائم بحيث يمكن ان يظل المغناطيس الدائم معلقاً فى الهواء وهذا ما يسمى بظاهرة مايسنر MEISSNER EFFECT والسبب فى ذلك ان المادة الفائقة التوصيل من نوع المواد المغناطيسية التى ينعدم داخلها شدة المجال المغناطيسى DIAMAGNETIC ولذلك فإن المجال المتولد مجال مغناطيسى خارجى لابد ان يكون عكسى بحيث تكون المحصلة داخل المادة دائماً صفر وقد امكن استخدام هذه الظاهرة فى تصميم القطار فائق السرعة فى اليابان إذ يحمل القطار ملفات من مادة فائقة التوصيل وعندما يتحرك القطار فإنه يولد تياراً فى ملفات ثابتة تُولد مجالاً مغناطيسياً يتنافر مع المجال الاول فيرتفع القطار فوق القضبان بحوالى عدة سنتيمترات مما يزيل الاحتكاك مع القضبان وبالتالى يزيد سرعته حيث تبلغ سرعته .225KM/H • اصبح الفرق بين هذا القطار والطائره النفاثه 300 كم/ساعه فقط (سرعة الطائر • ه النفاثه 800 كم/ساعه )

11. سبب تسمية هذا القطار بالطائر • الاسم العلمي لهذا القطار هو(Maglev) وهى كلمه مختصره لـ ((Magnetic levitation اى الارتفاع المغناطيسي اوالطفو فى الهواء الناتج عن مجال مغناطيسى وفكرة القطارات المغناطيسيه هى استبدال العجلات الحديديه التقليديه او الغائها

12. فكرة عمله • المجال المغناطيسى المتولد فى السلك هو نفس فكرة القطارات المغناطيسيه الذي يعتمد على 3 محاور رئيسيه:1- مصدر كهربى ضخم لتوليد القوى.2- لفائف كبيره من السلوك لتوليد المجال المغناطيسى.3- مغناطيس ضخم يتم تركيبه اسفل القطار.بحيث يقوم المجال المتولد بين لفائف السلوك فى الجدران الجانبيه وبين مسار القطار هو اللى بيقوم بسحب ودفع القطارتقوم اللفائف السلكيه الموجوده على الجدران بالتنافر مع المغناطيسات المركبه اسفل القطار وهذا يؤدي الى ارتفاع القطار بما يتراوح بين 1سم الى 10سم من على منسوب اللفائف.وبمجرد اعتبار ان القطار طافى على الهواء يتم تدعيم اللفائف المعدنيه الموجوده بالجدران بقوى من مجال مغناطيسي منفصل الذي يقوم بدوره بسحب ودفع القطار فى نفس الوقت على مساره.و يتم تحريك هذا القطار من خلال تصميم المجال في مقدمة القطار يكون ساحبا له بينما المجال في اخر القطار يكون دافع.

13. مقارنه بين القطارات العاديه والقطارات فائقه السرعه • المسارات و الطرق:القطارات فائقه السرعه حاليا مساراتها وخطوط عملها محدوده وغير متوفره بكثره , وهي غير متوافقه مع القضبان الحديديه التقليديه اي انها (Backwards incompatible) بل تتطلب بنية تحتية جديده تتطلب مبالغ ضخمه لتنفيذها • الكفاءه:ولان عربات القطار لا تلامس المسار فلا يوجد فاقد احتكاك , ولكن هناك المقاومه الجويه العاليه نتيجه السرعه العاليه وهناك ايضا معاوقه كهرومغناطيسيه ناشئه عن قوى التنافر بين المغناطيسيات , ولكن في المجمل فان كفائة هذا النوع من القطارات اعلى من القطارات العاديه ولكن بصوره طفيفه. • الوزنوزن عدد كبير من المغناطيسيات الكهربائيه(Electromagnets) في تصميم (EMS & EDS) يسبب مشكله كبيره حيث يزداد الوزن بصوره رهيبه , وفي نفس الوقت نحتاج الى مجال مغناطيسي قوي جدا لرفع جسم القطار والذي يوفره هذا العدد الضخم من المغناطيسيات الكهربائيه ، ولحل هذه المشكله نستخدم(Superconductors) لتقليل عدد المغناطيسيات وفي نفس الوقت اعطاء المجال المغناطيسي القوي وبكفائه عاليه.

14. الضوضاء:المصدر الرئيسي للضوضاء في Maglev Trains) )هو التصادم مع الهواء ، ولكن بالمقار نه مع القطارات التقليديه عند نفس السرعه فان(Maglev Trains) ) اقل ضوضاء من القطار العادي ، ولكن في السرعات العاليه تزداد الضوضاء وهناك دراسات حاليا لجعل هذه الضوضاء مثل الضوضاء الناتجه من طرق المرور المعتاده.

15. Assignment: • المطلوب عمل دراسة بحثية عن القطار الطائر؟