انرژی هسته ای کاربرداری زیاد در پزشکی در علوم و صنعت و کشاورزی و... دارد. لازم به ذکر است انرژی هسته ای به تمامی انرژی های دیگر قابل تبدیل است ولی هیچ انرژی به انرژی هسته ای تبدیل نمی شود .موارد زیادی از کاربردهای انرژی هسته ای در زیر آورده می شود .
 

نیروگاه هسته ای:
نیروگاه هسته ای (Nuclear Power Station) یک نیروگاه الکتریکی که از انرژی تولیدی شکست هسته اتم اورانیوم یا پلوتونیم استفاده می کند. اولین جایگاه از این نوع در 27 ژوئن سال 1958 در شوروی سابق ساخته شد. که قدرت آن 5000 کیلو وات است. چون شکست سوخت هسته ای اساساً گرما تولید می کند از گرمای تولید شده رآکتور های هسته ای برای تولید بخار استفاده می شود از بخار تولید شده برای به حرکت در آوردن توربین ها و ژنراتور ها که نهایتاً برای تولید برق استفاده می شود .
 

بمب های هسته ای:
این نوع بمب ها تا حالا قویترین بمبهای و مخربترین های جهان محسوب می شود. دارندگان این نوع بمبهاجزو قدرت های هسته ای جهان محسوب می شود .
 

پیل برق هسته ای Nuelear Electric battery:
پیل هسته ای یا اتمی دستگاه تبدیل کننده انرژی اتمی به جریان برق مستقیم است ساده ترین پیل ها شامل دو صفحه است. یک پخش کننده بتای خالص مثل استرنیوم 90 و یک هادی مثل سیلسیوم.
جریان الکترون های سریعی که بوسیله استرنیوم منتشر می شود ازمیان نیم هادی عبور کرده و در حین عبور تعداد زیادی الکترون ها اضافی را از نیم هادی جدا می‌کند که در هر حال صدها هزار مرتبه زیادتر از جریان الکتریکی حاصل از ایزوتوپ رادیواکتیو استرنیوم 90 می باشد .
 

کاربردهای پزشکی:
در پزشکی تشعشعات هسته ای کاربردهای زیادی دارند که اهم آنها عبارتند از:
    • رادیو گرافی
    • گامااسکن
    • استرلیزه کردن هسته ای و میکروب زدایی وسایل پزشکی با پرتو های هسته ای
    • رادیو بیولوژی

کاربرد انرژی هسته ای در بخش دامپزشکی و دامپروری :
تکنیکهای هسته ای در حوزه دامپزشکی موارد مصرفی چون تشخیص و درمان بیماریهای دامی ، تولید مثل دام ، اصلاح نژاد و دام ، تغذیه ، بهداشت و ایمن سازی محصولات دامی و خوراک دام دارد.
 

کاربرد انرژی هسته ای در دسترسی به منابع آب :
تکنیکهای هسته ای برای شناسایی حوزه های آب زیر زمینی هدایت آبهای سطحی و زیر زمینی ، کشف و کنترل نشت و ایمنی سدها مورد استفاده قرار میگیرد. در شیرین کردن آبهای شور نیز انرژی هستهای کاربرد دارد.
 

کاربردهای کشاورزی:
تشعشعات هسته ای کاربرد های زیادی در کشاورزی دارد که مهم ترین آنها عبارتست از:
• موتاسیون هسته ای ژن ها در کشاورزی
• کنترل حشرات با تشعشعات هسته ای
• جلوگیری از جوانه زدن سیب زمینی با اشعه گاما
• انبار کردن میوه ها
• دیرینه شناسی )باستان شناسی) و صخره شناسی )زمین شناسی) که عمر یابی صخره ها با C14 در باستان شناسی خیلی مشهور است.
 

کاربردهای صنعتی:
در صنعت کاربردها ی زیادی دارد از جمله مهمترین آنها عبارتند از:
• نشت یابی با اشعه
• دبی سنجی پرتویی(سنجش شدت تشعشعات ، نور و فیزیک امواج)
• سنجش پرتویی میزان سائیدگی قطعات در حین کار
• سنجش پرتویی میزان خوردگی قطعات
• چگالی سنج موادمعدنی با اشعه
• کشف عناصر نایاب در معادن
 

تکنیکهای هسته ای بر کشف مینهای ضد نفر نیز کاربرد دارد. بنابرین ، دانش هسته ای با این قدرت و وسعتی که دارد، هر روز بر دامنه استفاده از فناوری هسته ای و بویژه انرژی هسته ای افزوده می شود. کاربرد انرژی در بخشهای مختلف به گونه ای است که اگر کشوری فناوری هسته ای را نهادینه نماید، در بسیاری از حوزه‌های علمی و صنعتی ، ارتقای پیدا می کند و مسیر توسعه را با سرعت طی می نماید.

انرژی هسته ای در پزشکی هسته ای و امور بهداشتی:
در کشورهای پیشرفته صنعتی ، از انرژی هسته ای به صورت گسترده در پزشکی استفاده می گردد. با توجه به شیوع برخی از بیماریها از جمله سرطان ، ضرورت تقویت طب هسته ای در کشورهای در حال توسعه ، هر روز بیشتر می شود. موارد زیر از مصادیق تکنیکهای هسته ای در علم پزشکی است:
تهیه و تولید کیتهای رادیو دارویی جهت مراکز پزشکی هسته ای
تهیه و تولید رادیو دارویی جهت تشخیص بیماری تیرویید و درمان آنها
تهیه و تولید کیتهای هورمونی
تشخیص و درمان سرطان پروستات
تشخیص سرطان کولون ، روده کوچک و برخی سرطانهای سینه
تشخیص تومورهای سرطانی و بررسی تومورهای مغزی ، سینه و ناراحتی وریدی
تصویر برداری بیماریهای قلبی ، تشخیص عفونتها و التهاب مفصلی ، آمبولی و لختههای وریدی
موارد دیگری چون تشخیص کم خونی ، کنترل رادیو داروهای خوراکی و تزریقی و ...

کاربرد انرژی هسته ای در تولید برق :
یکی از مهم ترین موارد استفاده صلح آمیز از انرژی هسته ای ، تولید برق از طریق نیروگاههای اتمی است. با توم به پایان پذیر بودن منابع فسیلی و روند رو به رشد توسعه اجتماعی و اقتصادی ، استفاده از انرژی هسته ای برای تولید برق را امری ضروری و لازم می دانند و ساخت چند نیروگاه اتمی را دنبال مینماید.
ایران هر ساله حدودا به هفت هزار مگاوات برق در سال نیاز دارد. نیروگاه اتمی بوشهر 1000 مگاوات برق را در صورت راه اندازی تامین می نماید. و احداث نیروگاههای دیگر برای رفع این نیازی ضروری است. برای تولید میزان برق حدود 190 میلیون بشکه نفت خام مصرف می شود. که در صورت تامین از طریق انرژی هسته ای سالیانه 5 میلیارد دلار صرفه جویی خواهد شد.

برتری انرژی هسته ای بر سایر انرژیها:
علاوه بر صرفه اقتصادی دلایل زیر استفاده از انرژی هسته ای را ضروری مینماید. منابع فسیلی محدود بوده و متعلق به نسلهای آتی میباشد. استفاده از نفت خام در صنایع تبدیل پتروشیمی ارزش بیشتری دارد. تولید برق از طریق نیروگاه اتمی ، آلودگی نیروگاههای کنونی را ندارد. تولید هفت هزار مگاوات با مصرف 190 میلیون شبکه نفت خام ، هزارتن دیاکسید کربن ، 150 تن ذرات معلق در هوا ، 130 تن گوگرد و 50 تن اکسید نیتروژن را در محیط زیست پراکنده می کند، در حالی که نیروگاه اتمی چنین آلودگی را ندارد.

ربات ها از منظر طراحی مکانیکی ماشین هایی هستند که از اجزا و قطعات مختلفی تشکیل شده اند. این اجزا با یکدیگر در ارتباط هستند. ارتباط اجزاء از طریق اتصالات صورت می گیرد. بر اساس نقش اجزاء و جایگاه آنها در کارکرد کلی ماشین، اتصالات انواع مختلفی دارد.

یکی از تقسیم بندی های مرسوم اتصالات عبارت است از:

1.      اتصالات دائم

2.      اتصالات موقت

 

اتصال دائم

اتصال دائم به اتصالی گفته می شود که برای جدا سازی آنها وسیله اتصال و قسمتی از قطعات متصل شده یا تمامی آنها آسیب ببیند. به همین دلیل به اتصالات دائم اتصالات جدا نشدنی هم می گویند. اتصالات دائم زمانی به کار گرفته می شود که نیازی به جداسازی قطعات متصل شده وجود نداشته باشد. یعنی زمانی که مطمئن هستیم قطعات متصل شده تا آخر عمر ماشین نیازی به جدا شدن ندارند از این نوع اتصال استفاده می کنیم. معمولا قطعاتی که عمرشان به اندازه عمر خود ماشین است و در طول عمر ماشین نیازی به تعمیر و یا تعویض ندارند با استفاده از اتصال دائم به یکدیگر متصل می گردند. برخی از روش های ایجاد این اتصال عبارتند از:

·        جوش کاری

·        لحیم کاری

·        پرچ کاری

·        چسب کاری

·        اتصالات پرسی انطباقی

  اتصال موقت

اتصال موقت اتصالی است که در آن جدا سازی اتصال بدون آسیب دیدن وسیله اتصال و قطعات اتصال داده شده صورت می گیرد. عمل اتصال و جداسازی در اتصال موقت می تواند به دفعات صورت بگیرد بدون آنکه موجب خرابی یا آسیب اتصال دهنده و قطعات اتصال داده شده باشد. به همین دلیل به اتصال موقت، اتصال جدا شدنی نیز گفته می شود. از اتصال موقت زمانی استفاده می شود که بدانیم نیاز و یا ضرورتی وجود دارد که موجب می شود بخواهیم قطعات متصل شده را پس از اتصال از یکدیگر جدا کنیم. دلیل عمده استفاده از اتصال موقت در ماشین های مکانیکی نیاز به تعویض قطعات برای تعمیر و یا جایگزینی آن قطعات است. مثلا قطعه ای که عمر کوتاه تری نسبت به عمر خود ماشین دارد مسلما در طول عمر ماشین نیاز به تعویض خواهد داشت بنابر این عاقلانه است که این قطعه جوری به دیگر اجزاء متصل باشد که امکان جدا شدن آن بدون آسیب دیدگی دیگر اجزاء ممکن باشد. اتصال موقت به روش های مختلفی قابل اجرا است که برخی از آنها عبارتند از:

·        پیچ

·        مهره

·        خار

·        گوه

·        پین

·        اتصالات اصطکاکی

یکی از دغدغه های اصلی طراحان رباتها و ماشین ها، تبدیل حرکت قوای محرکه به حرکات دلخواهی است که در ربات یا ماشین کاربرد دارند. معمول ترین و پرکاربردترین قوای محرکه الکتروموتورها هستند که حرکت خروجی آنها به صورت چرخشی است، اما در رباتیک احتیاج به حرکات متعدد و پیچیده ای داریم و باید این حرکات را با تبدیل حرکت چرخشی الکتروموتورها به حرکات دلخواه خود ایجاد کنیم. این تبدیل توسط مکانیزم ها صورت می گیرد. در صنعت مکانیزم های شناخته شده فراوانی وجود دارند اما به دلیل اهمیت و قابلیت بسیار بالایی که مکانیزم های بادامکی دارند، در این مقاله می خواهیم به بررسی آنها بپردازیم.

بادامک ها معمولا دارای اشکال غیرطبیعی بوده و به عنوان اهرم محرک، حرکت را به اهرم متحرکی که پیرو نام دارد منتقل می کنند. در شکل 1 اجزای یک مکانیزم بادامکی را مشاهده می کنید.

بادامک عضو چرخان مکانیزم است و دراثر تماس با پیرو آن را بالا و پایین می برد. در شکل فوق 3 نوع تماس لغزشی و یک نوع تماس غلتشی را بین بادامک و پیرو می بینید. در شکل زیر روند یک دور کامل حرکت بادامک و حرکات متناسب پیرو مشاهده می شود.

با ایجاد تغییر شکل در بادامک حرکات متنوعی را می توان در پیرو ایجاد کرد.

برای مثال اگر بخواهیم یک حرکت هارمونیک ایجاد کنیم از بادامکی استفاده می کنیم که به شکل دایره بوده و شفت ورودی بادامک در نقطه ای خارج از مرکز دایره است.

در شکل 4 قسمت سبز رنگ پروفیل بادامک و قسمت قرمز رنگ شفت ورودی است. در معادلات بالا r بردار جابجایی، t زمان و w سرعت زاویه ای الکتروموتور است. حال توجه شما را به چگونگی طراحی پروفیل یک بادامک جلب می کنیم.

فرض کنید می خواهیم بادامکی طراحی کنیم که در لحظه شروع حرکت، پیرو در پایین ترین نقطه کورس قرار داشته باشد. پس از 4 ثانیه پیرو به اندازه 100mm به سمت بالا و با سرعت ثابت حرکت کرده، سپس به مدت 2 ثانیه از حرکت باز می ایستد. پس از آن در مدت 4 ثانیه با سرعت ثابت به نقطه شروع حرکت خود می رسد. سرعت زاویه ای الکتروموتور محرک 6rpm است.

با توجه به سرعت الکترو موتور زمان یک دوران کامل بادامک 10 ثانیه است. ابتدا نمودار جابجایی بر حسب زمان را برای پیرو رسم می کنیم.

حال نمودار اندازه بردار جابجایی پروفیل بادامک را بر حسب زاویه رسم می کنیم.

اکنون با استفاده از نمودار فوق 20 نقطه از پروفیل بادامک را رسم کرده و با اتصال این نقاط به یکدیگر پروفیل بادامک را رسم می کنیم.

همانطور که می دانید، در دنیای دیجیتال تمام اطلاعات تبدیل به اعداد در مبنای 2 یا همان 0 و 1 می شوند و این اعداد به وسیله ولتاژ 0 یا 5 ولت در الکترونیک شبیه سازی می شوند و در خانه های حافظه که بیت نام دارند ذخیره می شوند.

بنابر این ما همواره برای انتقال این اطلاعات بایستی از مسیرهای عبور جریان الکتریکی استفاده کنیم. هر زمان که در یک سیم، جریان برقرار باشد ارزش آن معادل 1 و هر زمان جریان برقرار نباشد ارزش آن معادل 0 خواهد بود و زمانی که ما این اطلاعات یا 0 و 1 ها را پشت سرهم انتقال می دهیم ، در واقع ارتباط دیجیتال و یا گسسته ای را برقرار کرده ایم.

قدمت ارتباط دیجیتال به قدمت کامپیوتر ها نیست، بلکه بسیار از آن قدیمی تر است. بشر اولیه هنگامی که از راه دور بوسیله نور آتش به دوستان خود علامت می داد از این روش استفاده می کرد. به این شکل که پارچه ای را در مقابل آتش جابجا می کرد، هر زمان پارچه را مقابل آتش می گرفت آتش دیده نمی شد و یا معادل 0  ما بود و هر زمان آتش دیده می شد معادل 1، به این ترتیب آنها حرف های خود را که بوسیله 0 و 1 ها کد کرده بودند به همدیگر از راه دور می فهماندند. ارتباط مورس هم یک نمونه دیگر ارتباط دیجیتال است.

 

یک دستگاه مورس

 

در کامپیوتر ارتباط دیجیتال به دو صورت شکل می گیرد:

·        سریال

·        موازی

 

ارتباط سریال چیست؟

 

انتقال بیت به بیت اطلاعات به طور پشت سر هم از طریق یک کانال یا یک سیم را ارتباط سریال می گویند. در این روش اطلاعات که به صورت 0 و 1 درآمده اند، از طریق یک مسیر عبور، منتقل می شوند، یعنی در هر لحظه و یا سیکل زمانی ، یک بیت داده از طریق سیم می تواند منتقل شود که یا 0 است و یا 1.

دو روش برای انتقال داده های سریال وجود دارد :

1. سنکرون

2. آسنکرون

 

در انتقال سنکرون، داده ها در بلوک هایی فرستاده می شود و فرستنده و گیرنده به وسیله کاراکتر های مخصوصی سنکرون می شوند که به آنها کاراکترهای سنکرون می گویند (sync)

برای انتقال آسنکرون ، یک بیت شروع انتقال را مشخص می کند و یک بیت پایان انتقال را اعلام می کند.

 

ارتباط موازی چیست؟

 

در این ارتباط، به جای یک مسیر عبور اطلاعات، از چند مسیر همزمان استفاده می شود. برای مثال می توان از هشت رشته سیم برای انتقال هر هشت بیت از یک بایت اطلاعات استفاده نمود و در هر سیکل زمانی هشت بیت داده را از هشت رشته سیم انتقال داد. بنابر این سرعت این نوع از انتقال بسته به تعداد مسیرهایی که افزایش پیدا کرده بیشتر خواهد شد اما از طرفی تعداد مسیرهای انتقال و یا همان سخت افزار ما را بیشتر می نماید.

 

در شکل زیر تفاوت انتقال سریال و موازی را مشاهده می کنید:

 

 

 

انتقال اطلاعات میان کامپیوتر و دستگاههای جانبی مانند پرینتر، موس، اسکنر و غیره توسط یکی از دو روش فوق صورت می گیرد. اگر تا به حال به محل اتصال سیم این دستگاهها به کامپیوتر دقت کرده باشید انواع مختلفی از پورت ها یا درگاههای اتصال به کامپیوتر را مشاهده خواهید کرد.در زیر نام و شکل برخی از آنها را می بینید:

 

 

پورت سریال

 

پورت PS2

 

پورت LPT

 

پورت USB

 

پورت Ethernet

 

پورت VGA

 

پورت Modem

 

پورت S-Video

 

پورت Firewall

 

پورت DVI

پورت Mini Audio

 

 

از میان پورتهای فوق دو پورت سریال  و LPT  در انجام آزمایشهای الکترونیکی و کنترلی، بیشتر  استفاده می شوند.

 

پورت COM (سریال)

این پورت که از نوع سریال می باشد بوسیله یکی از پین های خود اطلاعات را به شکل سریال منتقل می نماید.سایر پین ها برای کارکرد پورت استفاده می شوند و وظیفه خاصی دارند.

 

پورت LPT (موازی)

این پورت از نوع موازی بوده و اطلاعات را از طریق هشت پین که مجموعاً یک بایت را تشکیل می دهند منتقل می نماید. سایر پورت ها برای وظایف دیگری طراحی شده اند.

 

 

در آینده در مقالاتی، نحوه کار با پورتهای سریال و موازی را برای آزمایشهای الکترونیکی بیشتر توضیح خواهم داد.