Rudder & Steering Gear

တကယ္ေတာ႔ Rudder ဆိုတာ သိပ္ထူးထူးၿခားၿခားမဟုတ္ပါဘူး။ casting ပံုေလာင္းထားတဲ႔ frame ဒါမွမဟုတ္ fabricated လုပ္ထားတဲ႔ frame ေပါါမွာ၊ plate သံၿပားကို welded ဂေဟေဆာ္ထားတဲ႔ blade သာၿဖစ္ပါတယ္။ frame အၿပင္ ဘက္ကေန၊ သံၿပားနဲ႔ပါတ္လည္အုပ္ထားတဲ႔အတြက္၊ အတြင္းဘက္မွာ hollow ဆိုတဲ႔ ေခါင္းပြ ပံုသဏ႖န္ၿဖစ္ေနၿပီး၊ buoyancy တနည္းအားၿဖင္႔ ေရရဲ႕ ပင္႔အားေႀကာင္႔၊ ေရေပါါမွာေပါါေနနိဳင္ပါတယ္။ တခၽိဳ႕ rudder ေတြမွာေတာ႔၊ foam ေတြကို အတြင္းဘက္မွာ ထည္႔ထားတတ္ပါတယ္။ corrosion မၿဖစ္ေစဖို႔ internal surface အတြင္းပိုင္းမၽက္နွာၿပင္ကို၊ protective coating လုပ္ထားၿပီး၊ အၿပင္ဘက္မွာေတာ႔ zinc anodes ေတြကို တတ္ထားေလ႔ရိွသလို၊ အေႀကာင္းတစံု တခုေႀကာင္႔ hollow housing ထဲေရဝင္ ခဲ႔လၽွင္၊ ေဖာက္ထုတ္လို႔ရေစဇုိ႔ drain plug ကိုလည္း တတ္ထားေလ႔ရိွပါတယ္။

Fig. Type of rudder blade arrangements    

rudder blade arrangements ေတြရဲ႕အေပါါမူကာ၊ Ordinary Type, Hanging Type, Balanced Type , Semi-balance Type နဲ႔ Non-balanced Type ဆိုၿပီးေတြ႔နိဳင္ပါတယ္။ အသံုးအမၽားဆံုး Rudder Type ကေတာ႔၊ Semi-Balanced Type ၿဖစ္ပါတယ္။ Semi-Balanced Type ရဲ႕အဓိကအားသာခၽက္က၊ Rudder Blade ရဲ႕ ေနာက္ဘက္ (၄)ပံု ပံု (၃) ပံုဧရိယာဟာ၊ ၿပားေနတဲ႔အတြက္ Propeller မွယက္ထုတ္လိုက္တဲ႔ ေရရဲ႕ counter acting ဟာ Rudder မွာ သက္ေရာက္မွဳ နည္းသြားပါတယ္။ အဲဒီအခါ၊ Rudder ေရြွ႕လၽားမွဳ၊ ပိုၿမန္လာၿပီး၊ ေပါ႔ပါးေေသးငယ္တဲ႔ Steering Gear Unit ေတြကို၊ တတ္ဆင္အသံုးၿပဳနိဳင္ပါတယ္။

 

Fig. Spade rudder

Fig. Half-speed rudder

Fig. Flap rudder

တခါ Rudder neck arrangement ေပါါမူတည္ၿပီး၊ Spade rudder, Half speed rudder နဲ႔ Flap rudder ဆိုၿပီး ေတြ႔နိဳင္ပါတယ္။ Spade rudder, Half speed rudder နဲ႔ Flap rudder တို႔ဟာ၊ Semi-Balanced Type Rudder ေတြၿဖစ္ႀကပါတယ္။

Fig. Semi-balanced rudder's construction

Spade rudder ကို Ferries သေဘ္ာေတြနဲ႔၊ သေဘ္ာအေသးစားေတြမွာ တတ္ဆင္အသံုးၿပဳၿပီး maneuverability ဆိုတဲ႔ ေရြွ႔႕လၽားခၽဥ္းကပ္နိွဳင္စြမ္းေကာင္းမြန္တာေတြ႔နိဳင္ပါတယ္။ Half speed rudder ေတြကိုေတာ႔ သေဘာ္ႀကီးေတြမွာ တတ္ဆင္အသံုးၿပဳႀကပါတယ္။ Flap rudder မွာ ေနာက္ဖက္ဧရိယာကို rear fin အၿပား ပံုစံတည္ေဆာက္ထားတဲ႔အတြက္၊ maneuverability အေကာင္းဆံုးၿဖစ္ပါတယ္။

      

Fig. Current force, Side force နဲ႔ Gravity force

Rudder အေပါါမွာ၊ Propeller ယက္ထုတ္ရာမွေပါါေပါက္လာတဲ႔ current forces, Rudder ဘယ္၊ ညာေရြ႔႕လၽွား ရာမွၿဖစ္ေပါါလာတဲ႔ side force နဲ႔ gravity force တို႔သက္ေရာက္ၿပီး၊ Rudder အရြယ္အစား၊ blade နဲ႔ neck arrangement တို႔အေပါါ မူတည္ၿပီး၊ current forces, side force နဲ႔ gravity force တို႔ အနည္းနဲ႔ အမၽားကြာၿခား ပါတယ္။

Rudder ကို၊ Steering gear မွ torque တခုနဲ႔ ဘယ္နဲ႔ ညာေရြွ႕လၽားေစပါတယ္။ Torque requirement နဲ႔ ပက္သက္ၿပီး၊ သေဘ္ာရဲ႕ အရြယ္အစား၊ သေဘ္ာရဲ႕ speed နဲ႔ rudder အရြယ္အစားတို႔ေပါါမူတည္ၿပီး၊ သက္ဆိုင္ရာ Classification Societies ေတြမွ သတ္မွတ္ေပးထားပါတယ္။ Rudder ေရြွ႕လၽားေစဖို႔ေဆာင္ ရြက္ေပးတဲ႔ Steering gear ေတြကို၊ Fully hydraulic, Electro-hydraulic နဲ႔ Fully electric Type ဆိုၿပီးေတြ႔ရသလို၊ Electro-hydraulic type steering gear ကိုအသံုးအမၽားဆံုးၿဖစ္ပါတယ္။

တတ္ဆင္အသံုးၿပဳမယ္႔ Steering gear system ဟာ၊ SOLAS Regulation, Chapter II-1 : Construction- structure, stability, installations အပိုင္းမွ၊ Part C - Machinery installations, Regulation 29 အရ၊ သတ္မွတ္ ထားတဲ႔ အခၽက္အလက္ေတြနဲ႔ကိုက္ညီရမွာၿဖစ္ပါတယ္။

 Fig. Minimum rudder angle velocity

steering gear system မွာ၊ blade ဟာ port side ဆိုတဲ႔ ဘယ္ဖက္ (၃၅) ဒီဂရီနဲ႔ star board side ဆိုတဲ႔  ညာဖက္ (၃၅) ဒီဂရီ ဒါမွမဟုတ္ ညာဖက္ (၃၅) ဒီဂရီမွ ဘယ္ဖက္ (၃၅) ဒီဂရီ၊ အတြင္းမွာသာေရြွ႕လၽွားပါတယ္။ SOLAS Regulation အရ၊ (၂၈) စကၠန္႔အတြင္း port side  (၃၅) ဒီဂရီမွ star board side (၃၀) ဒီဂရီ ဒါမွမဟုတ္ star board port (၃၅) ဒီဂရီမွ port (၃၀) ဒီဂရီ သို႔ေရြွ့လၽားနိဳင္ရမွာၿဖစ္ၿပီး၊ minimum rudder angle velocity လို႔ေခါါပါတယ္။

 Fig. Torque capacity

ဒါ႔အၿပင္ သေဘာ္ဟာ full speed ၿဖင္႔သြားလာေနစဥ္၊ torque capacity အေနနဲ႔ port side (၂၅) ဒီဂရီမွ star board side (၂၅) ဒီဂရီ ဒါမွမဟုတ္ star board side (၂၅) ဒီဂရီမွ port side  (၂၅) ဒီဂရီ သို႔ေရြွ့လၽားနိဳင္ရမွာ ၿဖစ္ၿပီး၊ လံုေလာက္တဲ႔ hydraulic oil pressure ရိွရမွာၿဖစ္ပါတယ္။ Torque requirement နဲ႔ ပက္သက္ၿပီး၊ သေဘ္ာရဲ႕ အရြယ္အစား၊ သေဘ္ာရဲ႕ speed နဲ႔ rudder အရြယ္အစားတို႔ေပါါမူတည္ၿပီး၊ သက္ဆိုင္ရာ Classification Societies ေတြမွ သတ္မွတ္ေပးထားပါတယ္။

Rudder ကို၊ Steering gear မွ torque တခုနဲ႔ ဘယ္နဲ႔ ညာေရြွ႕လၽားစပါတယ္။ Steering gear ေတြကို၊ Fully hydraulic, Electro-hydraulic နဲ႔ Fully electric Type ဆိုၿပီးေတြ႔ရသလို၊ Electro-hydraulic type steering gear ကိုအသံုးအမၽားဆံုးၿဖစ္ပါတယ္။ 

Electro-hydraulic Steering Gear system မွာ၊ Tele-motor Unit, Control Unit နဲ႔ Power Unit ဆိုၿပီး အဓိက အစိတ္အပိုင္း (၃) ခု႐ိွပါတယ္။ Tele-motor Unit မွာ၊ Transmitter နဲ႔ Receiver ဆိုတဲ႔ အစိတ္ အပိုင္း (၂) ခု ပါဝင္ပါတယ္။ Transmitter ကို၊ Navigation bridge မွာတတ္ဆင္ထားၿပီး၊ Wheel ကို လွည္႔ရာမွရလာတဲ႔ signal ကို၊ Steering Gear Compartment မွာရိွတဲ႔၊ Receiver ဆီသို႔ ပို႔ေပးပါတယ္။

Fig. Basic electro-hydraulic steering gear system

Receiver ဟာ၊ signal ကို linear motion အေနနဲ႔ convert လုပ္ၿပီး၊ Control Unit ကို အလုပ္လုပ္ေစပါတယ္။ Steering Gear Compartment မွာရိွတဲ႔ Control Unit ဟာ၊ signal ကိုလက္ခံၿပီး၊ ေနာက္ထပ္ signal တစ္ခု မလာမီွ အထိ၊ Rudder ကို Position တစ္ခုမွာ ထိန္းထားပါတယ္။ Tiler ကို Power Unit မွ Rudder Stock နဲ႔ တိုက္ရိုက္ခၽိတ္ဆက္ထားၿပီး၊ Rudder ကို ဘယ္နဲ႕ ညာေရြွ႕လၽားေစမယ္႔အဓိက အစိတ္အပိုင္း ၿဖစ္ပါတယ္။ Hydraulic fluid power ရေစဖို႔၊ electric motor နဲ႔ေမာင္းနွင္တဲ႔ variable displacement pumps ေတြကို အသံုးၿပဳ ပါတယ္။ electric motor နဲ႔ pump ေတြဟာ အဆက္မၿပတ္ေမာင္းနွင္နိဳင္တဲ႔ continuous rating ရိွဖို႔လိုအပ္ ပါတယ္။

Power Unit ကို၊ Ram သို႔မဟုတ္ Cylinder type နဲ႔ Rotary vane type ဆိုၿပီး (၂) မၽိဳးေတြ႔ရပါတယ္။ Ram သို႔မဟုတ္ Cylinder ဟာ tiller ကို hydraulic fluid pressure နဲ႔တြန္းေပးတာၿပီး၊ tiller ကို rudder stock နဲ႔ စြပ္ ထားတဲ႔အတြက္၊ tiller ေရြ႔႕တာနဲ႔ rudder stock ဟာ rotating movement နဲ႔ ဘယ္နဲ႔ ညာလည္ပတ္ပါတယ္။

 

Fig. Ram type steering gear system

ram type ဟာ၊ vane type ထက္ hydraulic fluid pressure ကိုပိုမိုလိုအပ္ပါတယ္။ ဒါ႔အၿပင္ rudder stock မွာ external bearing တတ္ဆင္ဖို႔လိုအပ္သလို၊ rudder blade ဟာ working angle ေနနဲ႔  limited degree တခု အတြင္းမွာသာေရြွ႕လၽွားနိဳင္ပါတယ္။

vane type မွာေတာ႔ rotary vane ကို၊ rudder stock အေပါါမွ rudder hub လို႔ေခါါတဲ႔ boss နဲ႔ စြပ္ထားပါတယ္။ hydraulic fluid pressure အေနနဲ႔ ram type steering gear ေတြေလာက္မလို အပ္သလို၊ working angle အေနနဲ႔ (၃၆၀) ဒီဂရီတပါတ္လည္ရနိဳင္ပါတယ္။ အခုေနာက္ပိုင္းမွာ Tankers ဆိုတဲ႔ ေရနံတင္သေဘ္ာေတြကလြဲလို႔၊ single rudder arrangement  သေဘ္ာေတြမွာ၊ အသံုးၿပဳႀကပါတယ္။

 

Fig. Vane type steering gear system

vane type steering gear ရဲ႕ rudder actuator တခုမွာ အဓိကပါဝင္တဲ႔ အစိတ္အပိုင္းေတြကေတာ႔၊ housing, rotor, stopper, cover, radial bearing နဲ႔ rudder carrier တို႔ၿဖစ္ပါတယ္။

actuator ရဲ႕အေပါါ၊ rudder stock ရဲ႕ထိပ္မွာ rudder angle indicator ရိွပါတယ္။ expansion tank ကို၊ သီးၿခား အၿပင္မွာမတတ္ဆင္ပဲ၊ rudder stock ရဲ႕အေပါါပိုင္းမွာတတ္ဆင္ထားပါတယ္။ rudder stock nut ဟာ၊ rudder stock နဲ႔ rotor တို႔အတြက္ securing nut ၿဖစ္ၿပီး၊ stopper ဟာ pressure chamber ရဲ႕ boundary အၿဖစ္ေဆာင္ ရြက္ေပးပါတယ္။ stopper bolt nuts ေတြကေတာ႔ pressure chamber အၿဖစ္ေဆာင္ရြက္ေပးသလို၊ port နဲ႔ star board side ကိုေရြွ႕လၽွားမယ္႔ rudder blade အတြက္ rudder angle set limit အေနနဲ႔ လည္းေဆာင္ရြက္ေပး ပါတယ္။

upper နဲ႔ lower radial bearings ေတြဟာ၊ bronze bearings ေတြၿဖစ္ၿပီး၊ steering gear ရဲ႕ system hydraulic oil ကို၊ lubricating အေနနဲ႔ၿပန္လည္အသံုးၿပဳထားပါတယ္။ အထက္နဲ႔ေအာက္တတ္ဆင္ထာတဲ႔ bearing ေတြရဲ႕ conjunction မွတဆင္႔၊ radial force ကိုရရိွပါတယ္။

 

Fig. Rotor hub

rotor hub မွာ spring loaded cast iron bars ေတြကို၊ dynamic seal အၿဖစ္အသံုးၿပဳထားပါတယ္။ rotor hub ရဲ႕ တဖက္တခၽက္စီမွာရိွတဲ႔ vane တခုခုကို၊ hydraulic pressure နဲ႔ တြန္းလိုက္တဲ႔အခါ၊ hub ဟာ rotating movement နဲ႔ လည္သြားၿပီး၊ hub ကို rudder stock မွာစြပ္ထားတဲ႔အတြက္၊ rudder မွာလည္း rotating movement ကိုရရိွမွာ ၿဖစ္ပါတယ္။ actuator housing ဟာ outer boundary ၿဖစ္သလို၊ pressure chamber လည္းၿဖစ္ပါတယ္။ brass material ကို အံုးၿပဳထားတဲ႔၊ rudder carrier bearing ဟာ၊ rudder အပါအဝင္၊ steering gear မွ moving parts ေတြအားလံုးရဲ႕ အေလးခၽိန္ကိုထမ္းထားရသလို၊ wave နဲ႔ propeller လည္ပတ္မွဳေႀကာင္႔ေပါါေပါက္ လာတဲ႔ axial force ဟာလည္း၊ rudder carrier bearing ေပါါသက္ေရာက္ပါတယ္။ system oil ေတြ၊ rudder stock မွတဆင္႔ေအာက္ဖက္မွာရိွတဲ႔၊ rudder carrier လို႔ေခါါတဲ႔ rudder post ကိုစီးဆင္းမသြားေစဖို႔၊ lower packing မွ တားဆီးေပးပါတယ္။

Fig. Wheel house system components

steering gear ရဲ႕ system components ေတြကို၊ wheel house, engine control room နဲ႔ steering gear compartment တို႔မွာခြဲၿခားတတ္ဆင္ထားပါတယ္။ steering gear main control panel ကို၊ wheel house မွာတတ္ဆင္ထားၿပီး၊ start/ stop နဲ႕ alarm system ေတြပါဝင္ပါတယ္။ rudder ေရြွ႔လၽွားမွဳကိုသိေစဖို႔၊ wheel house မၽက္နွာကၽက္မွာ panorama 3 way rudder angle indicator ဆိုတဲ႔ (၃) ဖက္ၿမင္ indicator ကိုတတ္ဆင္ထားသလို၊ port နဲ႔ star board side bridge wing တဖက္တခၽက္စီမွာလည္း၊ rudder angle indicator တခုစီတတ္ဆင္ထားပါတယ္။

 Fig. Engine control room arrangement

engine control room မွာေတာ႔၊ rudder angle indicator နဲ႔ alarm panel တို႔ကိုသာ၊ တတ္ဆင္ေလ့ရိွႀကပါတယ္။ steering gear compartment မွာ၊ rudder angle indicator နဲ႔ signal transmitter တို႔ကို၊ actuator အေပါါမွာ တတ္ဆင္ထားၿပီး၊ signal transmitter ဟာ၊ remote rudder indicating နဲ႔ steering gear control system တို႔ အတြက္၊ feed back signal ေပးပို႔ပါတယ္။ ဒါ႔အၿပင္ power unit (၂) စံုတတ္ဆင္ထားတဲ႔အတြက္၊ တခုနဲ႔ တခုဟာ back up အေနနဲ႔ေဆာင္ရြက္ေပးနိဳင္ၿပီး၊ automatic isolating arrangement လို႔ေခါါပါတယ္။

 Fig. Steering gear compartment arrangement

steering gear starter panel လို႔ေခါါတဲ႔ power unit panel ေတြထဲမွ၊ တခုကို colour plate for MCB အရ၊ Essential Load အၿဖစ္သတ္မွတ္ထားၿပီး၊ Mian Switch Board မွာ၊ power မရိွတဲ႔အခါ၊ Emergency Switch Bord မွတဆင္႔ power ရယူနိဳင္ေစဖို႔ စီစဥ္ထားပါတယ္။

steering gear ကို၊ manual လို႔ေခါါတဲ႔ non-follow up တနည္းအားၿဖင္႔ "NFU", variant manual လို႔ေခါါတဲ႔ follow up တနည္းအားၿဖင္႔ "FU" နဲ႔ "Autopilot" mode တို႔နဲ႔၊ ေရြးခၽယ္အသံုးၿပဳပါတယ္။ non-follow up တနည္း အားၿဖင္႔ "NFU" mode ဟာ၊ rudder movement ကို wheel house မွ manually control အေနနဲ႔ေမာင္းနွင္ၿခင္း ၿဖစ္ၿပီး၊ emergency situation ဆိုတဲ႔ အေရးေပါါအေၿခအေနမွာ၊ steering gear compartment မွလည္း၊ ေမာင္းနွင္ နိဳင္ပါတယ္။  follow up တနည္းအားၿဖင္႔ "FU" mode ဟာ၊ rudder ကို၊ fixed angle position တခုမွာ၊ locked လုပ္ၿပီး၊ ေမာင္းနွင္တဲ႔ variant manual control ၿဖစ္ပါတယ္။

ေမာင္းနွင္သြားလာမယ္႔ဦးတည္ရာဆိုတဲ႔ course ကို၊ pre set route အေနနဲ႔ေရြးခၽယ္ၿပီး၊ gyro-compass ကဲ႔သို႔၊ navigational equipment တခုခုနဲ႔ခၽိတ္ဆက္ကာ၊ pre set position အၿဖစ္သတ္မွတ္ေမာင္းနွင္ၿခင္းကို၊ "Autopilot" mode လို႔ေခါါပါတယ္။ အကယ္၍သေဘ္ာဟာ မူလသတ္မွတ္ထားတဲ႔လမ္းေႀကာင္းေၿပာင္းမွ ဦးတည္ရာ course ေၿပာင္းသြားခဲ႔လၽွင္၊ Autopilot ဟာ၊ rudder ကို၊ မူလေရြးခၽယ္ထားတဲ႔ pre set position သို႔၊ အလိုအေလၽွာက္ၿပန္လည္ပို႔ေဆာင္ေပးပါတယ္။




Reference :  Marine Auxiliary Machinery, H.D McGeroge C. Eng, F.I.Mar.E, M.R.I.N.A, M. Phil .
Image credit to : http://marineengineersblog.blogspot.com, http://www.indiamart.com, http://www.japanham.co.jp/, http://www.globmaritime.com,

Remark : All images herein this website are for use of educational purpose only. The owner of this web site is not responsible for the consequences in case of violation to copyright, trademark, patent or other intellectual property rights of any third party.

စက္ာပူ North - South MRT လမ္းအပိုင္း လၽွပ္စစ္ဓါတ္အားစနစ္ၿပတ္ေတာက္မွဳ (၂)

စက္ာပူ North - South နဲ႔ East - West MRT လမ္းအပိုင္းေတြမွာအသံုးၿပဳေနတဲ႔ ရထားေတြကိုခြဲၿခားႀကည္႔ရင္၊ C 151, C 651, C 751B နဲ႔ C 151A ဆိုၿပီးေတြ႔ရမွာၿဖစ္ပါတယ္။ စုစုေပါင္း ရထား (၁၂၈) စီးရိွၿပီး၊ ရထား တစီးမွာ အရွည္ (၂၃) မီတာ၊ အၿမင္႔ (၃ ဒသမ ၇) မီတာနဲ႔ အကၽယ္ (၃ ဒသမ ၂) မီတာစီရိွတဲ႔ ရထားတြဲ (၆) တြဲ ပါဝင္ပါတယ္။ C151 ရထားေတြကို ဂၽပန္နိဳင္ငံ Kawasaki Heavy Industries က ထုတ္လုပ္တာၿဖစ္ၿပီး၊ ရထား (၆၆) စီးနဲ႔ (၁၉၈၇) ခုနွစ္ကတည္းက၊ ေၿပးဆြဲအသံုးၿပဳခဲ႔ပါတယ္။ (၁၉၉၄) ခုနွစ္မွာေတာ႔ ဂၽာမဏီနိဳင္ငံ Seimens AG မွ ထုတ္လုပ္တဲ႔ C 651 ရထား (၁၉) စီးကိုထပ္မံဝယ္ယူၿပီး၊ ေၿပးဆြဲခဲ႔ပါတယ္။

 

(၂၀၀၀) ခုနွစ္မွာ ဂၽပန္နိဳင္ငံ Kawasaki Heavy Industries ကထုတ္လုပ္ၿပီး၊ ဂၽပန္နိဳင္ငံ Nippon Sharyo မွ တတ္ဆင္တဲ႔ C 751 B အမၽိဳးအစားရထား (၂၁) စီး ဝယ္ယူခဲ႔ၿပီး၊ (၂၀၁၁) ခုနွစ္ မွာေတာ႔၊ ဂၽပန္နိဳင္ငံ Kawasaki Heavy Industries ကထုတ္လုပ္ၿပီး၊ တရုပ္နိဳင္ငံ CSR Sifang မွတတ္ဆင္တဲ႔၊ C 151 A ရထား (၂၂) စီး ကို၊ ထပ္မံဝယ္ယူၿပီး၊ ေၿပးဆြဲခဲ႔ ဖို႔စီစဥ္ခဲ႔ပါတယ္။   

(၂၀၁၁) ေမလမွစၿပီး၊ C 151A အမၽိဳးအစားရထား (၅) စီးကို၊ North - South နဲ႔ East - West MRT လမ္း အပိုင္းေတြမွာ အသံုးၿပဳေၿပးဆြဲခဲ႔ပါတယ္။ စုစုေပါင္း (၂၂) စီး ဝယ္ယူခဲ႔တဲ႔အထဲမွ၊ လက္ကၽန္ (၁၇) စီးဟာ (၂၀၁၂) ခုနွစ္ဇန္နဝါရီလဆန္းမွာ၊ ေရာက္ရိွလာၿပီၿဖစ္ပါတယ္။ C 151 A ရထားတစီးဟာ (၂၂၀) တန္ အေလးခၽိန္ရိွၿပီး၊ မူလေၿပးဆြဲေနတဲ႔ ရထားေတြထက္ (၅) တန္ခန္ ႔ ပိုေလးသလို ခရီးသည္အၿပည္႔နဲ႔ဆို ရထားတစီးဟာ (၃၂၀) တန္ အေလးခၽိန္ရိွပါတယ္။

 

(၂၀၁၁) ခုနွစ္ ဒီဇင္ဘာလ (၁၅) ရက္ေန႔နဲ႔ (၁၇) ရက္ေန႔မွာၿဖစ္ပြားခဲ႔တဲ႔၊ လၽွပ္စစ္ဓါတ္အား ၿပတ္ေတာက္မွဳ မွာ  C 151, C 651 နဲ႔ C 751B ရထားအမၽိဳးအစား (၁၃) စီးမွ၊ collector shoes ေတြ ပၽက္စီးခဲ႔တာကိုေတြ႔ရ ပါတယ္။ collector shoes ေတြပၽက္စီးခဲ႔ရၿခင္း၊ claws ေတြေခၽာင္ကာေနရာေရြ႔ရၿခင္းနဲ႔ floating slab ေတြေနရာေရြွ႕ရၿခင္းဟာ excessive vibration ေႀကာင္႔လို႔ယူဆၿပီး၊ မူလေၿပးဆြဲေနတဲ႔ ရထားေတြထက္ (၅) တန္ ခန္႔ပိုေလးတဲ႔၊ C 151 A ရထားေတြေႀကာင္႔ excessive vibration ေပါါေပါက္လာသလားလို႔၊ ပို႔ေဆာင္ေရး ဝန္ႀကီးကို၊  မေန႔က၊ ပါလီမန္မွာ အမတ္ေတြက၊ ေမးခြန္းထုတ္ႀကပါတယ္။

(၂၄) နွစ္ေကၽာ္သက္တမ္းရိွေနၿပီၿဖစ္တဲ႔ ရထားလမ္းမွာ၊ အရင္တုန္းက ဘာၿပသနာမွ မၿဖစ္ေပါါခဲ႔ပဲ၊ တရုတ္ နိဳင္ငံမွာတတ္ဆင္တဲ႔  C 151A အမၽိဳးအစားရထား (၅) စီး၊ ဝင္ေရာက္ေၿပးဆြဲမွသာ ပၽက္စီးမွဳေတြ ၿဖစ္ေပါါ ရတယ္လို႔၊ သံုးသတ္သူေတြရိွသလို၊ (၂၀၀၈) ခုနွစ္ကစၿပီး၊ ရထားေၿပးဆြဲမွဳအရည္အတြက္ တပါတ္မွာ အႀကိမ္ (၂၀၀၀) ထပ္တိုးခဲ႔တဲ႔အတြက္၊ ရထားလမ္းေတြရဲ႕ ႀကံ႕ခိုင္မွဳ ကၽဆင္းခဲ႔ရတယ္လို႔ ယူဆသူေတြ လည္း ရိွပါတယ္။

 Credit to : ကိုထြန္း

Reference : New batch of trains 5 tons heavier, Did weight cause brakedown ? - The New Paper, January 10, 2012.

Image credit to :  The New Paper, January 10, 2012.

Remark : All images herein this website are for use of educational purpose only. The owner of this web site is not responsible for the consequences in case of violation to copyright, trademark, patent or other intellectual property rights of any third party.

Ultrasonic Sensors

Ultrasound waves ေတြဟာ၊ differing media ဆိုတဲ႔၊ object နဲ႔ sensor ႀကား သို႔မဟုတ္ boundary ဆိုတဲ႔ object ရဲ႕ နံရံကို ရိုက္ခတ္ၿပီး၊ sensor သို႔ uniform medium အေနနဲ႔ ၿပန္လာနိဳင္တဲ႔ အတြက္၊ reflected နဲ႔ transmitted တို႔ အတြက္၊ အသံုးၿပဳနိဳင္ပါတယ္။Through-beam သို႔မဟုတ္ Reflective Sensors ေတြမွာ Ultrasonic waves ေတြကို သံုးၿပီး၊ transparent films, glass bottles, plastic bottles နဲ႔ plate glass အစရိွတဲ႔၊ objects ေတြကို၊ stable detection အေနနဲ႔ sense လုပ္ေလ့ရိွပါတယ္။

 

Fig. Ultrasonic Sensors 

ဒါ႔အၿပင္ measuring အေနနဲ႔ anemometer ေတြမွာ၊ ေလတိုက္နံွဳးနဲ႔ ေလစီးေႀကာင္းလားရာကိုတိုင္းတာၿခင္း၊ tank ေတြအတြင္းမွ ဆီ သို႔မဟုတ္ ေရလို၊ fluid media ကိုၿဖတ္သန္းၿပီး၊ level ကိုတိုင္းတာၿခင္း၊ humidifiers, sonar, medical ultrasonography, burglar alarms နဲ႔ NDT အၿဖစ္အသံုးၿပဳၿခင္း အစရိွတဲ႔ applications ေတြမွာ လည္း၊ အသံုးၿပဳႀကပါတယ္။ ဒါေပမယ္႔ materials ေတြရဲ႕ shape ဆိုတဲ႔ ပံုပန္း သဏ႖န္၊ surface ဆိုတဲ႔ မၽက္နွာၿပင္အေနအထား၊ consistency ဆိုတဲ႔ ထူထပ္မွဳနဲ႔ density ဆိုတဲ႔ သိပ္သည္းမွဳ တို႔ အေပါါ မူတည္ၿပီး၊ အကန္႔အသတ္နဲ႔သာအသံုးၿပဳနိဳင္ပါတယ္။ ဥပမာ foam လို အၿမွဳတ္ပါတဲ႔ fluid မၽိဳးကို တိုင္းတာတဲ႔အခါ၊ Ultrasonic Sensors ေတြကို အသံုးၿပဳလို႔ မရတာ ေတြ႔ရမွာၿဖစ္ပါတယ္။

 Fig. UT test

NDT ဆိုတဲ႔ non-destructive testing နည္းေတြကို၊ AET - Acoustic Emission Testing, ART - Acoustic Resonance Testing, ET - Electromagnetic Testing, IRT - Infrared Testing, LT - Leak Testing, MT - Magnetic Particle Testing, PT - Dye Penetrant Testing, RT - Radiographic Testing, UT - Ultrasonic Testing နဲ႔ VT - Visual Testing (VI - Visual Inspection) ဆိုၿပီး ခြဲၿခားထားပါတယ္။ NDT တနည္းအားၿဖင္႔ non-destructive testing မွာ၊ UT ဆိုတဲ႔ Ultrasonic testing အၿဖစ္၊ Ultrasonic Sensors ေတြကို အသံုးၿပဳပါတယ္။ 

Fig. Types and shapes of detection objects (reflective type)

Industrial application ဆိုတဲ႔ စက္မွဳကုန္ထုတ္လုပ္ငန္းေတြအတြက္ reflective type ultrasonic sensors ေတြကို အသံုးၿပဳေလ့ရိွပါတယ္။ reflective type ultrasonic sensors ေတြကို အသံုးၿပဳတဲ႔အခါ၊ detected objects အမၽိဳး အစားအစားအလိုက္၊ ခြဲၿခားအသံုးၿပဳပါတယ္။ detected objects ေတြကို၊ Flat-surface objects, Cylindrical objects နဲ႔ Powders and chunk-like objects ဆိုၿပီးခြဲၿခားနိဳင္ပါတယ္။ fluids, boxes, plastic sheets, paper နဲ႔ glass တို႔ဟာ၊ Flat-surface objects ေတြၿဖစ္ၿပီး၊ cans, bottles နဲ႔ human bodies ဆိုတဲ႔ လူ႔ခနၶာကိုယ္ အစိတ္ အပိုင္းေတြကေတာ႔၊ Cylindrical objects ေတြၿဖစ္ပါတယ္။ minerals, rocks, coal, coke နဲ႔ plastic တို႔ကို Powders and chunk-like objects အၿဖစ္သတ္မွတ္ပါတယ္။

sending နဲ႔ receiving ကိုတၿပိဳင္တည္းလုပ္နိဳင္တဲ႔အတြက္၊ Ultrasonic Sensors ေတြကို transceivers လို႔ လည္းေခါါႀကပါတယ္။ Ultrasonic sensors ေတြဟာ၊ high frequency sound waves ေတြကိုထုတ္ေပးၿပီး၊ echo ဆိုတဲ႔၊ ပဲ႔တင္သံအေနနဲ႔ sensor မွၿပန္လည္လက္ခံယူပါတယ္။

ပဲ႔တင္သံအေနနဲ႔ၿပန္လာမယ္႔ receiving signal နဲ႔ ထုတ္လြွင္႔လိုက္တဲ႔ sending signal တို႔ အႀကားမွ၊ time interval ကတဆင္႔၊ sensor ဟာ object ကို detect လုပ္ ပါတယ္။ Ultrasound waves ေတြဟာ၊ 'C = 331.5 + 0.61 θ (m/s)' ဆိုတဲ႔ အလၽွင္နံွဳးနဲ႔ တန္းတန္းမတ္မတ္ သြားလာၿပီး၊ လိွဳင္းရဲ႕ဖြဲ႔စည္းပံုကေတာ႔ ညီညာတဲ႔ uniform medium wave form ၿဖစ္ပါတယ္။

'θ' ဟာ ေလထုအပူခၽိန္ဆိုတဲ႔ air temperature (°C) ၿဖစ္ၿပီး၊ ေလထုအပူခၽိန္အေၿပာင္းအလဲဟာ၊ measurement error ကိုၿဖစ္ေပါါတတ္ေစတတ္ပါတယ္။ Ultrasonic sensors ေတြမွာ temperature-based distance measurement error လို႔ေခါါပါတယ္။ Ultrasound waves ေတြဟာ frequency ဆိုတဲ႔ ႀကိမ္နံွဳးအေနနဲ႔ 18,000 Hz အထက္အသံလိွဳင္းေတြၿဖစ္ပါတယ္။ Ultrasonic Sensors ေတြမွာ barium titanate transducer ေတြကို၊ အသံုၿပဳၿပီး၊ piezoelectric effect မွတဆင္႔ electrical signal ကို sound wave အေနနဲ႔ေၿပာင္းလဲ ထုတ္လြွင္႔ ပါတယ္။ sound wave အေနနဲ႔ေၿပာင္းလဲထုတ္လြွင္႔ၿပီး၊ echo ဆိုတဲ႔ ပဲ႔တင္သံအၿဖစ္ၿပန္လာတဲ႔ reflected wave ကို၊ sensor မွတဆင္႔ electrical signal အၿဖစ္ ၿပန္ေၿပာင္းလဲယူၿခင္းၿဖင္႔၊ detecting, measuring နဲ႔ displaying တို႔ကိုေဆာင္ရြက္ပါတယ္။
 

Fig. Multi-reflection

ultrasound waves ေတြဟာ၊ detection object မွတဆင္႔ reflected wave အေနနဲ႔ sensor head ရဲ႕ surface ကို ၿပန္လာသလို၊ တခၽိန္တည္းမွာ sensor ရဲ႕အနီးအနား နံရံနဲ႔ မၽက္နွာကၽက္ မၽက္နွာၿပင္ေတြကို၊ echo အေနနဲ႔ သြားရိုက္ခတ္ကာ၊ detection object ထံသို႔ၿပန္သြားၿပီးမွ sensor head သို႔ reflected wave အေနနဲ႔ ၿပန္လာတာ မၽိဳးလည္းရိွပါတယ္။ reflected wave ဟာ Multi-reflection အေနနဲ႔ၿပန္လာတာၿဖစ္ၿပီး၊ ultrasound waves တခု တည္းက double reflection သေဘာမၽိဳး (၂) ခါၿပန္လာၿပန္လာတာေႀကာင္႔၊ reflected wave အေနနဲ႔သြားခဲ႔ရတဲ႔ အကြာအေဝးဟာ၊ (၂) ဆ ၿဖစ္သြားပါတယ္။ 

maximum detection distance ကို adjust လုပ္နိဳင္သလို၊ minimum detection distance ကိုလည္း၊ လိုအပ္သလို adjust လုပ္နိဳင္ပါတယ္။ sensor ဟာ၊ maximum detection distance နဲ႔ minimum detection distance ႀကားမွာ သာ၊ detect လုပ္နိဳင္ၿပီး၊ detection range တနည္းအားၿဖင္႔ zone limit လို႔ေခါါပါတယ္။ detection distance adjustment ၿပဳလုပ္ရာမွတဆင္႔ sensor head နဲ႔ minimum detection distance ႀကားမွာ၊ non-sensitive zone ဆိုတဲ႔ uncertainty zone တခုေပါါေပါက္လာနိဳင္ပါတယ္။ တနည္းအားၿဖင္႔ sensor နဲ႔ပိုမိုနီးကပ္လာတဲ႔ area ၿဖစ္ၿပီး၊ uncertainty zone မွာ sensor head configuration နဲ႔ reverberations ေတြေႀကာင္႔၊ detection မလုပ္နိဳင္တာေတြ႔ရ ပါတယ္။

sensor ဟာ target object ကို၊ non-directivity transmitter အေနနဲ႔ specified sound energy တခုကို လြွင္႔ေပးၿပီး၊ object ဟာ directivity transmitter အေနနဲ႔ sensor သို႔ sound output ကိုၿပန္လည္ေပးပို႔ပါတယ္။ non-directivity transmitter ရဲ႕ output နဲ႔ directivity transmitter ရဲ႕ output ratio ကို၊ directivity gain အၿဖစ္သတ္မွတ္ပါတယ္။

frequency နဲ႔ vibration ကိုၿမင္႔ေပးလိုက္တ႔ဲအခါ၊ directivity gain တနည္းအားၿဖင္႔ directivity ဟာလည္း ပိုမို စူးရွလာအတြက္၊ sound wave ၿဖစ္တဲ႔ Ultrasound wave ရဲ႕ efficiency ပိုမိုေကာင္းမြန္လာမွာၿဖစ္ပါတယ္။ sensor unit ဟာ ultrasound switch အေနနဲ႔ directivity ကို၊ (8° ~ 30°) အတြင္းမွာထုတ္ေပးၿပီး၊ sound pressure half-angle လို႔ေခါါပါတယ္။ sound pressure half-angle ဟာ directivity index ၿဖစ္ၿပီး၊ traducer ရဲ႕ center မွာ ၿဖစ္ေပါါလာမယ္႔ angle ၿဖစ္ပါတယ္။ angle ကို တိုးေပးလိုက္တဲ႔အခါ၊ directivity ကၽဆင္းသြားမွာၿဖစ္ၿပီး၊ certain point တခုမွာေတာ႔ directivity ဟာၿပန္တက္လာမွာၿဖစ္ကာ၊ side lobe လို႔ေခါါပါတယ္။ half-angle မွာ sound strength ဆိုတဲ႔ sound level ကို၊ maximum အေနနဲ႔ရနိဳင္ပါတယ္။ 

Fig. Horn

Horn ဆိုတာကေတာ႔ sensor မွာတတ္ဆင္ထားတဲ႔၊ reflector ၿဖစ္ၿပီး၊ ultrasound waves ေတြကို၊ concentrate လုပ္ကာ direction တိကၽစြာထုတ္ေပးသလို၊ reflected waves အေနနဲ႔ ၿပန္လာတဲ႔ echos ေတြကိုၿပန္လည္ လက္ခံယူပါတယ္။ sensor horn ရဲ႕ shape, traducer ရဲ႕ vibration mode တို႔ဟာ၊ directivity အေပါါ သက္ေရာက္မွဳရိွတဲ႔အတြက္၊ desired operation range အတြင္းမွာ တတ္ဆင္ အသံုးၿပဳမယ္႔ sensor unit ရဲ႕ shape, operation frequency နဲ႔ traducer type တို႔ကို မွန္ကန္စြာေရြးခၽယ္ဖို႔လိုအပ္ပါတယ္။

electrical signal ကို၊ transducer သို႔ pulse အေနနဲ႔ေပးသြင္းၿပီး waves ေတြကိုထုတ္လြွင္႔စဥ္၊ frequency ဟာ tranducer ရဲ႕ resonance frequency နဲ႔နီးကပ္သြားတဲ႔အခါ၊ electrical signal ေပးသြင္းမွဳကိုရပ္လိုက္ေပမယ္႔ ultrasound vibration ဟာ၊ reverberation အၿဖစ္၊ အခၽိန္အတိုင္းအတာတခုအထိကၽန္ရိွေနတတ္ပါတယ္။ reverberation အခၽိန္သိပ္ႀကာသြားရင္ေတာ႔ sensor ဟာ detection ကိုမေဆာင္ရြက္နိဳင္တာ ေတြ႔ရပါတယ္။

Credit to : ကိုထြန္း

Reference : Marine Electrical & Automation Course - (ဦးခင္ေမာင္ဦး၊ အခၽိန္ပိုင္း ကထိက၊ စက္မွဳဌာန၊ ေရေႀကာင္းပညာသိပၸံေကၽာင္း), Technical Guide - OMRON Industrial Automation, Australia,

Image credit to : http://www.omron.com.au/, http://www.directindustry.com/, http://en.wikipedia.org,/http://www.scienceclarified.com/

Remark : All images herein this website are for use of educational purpose only. The owner of this web site is not responsible for the consequences in case of violation to copyright, trademark, patent or other intellectual property rights of any third party.

Photoelectric sensor (၄)

Distance-settable sensors ေတြမွာ၊ position detector လို႔ေခါါတဲ႔ 2 part photo diode ကို၊ receiver အေနနဲ႔ sensor housing မွာတတ္ဆင္ထားပါတယ္။ sensing object ေရြွ႕လၽွားမွဳေႀကာင္႔ ၿဖစ္ေပါါလာတဲ႔၊ trangulated reflected beam concentration ေၿပာင္း လဲမွဳမွ တဆင္႔၊ sensing object ရဲ႕ distance အေၿပာင္းအလဲကို၊ receiver မွ sense လုပ္ပါတယ္။ object ဟာ၊ sensor နဲ႔ အနီးကပ္ဆံုး အကြာအေဝး သို႔၊ ေရာက္လာၿခင္းကို N (near) end လို႔ သတ္မွတ္ ၿပီး၊ အေဝးဆံုးအကြာအေဝးသို႔၊ ေရာက္သြားၿခင္းကိုေတာ႔ F (far) end အၿဖစ္သတ္မွတ္ပါတယ္။

Fig. Distance-settable sensor

N end နဲ႔ F end တို႔အလယ္၊ set position မွာ၊ object ရိွေနတဲ႔အခါ၊ reflected light ဟာ၊ 2 part photo diode ရဲ႕ အလယ္ေနရာသို႔၊ အလင္းၿပန္ၿပီး၊ photo diode ရဲ႕ အစြန္း နွစ္ဖက္လံုးမွာ၊ ညီမၽွတဲ႔ အလင္းၿပန္မွဳကို၊ ရရိွမွာ ၿဖစ္ပါတယ္။ sensing object ဟာ၊ sensor နဲ႔ အနီးကပ္ဆံုး အကြာအေဝးသို႔၊ ေရြွ႕လၽွားလာတဲ႔ အခါ၊ reflected light ဟာ triangulation အေနနဲ႔ 2 part photo diode ရဲ႕ N end အစြန္းမွာ၊ ပိုမိုကၽေရာက္မွာ ၿဖစ္သလို၊ object ဟာ၊ set distance position ကိုေကၽာ္လြန္ၿပီး၊ sensor နဲ႔ အေဝးဆံုးအကြာ အေဝး သို႔၊ ေရြွ႕လၽွားသြား ရင္ေတာ႔ reflected light ဟာ၊ F end အစြန္းကိုသာ၊ ပိုမိုကၽေရာက္မွာ ၿဖစ္ပါတယ္။ N end နဲ႔ F end တို႔မွာၿဖစ္ေပါါတဲ႔ light intensity ကြာၿခားခၽက္မွတဆင္႔၊ sensing object position ကို၊ sensor မွတြက္ယူပါတယ္။

 distance-settable sensors ေတြကို၊ BGS လို႔ေခါါတဲ႔ Background suppression sensor နဲ႔ FGS လို႔ေခါါတဲ႔ Foreground suppression sensor ဆိုၿပီး၊ ခြဲၿခားအသံုးၿပဳႀကပါတယ္။ BGS နဲ႔ FGS ေတြကို၊ object အေပါါမွ နီးနီးကပ္ကပ္တတ္ဆင္ၿပီး၊ sense လုပ္နိဳင္ပါတယ္။

Fig. BGS - Background suppression sensor နဲ႔ FGS - Foreground Suppression sensor

object ရဲ႕ surface condition နဲ႔ colour တို႔ဟာ၊ sensor အေပါါ effect မၿဖစ္ေပမယ္႔၊ object ရဲ႕ background ကေတာ႔၊ sensor အေပါါမွာ အနည္းငယ္သက္ေရာက္မွဳ ရိွတတ္ပါတယ္။ conveyor လို background object ေတြ အေပါါမွာ၊ ေရြွ႕လၽွားတဲ႔ application ေတြ အတြက္၊ BGS လို႔ေခါါတဲ႔ background suppression function distance-settable sensors ေတြကို၊ သံုးႀကပါတယ္။

black paper ထက္၊ ပိုေမွာင္တဲ႔ objects ေတြဟာ၊ extremely low reflectance တနည္းအားၿဖင္႔ အလင္းၿပန္မွဳ ပမာဏ အလြန္နည္းပါး မွာၿဖစ္သလို၊ mirror လို objects ေတြကေတာ႔၊ အလင္းၿပန္မွဳပမာဏ အလြန္မၽားမွာ ၿဖစ္ပါတယ္။ glossy surfaces လို၊ objects ေတြဟာ လည္း အလင္းၿပန္မွဳပမာဏမၽားသလို၊ အလင္းတန္းေတြ ဟာ၊ random directions အေနနဲ႔၊ ၿဖာထြက္မွာၿဖစ္ပါတယ္။ ၿပန္လင္းတန္းဟာ၊ receiver မွလက္ခံရမယ္႔ specified light intensity ပမာဏထက္နည္းနိဳင္၊ မၽားနိဳင္တဲ႔၊ applications ေတြနဲ႔ object ဟာ set distance နဲ႔ အနီးကပ္ဆံုးအကြာအေဝးအထိသာေရြွ႕လၽွားတဲ႔ applications ေတြမွာေတာ႔ FGS function sensors ေတြကို၊ သံုးႀကပါတယ္။

အလင္းတန္းေတြဟာ၊ random directions အေနနဲ႔၊ ၿဖာထြက္တဲ႔အခါ၊ receiver မွာ chattering effect ၿဖစ္ေပါါ နိဳင္တဲ႔အတြက္၊ OFF delay timer တလံုးကို၊ FGS function sensor နဲ႔ေတြဖက္ကာသံုးသင္႔ပါတယ္။

Limited-reflective Sensors ေတြကေတာ႔၊ Diffuse-reflective Sensors ေတြလိုအလုပ္လုပ္ပါတယ္။ emitter နဲ႔ receiver တို႔ကို တတ္ဆင္ထားပံုအရ၊ regular-reflection light ကိုသာ၊ လက္ခံနိဳင္ၿပီး၊ object ကို specific distance ဆိုတဲ႔၊ သတ္မွတ္ထားတဲ႔ အကြာ အေဝးအတြင္းမွာသာ၊ detect လုပ္နိင္ပါတယ္။ object ဟာ receiver ရဲ႕ reception area အတြင္းရိွေနစဥ္မွာ၊ sense လုပ္ၿပီး၊ reception area ကိုေကၽာ္လြန္ကာ object ေရြွ႕လၽွားသြားတဲ႔ အခါ၊ detect မလုပ္နိဳင္ေတာ႔တဲ႔အတြက္ reception over lap အၿဖစ္သတ္မွတ္နိဳင္ပါတယ္။

 Fig. Limited-reflective Sensor

limited-reflective sensors ေတြကို၊ object အေပါါမွနီးနီးကပ္ကပ္တတ္ဆင္ၿပီး၊ sense လုပ္နိဳင္သလို၊ object ရဲ႕ colour ေႀကာင္႔ sensor မွာ၊ effect မၿဖစ္ေပါါေစနိဳင္တာေတြ႔ရပါတယ္။ ဒါေပမယ္႔ glossiness လို႔ေခါါတဲ႔ smooth, shiny, lustrous surface ေတြလို ေၿပာင္လက္ေန တဲ႔ object ေတြနဲ႔၊ inclination လို႔ေခါါတဲ႔ disposition နဲ႔ bent ေတြ လို၊ အထစ္ေတြ၊ အေကြးအဝိုက္ ပံုသဏ႖န္ေတြရိွတဲ႔ object ေတြကို၊ detect လုပ္တဲ႔အခါ၊ sensor မွာ effect ၿဖစ္ေပါါနိဳင္ပါတယ္။

electrical components ေတြတတ္ဆင္ထားၿခင္းမရိွေပမယ္႔၊ Optical Fiber Sensors ေတြကို၊ Photoelectric sensor အၿဖစ္သတ္မွတ္ နိဳင္ပါတယ္။ Optical Fiber Sensors ေတြ ဟာ noise နဲ႔ environmental influences ေတြ ရဲ႕၊ သက္ေရာက္မွဳကို highly resistant အေနနဲ႔၊ ခံနိဳင္ရည္ ရိွပါတယ္။

 

Fig. Optical Fiber Sensor

Optical fiber မွာ high refractive index central core ကို၊ low refractive index cladding မွ၊ surrounded အေနနဲ ႔ ဖံုးအုပ္ထား ပါတယ္။ အလင္းတန္းဟာ core ထဲကိုဝင္လာတဲ႔အခါ၊ core ရဲ႕ နံရံမွာၿဖစ္ေပါါမယ္႔ repetitive total internal reflection ဟာ၊ refractive cladding ေႀကာင္႔ကၽဆင္းသြားၿပီး၊ အလင္းတန္းဟာ optical fiber မွ၊ အထက္ေအာက္ 60° ခန္႔ၿဖာထြက္ကာ၊ sensing object ကို strikes အေနနဲ႔ သက္ေရာက္ပါတယ္။ optical fiber ေတြရဲ႕ cross section တည္ေဆာက္ပံုအရ၊ Flexible type (multi-core), Standard type (single core) နဲ႔ Robot type (bundled) ဆိုၿပီးခြဲၿခားထားပါတယ္။ 

Flexible type (Multi-core) optical fibers ေတြကို၊ soft electrical wiring အေနနဲ႔ အသံုးၿပဳနိဳင္ၿပီး၊ 1 mm radius အထိေကြးလို႔ရသလို၊ bending ဟာ light intensity ကိုမထိခိုက္ နိဳင္တာ၊ ေတြ႔ရပါတယ္။ Standard type (single core) optical fibers ေတြကိုေတာ႔ 10 ~ 25 mm radius အထိသာေကြးလို႔ ရေပမယ္႔၊ long sensing distances application ေတြမွာ၊ light transmission အေနနဲ႔ efficient ၿဖစ္တာ ေတြ႔ရပါတယ္။ Robot type (bundled) optical fibers ေတြဟာ၊ အလြယ္တကူမပၽက္စီးနိဳင္တဲ႔၊ damage resists optical fibers ေတြၿဖစ္တဲ႔အတြက္၊ robot hands ကဲ႔သို႔၊ moving parts ေတြမွာ၊ attached အေနနဲ႔၊ တြဲဖက္အသံုးၿပဳေလ့ ရိွပါတယ္။ 

ဒါ႔အၿပင္ bending-resistance characteristics အေနနဲ႔၊ Repeated bending: 1,000,000 times min - တမိနစ္မွာ၊ အႀကိမ္ တသန္းအထိ အေကြးအဆန္႔၊ ခံနိဳင္ရည္ရိွၿပီး၊ allowable bending radius အေနနဲ႔ 4 mm အထိေကြးလို႔ ရတာကို၊ ေတြ႔ရပါတယ္။

Optical Fiber Sensors ေတြကို၊ "intrinsic sensors" ဆိုတဲ႔၊ sensing element အၿဖစ္အသံုးၿပဳနိဳင္သလို၊ "extrinsic sensors" ဆိုတဲ႔၊ signals ကိုသယ္ေဆာင္ေပးသြားမယ္႔၊ remote sensor အၿဖစ္ပါအသံုးၿပဳနိဳင္ပါတယ္။

optical fiber ကို၊ transducer အၿဖစ္၊ အသံုးၿပဳထားတဲ႔ Intrinsic sensors ေတြကို၊ strain, temperature, pressure နဲ႔ အၿခား quantities ေတြတိုင္းတာဖို႔အတြက္ အသံုးၿပဳေလ့ရိွပါတယ္။ Intrinsic sensors ေတြဟာ optical fiber ကို၊ transducer အၿဖစ္၊ အသံုးၿပဳ ထားၿပီး၊ strain, temperature, pressure နဲ႔ အၿခား quantities ေတြကို တိုင္းတာနိုင္ ပါတယ္။ တနည္းအားၿဖင္႔ optical fiber မွာၿဖစ္ေပါါလာမယ္႔၊ intensity, phase, polarization, wavelength နဲ႔ light transit time အစရိွတဲ႔၊ modulated light wave parameter ေတြမွ တဆင္႔၊ detect လုပ္ၿခင္းၿဖစ္ပါတယ္။ 

Fig. Evanescent wave generation

Fig. Raman scattering

Optical Fiber ကိုအသံုးၿပဳၿပီး၊ temperature ကိုတိုင္းတာတဲ႔အခါ၊ temperature ေၿပာင္းလဲမွဳေႀကာင္႔၊ အလင္းတန္း မွာၿဖစ္ပါါလာမယ္႔ evanescent loss မွတဆင္႔၊ amplifier unit မွာတိုင္းတာၿခင္းၿဖစ္ၿပီး၊ တခါတရံမွာေတာ႔ အလင္းတန္းမွာ ၿဖစ္ပါါလာမယ္႔ Raman scattering မွတဆင္႔၊ amplifier unit မွာတိုင္းတာပါတယ္။ Electrical voltage ကိုတိုင္းတာတဲ႔ အခါ၊ nonlinear optical effects အေနနဲ႔တိုင္းတာၿခင္းၿဖစ္ၿပီး၊ voltage သို႔မဟုတ္ electric field ေႀကာင္႔ၿဖစ္ေပါါလာတဲ႔ light ရဲ႕ polarization မွတဆင္႔၊ amplifier unit မွာ တိုင္းတာပါတယ္။
 

Fig. Long-period fiber grating

Fig. Underwater-microphone

Fig. Sonar

Fig. Fiber-optic-interferometer

optical fiber တမၽိဳးၿဖစ္တဲ႔ LPG - long-period fiber grating ေတြကို direction recognition အတြက္ အသံုးၿပဳေလ့ရိွသလို၊ seismic နဲ႔ sonar applications ေတြမွာလည္း၊ hydrophonesအၿဖစ္၊ optical fibers ေတြကို၊ အသံုးၿပဳႀကပါတယ္။ တနည္းအားၿဖင္႔ underwater-microphone အၿဖစ္အသံုးၿပဳၿခင္းၿဖစ္ပါတယ္။ electrical နဲ႔ magnetic filed ၿပင္းထန္ မၽားၿပားတဲ႔ေနရာေတြမွာ၊ fiber optic microphone ေတြနဲ႔ fiber-optic based headphone ေတြကို အသံုးၿပဳပါတယ္။ ဒါ႔အၿပင္optical fibers ေတြကို၊ Distributed temperature sensing အၿဖစ္၊ အပူရိွန္အရမ္း ၿမင္႔မားတဲ႔ေနရာေတြမွာ၊ temperature တိုင္းတာဖို႔၊ အသံုးၿပဳႀကသလို၊ interferometric sensors ေတြအၿဖစ္၊ ေလယာဥ္ေတြရဲ႕ gyroscopes မွာတတ္ဆင္ အသံုးၿပဳေလ့ရိွပါတယ္။

middle and high voltage range (100–2000 V) ေတြကို၊ တိတိကၽကၽတိုင္းတာဖို႔၊ polarimetric detection အေနနဲ႔၊ fiber-optic AC/DC voltage sensor ေတြကိုအသံုးၿပဳပါတယ္။ electrical arc flash ၿဖစ္ေပါါတဲ႔အခါ၊ fiber-optic sensor မွ transmit light အေနနဲ႔လက္ခံရယူၿပီး၊ digital protective relay သို႔ေပးပို႔ကာ၊ breaker ကို tripping အၿဖစ္ၿဖဳတ္ခၽနိဳင္တဲ႔အတြက္၊ electrical switchgear control ကဲ႔သို႔၊ အသံုးၿပဳနိဳင္ပါတယ္။

Fig. 1.25 Gbit/s multi-mode fiber

multi-mode optical fiber cable အသံုးၿပဳထားတဲ႔၊ Extrinsic sensors ေတြကို vibration, rotation, displacement, velocity, acceleration, torque နဲ႔ twisting ေတြကိုတိုင္းတာဖို႔အသံုးၿပဳေလ့ရိွပါတယ္။ conventional sensors ေတြနဲ႔ တြဲဖက္အသံုးၿပဳတဲ႔အခါ၊ electrical out put ကို optical signal အၿဖစ္ေၿပာင္းလဲေပးဖို႔လိုအပ္ၿပီး၊ non-fiber optical sensor သို႔မဟုတ္ electronic sensor နဲ႔ optical transmitter တို႔ကို၊ modulated light ပို႔ေဆာင္ေပးပါတယ္။ 

platinum resistance thermometer လို၊ conventional sensor နဲ႔တြဲဖက္အသံုးၿပဳတဲ႔အခါ၊ temperature ေၿပာင္းလဲမွဳမွ resistance ေၿပာင္းလဲမွဳမွကိုသာ ရရိွတဲ႔ အတြက္၊ electrical power supply ကိုေပးသြင္းဖို႔လိုအပ္ပါတယ္။ resistance ေၿပာင္းလဲမွဳမွရရိွလာတဲ႔ modulated voltage output ကို၊ optical fiber သို႔ transmitter အေနနဲ႔ေပးပို႔ၿခင္းၿဖစ္ပါတယ္။

optical fiber cable ေတြကို inaccessible ဆိုတဲ႔ အတြင္းထဲကိုအလြယ္တကူ၊ ေရာက္ရိွဖို႔ မလြယ္တဲ႔ တိုင္းတာမွဳမၽိဳးမွာ၊ တတ္ဆင္ အသံုးၿပဳေလ့ရိွပါတယ္။ ဥပမာ ဂၽက္ ေလယာဥ္ေတြရဲ႕ engine အတြင္းပိုင္းမွ၊ temperature ကိုတိုင္းတာတဲ႔အခါ၊ optical fiber ကိုအသံုးၿပဳၿပီး၊ fiber cable မွာရရိွလာတဲ႔ radiation ကို၊ engine အၿပင္မွာတတ္ဆင္ထားတဲ႔၊ radiation pyrometer သို႔ေပးပို႔ကာ၊ ဖတ္ယူပါတယ္။ အလားတူ transformers ေတြရဲ႕ temperature ကို တိုင္းတာတဲ႔အခါ၊ optical fiber ကိုအသံုးၿပဳၿပီး၊ fiber cable မွာရရိွလာတဲ႔ electromagnetic field ကို၊ ေပးပို႔ကာ၊ ဖတ္ယူပါတယ္။

Reference : Marine Electrical & Automation Course - (ဦးခင္ေမာင္ဦး၊ အခၽိန္ပိုင္း ကထိက၊ စက္မွဳဌာန၊ ေရေႀကာင္းပညာသိပၸံေကၽာင္း), Technical Guide - OMRON Industrial Automation, Australia,
 

Image credit to : http://www.omron.com.au/, http://www.photonics.cusat.edu/, http://en.wikipedia.org/

Remark : All images herein this website are for use of educational purpose only. The owner of this web site is not responsible for the consequences in case of violation to copyright, trademark, patent or other intellectual property rights of any third party.