Derste Neler Anlatılacak? Temel Mekatronik

Birimler,temel birim dönüşümü

Güncel konular(HES,Termik Santral,Rüzgar Enerjisi,Güneş Enerjisi,Doğalgaz,Biyogaz vs.)

Mekatroniğin uygulama alanları

Temel Mekanik Sistemler

Kinematiğin Temel ilkeleri

İş,güç,Enerji Hesaplamaları

Temel Gaz Kanunları

Termodinamiğin Temel Kanunları

Temel Isı Kanunları

Akışkanlar Mekaniği

Mekatronik Nedir?

Çağımızın yeni ve popüler bilimi olarak

kabul edilen mekatronik, elektrik-elektronik,

makine ve bilgisayar alanlarının

kombinasyonundan doğan; yazılım ve

kontrol mühendisliği konularını da aynı çatı

altında toplayan disiplinler arası bir

kavramdır.

Bu kavram içinde temel nokta, bu konuların

organik bir yapıda tümleşik ve bir bütün

olarak düşünülmesidir.

Mekatronik tasarım ürünleri, genellikle akıllı

makine, alet ve cihazları, akıllı sistemleri ve

akıllı süreçleri içermektedir.

Mekatronik Nedir?

Mekatronik ürünlerin genel özellikleri, çevrelerini

algılarlar, algılanan çevre ile ilgili yorum yaparak karar

alabilirler ve çevrelerini değiştirebilirler.

Gelişmiş mekatronik ürünler basit makineler yerine

çevrelerini değiştirebilen bilgisayar sistemlerine

dönüşmüştür.

Bu temel kavramlara göre mekatronik, çok disiplinli ve

disiplinler arası konuları kapsayan bir mühendislik felsefesi

ve mühendislik uygulamalarına tümleşik bir yaklaşımdır.

Tipik bir mekatronik sistemde; bir sinyal

alınır, işlenir ve kuvvet veya hareket şeklinde

dışarıya yine bir sinyal verilir.

Özetle;

Mekatronik mühendisliğini simgeleyen

başlıca özellikler

Diğer mühendislik dallarının ortak öğelerini taşımaktadır.

Ürüne yönelik bir yaklaşımdır.

Çok disiplinli ve disiplinlerarası bir yaklaşımdır.

Yaygın, giderek artan ve kuvvetlenen endüstriyel uygulamalar içermektedir.

Mekatronik ürünlerde ticari nitelikler öne çıkmaktadır.

Mekatroniğin Tarihçesi İlk olarak 1960 lı yılların sonunda Japonya’da Yaskawa

elektrik firmasında elektrik motorlarının elektronik kontrol uygulamaları ile kullanımına başlanmıştır.

1970 li yıllarda otomatik fokuslu kameralarda otomatik kapı açıcılarında ve kaynak makinalarında kullanılmaya başlanmıştır.

1980 li yıllarda mekanik sistem tasarımına mikrodenetleyiciler eklenmiş, böylece endüstriyel robotların gelişiminde büyük bir adım atılmış olmuştur.

1990 lı yıllardan itibaren çok önemli gelişim içinde bulunan komünikasyon ve bilgisayar sistemleri sayesinde ise tasarlanan sistemler hem küçüldüler hemde network ağları ile birbirlerine bağlandılar.

Mekatronik temel anlamda insan yaşamını ve üretim tekniklerini kolaylaştıran, algılama elemanlarıyla aldığı veriyi değerlendirerek karar veren sistemler ve cihazlardan oluşmaktadır.

Mekatronik ürünlere verilebilecek örnekler nelerdir?

Çamaşır makineleri

Mikrodalga fırın

Mutfak Robotları

Arabalarda kullanılan ABS ve hava yastığı

Her türlü sanayi robotu

Kan ölçüm cihazı

Cep telefonu

Dijital fotoğraf makinası

CNC tezgahları

Savunma sanayide kullanılan cihazlar

Akülü özürlü arabası

…

Sıklıkla kullanılan bazı mekatronik eşyalar

Mekatroniğin İlgi Alanları

Modelleme ve dizayn

Sistem entegrasyonu

Tahrik elemanları ve sensörler

Akıllı kontrol

Robotik

Üretim

Hareket kontrol

Titreşim ve gürültü kontrol

Mikro cihaz ve optik-elektronik

sistemler

Otomotiv sistemleri ve diğer

uygulamalar

Mekatroniğin Bazı Uygulama Alanları

Robot Endüstrisi

Havacılık

Otomotiv

Makina İmalat

Savunma Sanayi

Tıp

http://www.fanucrobotics.com/file_repository/fanucmain/videos/applications/mh_pack.wmv

Titreşim kontrolüne bir örnek

Bir mekatronik cihazı çevreyi algılar, aldığı bilgiye

göre uygun kararları verir ve verdiği kararı

gerçekleştirir.

Algılama (Algılayıcı, algıç)

Sensörlerle

Karar verme (İşlemci, denetleyici)

Kontrolörlerle

Gerçekleştirme (Uygulayıcı) Aktuatörlerle

yapılır.

Mekatronik sistem tasarım

kademeleri

Mekanik sistem tasarlanır.

Mekanik sisteme monte edilecek sensör ve aktuatörler seçilir.

Sinyal işleme ve güç elektroniği prosesleri tasarlanır.

Elektrik, elektronik, mikroişlemci, mikrokontrolör veya mikrobilgisayar esaslı donanımları kullanarak kontrol algoritması tasarlanır ve kurulur.

Sistemler

giriş çıkış

Elektrik

Gücü

Dönme

Motor

Blok diyagramları

Mekatronik sistemler blok diyagramları ile

basitleştirilerek gösterilebilir.

Blok diyagramları sistemin matematik olarak

modellenmesine ve sistem davranışının bilgisayarda

simulasyonuna yardımcı olur. (Matlab-Simulink)

Mekatronik sistemler açık veya kapalı devre

olabilmekle birlikte modern sistem tasarımları

mümkün olduğu kadar az insan kullanımına yönelik

olduğu için kapalı devredir. Kapalı devre sistemler

geri beslemeli sistemlerdir. (kontrol sistemleri)

giriş çıkış

Sıcaklık

Termometre

Skala

üzerindeki

değer

giriş çıkış

Gerekli

Sıcaklık

Merkezi

Isıtma

Sistemi Ayar değerinde

sıcaklık

Ölçme Sistemi

Örneği

Kontrol Sistemi

Örneği

Termometre

Ölçme Sistemleri

Ölçülecek

büyüklük

sensör Sinyal

iyileştirici Gösterge

Büyüklüğün

Değeri

Ölçme sistemi ve yapıtaşları

Ölçme sistemi, üç elemandan meydana gelir.

•Sensör

•Sinyal iyileştirici

•Görüntü sistemi

Kapalı Çevrim Sisteminin Temel

Elemanları

Karşılaştırma

Elemanı

Referans

değer

Hata

Sinyali

Kontrol

Ünitesi

Düzeltme

Ünitesi

Uygulayıcı

Ölçme

cihazı

Kontrollü

değişken

Ölçülen değer

Karşılaştırma Elemanı: Bu eleman, istenen veya kontrol edilen değişken

şartın referans değeri ile ulaşılması istenen ölçülen değeri karşılaştırıp

buna göre bir hata sinyali üretir.

Kontrol Elemanı: Bu eleman bir hata sinyali aldığında hangi hareketi

yapacağına karar verir.

Düzeltme Elemanı: Düzeltme elemanı kontrol edilen şartı değiştirmek

veya düzeltmek için proseste bir değişiklik üretir.

Proses Elemanı: Proses kontrol edilen sistem veya elemandır.

Ölçme Elemanı: Ölçme elemanı kontrol edilebilen prosesin değişken

şartıyla ilgili olan bir sinyal üretir.

Oda sıcaklığı kontrol devresi

Karşılaştırma

Elemanı

Gerekli

Sıcaklık

Sapma

Sinyali

Anahtar Elektrik

sobası

Ölçme

cihazı

Sabit

Sıcaklık

Sıcaklık sinyalinin

geribeslemesi

Elektrik

Gücü

Kontrollü Değişken: oda sıcaklığı

Referans Değer: İstenilen oda sıcaklığı

Karşılaştırma Elemanı: İstenen sıcaklık değeriyle ölçülen değeri karşılaştıran kişi

Hata Sinyali: Ölçülen ve istenen sıcaklık arasındaki fark

Kontrol Ünitesi: kişi

Düzeltme Ünitesi: soba üzerindeki anahtar

Proses: soba ile ısınma

Ölçme Aleti: termometre

Çamaşır Makinesi Sistemi

saat

program

Kontrol

ünitesi pompa

valf

ısıtıcı

motor

Çamaşır

makinesi

tamburu

Su

seviyesi

Su

sıcaklığı

Tambur

hızı

Kapalı

Kapı

Su seviyesi, su sıcaklığı, tambur hızı ve kapalı kapıdan gelen çıkışlardan geribesleme