Derste Neler Anlatılacak? Temel Mekatronik Birimler,temel birim dönüşümü Güncel konular(hes,termik Santral,Rüzgar Enerjisi,Güneş

Transkript

1

2 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

3 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.

4 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.

5

6 Mekatronik Nedir?

7

8 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.

9 Özetle; Tipik bir mekatronik sistemde; bir sinyal alınır, işlenir ve kuvvet veya hareket şeklinde dışarıya yine bir sinyal verilir.

10 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.

11 Mekatroniğin Tarihçesi İlk olarak 1960 lı yılların sonunda Japonya da Yaskawa elektrik firmasında elektrik motorlarının elektronik kontrol uygulamaları ile kullanımına başlanmıştır li yıllarda otomatik fokuslu kameralarda otomatik kapı açıcılarında ve kaynak makinalarında kullanılmaya başlanmıştır li yıllarda mekanik sistem tasarımına mikrodenetleyiciler eklenmiş, böylece endüstriyel robotların gelişiminde büyük bir adım atılmış olmuştur lı yıllardan itibaren çok önemli gelişim içinde bulunan komünikasyon ve bilgisayar sistemleri sayesinde ise tasarlanan sistemler hem küçüldüler hemde network ağları ile birbirlerine bağlandılar.

12 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

13 Sıklıkla kullanılan bazı mekatronik eşyalar

14 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

15 Mekatroniğin Bazı Uygulama Alanları Robot Endüstrisi Havacılık Otomotiv Makina İmalat Savunma Sanayi Tıp

16

17

18 Titreşim kontrolüne bir örnek

19 Bir mekatronik cihazı çevreyi algılar, aldığı bilgiye göre uygun kararları verir ve verdiği kararı gerçekleştirir. Algılama Karar verme Gerçekleştirme yapılır. (Algılayıcı, algıç) Sensörlerle (İşlemci, denetleyici) Kontrolörlerle (Uygulayıcı) Aktuatörlerle

20 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.

21 Sistemler giriş Elektrik Gücü Motor çıkış Dönme

22 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)

23 giriş Sıcaklık Termometre Ölçme Sistemi Örneği çıkış Skala üzerindeki değer Gerekli Sıcaklık giriş Merkezi Isıtma Sistemi Termometre çıkış Ayar değerinde sıcaklık Kontrol Sistemi Örneği

24 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

25 Kapalı Çevrim Sisteminin Temel Elemanları Karşılaştırma Elemanı Referans değer Hata Sinyali Kontrol Ünitesi Düzeltme Ünitesi Uygulayıcı Kontrollü değişken Ölçülen değer Ölçme cihazı

26 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.

27 Oda sıcaklığı kontrol devresi Karşılaştırma Elemanı Gerekli Sıcaklık Sapma Sinyali Anahtar Elektrik Gücü Elektrik sobası Sabit Sıcaklık Sıcaklık sinyalinin geribeslemesi Ölçme cihazı 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

28 Çamaşır Makinesi Sistemi saat program Kontrol ünitesi pompa valf ısıtıcı Çamaşır makinesi tamburu Su seviyesi Su sıcaklığı Tambur hızı motor Kapalı Kapı Su seviyesi, su sıcaklığı, tambur hızı ve kapalı kapıdan gelen çıkışlardan geribesleme

29