MEKATRONİĞİN TEMELLERİ Teknik Bilimler Meslek Yüksek Okulu Elektronik Teknolojisi Programı Öğr. Gör. Hüseyin Ulvi Aydoğmuş 11/11/2015 MEKATRONİĞİN TEMELLERİ 1
Mekatronik Nedir? Mekatronik, makine, elektronik, yazılım ve kontrol mühendisliğine dayanan, çok kontrollü bir mühendislik dalıdır. 11/11/2015 MEKATRONİĞİN TEMELLERİ 2
Mekatronik Nedir? Mekanik ve elektronik bileşenlerden oluşan,verileri algılayıcılar yardımıyla çevre ortamdan algılayan, Toplamış olduğu bu verileri kontrol donanımları(mikroişlemciler v.s.) ve hafızasındaki yazılımlar marifetiyle yorumlayan ve gerekli kararları alabilen, Tahrik elemanları (aktüatörler) ile de gerekli tepkileri veren tüm makineler, cihazlar ve sistemler birer mekatroniksistemlerdir. 11/11/2015 MEKATRONİĞİN TEMELLERİ 3
Mekatronik Nedir? Algılayabilen, ölçebilen, karar verebilen ve bu kararyönünde hareket edebilen otomatik makineler; Savunma sanayiinde, Güvenlik sistemlerinde, Makine sanayinde, Endüstriyel otomasyon sistemlerinde, Tıpta, tarım, bankacılık, madencilik gibi birçok alanda kullanılmakta ve her geçen gün kullanım alanı artmaktadır. 11/11/2015 MEKATRONİĞİN TEMELLERİ 4
Mekatroniğin Temel Bileşenleri Mekanik Sistemler: Güç ileten, değiştiren veya biriktiren ve bu şekilde faydalı bir iş yapabilme klabiliyetine sahip olan yapıtlardır. Mekanik sistemler, enerji üreten sistemlerden (Örneğin-motor) almış olduğu hareketi işin yapıldığı kısma iletirler. Bu esnada hareketin yönünü, şeklini ve özelliklerini değiştirebilirler. 11/11/2015 MEKATRONİĞİN TEMELLERİ 5
Mil, yatak, kaplin, yay vb. destekleme elemanları 11/11/2015 MEKATRONİĞİN TEMELLERİ 6
Elektrik-Elektronik Sistemler-1: Mekatronik sistemlerde, sistemin çalışabilmesi için güç kaynağına ihtiyaç duyulur. Sistemin çalışmaya başlatılması, durdurulması, tekrar çalıştırılması gibi kontrol fonksiyonlarının düzenli olarak yerine getirilmesi gereklidir. Bu amaçla, elektrik-elektronik sistemler kullanılır. 11/11/2015 MEKATRONİĞİN TEMELLERİ 7
Elektrik-Elektronik Sistemler-2: Elektriksel sistemler; yük,akım ve voltajdan oluşan üç temel büyüklüğün davranışı ile ilgilidir. Elektrik-Elektronik sistemler, güç sistemleri ve iletişim sistemleri olarak ikiye ayrılır. Güç sistemleri, sistemin fonksiyonunu yerine getirebilmesi için kullanılan herbir ünitenin harcadığı enerjiyi sağlar. 11/11/2015 MEKATRONİĞİN TEMELLERİ 8
Elektrik-Elektronik Sistemler-3: 11/11/2015 MEKATRONİĞİN TEMELLERİ 9
Elektrik-Elektronik Sistemler-4: Jeneratörler, mekanik enerjiyi elektrik enerjisine dönüştürdüğü gibi, tersi bir işlemle elektrik motorları da elektrik enerjisini mekanik enerjiye dönüştürürler. Sisteme sağlanması gereken güç, sistem tarafından yapılan iş ve kayıp enerjinin toplamına eşittir. Bu enerji, güç kaynağı tarafından sağlanmalı ve elektrik enerjisi olarak sisteme iletilmelidir. 11/11/2015 MEKATRONİĞİN TEMELLERİ 10
Bilgi Sistemleri-1: Çoğu mekatronik sistem, günümüzde ulaştığı aşama sonucu zeki sistemler şeklinde isimlendirilebilir. Temel özellik, alına bilginin değerlendirilmesi ve sistemin yapması gereken görev hakkında karar verebilmesidir. Örneğin; mobil robotun karşılaştığı bir engel karşısındaki davranışı. 11/11/2015 MEKATRONİĞİN TEMELLERİ 11
Bilgi Sistemleri-2: Mekatronik sistemlerin değişik durumlar karşısında, çok karmaşık işlemleri anında çözümleyerek karar alabilmesi için Yapay Zeka yöntemleri kullanan bilgi sistemleri geliştirilmiştir. Bu yöntemlerde genelde insan beyninin çalışmasından esinlenilmektedir. Yapay sinir ağları, makine öğrenmesi, bulanık mantık vb. 11/11/2015 MEKATRONİĞİN TEMELLERİ 12
Bilgisayar Sistemler-1: Mekatronik sistem kontrolünde, yüksek hızlarda karar verebilme ve hassa hesaplar yapabilme kabiliyeti bakımından bilgisayarlar yaygın olarak kullanırlar. Sistem çıkışında oluşan değişikliklerin anında algılanarak, bunu sistemde istenen değerler ile karşışaltırıp değerlendirmek ve sistem girişine bilgiyi göndererek en uygun çıkışın elde edilmesi amaçlanmaktadır. 11/11/2015 MEKATRONİĞİN TEMELLERİ 13
Bilgisayar Sistemler-2: 11/11/2015 MEKATRONİĞİN TEMELLERİ 14
Sistem, Modelleme ve Simülasyon Modelleme: Modelleme bir sistemi incelemek üzere o sistemin basit bir örneği yapılması anlamına gelir. Bu örnek gerçek sistemin yardımcısı ve basitleştirilmiş bir şeklidir. Fakat modelden de gerçek sistemden alınacak sonuçlara izin verecek kadar detaylı olması beklenir. Modelleme yapılırken matematiksel metotlar kullanılır. 11/11/2015 MEKATRONİĞİN TEMELLERİ 15
Sistem, Modelleme ve Simülasyon 11/11/2015 MEKATRONİĞİN TEMELLERİ 16
Simülasyon: Benzetim (Simülasyon) ise bir sisteme ait neden sonuç ilişkilerinin bilgisayar ortamına aktarılarak sistemin davranışlarının bilgisayarda izlenmesini sağlayan bir modelleme tekniğidir. 11/11/2015 MEKATRONİĞİN TEMELLERİ 17
Örneğin bir uçuş simülatörü, uçuşun kurallarının bir bilgisayar üzerinde öğretilmesi için kullanılan bir simülasyon modelidir. 11/11/2015 MEKATRONİĞİN TEMELLERİ 18
Matlab-Simulink LabView Matrixx VisSim 11/11/2015 MEKATRONİĞİN TEMELLERİ 19
Sistem: Birbiriyle ilişkili parçaların oluşturduğu bir bütündür. Elemanların ve bunların özelliklerinin arasındaki ilişkileri içeren bir elemanlar topluluğudur. Belli bir amacın sağlanması için bir araya getirilmiş parçalar (elemanlar) dizisidir. Bir amacın gerçekleşmesindeki araçlardır. Bu nedenle, sistemin belirli amaçlan olmalı ve bunlar belli işlem ve yöntemler yardımıyla elde edilmelidir. 11/11/2015 MEKATRONİĞİN TEMELLERİ 20
Belirli bir amaç doğrultusunda girdilere cevap olarak çıktı üreten, aralarında karşılıklı etkileşim olan elemanlar topluluğuna sistem denir. 11/11/2015 MEKATRONİĞİN TEMELLERİ 21
Sistem Elemanları: Sistem elemanları: Sistem içersinde aralarında etkileşim olan birimlerdir (alt sistemler). Alt sistemler girdileri çıktılara dönüştürmek için sistem sınırları içinde birbirleriyle etkileşimli olarak çalışırlar. 11/11/2015 MEKATRONİĞİN TEMELLERİ 22
Sistemin çevresi: Sistem faaliyetlerinin oluşturduğu alanın dışında olan ve sistem tarafından kontrol edilemeyen alandır. Sistem Sınırı: Bir sistemi diğer bir sistemden ya da çevresinden ayıran alandır. Sistemin sınırları içinde kalan elemanlar sistemin dışına göre daha kolay değiştirilebilir ve kontrol edilebilirler. 11/11/2015 MEKATRONİĞİN TEMELLERİ 23
Sistemin Girdileri: Çevreden sisteme verilen enerjilerdir. Bir sistem tarafından talep edilen ve sistem tarafından yönlendirilen kaynaklar (veri, hizmet, malzeme, enerji vb.) sistemin girdilerini oluştururlar. Sistemin Çıktıları: Sistemden dışarıya verilen enerjilerdir. Sistem faaliyetleri sonucunda üretilen ürünler (bilgi, rapor, dokümanlar, malzeme vb.) sistemin çıktılarını oluştururlar. 11/11/2015 MEKATRONİĞİN TEMELLERİ 24
Sistem Geribeslemesi: Geribeslemenin amacı kontrolü sağlamaktır. Kontrolün amacı ise, önceden belirlenmiş standartlara göre çıktıların karşılaştırmasını yapmaktır. Geribesleme, sistemdeki karar sürecinin sistem durumunu düzeltici gerekli eylemleri yaratmasını sağlayan bilgi veya girdi akışıdır. Bu nedenle, sistemde devamlı akış halinde olan bir döngüyü oluşturur. 11/11/2015 MEKATRONİĞİN TEMELLERİ 25
11/11/2015 MEKATRONİĞİN TEMELLERİ 26
11/11/2015 MEKATRONİĞİN TEMELLERİ 27
Ölçme Sistemleri Ölçme sistemleri çoğu mekatronik sistemin başlıca kısmını meydana getirir. Ölçme sistemleri genelde 3 temel elemandan oluşur: Sensör Sinyal işleyici Kaydedici 11/11/2015 MEKATRONİĞİN TEMELLERİ 28
Ölçme Sistemleri Sensörler: Fiziksel bir giriş büyüklüğünü genellikle bir voltaj olan çıktıya dönüştürem biz sezgi elemanıdır. 11/11/2015 MEKATRONİĞİN TEMELLERİ 29
Ölçme Sistemleri Sinyal işleyici: Sensörden aldığı değeri göstergede okunabilecek yada kontrol sisteminin kullanabileceği şekle dönüştürerek kaydeder. 11/11/2015 MEKATRONİĞİN TEMELLERİ 30
Ölçme Sistemleri Gösterge (Kaydedici): Sinyal işleyicinin çıktısının görüntülendiği veya kaydedildiği kısımdır. 11/11/2015 MEKATRONİĞİN TEMELLERİ 31
Ölçme Sistemleri Ölçme bir büyüklüğün birim olarak kullanılan değerlere kıyaslanmasıdır. Çeşitli fiziksel büyüklüklerin sistematik olarak değerlendirilmesi birim sistemiyle sağlanmaktadır. Mühendislik çalışmalarında kullanılan fiziksel ve teknik tüm boyutların ölçülendirilmesinde aynı birimlerin kullanılma çabası Uluslarararası Birim Sistemini (SI) ortaya çıkarmıştır. 11/11/2015 MEKATRONİĞİN TEMELLERİ 32
Ölçme Sistemleri 11/11/2015 MEKATRONİĞİN TEMELLERİ 33
Ölçme Sistemleri SI birim sistemi; Temel birimler Türetilmiş birimlerden oluşmaktadır. 11/11/2015 MEKATRONİĞİN TEMELLERİ 34
Ölçme Sistemleri-Temel Birimler 11/11/2015 MEKATRONİĞİN TEMELLERİ 35
Ölçme Sistemleri-Türetilmiş Birimler 11/11/2015 MEKATRONİĞİN TEMELLERİ 36
Ölçme Sistemleri-Uzunluk Ölçme 11/11/2015 MEKATRONİĞİN TEMELLERİ 37
11/11/2015 MEKATRONİĞİN TEMELLERİ 38
Kumpas: 11/11/2015 MEKATRONİĞİN TEMELLERİ 39
Kumpas: 11/11/2015 MEKATRONİĞİN TEMELLERİ 40
Mikrometre: 11/11/2015 MEKATRONİĞİN TEMELLERİ 41
Mikrometre: 11/11/2015 MEKATRONİĞİN TEMELLERİ 42
Ölçme Sistemleri-Ağırlık Ölçme Ağırlık, bir cisim üzerindeki yerçekimi kuvvetinin ölçüsüdür. Kuvvetin birimi Newton (N) dir. Kütle, bir cisimdeki madde miktarıdır. Birimi Kilogram (kg) dır. 11/11/2015 MEKATRONİĞİN TEMELLERİ 43
Ölçme Sistemleri-Alan Ölçme 11/11/2015 MEKATRONİĞİN TEMELLERİ 44
Ölçme Sistemleri-Hacim Ölçme 11/11/2015 MEKATRONİĞİN TEMELLERİ 45
Ölçme Sistemleri-Konum ve Hız Ölçme Robot, CNC tezgahı vb. mekatronik sistemlerde en çok karşılaşılan konum ve hız ölçümüdür. Sistemin davranışını kontrol edebilmek için onun farklı kısımlarının hangi konumda ve hızda olduğunu bilmemiz gereklidir. 11/11/2015 MEKATRONİĞİN TEMELLERİ 46
Yakınlık sensörleri ve sınır anahtarları mekatronik sistemin elemanlarının istenilen sınıra ulaşıp ulaşmadığını ölçer. 11/11/2015 MEKATRONİĞİN TEMELLERİ 47
11/11/2015 MEKATRONİĞİN TEMELLERİ 48
Doğrusal yada dairesel konumu analog ölçen diğer bir çözüm potansiyometredir. 11/11/2015 MEKATRONİĞİN TEMELLERİ 49
Dijital kodlayıcı-enkoder: 11/11/2015 MEKATRONİĞİN TEMELLERİ 50
Hız ölçümü: Belli zaman aralıklarında ardışık konum ölçümleri alınarak ve konumdaki değişim zamanda bölünere elde edilebilir. 11/11/2015 MEKATRONİĞİN TEMELLERİ 51
Ölçme Sistemleri-Titreşim ve İvme Ölçümü Mekatronik sistemlerde titreşimi ölçmek için genelde ivme ölçerler kullanılır. İvme ölçerler, titreşimi ölçülmek istenen yapının uygun bir yerine mekanik olarak tutturulur. İvme ölçer, eksen yönünde titreşimleri alır, eksene dik diğer yönde titreşimlerden etkilenmez. 11/11/2015 MEKATRONİĞİN TEMELLERİ 52
11/11/2015 MEKATRONİĞİN TEMELLERİ 53
Ölçme Sistemler-Sıcaklık Ölçümü Sıcaklık, mekatronik sistemlerde kontrol edilmesi gereken önemli parametrelerden biridir. Özellikle kimyasal prosesler, ısıtma tesisleri, taşıtlar gibi birçok sistemde kullanılır. 11/11/2015 MEKATRONİĞİN TEMELLERİ 54
Termokupl: Termokupl veya ısıl çift, bir tür sıcaklık sensörüdür. Farklı iki iletken malzemeden oluşur. Bu malzemelerin iki ucu birleştirilir (sıcak nokta) ve ısıtılırsa, diğer uçlarda (soğuk nokta) gerilim elde edilir. Bu gerilimin değeri kullanılan malzemenin cinsine ve birleşim noktasının ısınma miktarına bağlıdır. Sıcak nokta ile soğuk nokta sıcaklık dağılımı nasıl olursa olsun üretilen gerilim sıcak ile soğuk nokta arasındaki sıcaklık farkıyla orantılıdır. 11/11/2015 MEKATRONİĞİN TEMELLERİ 55
11/11/2015 MEKATRONİĞİN TEMELLERİ 56
Kuvvet, Gerilme ve Şekil Değiştirme Ölçümü Gerilme ve şekil değiştirme: Dış yükler etkisindeki zorlamalar karşısında makine elemanlarının maruz kalacağı şekil değştirmelerin ölçülmesi gerekir. Bu dış kuvvetleirn ölçülmesinde «strain gage» kullanılır. 11/11/2015 MEKATRONİĞİN TEMELLERİ 57
Strain-Gage, üzerine bağlandığı metalin genleşmesi sonucu oluşan uzama miktarını ölçmek için kullanılır. Bu ölçüm işlemi yapılırken Strain-Gage malzemesinin direnç değişimi hesaplanarak malzemenin uzama katsayısı ortaya çıkartılır. 11/11/2015 MEKATRONİĞİN TEMELLERİ 58
Gerilmeye bağlı olarak strain gage üzerinde bir kaç mili voltluk değişim gözlenir. İyi bir ölçüm için strain-gage sensörü genleşen malzemeye çok iyi bir şekilde sabitlenmelidir. Bu yüzden folyo kağıdı kadar çok ince bir yapıda imal edilir. İnceliği yaklaşık olarak 1/1000 inch yani 25,4 mikron seviyelerindedir. 11/11/2015 MEKATRONİĞİN TEMELLERİ 59
11/11/2015 MEKATRONİĞİN TEMELLERİ 60
Kapasitif gerilme ölçüm sensörleri: Kondasatörler yapıları gereği elektrik yükü depolayabilir. Kondansatörlerin yük depolayabilme kapasiteleri ise kondansatör plakalarının boyutlarına, bu plakalar arasındaki mesafenin uzaklığına ve iki plaka arasındaki yalıtkan malzemenin özelliğine bağlıdır. 11/11/2015 MEKATRONİĞİN TEMELLERİ 61
Sonuç olarak kondansatör plakaları birbirinden uzaklaştırılırsa ya da esnetilirse veya iki plaka arasındaki dielektrik malzeme hareket ettirilirse, kondansatörün kapasitesi değişir. Kondansatörün kapasitesi ile beraber alternatif akıma gösterdiği direnç de değişir. İşte bu prensipten hareketle kapasitif basınç sensörleri üretilmiştir. 11/11/2015 MEKATRONİĞİN TEMELLERİ 62
Kuvvet ölçümü: Kuvvet ölçümü için genellikle loadcell hücreleri kullanılır. Loadcell, yüzeyine birkaç tane strain gage yapıştrılmış esnek elemanlardan oluşmaktadır. Yük hücresi çıkışında yük ile oranlılı bir voltaj üretilir. 11/11/2015 MEKATRONİĞİN TEMELLERİ 63
11/11/2015 MEKATRONİĞİN TEMELLERİ 64
11/11/2015 MEKATRONİĞİN TEMELLERİ 65
Sensörler Sensor Fiziksel sinyalleri elektrik sinyallerine çevirir. Transducer Bir enerji formunu diğer bir enerji formuna dönüştürür. Örnek: Mikrofon sesi algılayan bir sensördür. Öte yandan, ses dalgalarını, içindeki bobin aracılığıyla elektrik akımına dönüştürdü ğü için bir transdüserdir. Bu yüzden bu iki kelimeyi eş anlamlı kabul edilebilir. 11/11/2015 MEKATRONİĞİN TEMELLERİ 66
Isı Sensörleri Termistörler ; PTC (Pozitif Isı Katsayılı Termistör) ve NTC (Negatif Isı Katsayılı Termistör) olmak üzere ikiye ayrılır. Sıcaklığın artmasıyla direnci artan termistörlere PTC denir Sıcaklığın artmasıyla direnci azalan termistörlere NTC denir 11/11/2015 MEKATRONİĞİN TEMELLERİ 67
Sıcaklığın artmasıyla direnci artan termistörlere PTC denir 11/11/2015 MEKATRONİĞİN TEMELLERİ 68
PTC (Pozitif Isı Katsayılı Termistör): PTC ler - 60 ºC ile +150 ºC arasındaki sıcaklıklar da kararlı bir şekilde çalışır. 0.1 ºC ye kadar duyarlılıkta olanları vardır. Daha çok elektrik motorlarını fazla ısınmaya karşı korumak için tasarlanan devrelerde kullanılır. Ayrıca ısı seviyesini belirli bir değer aralığında tutulması gereken tüm işlemlerde kullanılabilir. 11/11/2015 MEKATRONİĞİN TEMELLERİ 69
11/11/2015 MEKATRONİĞİN TEMELLERİ 70
NTC (Negatif Isı Katsayılı Termistör) : Sıcaklığın artmasıyla direnci azalan termistörlere NTC denir 11/11/2015 MEKATRONİĞİN TEMELLERİ 71
NTC ler - 300 C ile +50 C arasındaki sıcaklıklar da kararlı bir şekilde çalışırlar. 0.1 Cº ye kadar duyarlılıkta olanları vardır. Daha çok elektronik termometrelerde, arabaların radyatörlerin de, amplifikatörlerin çıkış güç katlarında, ısı denetimli havyalarda kullanılırlar. PTC lere göre kullanım alanları daha fazladır 11/11/2015 MEKATRONİĞİN TEMELLERİ 72
NTC veya PTC yi avometre uçlarına bağladığınızda avometrede gördüğümüz değer oda sıcaklığındaki direnç değerleridir. Daha sonra mum veya benzeri bir araç ile ısıttığınızda direnci azalıyor ise bu malzeme NTC artıyor ise PTC dir. Aksi durumlarda kullanılan NTC veya PTC arızalıdır. 11/11/2015 MEKATRONİĞİN TEMELLERİ 73
11/11/2015 MEKATRONİĞİN TEMELLERİ 74
Manyetik Sensörler Ortamdaki manyetik değişiklikleri algılayan ve buna bağlı olarak çıkışında gerilim üreten elemanlara manyetik transdüser denir. Manyetik sensörlere Alan Etkili Transdüser adı da verilir. Manyetik sensörler, endüktif ve yarı iletken olmak üzere iki çeşit elemandan yapılmaktadır. 11/11/2015 MEKATRONİĞİN TEMELLERİ 75
Bobinli (endüktif) manteyik sensörler: Bobin endüktif bir elemandır ve manyetik alan değişimi içinde bulunursa uçlarında gerilim üretir. Bobin uçlarındaki gerilimin sürekli olması için sürekli değişen bir manyetik alan içinde bulunması yani mıknatısın ya da bobinin sürekli hareket etmesi gerekir. Hareketin sürekli olmadığı durumlarda bobin pasif olarak kullanılır. Bir bobinin içindeki nüvenin konumuna göre bobinin endüktans değeri değişmektedir. Bu sayede uygulanan gerilime göre bobin uçlarına düşen voltaj değişir. 11/11/2015 MEKATRONİĞİN TEMELLERİ 76
Manyetik temassız kontakt (reed sensör) 11/11/2015 MEKATRONİĞİN TEMELLERİ 77
11/11/2015 MEKATRONİĞİN TEMELLERİ 78
11/11/2015 MEKATRONİĞİN TEMELLERİ 79
11/11/2015 MEKATRONİĞİN TEMELLERİ 80
11/11/2015 MEKATRONİĞİN TEMELLERİ 81
11/11/2015 MEKATRONİĞİN TEMELLERİ 82
Manyetik sensörler Bağlantı kablosu Algı bobini Yüksek frekanslı manyetik alan LED 11/11/2015 MEKATRONİĞİN TEMELLERİ 83
11/11/2015 MEKATRONİĞİN TEMELLERİ 84
11/11/2015 MEKATRONİĞİN TEMELLERİ 85
11/11/2015 MEKATRONİĞİN TEMELLERİ 86
Kapasitif sensörler: Elektrostatik yüzey Aktif yüzey Aktif elektrod Toprak elektrodu LED Ayar vidası Bağlantı kablosu 11/11/2015 MEKATRONİĞİN TEMELLERİ 87
Target 11/11/2015 MEKATRONİĞİN TEMELLERİ 88
11/11/2015 MEKATRONİĞİN TEMELLERİ 89
11/11/2015 MEKATRONİĞİN TEMELLERİ 90
11/11/2015 MEKATRONİĞİN TEMELLERİ 91
Elektronik Devreli Manyetik Sensörler (Yaklaşım Sensörleri): Bir iletkenin içinden akım geçerse o iletkenin etrafında manyetik bir alan oluşur. Bu manyetik alanın içine metal bir cisim girerse bu bobinin indüktans değeri değişir. Bu indüktans değişimi sensörün içinde bulunan devrenin denge noktasını değiştirir. Sensörün içinde bulunan ölçüm yapan devre sayesinde metalin ne kadar yakın ya da uzak olduğunu tespit edebiliriz. 11/11/2015 MEKATRONİĞİN TEMELLERİ 92
Alan (Hall) Etkili Transdüserler : Hall sensörü hall etkisine dayanır. Bir yarı iletkenden elektronlar akarken akım yönüne dik bir manyetik alan uygulanınca elektronlar belli bir bölgede yoğunlaşır. Bu da yarı iletkenin diğer uçlarında gerilim oluşmasına neden olur. Bu duruma hall etkisi denir. Bu gerilimin değeri manyetik alana, levhanın yakınlığı ile değişir. Bu prensibe göre alan etkili transdüserler yapılır. Alan etkili transdüserler hassas mesafe, pozisyon ve dönüş algılayıcıları olarak kullanır. 11/11/2015 MEKATRONİĞİN TEMELLERİ 93
11/11/2015 MEKATRONİĞİN TEMELLERİ 94
Optik Sensörler Işık etkisi ile çalışan elektronik devre elemanlarına genel olarak optik elemanlar denir. Foto direnç: Kalsiyum sülfat ve kadmiyum selenid gibi bazı maddeler üzerlerine düşen ışık ile ters orantılı olarak direnç değişimi gösterir. Bu maddelerden yararlanılarak foto direnç adıverilen devre elemanları yapılmıştır. Üzerine ışık düştüğünde direnci azalan, karanlıkta ise yüksek direnç gösteren devre elemanına foto direnç denir. 11/11/2015 MEKATRONİĞİN TEMELLERİ 95
Foto diyot: Foto diyotlar ışık etkisi ile ters yönde iletken olan diyotlardır. Ters polarma altında kullanılır. Doğru polarmada normal diyotlar gibi çalışır, ters polarmada ise N ve P maddelerinin birleşim yüzeyine ışık düşene kadar yalıtkandır. Birleşim yüzeyine ışık düştüğünde ise birleşim yüzeyindeki elektron ve oyuklar açığa çıkar ve bu şekilde foto diyot üzerinden akım geçer. Bu akımın boyutu yaklaşık 20 mikroamper civarındadır. 11/11/2015 MEKATRONİĞİN TEMELLERİ 96
Led: LED ismi, ingilizce Light Emitting Diode (ışık yayan diyot) kelimelerinin başharflerinden oluşmaktadır. 11/11/2015 MEKATRONİĞİN TEMELLERİ 97
Optokuplör: Işık yayan eleman ile ışık algılayan elemanın aynı gövde içinde birleştirilmesiyle elde edilen elemanlara optokuplör denir. Bu elemanlarda ışık yayan eleman olarak "LED", "Enfraruj LED" kullanılırken ışık algılayıcı olarak "foto diyot", "foto transistör" vb. gibi elemanlar kullanılır. 11/11/2015 MEKATRONİĞİN TEMELLERİ 98
Aşağıdaki devrede digital çıkış ile 12 volt kontrolü yapılamaktadır. Optokuplör girişinde led bölümünde voltaj yok iken, çıkışında transistörün kollektörü üzerinde 10K direnç ile sınırlanmış voltaj vardır optokuplör girişine voltaj uygulandığında transistör iletime geçer ve direncin kollektör ucuna bağlı olan ucunu şaseye bağlar, çıkış aktif olur 11/11/2015 MEKATRONİĞİN TEMELLERİ 99
Aktüatörler Bir cismi hareket ettiren veya kontrol eden mekanik cihazlara denir. Mekatronik sistemlerde aktüatörler, sistemin sınıflanmış görevlerinden en son aşamayı yerine getirirler. Sensörler tarafından algılanıp, mikroişlemciye gönderilen bilgiler değerlendirilerek bir karara varılır. Bu kararların uygulanması ise aktüatörlerin görevidir. 11/11/2015 MEKATRONİĞİN TEMELLERİ 100
Elektrik motorları ve elektrikli sürücüler Hidrolik sürücüler Pnömatik sürücüler İçten yanmalı ve hibrit motorlar
Elektrikli aktuatörler Elektriksel enerji mekanik enerjiye dönüştürülür. DC motorlar (Doğru akım motorları) AC motorlar (Alternatif akım motorları) Doğrusal motorlar Step (adım) motor
DC motorlar Dönel aktuatörlerdir. Güç aralığı 1 W -100 kw dır. Güç kaynağı olarak güneş, rüzgar.. gibi enerji kaynaklarını elektrik enerjisine dönüştüren Grid, jeneratör veya pil kullanılabilir. Doğru olarak kontrol edilmesi kolaydır.
Bir iletkene doğru akım uygulandığı zaman iletken, sabit manyetik alan meydana getirir. Bu manyetik alan N ve S kutuplarını meydana getirir ve kutuplar arasında kuvvetli bir manyetik akı oluşur. Rotorda meydana gelen sabit manyetik alanın itme ve çekmesiyle dönme oluşur. 11/11/2015 MEKATRONİĞİN TEMELLERİ 104
Basit çalışma prensibi Elekrik akımı magnetik alan içindeki sarımlardan geçtiği zaman, sağ el kuralına göre baş parmak akım yönünde işaret parmağı magnetik alan yönünde tutulursa avuç içi yönünde magnetik kuvvet oluşur (F=I*L*B). Sonuçta magnetik kuvvet ile oluşturulan tork DC motor çıkışında dönme hareketinin elde edilmesini sağlar. video
Armatüre (rotor) voltaj uygulanır. Üretilen akım komutatör ile armatür sargılarına aktarılır. Armatür, kutuplu stator tarafından üretilen magnetik alan içinde döner. Statorün magnetik alan üretmesi için DC akımla tahrik edilen kutupları vardır. Armatür voltajı ve magnetik alan gücüyle hız kontrol edilir. Hız voltaj ile orantılıdır. Tork akım ile orantılıdır. Güç=hız * Tork
Tork:Bir kuvvetin, nesnenin ekseninde, dayanak noktasında ya da çevresinde dönme eğilimidir. EMK: Devreden elektrik akımı çekilmediği durumlarda devrenin iki ucu arasında oluşan potansiyel farktır. 11/11/2015 MEKATRONİĞİN TEMELLERİ 107
DC motor: Temel kurallar Tork akım ile orantılıdır. T=Kt * İa Kt Tork sabiti, İa armatürde dolaşan akım Kb: Ters elektromotor kuvveti (EMK) sabiti omega çıktı açısal hızı Ters EMK ile Jeneratör gibi manyetik alan içindeki armatür hareketi ile voltaj üretilir.
Tork-hız ilişkisi Yüksüz hız Hızın sıfırlandığı tork
Örnek problem DC motor Tork sabiti Kt=5, Ters EMK sabiti Kb=0.2 olan 220 voltluk bir DC motor T=100Nm tork üretmektedir. Armatür direnci Ra=10ohm ise çıkış devrini bulunuz? (N=100 d/d) Armatür direnci Ra=1ohm olursa aynı devir sayısını elde etmek için armatürden geçmesi gereken akımı ve üretilen torku bulunuz? (T=1000 Nm)
H köprüsü devreleri transistörler ya da fetler ile DC motorların direkt elektrik sinyallerinden kontrol edilmesi için hazırlanan devrelerdir. H köprüsü devresinde iki çift sinyal kaynağı kullanılmaktadır. Birinci çift Q1 ve Q4, ikinci çift ise Q2 ve Q3 transistörlerinin baz uçlarından oluşur. Bu uygulamada dört olasılık bulunmaktadır. 11/11/2015 MEKATRONİĞİN TEMELLERİ 111
DC Motorların hız kontrolü Darbe Genişlik Modülasyonu Pulse Width Modulation (PWM) tekniği ile yapılır. Bu teknikte motor uçlarına uygulanan voltaj sabit frekanslı kare dalga (darbe: puls) şeklindedir. Her bir periyotta uygulanan voltaj süresinin periyoda oranına doluluk oranı denir. Doluluk oranı arttıkça etkin voltaj değeri artmakta ve bununla orantılı olarak motorun hızı artırılabilmektedir. 11/11/2015 MEKATRONİĞİN TEMELLERİ 112
DC motor avantajları Doğru pozisyon veya hız kontrolü Düşük gürültü Yüksek etkinlik Düşük maliyet Hız ve tork ayarının kolay olması
Bazı kullanım örnekleri Tüketim ürünleri CDler disk sürücüler Fanlar Üretim Robotlar CNC tezgahları Kaynak makinaları matkaplar Araçlar Yakıt iradesi Klima Geçmişte akü şarj eden dinamolar
AC motorlar Tek veya 3 fazlıdırlar. Güç aralığı 100W-1MW Yüksek güç, yüksek tork uygulamaları için uygundur. Yüksek hız uygulamaları için uygundur. Bazı tipleri fırçasızdır. Kurulumu kolaydır. Uzun ömürlü ve dayanıklıdır. Yapısı karmaşıktır ve ağırlığı fazladır. Hız kontrolü için özel algoritmalara ihtiyaç duyar.
DC motordaki gibi bir akım sarımlardan geçer, ancak bu alternatif akımdır. Sarımda Tork üretilir. Akım alternatif olduğu için motor alternatif akım frekansında çalışır.bu motora senkron motor denir.
Genelde AC motorlarda motor sarımlarıyla aynı AC voltaj kaynağı ile magnetik alan üretilir. Magnetik alan üreten sarımlara stator denir. Dönen çekirdek ve sarımlarına armatür (rotor) denir. AC motorda magnetik alan sarımlardaki alternatif akım değişimine paralel olarak sinüsoidal olarak değişir.
AC-DC motor karşılaştırması Aynı gücün eldesi için kullanılacak bir AC motor maliyet bakımından daha ucuzdur. AC motor daha dayanıklı olduğu için bakıma daha az ihtiyaç duyar. DC motorlarda ise sargı ve fırça ark oluşturmak suretiyle sıklıkla arıza çıkarabilir. AC motorun devir sayısı yükle çok az bir değişim gösterir. DC motorda devir sayısı direk gerilim ile kontrol edilebilir. Eskiden AC motorun devir sayısı DC motor gibi kolaylıkla değiştirilemezdi. Gelişen teknoloji ile birlikte AC motorun devir sayısı AC gerilim Frekansı değişimi ile kontrol edilebilmektedir.
Bazı kullanım örnekleri Vinçler, kaldırma sistemleri Bantlar, taşıma sistemleri Yüksek hız trenleri
Servomotor sistemleri Motor, dişli, pozisyon sensörü, hata yükseltici, motor sürücüsü ve istenen pozisyonu kodlayan devreden oluşan sistemlerdir. Şekilde tipik bir servomotor ünitesinin blok diyagramı görülmektedir. (RC tipi servomotor) Bir kontrolör mili saniye mertebesindeki belli aralıklarla (20ms gibi) puls üretir. Bu pulsların genişliği 1-2 milisaniyedir. Puls genişliği motorun dönmesi gereken pozisyonu belirlemede kullanılır.
DC Servo motorlar Servo sistemlerde kullanılan doğru akım motorlarına D.C. servomotorlar adı verilir. D.C. servo motor çalışma prensibi açısından aslında, Statoru Daimi Mıknatıs olan bir D.C. motordur. Manyetik alan ile içinden akım geçirilen iletkenler arasındaki etkileşim nedeniyle bir döndürme momenti meydana gelir. D.C. servomotorlarda rotor eylemsizlik momenti çok küçüktür. Bu sebepten piyasada çıkış momentinin eylemsizlik momentine oranı çok büyük olan motorlar bulunur. Bazı D.C. Servomotorların çok küçük zaman sabitleri vardır. Bu girdiye çok hızlı bir şekilde tepki verebilmesi demektir.
DC servomotor kullanım alanları Düşük güçlü D.C. servomotorlar piyasada genellikle bilgisayar kontrollü cihazlarda (disket sürücüler, teyp sürücüleri, yazıcılar, kelime işlemciler, tarayıcılar vs.) kullanılırlar. Orta ve büyük güçlü servomotorlar ise sanayide genellikle robot sistemleri ile sayısal denetimli hassas diş açma tezgâhlarında kullanılır.
Step Motorlar Step motor,elektrik enerjisini dönme hareketine çeviren elektromekanik bir cihazdır. DC gerilimin uygulandığı sargıların bulunduğu kısım stator,dönen kısım ise rotor olarak isim lendirilir. Elektrik enerjisi alındığında rotor ve buna bağlı şaft,sabit açısal birimlerde(adım-adım) dönmeye başlar. 11/11/2015 MEKATRONİĞİN TEMELLERİ 123
Step motorları,bir motor turundaki adım sayısı ile anılır. Örnek olarak 400 adımlık bir step motor, bir tam dönüşünde 400 adım yapar. Bu durumda bir adımın açısı 360/400=0.9 derecedir. Bu değer,step motorun hassasiyetinin bir göstergesidir. Bir devirdeki adım sayısı yükseldikçe step motorun hassasiyeti de yükselir. Dolayısı ile maliyeti de yükselir. 11/11/2015 MEKATRONİĞİN TEMELLERİ 124
Adım motorlar temelde fırçasız doğru akım motorlarıdır. Ancak hassas konumlandırma için birkaç farklı özelliği vardır. Genel bir adım motor düzeneği yandaki gibidir. Ortadaki sabit mıknatıs kendisini çevreleyen sargılardaki manyetik alana göre hareket eder. Bu sargılar sırayla güç verilirse o zaman rotor da bu manyetik alanı takip etmek zorunda kalacağı için rotora bağlı şafttan hareket alınmış olur. Örneğin,şekilde step motoru döndürmek için S1,S2,S3 ve S4 anahtarlarını sırasıyla teker teker devreye sokmaya yeterli olacaktır. Mıknatısların N kutbu kendisini çeken elektromıknatısları takip etmek zorunda kalacak ve dönecektir.şekildeki motorda her bir anahtarlamada motor 90 derece döner.bu açıya adım açısı denir. 11/11/2015 MEKATRONİĞİN TEMELLERİ 125
Step motorların bir anahtarlamada meydana gelen dönüş açısına adım açısı denir. Adım açısı rotorun üzerindeki kutup sayısına bağlı olarak değişir. Örnekte tek bir anahtarlamada rotor 90 derece döneceği için bu motorun adım açısı 90 derecedir. Motorların adım açıları amaca yönelik olmasının yanında 90 derece hassas konumlandırma için yeterince küçük bir açı değildir. Bu nedenle günümüzde 90, 75, 45, 30 gibi derecelerin yanında, 3.6, 1.8 ve 0.9 gibi çok küçük adım açılarına ve yüksek konumlandırma hassasiyetine sahip adım motorlar mevcuttur. 11/11/2015 MEKATRONİĞİN TEMELLERİ 126
Avantajları: Geri beslemeye ihtiyaç duymazlar. Açık döngülü olarak kontrol edilebilirler. Motorun hareketlerinde konum hatası yoktur. Mikroişlemci ile kontrol edilirler. Mekanik yapısı basit olduğundan bakım gerektirmezler. Dezavantajları Adım açıları sabit olduğundan hareketleri sürekli değil darbelidir. Sürtünme kaynaklı yükler, geri beslemesiz kontrollerde konum hatası doğurabilir. Elde edilebilecek güç ve moment sınırlıdır. 11/11/2015 MEKATRONİĞİN TEMELLERİ 127
Adım motorlarından 4,5,6 veya 8 kablo çıkabilir. Bu sayı motorun özelliklerine bağlı olarak değişir. Step motorlar iki grupta ele alınır: 1) Bipolar (Çift Kutuplu) Adım Motor 2) Unipolar (Tek Kutuplu) Adım Motor 11/11/2015 MEKATRONİĞİN TEMELLERİ 128
Bipolar (Çift Kutuplu) Adım Motor: Adım motorlarda hareketi statordaki sargılardaki manyetik alan sağlar. Bu manyetik alan da akımın yönüne bağlı olarak değişir. Bipolar adım motorlarında 2 sargıya sırayla ve akım yönleri değiştirilecek güç verilir. Aşağıdaki resmi göz önüne alırsak, 1a (+), 1b (-) kutuplara bağlandığında sargılarda manyetik alan oluşacak ve rotor kendini bu manyetik alana göre pozisyonlayacaktır. 11/11/2015 MEKATRONİĞİN TEMELLERİ 129
2. durumda 2a (+), 2b (-) kutuplara bağlanırsa bu sefer rotor değişen manyetik alanı takip edecek ve ok şeklindeki uç kısım 2a ya, arka kısım 2b ye dönerek yeni pozisyonunu alacak ve motor şaftı 90 derece dönmüş olacaktır. 3. durumda 1b (+), 1a (-) kutba bağlanacak ve hareketin devamı sağlanacaktır. 4. durumda da 2b (+), 2a (-) kutba bağlanınca tam bir tur hareket tamamlanmış olacaktır. 11/11/2015 MEKATRONİĞİN TEMELLERİ 130
Ancak bipolar adım motorlarındaki akım yönünü değiştirme zarureti ve bu sebepten kontrol devrelerinin nispeten karışıklığı unipolar adım motorlarının ortaya çıkmasına neden olmuştur. 11/11/2015 MEKATRONİĞİN TEMELLERİ 131
Unipolar (tek kutuplu step motor): Bipolar adım motorlardaki akım yönü değiştirme zaruretine alternatif olarak geliştirilen unipolar adım motorların temel şematik görüntüsü aşağıdaki gibidir 11/11/2015 MEKATRONİĞİN TEMELLERİ 132
Şemadaki tipik bir 6 kablolu unipolar adım motorudur. Unipolar yapıda bütün sargının üzerinden geçen akımın yönünü değiştirmek yerine sargının ortasından alınan bir uç ile sargıda 2 yönlü akım akışı sağlanmıştır. Aşağıdaki resimde 1 ve 2 numaralı uçlar ortak (common) uçlardır. 5 kablolu unipolar motorların 6 kabloludan tek farkı 1 ve 2 numaralı ortak uçların içeride birleşerek dışarıya tek kablo olarak çıkmasıdır. 11/11/2015 MEKATRONİĞİN TEMELLERİ 133
Aşağıdaki resim üzerinden adım adım ilerlersek; 1 ve 2 ortak uçları sürekli pozitif voltaja bağlı olsun. Bu durumda 1a yı 0 volta çekersek, 1 den 1a ya doğru akım geçer ve sargıda manyetik alan oluşur. Bu manyetik alandan etkilenen rotor kendini konumlandırır. 2. durumda 2a yı 0 volta çekersek bu kez 2a nın sarılı olduğu sargıda manyetik alan oluşur ve rotor saat yönünde 90 derece döner. 3. durumda 1b yi ve 4. durumda 2b yi 0 volta çekersek motor şaftımız 1 tam tur atmış olur. 11/11/2015 MEKATRONİĞİN TEMELLERİ 134
Unipolar motorlar aynı boyutlardaki bipolar motorlara göre daha düşük torka sahiptir. Unipolar adım motorda bipolardaki ile aynı alana bipolardakinin aksine 2 sargı sığdırmak zorunda olduğumuz için sargıları oluşturan iletkenler daha incedir. Daha ince iletken daha düşük akım demektir. Daha düşük akım da daha düşük tork anlamına gelir. 11/11/2015 MEKATRONİĞİN TEMELLERİ 135
11/11/2015 MEKATRONİĞİN TEMELLERİ 136
Kontrol Sistemleri Çok genel bir kavram olan kontrol, özgül olarak insan makina etkileşimini simgeler. Kontrol işlemlerinin birçoğu otomatik biçimde, yani insan girişimi olmadan gerçekleşir. Doğada, çevrede, günlük işlerde ve endüstriyel alanda kullanılan, sınırsız sayıda kontrol sistemi örneği vardır. Otomatik Kontrol bilimler arası bir konudur 11/11/2015 MEKATRONİĞİN TEMELLERİ 137
Termosifon, şofben ya da fırın sıcaklığının belirli bir değer etrafında tutulması. Merdiven otomatiği, merdiven-koridor ışıklarının yakıldıktan bir süre sonra kendi kendine sönmesini sağlar. Su basıncının hidrofor sistemleri ile ayarlanması. Brülör otomatiği, kalorifer kazanı brülörlerinin kazan suyu sıcaklığı düştüğü zaman yanmasını, önceden belirlenmiş bir sıcaklığın üzerine çıktığı zaman durmasını sağlar. Depo sıvı seviyelerinin şamandıralı açma-kapama vanaları ile kontrolü de benzer uygulamalardır. 11/11/2015 MEKATRONİĞİN TEMELLERİ 138
Toplumsal yaşantımızı doğrudan etkileyen konularda da kontrol uygulamaları vardır : Fiyat artışları (enflasyon), pazardaki talebin azalması veya paranın değerinin artırılması ile kontrol edilebilir. Para değerini artırmak için dolaşımdaki para miktarı ve kontrol edilen harcamalar azaltılabilir. Talebi azaltmak için ise kişilerin harcama güçleri kısıtlanabilir. Bugün modern ev ve bürolardaki ısıtma ve havalandırma sistem ya da düzenekleri otomatik kontrol yöntemleri yardımıyla sıcaklığı yada nemi ayarlamaktadır. Endüstride otomatik kontrol sistemlerinin sayısız uygulama örnekleri mevcuttur. 11/11/2015 MEKATRONİĞİN TEMELLERİ 139
Kontrol sistemlerinin kullanıldığı vbaşlıca alanlar: Robotik Uzay teknolojileri Savunma Montaj hatları Tarım Ulaşım 11/11/2015 MEKATRONİĞİN TEMELLERİ 140
Elektriksel Sistemler Mekanik Sistemler Aerodinamik Sistemler Elektro-mekanik Sistemler Uzaktan Kontrollü Sistemler Endüstriyel Sistemler Isıl Sistemler Foto - Elektrik Sistemler Akışkan Sistemler Elektromanyetik Sis Bilgi İletim Sistemleri Ulaşım Sistemleri 11/11/2015 MEKATRONİĞİN TEMELLERİ 141
Örneğin bir devre: Bu devrede kontrol edilen unsur gerilim ve akımdır. 11/11/2015 MEKATRONİĞİN TEMELLERİ 142
Mekanik Sistemler: Araba. Burada arabanın hızı, konumu, açısı, direksiyon durumu, fren ve gaz pedallarının konumu,ısıtma havalandırma konumu v.b. bilgiler kontrol edilir. 11/11/2015 MEKATRONİĞİN TEMELLERİ 143
Elektromekanik Sistemler : Robot kolu. Burada konum, açı, hız, gerilim v.b. bilgiler kontrol edilir. 11/11/2015 MEKATRONİĞİN TEMELLERİ 144
11/11/2015 MEKATRONİĞİN TEMELLERİ 145
Kontrol nasıl gerçekleştirilebilir? Kişisel bilgisayar (PC) ile kontrol paneli ile gömülü sistemler ile 11/11/2015 MEKATRONİĞİN TEMELLERİ 146
11/11/2015 MEKATRONİĞİN TEMELLERİ 147
Foto Elektrik Sistemler : Örneğin Güneş paneli. panelin açısı, gerilim v.b.bilgiler kontrol edilir. 11/11/2015 MEKATRONİĞİN TEMELLERİ 148
Sistem: Bir amacı gerçekleştirmek için beraber hareket eden etkileşimli elemanlar topluluğudur. u : dışarıdan gelen, gözlemci tarafından değiştirilen işaret,giriş (Input) y : gözlenen işaret, çıkış (Output) w : ölçülebilen dış bozucu (Measured Disturbance) v : ölçülemeyen dış bozucu (Unmeasured Disturbance) 11/11/2015 MEKATRONİĞİN TEMELLERİ 149
11/11/2015 MEKATRONİĞİN TEMELLERİ 150
Kontrol: İncelenen davranışların belirli istenen değerler etrafında tutulması veya istenen değişimleri göstermesi için yapılanlar kontrol işlemlerini tanımlar. Kontrol sistemi: Bir sistemin genel olarak davranışını ve çıkışlarını, bozucu değişkenlerin etkisine rağmen, istenen değerlere yöneltmek için gerekli işlemleri gerçekleştiren adımların bileşkesidir. Kontrol sistemi, kontrol edilmek istenen sistemle bir bütün oluşturur. 11/11/2015 MEKATRONİĞİN TEMELLERİ 151
Otomatik Kontrol: Kontrol işlemlerinin, kontrol edilmek istenen olay etrafında kurulmuş bir karar mekanizması tarafından, doğrudan insan girişimi olmaksızın gerçekleştirilebilmesidir. Depo sıvı seviyesinin kontrolü, fırın sıcaklığının kontrolü, hız kontrolü, basınç kontrolü, akış hızı kontrolü, nem kontrolü, yoğunluk kontrolü v.b. 11/11/2015 MEKATRONİĞİN TEMELLERİ 152
Açık çevrim kontrol: Bir kontrol çevriminde kontrol ve kumanda, sistemin çıkışları fiziksel (organik) bir bağlantı ile belirlenmiyorsa, kontrol çevrimi açıktır denir. Kumanda edilen sistemin yapısının ve sisteme etkiyen diğer girişlerin önceden çok iyi bilindiği uygulamalarda kullanılır. 11/11/2015 MEKATRONİĞİN TEMELLERİ 153
Zamana göre işlem yapan her sistem, açık çevrimdir. Örnek olarak, trafik sinyalizasyonu, merdiven otomatiği, otomatik çamaşır makineleridir 11/11/2015 MEKATRONİĞİN TEMELLERİ 154
Kapalı çevrim kontrol: Kontrol ve kumanda, sistemin çıkışlarındaki değişmelere bağımlı ise kontrol çevrimi kapalıdır. Sistem çıkışındaki değişmeler, sisteme uygulanacak kumandanın belirlenmesi için, daha önceki adımlara (karşılaştırma - kontrol) geri gönderildiği için, bu türden kontrol çevrimlerine geri beslemeli kontrol çevrimleri de denir. 11/11/2015 MEKATRONİĞİN TEMELLERİ 155
Örnek: 23C de oda sıcaklığının sabit kalması için, kontrol organları daima ayar noktası etrafında, artı veya eksi kabul edilebilir sınırlar içinde çalışırlar. Ayar noktası istediğimiz değer olan 23C dir. Kontrol noktası ise sahip olduğumuz değerdir. Her ikisi arasındaki fark sapma değeridir. 11/11/2015 MEKATRONİĞİN TEMELLERİ 156
11/11/2015 MEKATRONİĞİN TEMELLERİ 157
Oda sıcaklığına bağlı ısıtma yada soğutma düzeneği, Su sıcaklığına bağlı kullanım suyu ısıtma düzeneği, Basınç ölçümüne bağlı pompalama düzeneği, Yağmur şiddetine bağlı silecek düzeneği, Güneş açısına bağlı açısal dönüş yapan kollektörler, Gün ışık şiddetine bağlı çalışan aydınlatma araçlarıdır 11/11/2015 MEKATRONİĞİN TEMELLERİ 158
11/11/2015 MEKATRONİĞİN TEMELLERİ 159
11/11/2015 MEKATRONİĞİN TEMELLERİ 160
Açık çevrimli sistem ile kapalı çevrimli sistemi birbirinden ayıran en önemli unsur geri besleme etkisidir. Kapalı çevrimli kontrol sisteminin bir avantajı, geri besleme sistem cevabını, dış bozucular ve sistem parametrelerindeki iç değişikliklere karşı duyarsız yapmasıdır. Kapalı çevrimli kontrolle, verilen bir sistemin hassas kontrolünü, hassas olmayan ve ucuz elemanlarla yapmak mümkün olurken, bu açık çevrimle mümkün değildir. 11/11/2015 MEKATRONİĞİN TEMELLERİ 161
Kararlılık açısından karşılaştırıldığında, açık çevrimli kontrol sisteminin kurulması kolaydır. Çünkü sistem kararlılığı önemli bir problem değildir. Diğer taraftan kapalı çevrimli kontrol sisteminde kararlılık önemli bir problemdir. Çünkü, sabit yada değişen genlikli osilasyonlar meydana gelebilir. Otomatik Kontrol Sistemlerinde kumanda, kontrol çevrimi elemanlarınca, bu elemanlar üzerinde ayarlanabilen kontrol amaç ve sistem çıkışlarındaki değişmelere göre hesaplanır ve sisteme uygulanır. Dolayısıyla Otomatik Kontrol sistemleri genelde Kapalı çevrimli Geri beslemeli Kontrol Sistemleridir. 11/11/2015 MEKATRONİĞİN TEMELLERİ 162