Electronics | Digital technology » Dr. Bencsik Attila - Bevezetés a mechatronikába

A mechatronika alapjai Bevezetés a mechatronikába Előadó: Dr. Bencsik Attila A mechatronika jellegzetességei A rendszerek működési sajátosságai és leírásuk: 1. Digitális technika a mechatronika irányítására 2. Különböző fizikai jellemzők érzékelői 3.Villamos aktuátorok és jellegzetességük 4. Pneumatika a mechatronikában 5. Hidraulikus végrehajtás mechatronikai megoldásai 6. Programozható logikai vezérlők feladatai és felépítésük 7. A PLC-k programozási nyelvei 8. Mecharonikai rendszer kialakítása PLC-s vezérléssel A mechatronika kialakulásának útja A mechatronika definíciói (klasszikus ~ EU; Y2k Definition Mechatronics – Y2k Definition Masayoshi Tomizuka (University of California, Berkeley) The synergetic integration of physical systems with information technology and complexdecision making (in the design, manufacturing and operation of industrial products and processes) A mechatronikai rendszer be- és kimenete

A mechatronikai rendszerek jellegzetességei A mechatronikai rendszerekben előforduló jelek a) analóg b) értékek c) digitális d) sztochasztikus A mechatonikában használatos energia hordozók jellemzése A mechatronika realizálásának energia hordozó szerinti elemei A rendszerek működésének ábrázolásai: követő-, idő diagram Követő diagram Idő diagram Az állapotjelző működési diagram és az igazságtáblázat kapcsolata 1 2 3 4 5 6 7 8 9 K A B C L 0 1 1 1 1 1 0 0 0 0 0 1 1 1 1 1 0 0 0 0 0 0 1 1 1 1 0 0 0 0 1 1 1 1 1 1 0 0 0 0 0 1 1 1 1 A követő diagram és az állapotjelző működési diagram kapcsolata Mechatronikai rendszerek digitális irányítása A digitális irányítás ma a kétértékű logikai algebrára „két”-értékű változókra épül, s ezeket az értékeket, 1-gyel és 0-val jelöljük. Pl ha egy tétel igaz „1” az értéke, ha hamis „0”. A kétállapotú kapcsolókat működtető

jeleket illetően beszélünk két értékről: ha a jel létezik, értéke „1”, ha nem létezik „0”. Az „1” és „0” szimbólumokhoz tehát a jelek meghatározott „szintjeit” rendeljük. Mivel a jel értéke meghatározza a működtetett kapcsoló állapotát, az „1” és „0” szimbólumok a kapcsolók állapotainak leírására is szolgálhatnak. A kétértékű Boole típusú algebra függvényei A különféle logikai kapcsolatokat matematikai megfogalmazásban a logikai függvény írja le. „ÉS” kapcsolatú logikai függvény: „VAGY” kapcsolatú logikai függvény: „NEM” kapcsolatú logikai függvény, ha a bejövő jel A: A logikai matematika nyelvén ezt negációnak nevezzük. f = min(A, B, C,.) f = max(A, B, C,.) f =A A logikai hozzárendelések fogalma Feszültségszintek Impulzusok Jelölések Volt pozitív negatív log. log. + + 0 – 0 – + impulzus – impulzu s + impulzus imp. hiány 1 0 imp. hiány +

impulzus 0 1 Kapcsoló elemek az irányítás realizálásához Az elektronikus kapcsolás megvalósítása Az un. bipoláris tranzisztor kimeneti karakterisztikáján a lezárt állapotra (a 0 munkapont) az a jellemző, hogy mind a bázisemitter, mind a bázis-kollektor lezáró feszültséget kap. Így a diódákon átfolyó maradékáramok rendkívül kicsik. Ez a működési tartomány a tranzisztor lezárási tartománya. A vezető állapotra (1 munkapont) az a jellemző, hogy a bázis-emmiter és a báziskollektor diódák nyitva vannak. A maradék feszültség igen kis érték. Ez a működési tartomány a tranzisztor telítési tartománya. A MOS, fémoxid tranzisztor mint kapcsoló Az integrált áramköri technika újabb állomása a MOS (Metal Oxid Semiconductor), fémoxid alapú tranzisztor alkalmazásán alapul. A növekményes MOS tranzisztor zérus vezérlő feszültség esetén nem vezet, így nyitásához és zárásához egyféle feszültség

elegendő. Emiatt a digitális áramkörökben az un. növekményes típusú MOS tranzisztorokat szívesen alkalmazzák. Logikai függvények megvalósítása kapcsoló eszközökkel és „útkapcsolású” (3/2-es) elemekkel Logikai függvények megvalósítása elektronikus kapukkal Érzékelők felosztása Elfordulás, elmozdulás érzékelése potenciométerrel, indukált feszültséggel, resorverrel Optikai elven működő elfordulás érzékelés Kódtárcsák az inkrementális kódadóhoz Helyzetérzékelés: taktilisan (kapcsoló), és érintésmentesen (induktív érzékelő) Reed cső és alkalmazása helyzetérzékelésre Érzékelés Hall „kapcsolóval” és nyúlásmérő bélyeggel Villamos végrehajtású mechatronikai rendszer Egyenáramú motor (permanens mágneses gerjesztés) Egyenáramú szervomotor Léptető motor tekercseinek kapcsolása és a háromfázisú váltakozó áramú hálózat Léptető motor

tekercseinek kapcsolása Háromfázisú váltakozó áramú hálózat Szinkron, egyfázisú aszinkron motor és karakterisztikája Szinkron motor és karakterisztikája Egyfázisú aszinkron motor Háromfázisú aszinkron villamos motor közvetlen indítása Hidraulikus aktuátorral működő mechatronikai rendszer A hidraulikus hajtás főbb elemei Hidraulikus aktuátorok (végrehajtó szervek) Hidraulikus útszelepek Hidraulikus szervó- és proporcionál szelep Pneumatikus-villamos digitális jelátalakítás, 5/2-es elektromos vezérlésű szelep Klasszikus elektro-peumatikus rendszer Mechatronika: proporcionális pneumatikus nyomásszelep A programozható logikai vezérlők egységei és felépítése Váltakozó áramú bemeneti fokozat és kimenet Háromfázisú aktuátor vezérlése PLC-vel Galvanikus leválasztású tranzisztoros és triakos kimeneti fokozat felépítése Galvanikus leválasztású tranzisztoros

kimeneti fokozat Triak-os kimeneti fokozat felépítése PLC programnyelvek Structured Text Instruction List Ladder Diagram Sequental Flow Chart Function Block Diagram A létradiagram és utasításlista Mechatronikai rendszer irányítása PLC-vel (1.) módosítás Mechatronikai rendszer irányítása PLC-vel (2.) Kész PLC konfiguráció Sorrendi folyamat tervezés Funkcionális tesztelés módosítás Mechatronikai rendszer irányítása PLC-vel (3.) módosítás