Ders notu-1 için Tıklayınız..

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.
Özetle;
Tipik bir mekatronik sistemde; bir sinyal
alınır, işlenir ve kuvvet veya hareket şeklinde
dışarıya yine bir sinyal verilir.
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
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
Elektrik
Gücü
Motor
çıkış
Dönme
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
Termometre
Sıcaklık
Ölçme Sistemi
Örneği
giriş
Gerekli
Sıcaklık
Merkezi
Isıtma
Sistemi
Termometre
Kontrol Sistemi
Örneği
Skala
üzerindeki
değer
çıkış
Ayar değerinde
sıcaklık
Ölçme Sistemleri
Ölçülecek
büyüklük
sensör
Sinyal
iyileştirici
Ölçme sistemi ve yapıtaşları
Ölçme sistemi, üç elemandan meydana gelir.
•Sensör
•Sinyal iyileştirici
•Görüntü sistemi
Büyüklüğün
Değeri
Gösterge
Kapalı Çevrim Sisteminin Temel
Elemanları
Karşılaştırma
Elemanı
Referans
değer
Hata
Sinyali
Kontrol
Ünitesi
Ölçülen değer
Düzeltme
Ünitesi
Ölçme
cihazı
Uygulayıcı
Kontrollü
değişken
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
Anahtar
Gerekli
Sıcaklık
Elektrik
Gücü
Sapma
Sinyali
Sıcaklık sinyalinin
geribeslemesi
Elektrik
sobası
Sabit
Sıcaklık
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
Çamaşır Makinesi Sistemi
saat
program
Kontrol
ünitesi
Su
seviyesi
pompa
valf
ısıtıcı
motor
Çamaşır
makinesi
tamburu
Su
sıcaklığı
Tambur
hızı
Kapalı
Kapı
Su seviyesi, su sıcaklığı, tambur hızı ve kapalı kapıdan gelen çıkışlardan geribesleme