V. Ambrožič: Osnove mehatronike

Univerza v Ljubljani

Fakulteta za elektrotehniko

1

Osnove Osnove mehatronikemehatronike

Elektrotehnika – 1. stopnja

prof. dr. Vanja Ambrožič

Laboratorij za regulacijsko tehniko in močnostno elektroniko (LRTME)

vanjaa@fe.uni-lj.si

http://lrt2.fe.uni-lj.si

V. Ambrožič: Osnove mehatronike

Univerza v Ljubljani

Fakulteta za elektrotehniko

2

Tip predmeta: Izbirni – splošni Šifra predmeta: 011Skupno število ur predavanj: 30 (2 uri/teden)Skupno število ur Laboratorijskih vaj: 30 (2 uri/teden)ECTS: 5

V. Ambrožič: Osnove mehatronike

Univerza v Ljubljani

Fakulteta za elektrotehniko

3

MEHATRONIKA = MEHAnika + elekTRONIKA

sinergija (medsebojno dopolnjevanje) mehanike, elektronike in računalništva med projektiranjem in realizacijo tehnološkega sistema.

V. Ambrožič: Osnove mehatronike

Univerza v Ljubljani

Fakulteta za elektrotehniko

4

MEHANIKA ELEKTRON.

REGULACIJE RAČUNAL.

el. pogoni

CAD regul.

vezja

digitalni krmilni

sistemi

MEHATRONIKA

µµµµP simul.

meril.

pretv. model.

sistema

Interdisciplinarno področje, ki vključuje aplikacije inženirskih znanj iz mehanike, računalništva, splošne elektrotehnike in regulacij

V. Ambrožič: Osnove mehatronike

Univerza v Ljubljani

Fakulteta za elektrotehniko

5

V. Ambrožič: Osnove mehatronike

Univerza v Ljubljani

Fakulteta za elektrotehniko

6

MEHATRONIKA

� Digitalna logika� Komunikacijski sistemi� Detekcija napak� Načrtovanje logičnih sistemov� Sekvenčna logika� Računalniške arhitekture in

mikroprocesorji� Sistemski vmesniki� Programirljivi krmilniki� Vgrajeni procesorji

Računalniki in logični sistemi

Programska oprema in zajem podatkov

Senzorji in aktuatorji Modeliranje fizikalnega sistema

Signali in sistemi

� Sistemi za zajem podatkov� Dajalniki in merilni sistemi� A/D in D/A pretvorba� Ojačevalniki� Računalniško vodeni merilni sistemi� Softversko inženirstvo� Protokoliranje podatkov

SENZORJI� Linearni in rotacijski senzorji� Senzorji pospeška� Senzorji sile, navora in pritiska� Senzorji pretoka� Meritev temperature� Senzorji oddaljenosti� Detekcija svetlobe in vida� Naprave z optičnimi vkalni� Mikro in nano senzorjiAKTUATORJI� Elektromehanski aktuatorji� Električni motorji� Piezoelektrični aktuatorji� Pnevmatski in hidravlični aktuatorji� Mikro in nano aktuatorji

� Mehanika trdnih teles� Translacijski in rotacijski sistemi� Fluidi� Električni sistemi� Termični sistemi� Mikro in nano sistemi� Rotacijski mikroelektromehanski

sistemi� Analogije fizikalnih sistemov

� Mehatronsko modeliranje� Signali in sistemi v mehatroniki� Odzivi dinamičnih sistemov� Metode lege korenov� Metode frekvančnih odzivov� Metode spremenljivk stanj� Stabilnost� Opazovalniki in Kalmanovi filtri� Načrtovanje digitalnih filtrov� Načrtovanje optimalne regulacije� Načrtovanje adaptivnih in nelinearnih

regulacijskih sistemov� Nevronske mreže in fuzzy logika� Inteligentni nadzor� Identifikacija in optimizacija načrta

V. Ambrožič: Osnove mehatronike

Univerza v Ljubljani

Fakulteta za elektrotehniko

7

V. Ambrožič: Osnove mehatronike

Univerza v Ljubljani

Fakulteta za elektrotehniko

8

weight

elastic memberpointer

bevel gear

rack attached to deflecting beam

strain gauge bridge

display

op-amp

micro-processor

(a) mechanical solution (b) mechatronic solution

load cells

weight

a) mehanska rešitev b) mehatronska rešitev

elastični člen kazalec

vogelni prenos

tračnica povezana z odklonsko gredjo

mostiček z uporovnimi lističi

operacijski ojačevalnik

µP prikazovalnik

teža teža

Primer:Mehanska/elektronska tehtnica

V. Ambrožič: Osnove mehatronike

Univerza v Ljubljani

Fakulteta za elektrotehniko

9

priključek za

SCSI vmesnik

aktuator

os aktuatorja

ročica

aktuatorja

drsnik z glavo

tračni kabel za

povezavo glav

z logiko

diski

osnovno ohišje

močnostni

priključek

luknje za

montažne

vijake

luknje za vijake za

pritrditev pokrova

tesnilo

premostitve

vreteno

Primer:Trdi disk

V. Ambrožič: Osnove mehatronike

Univerza v Ljubljani

Fakulteta za elektrotehniko

10

Batt C

Trifazni

tranzistorski

pretvornik

(VSI)

Krmilno – zaščitna logika (ICS)

Krmiljenje Krmiljenje

Meritev Meritev

Dvosmerni

DC/DC

presmernik

EKS

Meritev

Dvosmerni

DC/DC

presmernik

Primer:Skuter z zaganjačem/ojačevalnikom momenta

V. Ambrožič: Osnove mehatronike

Univerza v Ljubljani

Fakulteta za elektrotehniko

11

PrimerMAGLEV

V. Ambrožič: Osnove mehatronike

Univerza v Ljubljani

Fakulteta za elektrotehniko

12

PrimerVetrna elektrarna

V. Ambrožič: Osnove mehatronike

Univerza v Ljubljani

Fakulteta za elektrotehniko

13

PrimerOsebni avto

V. Ambrožič: Osnove mehatronike

Univerza v Ljubljani

Fakulteta za elektrotehniko

14

Primer:Laserski tiskalnik

V. Ambrožič: Osnove mehatronike

Univerza v Ljubljani

Fakulteta za elektrotehniko

Primer:Laserski tiskalnik

V. Ambrožič: Osnove mehatronike

Univerza v Ljubljani

Fakulteta za elektrotehniko

16

tip okus voh sluh vid

govor gib

SPOMIN

SPREJEM OBDELAVA INFORMACIJ IZDAJA

OKOLICA

ČLOVEK

Slika 1.2: Pretok informacij pri človeku

V. Ambrožič: Osnove mehatronike

Univerza v Ljubljani

Fakulteta za elektrotehniko

17

OBDELAVA SIGNALOV

PROGRAM, ŽELENE VREDNOSTI,

MEJNE VREDNOSTI itd.

D1

D2

D3

O1

O2

I1

I3

I2

S1

S2

S3

T1

T2

Q1

Q2

MERITEV IZDAJA UKAZOV

Legenda: I1, I2, I3 - fizikalne veličine na vhodu Q1, Q2 - fizikalni veličini na izhodu D1, D2, D3 - dajalniki vhodnih signalov O1, O2 - dajalnika izhodnih signalov S1, S2, S3 - vhodni signali T1, T2 - izhodna signala

Slika 1.3: Pretok informacij pri krmilju