5η Ενότητα: Μάθημα 506.Μηχατρονική Ι

Transcript

1 5η Ενότητα: Μάθημα 506.Μηχατρονική Ι ταυτότητα του μαθήματος συνοπτικά στοιχεία πρόγραμμα εξαμήνου ΤΕΙ Πειραιά Καθηγητής Γ. Χαμηλοθώρης ΜΗΧΑΤΡΟΝΙΚΗ ISL I nt el l i gent Syst ems Lab 1

2 Τυπικό εξάμηνο ε01 Εισαγωγή (κοινή Μηχατρονική Ι και ΙΙ) ε02 Περιεχόμενο Θ506, γενικά (εν. 5,6) ε03 Κυκλώματα χρονισμού (εν. 7,8) ε04 Διακόπτες (εν. 9, 10) ε05 Σύστημα αισθητηρίων (εν. 11, 12, 13) ε06 Τελεστικοί ενισχυτές (εν. 14, 15) ε07 Παρουσίαση θεμάτων εργασιών ε08 Περιστροφική κίνηση (εν. 16) ε09 Ηλεκτροκινητήρες (εν.17, 18) ε10 Οπτοηλεκτρονικά (εν.19, 20) ε11 Οπτοηλεκτρονικά (εν. 21, 22) ε12 Παρουσίαση εργασιών ΤΕΙ Πειραιά Καθηγητής Γ. 2

3 Τυπικό εξάμηνο: εργασίες ε01 Εισαγωγή (κοινή Μηχατρονική Ι και ΙΙ) ε02 Περιεχόμενο Θ506, γενικά (εν. 5,6) ε03 Κυκλώματα χρονισμού (εν. 7,8) ε04 Διακόπτες (εν. 9, 10) ε05 Σύστημα αισθητηρίων (εν. 11, 12, 13) ε06 Τελεστικοί ενισχυτές (εν. 14, 15) ε07 Παρουσίαση θεμάτων εργασιών ε08 Περιστροφική κίνηση (εν. 16) ε09 ΕΞΑΜΗΝΙΑΙΕΣ Ηλεκτροκινητήρες ΕΡΓΑΣΙΕΣ (εν.17, 18) ε10 Οπτοηλεκτρονικά (εν.19, 20) ε11 Οπτοηλεκτρονικά (εν. 21, 22) ε12 Παρουσίαση εργασιών ΤΕΙ Πειραιά Καθηγητής Γ. 3

4 6η Ενότητα: Διδακτική προσέγγιση αντικείμενο διδακτικοί στόχοι ΤΕΙ Πειραιά Καθηγητής Γ. Χαμηλοθώρης ΜΗΧΑΤΡΟΝΙΚΗ ISL I nt el l i gent Syst ems Lab 4

5 Γενικό αντικείμενο διαφορετικές τεχνολογίες οργάνων δράσης και αισθητηρίων όργανο + διάστρωμα = υποσύστημα μετατροπή σημάτων από/πρός κοινό πρότυπο (ψηφιακή επεξεργασία) "Τεχνολογία Οργάνων" ΤΕΙ Πειραιά Καθηγητής Γ. 5

6 Διδακτικοί στόχοι 1ος Στόχος: βασική αντίληψη των τεχνολογιών "οργάνων" φυσικά μεγέθη και μέτρα φυσικά φαινόμενα αρχές μετατροπής ενέργειας αρχές "μετατροπής πληροφορίας" ΑΝΑΛΥΣΗ και ΣΧΕΔΙΑΣΜΟΣ ΜΗΧΑΤΡΟΝΙΚΩΝ ΣΥΣΤΗΜΑΤΩΝ ΤΕΙ Πειραιά Καθηγητής Γ. 6

7 Διδακτικοί στόχοι 2ος Στόχος: παράμετροι κατάταξης και κριτήρια επιλογής οργάνων ασφάλεια λειτουργικά χαρακτηριστικά ενέργεια σήματα ΑΝΑΛΥΣΗ και ΣΧΕΔΙΑΣΜΟΣ ΜΗΧΑΤΡΟΝΙΚΩΝ ΣΥΣΤΗΜΑΤΩΝ ΤΕΙ Πειραιά Καθηγητής Γ. 7

8 Διδακτικοί στόχοι 3ος Στόχος: ευελιξία, εξοικείωση πηγές πληροφοριών (π.χ. τεχνική βιβλιογραφία) εναλλακτικές προσεγγίσεις και λύσεις "τεχνολογική παιδεία" ΑΝΑΛΥΣΗ και ΣΧΕΔΙΑΣΜΟΣ ΜΗΧΑΤΡΟΝΙΚΩΝ ΣΥΣΤΗΜΑΤΩΝ ΤΕΙ Πειραιά Καθηγητής Γ. 8

9 Σημαντικό! σύνδεση με τα θέματα και συντονισμός με τις παραδόσεις και τις ασκήσεις του εργαστηρίου Θ περιστροφική κίνηση, Η/Κ 506 Ε οδήγηση με δύο τροχούς 2 εβδομάδες ΤΕΙ Πειραιά Καθηγητής Γ. 9

10 7η Ενότητα: Το ολοκληρωμένο κύκλωμα χρονισμού ΝΕ555 μορφή και προδιαγραφές συνήθεις συνδέσεις λειτουργία ΤΕΙ Πειραιά Καθηγητής Γ. Χαμηλοθώρης ΜΗΧΑΤΡΟΝΙΚΗ ISL I nt el l i gent Syst ems Lab 10

11 Συνήθεις μορφές συνήθως ΝΕ555 με οκτώ ακροδέκτες ή και ΝΕ556 (διπλό) πολυάριθμοι κατασκευαστές, με βάση το αρχικό κύκλωμα Signetics (1970) πολλές διαφορετικές χρήσεις χαμηλό κόστος αξιοπιστία και αντοχή ΤΕΙ Πειραιά Καθηγητής Γ. 11

12 Εσωτερικό κύκλωμα (αρχή) ΤΕΙ Πειραιά Καθηγητής Γ. 12

13 Μονοσταθής (monostable) σύνδεση Ένας παλμός σε κάθε διέγερση, διάρκειας T w =1,1 R A C ΤΕΙ Πειραιά Καθηγητής Γ. 13

14 Ασταθής (astable) σύνδεση Συνεχείς παλμοί με διάρκεια T H =0,693 (R A +R B )C και T L = 0,693 R B C ΤΕΙ Πειραιά Καθηγητής Γ. 14

15 Λειτουργία [αρχείο.gif: Williamson, 1997] ΤΕΙ Πειραιά Καθηγητής Γ. 15

16 Προδιαγραφές τάση τροφοδοσίας 4,5-18 Volt μέγιστο ρεύμα εξόδου ~ 200 ma μέγιστη συχνότητα 500 KHz - 2 MHz σφάλμα συχνότητας ~5% σφάλμα χρονισμού ~1% χρόνος αποκατάστασης παλμού ~100 ns ΤΕΙ Πειραιά Καθηγητής Γ. 16

17 8η Ενότητα: Εφαρμογές - διατάξεις παραγωγής παλμών ρύθμιση διάρκειας παλμών ρύθμιση πυκνότητας παλμών ρύθμιση ενεργού κύκλου ΤΕΙ Πειραιά Καθηγητής Γ. Χαμηλοθώρης ΜΗΧΑΤΡΟΝΙΚΗ ISL I nt el l i gent Syst ems Lab 17

18 Παραγωγή παλμών... Συνεχείς παλμοί ενεργός χρόνος T H αδρανήςχρόνος T L περίοδος Τ 0 = T H + T L Ενεργός Κύκλος: T H /Τ ο Αδρανής Κύκλος: T L /Τ ο T H T L T O ΤΕΙ Πειραιά Καθηγητής Γ. 18

19 Ρύθμιση διάρκειας παλμών εξωτερικός χρονισμός (ρολόι) σταθερή συχνότητα - μεταβλητή διάρκεια T H ΤΕΙ Πειραιά Καθηγητής Γ. 19

20 Ρύθμιση πυκνότητας παλμών σταθερή διάρκεια, μεταβλητή απόσταση μεταξύ διαδοχικών παλμών ΤΕΙ Πειραιά Καθηγητής Γ. 20

21 Περιορισμός 50% Συνεχείς παλμοί με διάρκεια T H =0,693 (R A +R B )C και T L =0,693 R B C επομένως... Τ 0 =0,693 (R A +2R B )C Ενεργός Κύκλος: T H /Τ ο > 50% Αδρανής Κύκλος: T L /Τ ο < 50% ΤΕΙ Πειραιά Καθηγητής Γ. 21

22 Ρύθμιση κύκλου ανεξάρτητη ρύθμιση T H και T L μέσω των αντιστάσεων προσεγιστικά: T H =0,693 R A C T L =0,693 R B C ΤΕΙ Πειραιά Καθηγητής Γ. 22

23 9η Ενότητα: Οι μηχανικοί διακόπτες τρόπος σύνδεσης μεταβατικό φαινόμενο αρχές εφαρμογής ΤΕΙ Πειραιά Καθηγητής Γ. Χαμηλοθώρης ΜΗΧΑΤΡΟΝΙΚΗ ISL I nt el l i gent Syst ems Lab 23

24 Διακόπτες: ηλεκτρική σύνδεση δύο τρόποι σύνδεσης (ενεργοποίησης): προς την τάση αναφοράς (pull up) προς τη "γή" (pull down) ΤΕΙ Πειραιά Καθηγητής Γ. 24

25 Διακόπτες και "κανονική κατάσταση" δύο ορισμοί της "κανονικής κατάστασης" κανονικά ανοικτός (N.O.) κανονικά κλειστός (N.C.)... ανάλογα με τη θέση σε ηρεμία. ΤΕΙ Πειραιά Καθηγητής Γ. 25

26 Διακόπτες και προστασία μια αντίσταση εν σειρά προστατεύει την ψηφιακή είσοδο από μεγάλες τιμές του ρεύματος όλες οι καταστάσεις είναι ηλεκτρικά ορισμένες είτε στην τάση αναφοράς είτε στο μηδέν (γή, σώμα) ΤΕΙ Πειραιά Καθηγητής Γ. 26

27 Διακόπτες: μεταβατική συμπεριφορά ανεπιθύμητες ηλεκτρικές ταλαντώσεις καταστολή με ηλεκτρονική διάταξη (h/w switch debouncing) ή με λογισμικό (s/w swich de-bouncing) σταθερό σήμα τουλάχιστον για μιά περίοδο "σάρωσης" της ψηφιακής εισόδου ΤΕΙ Πειραιά Καθηγητής Γ. 27

28 Αρχή: όχι "απροσδιόριστα ηλεκτρικά σήματα" τα άκρα ενός ελεύθερου αγωγού παράγονται απρόβλεπτες ηλεκτρικές τάσεις που μπορούν να παραπλανήσουν τις ψηφιακές είσόδους όλα τα άκρα μεταφέρονται στη γή (ηλεκτρικό 0) ή στην τάση αναφοράς (ηλεκτρικό 1) με αντιστάσεις pull-down ή pull-up αντίστοιχα ΤΕΙ Πειραιά Καθηγητής Γ. 28