5η Ενότητα: Μάθημα 506.Μηχατρονική...

1ΤΕΙ Πειραιά Καθηγητής Γ. Χαμηλοθώρης ΜΗΧΑΤΡΟΝΙΚΗISL I nt el l i gent Syst ems Lab

5η Ενότητα:Μάθημα 506.Μηχατρονική Ι

• ταυτότητα του μαθήματος• συνοπτικά στοιχεία• πρόγραμμα εξαμήνου

ΤΕΙ Πειραιά Καθηγητής Γ. Χαμηλοθώρης ΜΗΧΑΤΡΟΝΙΚΗISL Intelligent Systems Lab

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


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 Ηλεκτροκινητήρες (εν.17, 18) ε10 Οπτοηλεκτρονικά (εν.19, 20) ε11 Οπτοηλεκτρονικά (εν. 21, 22) ε12 Παρουσίαση εργασιών

ΕΞΑΜΗΝΙΑΙΕΣ ΕΡΓΑΣΙΕΣ


6η Ενότητα:Διδακτική προσέγγιση

• αντικείμενο• διδακτικοί στόχοι


5

Γενικό αντικείμενο

διαφορετικές τεχνολογίες οργάνων δράσης και αισθητηρίων

όργανο + διάστρωμα = υποσύστημα

μετατροπή σημάτων από/πρός κοινό πρότυπο (ψηφιακή επεξεργασία)

"Τεχνολογία Οργάνων"


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


7


2ος Στόχος: παράμετροι κατάταξης και κριτήρια επιλογής

οργάνων• ασφάλεια• λειτουργικά χαρακτηριστικά

• ενέργεια

• σήματα



8


3ος Στόχος: ευελιξία, εξοικείωση

• πηγές πληροφοριών (π.χ. τεχνική βιβλιογραφία)• εναλλακτικές προσεγγίσεις και λύσεις• "τεχνολογική παιδεία"



9

Σημαντικό!

• σύνδεση με τα θέματα και συντονισμός με τις παραδόσεις και τις ασκήσεις του εργαστηρίου. . .

506Ε

506Θ

2 εβδομάδες

περιστροφική κίνηση, Η/Κ οδήγηση με δύο

τροχούς


7η Ενότητα: Το ολοκληρωμένο κύκλωμα χρονισμού ΝΕ555

• μορφή και προδιαγραφές• συνήθεις συνδέσεις• λειτουργία


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


12

Εσωτερικό κύκλωμα (αρχή)


13

Μονοσταθής (monostable) σύνδεση

Ένας παλμός σε κάθε διέγερση, διάρκειας

Tw=1,1 RA C


14

Ασταθής (astable) σύνδεση

Συνεχείς παλμοί με διάρκεια

TH=0,693 (RA+RB)C και TL= 0,693 RBC


15

Λειτουργία

[αρχείο .gif: Williamson, 1997]


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


8η Ενότητα: Εφαρμογές - διατάξεις παραγωγής παλμών

• ρύθμιση διάρκειας παλμών• ρύθμιση πυκνότητας παλμών• ρύθμιση ενεργού κύκλου


18

Παραγωγή παλμών...

Συνεχείς παλμοίενεργός χρόνος TH

αδρανήςχρόνος TL

περίοδος Τ0= TH + TL

Ενεργός Κύκλος: TH/Το

Αδρανής Κύκλος: TL/Το

TH TL

TO


19

Ρύθμιση διάρκειας παλμών

εξωτερικός χρονισμός (ρολόι)

σταθερή συχνότητα - μεταβλητή διάρκεια TH


20

Ρύθμιση πυκνότητας παλμών

σταθερή διάρκεια, μεταβλητή απόσταση μεταξύ διαδοχικών παλμών


21

Περιορισμός 50%

Συνεχείς παλμοί με διάρκεια

TH=0,693 (RA+RB)C και TL=0,693 RBC

επομένως...

Τ0=0,693 (RA+2RB)C

Ενεργός Κύκλος: TH/Το > 50%

Αδρανής Κύκλος: TL/Το < 50%


22

Ρύθμιση κύκλου

ανεξάρτητη ρύθμιση TH και TL μέσω των αντιστάσεων

προσεγιστικά:

TH=0,693 RAC

TL=0,693 RBC


9η Ενότητα: Οι μηχανικοί διακόπτες

• τρόπος σύνδεσης• μεταβατικό φαινόμενο• αρχές εφαρμογής


24

Διακόπτες: ηλεκτρική σύνδεση

δύο τρόποι σύνδεσης (ενεργοποίησης): προς την τάση αναφοράς (pull up) προς τη "γή" (pull down)


25

Διακόπτες και "κανονική κατάσταση"

δύο ορισμοί της "κανονικής κατάστασης" κανονικά ανοικτός (N.O.) κανονικά κλειστός (N.C.)

... ανάλογα με τη θέση σε ηρεμία.


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)


27

Διακόπτες: μεταβατική συμπεριφορά

• ανεπιθύμητες ηλεκτρικές ταλαντώσεις • καταστολή με ηλεκτρονική διάταξη (h/w switch de-

bouncing) ή με λογισμικό (s/w swich de-bouncing)• σταθερό σήμα τουλάχιστον για μιά περίοδο

"σάρωσης" της ψηφιακής εισόδου


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

5η Ενότητα: Μάθημα 506.Μηχατρονική...

Documents

Transcript of 5η Ενότητα: Μάθημα 506.Μηχατρονική...