8. Mechatronika na co dzień - zsnowydwor.szkolna.net

ANNA KROKOS

8. Mechatronika na co dzieńCzym jest mechatronika? Mechatronika jest dziedziną inżynierii stanowiącą połączenie inżynierii mechanicznej, elektrycznej,automatyki i robotyki, służącą projektowaniu i wytwarzaniu nowoczesnych urządzeń.Pojęcie mechatronika powstało jako połączenie dwu słów:

mechanika + elektronika = mechatronika

System mechatroniczny: to integracja maszyn i układów mechanicznych, urządzeń elektronicznych i elektrycznych,oprogramowania komputerowego celem otrzymania produktu „inteligentnego”, przystosowującego się do zmiennychwarunków otoczenia i przeznaczenia.

Zadanie 8.1

WSiPnet » E-podręcznik » Technika na co dzień E81101 https://app.wsipnet.pl/podreczniki/strona/139607

Strona 41 z 43 2020-04-21 11:52

https://app.wsipnet.pl/upload/ep/packages/289/38517/img/241.png





Zadanie 8.1

Na podstawie powyższego schematu wyjaśnij, co oznacza, że mechanika jest interdyscyplinarną dziedziną wiedzy. Swoje


Strona 41 z 43 2020-04-21 11:52

Termin „mechatronika” wprowadzili w 1969 roku przedstawiciele firmy Yaskawa Electric Corporation, a od 1971 roku stał sięchroniony jako nazwa handlowa. Używano go jako określenie urządzeń mechanicznych wspieranych przez układy elektroniczne.Pierwszymi urządzeniami tego typu były lustrzankowe aparaty fotograficzne, w których zastosowano mechatroniczne podejścieprzy projektowaniu układu podnoszenia lustra. Od 1982 roku termin „mechatronika” przestał być chroniony prawem handlowym.Mechatronika jest wszechobecna w życiu współczesnego człowieka. Stykamy się z nią w nowoczesnych aparatach fotograficznych,napędach dysków komputerowych, samochodach itd. Mechatronika uczy, jak urządzenia mechaniczne zastąpić inteligentnymisystemami elektromechanicznymi. W obszarze konstrukcji mechanicznych osiągnięto granice możliwości konstrukcyjnych itechnologicznych. Nowe konstrukcje realizowane w ujęciu klasycznym nie gwarantują dalszej poprawy parametrów użytkowych ifunkcjonalnych. I tu właśnie wkracza mechatronika.Przykładem zastosowania mechatroniki może być projektowanie modelu współczesnego samochodu przez zespół inżynierów,który wykorzystuje wiedzę z zakresu informatyki, elektroniki, mechaniki, robotyki i automatyki.

Mechatronika to całkiem nowy model pracy układu mechanicznego, w którym istnieje oddziaływanie między częściamimechanicznymi, elektrycznymi, elektronicznymi i programami sterującymi.

przemyślenia i spostrzeżenia omów z koleżankami i kolegami z klasy. Wyjaśnienie zapisz w zeszycie.

Zadanie 8.2


Strona 41 z 43 2020-04-21 11:52

#

Zadanie 8.2

Wyjaśnij, dlaczego współczesny samochód jest urządzeniem mechatronicznym. Swoje obserwacje zapisz w zeszycie.


Strona 41 z 43 2020-04-21 11:52

Jeżeli uważnie przyjrzymy się różnym urządzeniom, zauważymy, że większość z nich ma wyświetlacze i programatory. Ponadtoliczba elementów elektronicznych w klasycznych urządzeniach mechanicznych znacznie się ostatnimi czasy zwiększyła.Przykładowo: nowoczesna pralka potrafi zważyć pranie, właściwie dobrać ilość wody i czynnika piorącego oraz temperaturę, atakże odprowadzić wodę. Dobiera też parametry wirowania i suszenia, tak aby pranie nie uległo uszkodzeniu. Ponadto rozpoczęciepracy można zaprogramować na określoną godzinę w danym dniu.Nasuwa się pytanie: Dlaczego pralka ma tak rozbudowane funkcje?Automatyczny dobór funkcji prania skutkuje oszczędnością energii, a dopasowanie parametrów prania, wirowania i suszenia dorodzaju materiału powoduje mniejsze zużycie odzieży. Dodatkowo można wyróżnić:

Dlaczego starsze pralki nie miały możliwości np. płynnej regulacji prędkości wirowania? Problem sprowadza się do sterowaniaprędkością obrotową silników elektrycznych prądu przemiennego. Takie silniki w starszych urządzeniach wykorzystywano tylkojako napęd. Za regulację prędkości odpowiadały przekładnie (np. przekładnia pasowa zmniejszająca prędkość obrotową). Jeżeliwystępował problem sterowania prędkością obrotową, korzystano głównie z napędów prądu stałego, a tych ze względówtechnologicznych i ekonomicznych nie umieszczano w pralkach.Obecnie dynamiczny rozwój układów elektroenergetycznych do zasilania silników prądu przemiennego w połączeniu zalgorytmami sterowania i cyfrowymi regulatorami umożliwia precyzyjne sterowanie prędkością obrotową silników elektrycznych.Mechatronicznych urządzeń domowego użytku można wyróżnić w naszym otoczeniu znacznie więcej.

korzyści ekologiczne, które polegają na zmniejszeniu zanieczyszczania środowiska w wyniku produkcji energii (oszczędzanieenergii podczas prania);

większą trwałość pranej odzieży, co powoduje mniejsze zużycie energii (podczas produkcji odzieży), mniejszą ilość odpadów(zużyta odzież);

ergonomię (prosta i funkcjonalna obsługa pralki);

wydłużenie eksploatacji przez podwyższenie niezawodności, która polega na dopasowaniu parametrów procesu domożliwości urządzenia.

Produkt mechatroniczny


Strona 41 z 43 2020-04-21 11:52

#

Zadanie 8.3


Strona 41 z 43 2020-04-21 11:52

Zadanie 8.3

Wymień urządzenia mechatroniczne, z którymi masz do czynienia na co dzień. Odpowiedź przedyskutuj z koleżankami ikolegami z klasy, a następnie zapisz w zeszycie.

Zadanie 8.4


Strona 41 z 43 2020-04-21 11:52

Zadanie 8.4

Na podstawie poniższego schematu narysuj tabelę w zeszycie i odpowiednio ją uzupełnij.

Nazwaurządzenia

Jakie cechy, elementy budowy, podzespołydecydują o tym, że urządzenie można nazwać

mechatronicznym?

Przykładyzastosowaniaopisywanego

urządzenia

1.

2.

3.

...


Strona 41 z 43 2020-04-21 11:52

Chcesz wykonać urządzenie mechatroniczne?Powszechna dostępność różnych podzespołów mechanicznych, elektronicznych i komputerowych sprawia, że przy odrobiniewysiłku i ty możesz zbudować urządzenie mechatroniczne. Jakie? Przykładowo: robota jezdnego, który omija przeszkodynapotkane na drodze, termometr cyfrowy, automat opuszczający i podnoszący rolety okienne w zależności od pory dnia, zegarcyfrowy włączający i wyłączający różne urządzenia elektryczne o zaprogramowanych godzinach, domową stację meteo (zdostępem przez internet), sterownik oświetlenia i ogrzewania w akwarium i wiele, wiele innych. Granicą jest tylko twoja wyobraźnia!Do budowy urządzeń mechatronicznych możesz wykorzystać platformę Arduino (www.arduino.cc).

Produkt mechatroniczny


Strona 41 z 43 2020-04-21 11:52

#

http://www.arduino.cc

Czym jest Arduino?Arduino to projekt, w którego skład wchodzą fizyczna platforma, stworzona na bazie prostej płytki z mikrokontrolerem, orazśrodowisko programistyczne służące do tworzenia oprogramowania. Pozwala na podłączenie i odczytanie wartości z czujników,przełączników oraz innych urządzeń wejściowych, a także na podłączenie peryferii, dzięki którym można sterować diodami,silniczkami itp.

Jak działa Arduino?W czasie pracy z Arduino będziemy wykorzystywać głównie trzy pojęcia:

Być może brzmi to nieco tajemniczo, ale wszystko sprowadza się do zaledwie kilku linijek kodu. Kodu, który sprawdzi, co jest nawejściu (np. odczyta temperaturę z czujnika temperatury), i zależnie od pomiaru uruchomi urządzenie podpięte pod jedno z wyjść(np. grzałkę).

Płytka z mikrokontrolerem

wejścia – służą do podłączania do Arduino najróżniejszych czujników, np. temperatury, światła, czy zwykłych przycisków ipotencjometrów;

wyjścia – do wyjść będziemy podłączać wszystkie urządzenia, którymi chcemy sterować za pomocą Arduino. Może to być naprzykład silnik opuszczający rolety, wyświetlacz pokazujący aktualną temperaturę w akwarium, grzałka ogrzewającą wodęczy oświetlenie włączane o określonych godzinach;

program – jest on „mózgiem” całego układu. Arduino jest tylko zlepkiem elektronicznych elementów, które same w sobie nicnie potrafią. Żeby wszystko zaczęło żyć własnym życiem, musimy napisać program, który zależnie od tego, co pojawi się nawejściach, będzie sterował wyjściami.


Strona 41 z 43 2020-04-21 11:52

#

Zadanie 8.5


Strona 41 z 43 2020-04-21 11:52

#

Zadanie 8.5

Na podstawie informacji z podręcznika i internetu wspólnie z koleżankami i kolegami z klasy opracujcie i wykonajcie projektdowolnego urządzenia mechatronicznego sterowanego przez platformę Arduino. Do realizacji projektu niezbędne będąinformacje i umiejętności z zakresu programowania zdobyte na lekcjach informatyki.Pamiętajcie, że projekt ma zawierać:

temat (nazwa projektowanego urządzenia),

cele,


Strona 41 z 43 2020-04-21 11:52

dokumentację.


Strona 41 z 43 2020-04-21 11:52

8. Mechatronika na co dzień - zsnowydwor.szkolna.net

Documents

Transcript of 8. Mechatronika na co dzień - zsnowydwor.szkolna.net