hlektrotexnia

ΗΛΕΚΤΡΟΤΕΧΝΙΑ ΚΑΙ ΗΛΕΚΤΡΙΚΕΣ ΜΗΧΑΝΕΣ Νίκος Ασπράγκαθος Καθηγητής Ομάδα Ρομποτικής http://www.mech.upatras.gr/~Robotics/

Εκπαιδευτική Διαδικασία • Διδασκαλία θεωρίας και ασκήσεων 5 ώρες • Εργαστηριακές ασκήσεις – 3 ώρες επίλυση κυκλωμάτων με Η/Υ (Υπολογιστικό κέντρο) – 5 ώρες με συσκευές και όργανα (2ος Όροφος)

• Βιβλία και σημειώσεις κ. Αναλυτή (2ος Όροφος) • Ανακοινώσεις http://www.mech.upatras.gr/~Robotics/ • Εξετάσεις με δεδομένο τυπολόγιο • Βαθμός – 85% γραπτό, 15% εργαστηριακές ασκήσεις

Σκοπιμότητα του μαθήματος • Σύγχρονη Ηλεκτρομηχανική και Μηχανοτρονική Τεχνολογία • Σύνθετες συσκευές διατάξεις και μηχανές που συμπεριλαμβάνουν Ηλεκτρικά Στοιχεία και Κυκλώματα • Ολοκληρωμένος Σχεδιασμός. • Διεπιστημονική Ομάδα σχεδιασμού. • Διεπαφή και επικοινωνία με μηχανικούς άλλων ειδικοτήτων • Η θεωρία και οι βασικοί νόμοι στηρίζουν την εξέλιξη της τεχνολογίας. Η πολυπλοκότητα μεταβάλλεται

Από τη Μηχανολογία στη Μηχανοτρονική Τεχνολογία Πληροφορικής

Μηχανολογία

Εκμηχανισμός

Ηλεκτρομηχανικά Συστήματα

Ηλεκτρική Τεχνολογία

Ηλεκτρονική Τεχνολογία

ΜΗΧΑΝΟΤΡΟΝΙΚΗ

Μηχανοτρονική (Mechatronics) • Μηχανο-(λογία)+(Ηλεκ)τρονική=Μηχανοτρονική • Mechanics+Electronics=Mechatronics

Ιστορική εξέλιξη της τεχνολογίας

Τυπικό Μηχανοτρονικό Σύστημα

Μηχανοτρονικά Συστήματα

Το Μηχανοτρονικό Αυτοκίνητο

environmental control air bags

navigation systems

engine management

reversing control

collision avoidance lane following

4-wheel drive

drive-by-wire 4-wheel steering active suspension

traction control

Αυτοκίνητα

Σύστημα διεύθυνσης αυτοκινήτου

Εικόνες ρομπότ

Βίντεο ρομπότ

Κινητήρες

The Patent Office model of Thomas Davenport’s motor.

A replica of Nikola Tesla's 1888 AC motor.

Βιομηχανικοί αυτοματισμοί

Επικοινωνιακό κενό

Η αντίληψη “over the wall” στον σχεδιασμό και την μεταφορά τεχνολογίας

Σχετικά μαθήματα και δραστηριότητες • • • •

Ηλεκτρονικά Συστήματα αυτομάτου Ελέγχου Βιομηχανικός Αυτοματισμός Ρομποτική

• Λέσχη Ρομποτικής http://www.mech.upatras.gr/~robgroup/

ΦΥΣΙΚΗ (ΗΛΕΚΤΡΙΣΜΟΣ) ΚΑΙ ΗΛΕΚΤΡΟΤΕΧΝΙΑ ΣΧΕΣΕΙΣ ΚΑΙ ΔΙΑΦΟΡΕΣ ΦΥΣΙΚΗ

ΗΛΕΚΤΡΟΤΕΧΝΙΑ

ΣΧΕΣΗ

ΒΑΣΗ

ΕΠΙΚΟΔΟΜΗΜΑ

ΕΞΕΤΑΣΗ ΦΑΙΝΟΜΕΝΩΝ

ΠΟΙΟΤΙΚΗ

ΠΟΣΟΤΙΚΗ

ΠΡΟΣΕΓΓΙΣΗ

ΑΝΑΛΥΤΙΚΗ

ΑΝΑΛΥΤΙΚΗ-ΣΥΝΘΕΤΙΚΗ ΣΧΕΔΙΑΣΜΟΣ

Υπόθεση Φυσικό μοντέλο Πειραματική επαλήθευση Μαθηματικό μοντέλο Ανάλυση

ΜΕΓΕΘΟΣ ΔΙΑΤΑΞΕΩΝ (ΚΥΚΛΩΜΑΤΩΝ)

ΜΙΚΡΟ

Φυσικό μοντέλο Μαθηματικό μοντέλο Επίλυση Ποιοτική εξήγηση και επαλήθευση Σχεδιασμός Δίνονται: Προδιαγραφές Είσοδος-έξοδος Ασφάλεια κλπ. Ζητούνται: Σύνθεση διάταξης (κυκλώματος) ΜΕΓΑΛΟ

Μεγέθη Ρευμάτων και Τάσεων στη Φύση και την Τεχνολογία Τάση (V) 108 10

6

104

10

2

100 10-2

-4

Περιπτώσεις Κεραυνός Γραμμές μεταφοράς Καθοδικός σωλήνας τηλεόρασης Μεγάλος βιομηχανικός κινητήρας Οικιακή κατανάλωση Μπαταρία αυτοκινήτου Τροφοδοτικό υπολογιστή Τάση κατά μήκος του θώρακα παραγόμενη από την καρδιά

10 10-6 10

-8

Ρεύμα (Α) 106 10

4

102 10 10

0

-2

10-4 10-6 -8

Περιπτώσεις Κεραυνός Μεγάλος βιομηχανικός κινητήρας Οικιακή κατανάλωση Ηλεκτροπληξία Κατώφλι αίσθησης Μνήμες υπολογιστή

10 10-10 10-12

Κεραία λήψης ραδιοφώνου

10

-14

Συνάψεις νευρώνων

Ανάλυση κυκλωμάτων

Φ υ σ ικ ή Σ υ σκ ευή

Γ ρ α μ μ ικ ό κ υ κ λ ω μ α τ ικ ό πρότυπο της φ υ σ ικ ή ς σ υ σ κ ευ ή ς

Δ ια δ ικ α σΕίαπ ίλ υ σ η ς • ο ρ ισ μ ό ς σ υ σ τ ή μ α τ ο ς α να φ ορ ά ς κ α ι μ ετα βλη τώ ν • Ε ξα γ ω γή Ε ξισ ώ σ εω ν • Ε π ίλ υ σ η Ε ξισ ώ σ εω ν

Ε ρ μ η νεία τ ω ν α πο τελ εσ μ ά τω ν

Σχεδίαση Κυκλωμάτων Προδιαγραφές

Σχεδιασμός Συσκευής

Ανάλυση Κυκλωμάτων

Μετατροπές

ΟΧΙ

Ικανοποιούνται οι προδιαγραφές;

ΝΑΙ ΤΕΛΟΣ

Διδακτική προσέγγιση • Κυκλώματα συγκεντρωμένων παραμέτρων • Νόμοι του Kirchoff • Ορισμός φοράς αναφοράς ρευμάτων και τάσεων • Σχέση τάσης – ρεύματος των ηλεκτρικών στοιχείων V=(.) I • Ισοζύγιο και μετατροπή ισχύος (ενέργειας)

Σχέσεις ρεύματος-τάσης στα βασικά παθητικά ηλεκτρικά στοιχεία V =RI

(V = 0 ) I =0

υ ( t ) = R i( t )

V =RI

υ ( t ) = ( LD ) i ( t )

V = ( jLω ) I

 1   i ( t ) υ ( t ) =   ( CD ) 

 1   I V =   jωC 

Αντίσταση D=

d dt