Bazele Sistemelor Mecatronice

CUPRINS

CUPRINS.....................................................................................................................	1
1. INTRODUCERE..........................................................................................................	1
1.1 Conceptul de "mecatronica" : definitii; modele…………………….……......................	5
1.2 Evolutia sistemelor mecatronice: de la sisteme pur mecanice la sisteme mecatronice............................................................................................................	7
1.3 Clasificarea sistemelor mecatronice…………………………....…............................…	12
1.4 Considera ii privind proiectarea sistemelor mecatronice………………...................…	19
1.5 Dezvoltarea educa iei în domeniul mecatronicii…………………….…......................…	24
2 EXEMPLE DE SISTEME MECATRONICE………………………………...........................................	33
2.1 Automobilul……………………………………………………...........................................	33
2.1.1 Automobilul modern ® sistem mecatronic: câteva argumente…….........	33
2.1.2 CAN BUS – exemplu de magistrala seriala în automobil……….................	39
2.2 Robotii industriali………………...…………………………............................................	43
2.3 Roboti mobili………………………………………………….............................................	46
2.3.1 Consideratii; variante; aplicatii………………….......................................	46
2.3.2 Roboti umanoizi: problematica; perspective………………………..............	50
2.3.2.1 Mersul biped………………………………………………..............	50
2.3.2.2 Manipularea si prinderea……………….…………………...…....	52
2.3.3 Robotii LEGO………………………………………..…………...........	55
2.3.3.1 Configuratia robotului mobil…………….………………....….....	57
2.3.3.2 Algoritmi si programe pentru urmarirea traiectoriei cu un senzor de lumina........................................................................	59
2.3.3.3 Urmarirea traiectoriei cu ajutorul unei camere video si a Vision Center..............................................................................	61
2.4 Sistemele compact disc……………………………………………...….................…….........	62
3. MODELAREA SISTEMELOR MECATRONICE. ANSAMBLUL MOTOR - MECANISM DE ACTIONARE SARCINA................................................................................................................................	67
3.1 Modelarea sistemelor mecatronice……………………………..……….....................…...	67
3.1.1 Consideratii generale………………………………………………....................	67
3.1.2 Analogii între sistemele mecanice si electrice…………...…….........………	67
3.1.3 Marimi generalizate pentru componentele sistemelor mecatronice…......	71
3.1.3.1 Efort si flux……………………………………………....…........….	71
3.1.3.2 Grafuri Bond…………………………………………..…….........	72
3.2 Ansamblul motor – mecanism de actionare – ………..................…………….............	79
3.2.1 Considera ii generale…………………………………...…………….................	79
3.2.2 Reducerea maselor/momentelor de inertie………………………................	82
3.2.3 Reducerea fortelor/momentelor……………………………………................	87
3.2.4 Stabilirea profilurilor de si determinarea vitezelor si acceleratiilor…........................................................................................	89
4 SENZORI.......................................................................................................................	95
4.1 Consideratii generale; definitie; clasificari………………..........………………................	95
4.1.1 Consideratii generale; ce este senzorul?………........………………....……..	95
4.1.2 Clasificari……………........………………………………………....………..........	97
4.2 Senzori de pozitie si deplasare………………………............…….....………………..........	102
4.2.1 Clasificare; Solutii de montare…………………........................................	102
4.2.2 Senzori de pozitie/deplasare analogici………………………………............	105
4.2.2.1 Principiul masurarii analogice a deplasarilor.......................	105
4.2.2.2 Potentiometrul……………………………….………...………......	105
4.2.2.3 Resolverul…………………………………………………..............	108
4.2.3 Senzori de pozitie si deplasare numerici……………..........………………....	111
4.2.3.1 Senzori numerici incrementali……........…….………...….......	111
4.2.3.2 Senzori numerici absoluti………………………………….......	125
5 SISTEME DE ACTIONARE………………………………………………………..............................	129
5.1 Notiuni; forme de energie; clasificare……….................……………………………........	129
5.2 Consideratii privind motoarele pas cu pas (MPP)….………................…………….......	131
5.2.1 Prezentarea motoarelor pas cu pas…………….……………………...........	131
5.2.2 Constructia si functionarea motoarelor pas cu pas…………………........	133
5.2.3 Marimi caracteristice ale motoarelor pas cu pas…………………….........	138
5.2.4 Metode de a motoarelor pas cu pas……………………................…........	139
5.2.5 Scheme de a MPP……………………….......................………………….....	142
5.2.5.1 Distribuitorul de impulsuri…………………………………......	143
5.2.5.2 Blocul tranzistoarelor de putere……………………………....	144
5.2.6 Solutii pentru fortarea curentului prin fazele MPP…………………..........	146
5.2.6.1 Fortarea prin serie……………………………….............…....	146
5.2.6.2 Fortarea prin tensiune……………………………………........	146
5.2.7 Solutii pentru supresare……………………………………….....………........	149
5.2.8 Circuite integrate destinate comenzii MPP…………………....……….......	149
5.2.8.1 CI care include numai blocul de putere………………………	150
5.2.8.2 CI pentru distribuirea impulsurilor pe faze………………….	152
5.2.8.3 CI cu functii complete…………………………………….......	153
5.2.8.4 Circuite complexe pentru comanda MPP……………………....	155
5.3 Servomotoare de curent continuu…………………………………………..................	156
5.3.1 Principiul de functionare si variantele constructive…………………........	156
5.3.2 Controlul vitezei servomotoarelor de c.c……………………………........	162
5.3.3 Circuite integrate pentru comanda servomotoarelor de curent continuu................................................................................................	165
5.3.3.1 Circuite integrate pentru comanda motoarelor de c.c. cu perii...........................................................................................	165
5.3.3.2 Circuite integrate pentru comanda servomotoarelor de c.c. perii (BLDC)……………………………………………………...................	169
5.3.4 Profiluri de si rapoarte de transmitere optime, în cazul actionarilor cu motoare de c.c……………………………………….........	173
5.3.4.1 Optimizarea profilurilor de viteza………………………...........	173
5.3.4.2 Optimizarea parametrilor mecanismelor de act ionare….....	175
5.4 Actuatori piezoelectrici……………………………………………………..................	177
5.4.1 Performante, avantaje, domenii de utilizare…………………………........	177
5.4.2 Principiile de ale actuatorilor piezoelectrici……………………................	178
5.4.3 Alungirea unui PZT supus unor solicitari externe…………………............	179
5.4.4 Regimul dinamic al actuatorilor piezoelectrici……………………............	180
5.4.5 Controlul PZT………………………………………………………..................	181
5.4.6 Solutii constructive pentru PZT……………………………………...............	182
5.4.7 Actuator piezoelectric oscilant………………………………………............	184
5.5 Actuatori cu memorie a formei…………………………………………….................	186
Bibliografie	189