A mechatronika egy olyan fontos terület a műszaki világban, ami a mechanikai, elektronikai és informatikai rendszerek integrációjával egyszerre foglalkozik. Ennek megfelelően a rendszerek számos érzékelőből, aktuátorból, mikrokontrollerből és szoftverből állnak, amelyek együttesen teszik lehetővé a pontos működést és irányítást. Cikkünkben bemutatjuk ezeket az alkatrészeket és rendszereket.
Szenzorok a mechatronikákban
Az érzékelők, vagy más néven szenzorok kiemelkedően fontos szerepet játszanak a mechatronikai rendszerekben. Ezek ugyanis olyan eszközök, amelyek képesek mérni és érzékelni a termék pozícióját, formáját, vagy akár azt is, hogy van-e rajta kupak/címke vagy nincs. Emellett érzékeli még a környezeti változásokat is, például a hőmérsékletet, a nyomást, a fényerőt vagy a mozgást.
Ezek az adatok elengedhetetlenek a rendszerbe programozott útválasztó döntések meghozatalához: tehát hogy elvégezzen-e egy műveletet az adott berendezés vagy sem. Tegyen kupakot az üvegek tetejére? Inkább kihagyja a hiányzó darabot? Jelezzen esetleg hibát? Az érzékelőknek többféle típusa és osztályozási szempontja is van, mi viszont csak a legfontosabb néhányat említjük meg.
Érzékelők típusai
Az alkalmazott érzékelőknek több típusa van a mechatronikában. Ilyen például az egyik legfontosabb, a pozícióérzékelő, ami a gyártás vagy a szállítószalagos mozgatás esetén érzékeli, hogy a termék, a csomagolás, esetleg a címke vagy más szükséges dolgok a helyükön vannak-e.
Szenzorokkal érzékelhető még a gépek és berendezések működéssel kapcsolatos megfelelősége is. Észlelhető tehát a hőmérséklet-, nyomás-, gyorsulás- és sebesség is, és amennyiben valamelyik érték túllépi a megengedettet, úgy a rendszer leállítja a működést.
Aktuátorok
Az aktuátorok az érzékelők által mért adatok alapján működnek a mechatronikai rendszerekben. Ezek az alkatrészek felelősek a rendszer kimenetének fizikai változásaiért, így például a motorok és szelepek működtetésével tevékenységet végeznek. Az aktuátor típusa attól függ, hogy milyen műveleteket hajtanak végre, és milyen alkalmazási területeken használják őket.
Az aktuátorok típusai:
- Mechanikus
- Elektromos
- Hidraulikus
- Pneumatikus
Mikrokontrollerek
A mikrokontrollerek olyan kis méretű számítógépek, amelyek a mechatronikai rendszerek működését irányítják. Döntéseket hoznak az érzékelőktől kapott adatok alapján, és parancsokat adnak az aktuátoroknak. A mikrokontrollerek kulcsfontosságúak a rendszerek működésében és irányításában.
A mechatronikai rendszerekben használt két legnépszerűbb platform:
- PICAXE: Basic és Blocky nyelveket használ
- Arduino: C és C++ fordítóval működik
Ezek a platformok széles körben elérhetőek és számos alkalmazási területen használhatóak. Ideértve az oktatást, a prototípusfejlesztést és a kisebb mechatronikai projekteket is.
Szoftverek
A megfelelő, az adott berendezésekhez társítható szoftverek nagyban elősegítik a rendszer működésének optimalizálását és a hardverelemek vezérlését. Emellett lehetővé teszik a felhasználók számára a rendszer irányítását, valamint a rendszer kézi optimalizálását is.
Az ipari célú szoftverek különböző programokból és algoritmusokból állnak, melyek segítenek a rendszer megfelelő működésében. Ezeket a szoftvereket a mikrokontrollerek futtatják. Emellett a PID-szabályozó algoritmusok például segíthetnek a rendszerek stabilizálásában és a kívánt teljesítmény elérésében.
Konklúzió
A mechatronikai rendszerek összetett és integrált alkotóelemei között megtalálhatóak érzékelők, aktuátorok, mikrokontrollerek és szoftverek egyaránt. Az egyes komponensek eltérő funkciókkal, de közös cél érdekében dolgoznak együtt a különböző feladatokkal, így alkotva egy egységes és önállóan működő rendszert.
Ezek az elemek tehát segítenek az ipari rendszerek széleskörű alkalmazásában az autóipartól egészen az egészségügyig. Szükséged lenne bármelyik komponensre a cikkből? Ha igen, akkor érdemes felkeresned a Lenze weboldalát!