Μηχανοηλεκτρονική

Μηχανοηλεκτρονική

Στην σημερινή εποχή, οι μηχανές έχουν καταλάβει ένα σημαντικό μέρος της καθημερινότητας των ανθρώπων. Η εφαρμογή μηχανικών συσκευών, από την μορφή των gadget για προσωπική χρήση, έως την μορφή των ολοκληρωμένων αυτόνομων γραμμών παραγωγής σε εργοστάσια, άνοιξε των δρόμο σε έναν νέο κλάδο μηχανικών.

Η μηχανοηλεκτρονική (mechatronics), όπως έχει καθιερωθεί ο όρος, είναι ένας συνδυασμός δύο πολύ έντονα αναπτυσσόμενων κλάδων της μηχανικής, των Μηχανολόγων μηχανικών και των Ηλεκτρολόγων μηχανικών. Η λέξη προέρχεται από τον συνδυασμό των λέξεων μηχανική (mechanics) και ηλεκτρονική (electronics) και δημιουργήθηκε από τον Ιάπωνα Tetsuro Mori. Τα κύρια χαρακτηριστικά αυτού του κλάδου είναι η μηχανολογία, ο ηλεκτρονικός σχεδιασμός και ο αυτόματος έλεγχος συστημάτων που βελτιώνουν τον τομέα της παραγωγής ή διευκολύνουν και αναβαθμίζουν την καθημερινότητα των ανθρώπων (Moheimani 2013).

Τα βασικά στάδια για τον σχεδιασμό μιας νέας μηχανοηλεκτρονικής διάταξης είναι τρία. (Tesla-Insitute, KÜNZEL 2005). Στο πρώτο στάδιο εντάσσεται η κατανόηση του προβλήματος και η ανάλυση της μηχανικής και των απαιτήσεων που έχει και η μοντελοποίηση του. Το στάδιο αυτό είναι κρίσιμο, διότι η σωστή επιλογή των μαθηματικών μοντέλων για την προσομοίωση της πραγματικότητας με αριθμούς θα καθορίσει την επιτυχία της κατασκευής. Αυτό το στάδιο είναι το πιο «ευαίσθητο» διότι γίνονται όλες οι παραδοχές και η επιλογή των εργαλείων για την βελτιστοποίηση της κατασκευής. Το δεύτερο στάδιο έχει να κάνει με την πρωτοτυποποίηση. Στο στάδιο αυτό εισάγεται το υλικό της κατασκευής και γίνεται μελέτη και βελτιστοποίηση της συμπεριφοράς του κατά την εφαρμογή των ηλεκτρονικών κομματιών. Στο στάδιο αυτό γίνεται και η υλική κοστολόγηση της κατασκευής. Το τρίτο στάδιο, το οποίο αρχικά δεν υπήρχε αλλά οι σημερινές απαιτήσεις το έκριναν απαραίτητο, είναι το στάδιο της συντήρησης και του κύκλου ζωής της κατασκευής. Κύκλος ζωής χαρακτηρίζεται ο χρόνος στον οποίο η κατασκευή ανταποκρίνεται κατά τον επιθυμητό τρόπο. Η συντήρηση και το κόστος είναι οι βασικοί παράγοντες για την αγορά ενός προϊόντος. Η εύκολη και φθηνή συντήρηση ενός προϊόντος μπορεί να εκτοξεύσει την αγοραστική του ικανότητα.

Μια μηχανοηλεκτρονική κατασκευή αποτελείται κυρίως από την μονάδα ελέγχου, τους αισθητές, τους ενεργοποιητές και τα μέσα επικοινωνίας. Η μονάδα ελέγχου είναι συνήθως μια ηλεκτρονική διάταξη με ενσωματωμένο κάποιον επεξεργαστή (συνήθως είναι μικρο-επεξεργαστής/microprocessor, ανάλογα με το μέγεθος της κατασκευής). Ο επεξεργαστής έχει ένα σύνολο αλγορίθμων οι οποίοι επιβλέπουν τις λειτουργίες της κατασκευής. Τα δεδομένα που χρησιμοποιεί για να λειτουργήσει τον αλγόριθμό του έρχονται από τους αισθητές. Οι αισθητές είναι κατάλληλες διατάξεις οι οποίες μετατρέπουν κάποια φυσική ποσότητα όπως η πίεση, το φως, η υγρασία, σε ηλεκτρικό σήμα. Μετά την λήψη του δεδομένου και την λειτουργία του κατάλληλου αλγορίθμου, η μονάδα ελέγχου, μέσω των καλωδιώσεων ή κάποιας ασύρματης επικοινωνίας (μέσα επικοινωνίας), στέλνει ένα αντίστοιχο σήμα στους ενεργοποιητές. Οι ενεργοποιητές στην πιο απλή περίπτωση είναι κάποιοι κινητήρες που εκτελούν κάποια απλή κίνηση. Η σωστή και βέλτιστη μελέτη, καθώς και ο βέλτιστος σχεδιασμός των επιμέρους μελών, οδηγούν στην άψογη λειτουργία της κατασκευής.

Βιβλιογραφία:

“THE MECHATRONICS DESIGN PROCESS”, KÜNZEL Gunnar, Informačné a automatizačné technológie v riadení kvality produkcie Vernár, 14-9-2005

http://www.tesla-institute.com/index.php/mechatronic-articles/95-mechatronics-design-process-system

“Mechatronics, The Science of Intelligent Machines”, S. O. R. Moheimani, 2013

“Mechatronic Design Process: A Survey of Product Data Model”, Chen Zhenga,*, Matthieu Bricognea, Julien Le Duigoua, Benoît Eynarda, Université de Technologie de Compiègne, Department of Mechanical Systems Engineering, UMR CNRS 7337 Roberval, CS 60319, 60203 Compiègne Cedex, France, 2014

This entry was posted in Μηχανική and tagged , , , , , , , , . Bookmark the permalink.

Αφήστε μια απάντηση

Η ηλ. διεύθυνσή σας δεν δημοσιεύεται. Τα υποχρεωτικά πεδία σημειώνονται με *