ΗΛΕΚΤΡΟΤΕΧΝΙΑ ΚΑΙ ΗΛΕΚΤΡΙΚΕΣ ΜΗΧΑΝΕΣ

Νίκος ΑσπράγκαθοςΚαθηγητής

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

Μηχανολογία Εκμηχανισμός Ηλεκτρομηχανικά Συστήματα

Ηλεκτρική Τεχνολογία

Ηλεκτρονική Τεχνολογία

Τεχνολογία Πληροφορικής

ΜΗΧΑΝΟΤΡΟΝΙΚΗ

Μηχανοτρονική(Mechatronics)

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

Ιστορική εξέλιξη της τεχνολογίας

Τυπικό Μηχανοτρονικό Σύστημα

Μηχανοτρονικά Συστήματα

Το Μηχανοτρονικό Αυτοκίνητο

air bags

environmental control

navigation systems

reversing control

4-wheel drive

traction control

active suspension4-wheel steering

drive-by-wire

lane following

collision avoidance

engine management

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 ΗΛΕΚΤΡΟΤΕΧΝΙΑΣΧΕΣΕΙΣ ΚΑΙ ΔΙΑΦΟΡΕΣ

ΦΥΣΙΚΗ ΗΛΕΚΤΡΟΤΕΧΝΙΑ

ΣΧΕΣΗ ΒΑΣΗ ΕΠΙΚΟΔΟΜΗΜΑ

ΕΞΕΤΑΣΗ ΦΑΙΝΟΜΕΝΩΝ ΠΟΙΟΤΙΚΗ ΠΟΣΟΤΙΚΗ

ΠΡΟΣΕΓΓΙΣΗ ΑΝΑΛΥΤΙΚΗΑΝΑΛΥΤΙΚΗ-ΣΥΝΘΕΤΙΚΗ

ΣΧΕΔΙΑΣΜΟΣ

Υπόθεση

Φυσικό μοντέλο

Πειραματική επαλήθευση

Μαθηματικό μοντέλο

Ανάλυση

Φυσικό μοντέλοΜαθηματικό μοντέλοΕπίλυσηΠοιοτική εξήγηση και επαλήθευση

Σχεδιασμός

Δίνονται:Προδιαγραφές

Είσοδος-έξοδοςΑσφάλεια κλπ.

Ζητούνται:

Σύνθεση διάταξης (κυκλώματος)

ΜΕΓΕΘΟΣ

ΔΙΑΤΑΞΕΩΝ (ΚΥΚΛΩΜΑΤΩΝ)

ΜΙΚΡΟ ΜΕΓΑΛΟ

Μεγέθη Ρευμάτων και Τάσεων στη Φύση και την Τεχνολογία

Τάση (V) Περιπτώσεις

108 Κεραυνός

106

Γραμμές μεταφοράς Καθοδικός σωλήνας τηλεόρασης

104

Μεγάλος βιομηχανικός κινητήρας Οικιακή κατανάλωση

102

Μπαταρία αυτοκινήτου Τροφοδοτικό υπολογιστή

100 10-2

Τάση κατά μήκος του θώρακα παραγόμενη από την καρδιά

10-4 10-6

Κεραία λήψης ραδιοφώνου 10-8

Ρεύμα (Α) Περιπτώσεις 106

Κεραυνός 104

Μεγάλος βιομηχανικός κινητήρας

102 Οικιακή κατανάλωση

100 Ηλεκτροπληξία

10-2 Κατώφλι αίσθησης

10-4 10-6

Μνήμες υπολογιστή 10-8 10-10 10-12

Συνάψεις νευρώνων 10-14

Ανάλυση κυκλωμάτων

Φυσική Συσκευή

Γραμμικό κυκλωματικό πρότυπο της

φυσικής συσκευής

Διαδικασία Επίλυσης ορισμός συστήματος

αναφοράς και μεταβλητών Εξαγωγή Εξισώσεων Επίλυση Εξισώσεων

Ερμηνεία των αποτελεσμάτων

Σχεδίαση Κυκλωμάτων

Προδιαγραφές

Σχεδιασμός Συσκευής

Ανάλυση Κυκλωμάτων

ΤΕΛΟΣ

Ικανοποιούνται οι προδιαγραφές;

Μετατροπές

ΟΧΙ

ΝΑΙ

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

Συνεχές Μεταβατική κατάσταση

Μόνιμη ημιτονοειδή Αντίσταση

IRV tiRt IRV

Πηνίο Βραχυκύκλωμα

0V tiLDt IjLV

Πυκνωτής Ανοικτοκύκλωμα 0I tiCD

t 1

I

CjV

1

Μαθηματικά Εξισώσεις στην Άλγεβρα των πραγματικών

Διαφορικές εξισώσεις,

dt

dD

Εξισώσεις στην Άλγεβρα των μιγαδικών