Krzysztof BANCZAREK, Paweł BROL, Marcin GIL, Paweł LISOWSKI

Wydział Mechaniczny Technologiczny, Politechnika Śląska

ul. Konarskiego 18a, 44-100 Gliwice

PROJEKT UKŁADU MECHATRONICZNEGO W RAMACH PRZEDMIOTU MECHATRONIKA

Streszczenie: Niniejszy artykuł opowiada o etapach tworzenia układu mechatronicznego przez studentów trzeciego roku Politechniki Śląskiej, z kierunku Automatyka i Robotyka wydziału Mechanicznego Technologicznego. Wstępny zarys układu powstał w programie Inventor.

1.Wprowadzenie

Celem projektu, było stworzenie układu sortującego elementy na podstawie ich masy. Elementy sortowane maiły trafiać do trzech oddzielnych magazynów.

Założono, także maksymalne uproszczenie konstrukcji, wykorzystanie w jak największym stopniu zastosowanego czujnika, minimalizację kosztów, oraz zmodyfikowanie układu sterowania w celu dostosowania go do danego projektu.

Projekt został wykonany w ramach przedmiotu Mechatronika przez czteroosobową sekcję w składzie: Krzysztof BANCZAREK, Paweł BROL, Marcin GIL, Paweł LISOWSKI.

Celem było przejrzyste przedstawienie zasady działania wykonywanego układu.

2.Konstrukcja

Na rys.1 przedstawiono zdjęcie gotowego układu, przy budowie którego użyto następujących elementów:

• układ sterowania NE041 (zmodyfikowany)

• czujnik poziomu paliwa z układu paliwowego Bosch Mono Motoronic

• przetwornik analogowo-cyfrowy

• zasilacz komputerowy typu AT

• serwonapędy firmy Hitec

• płyta plexiglasowa

• elementy sortowane (kulki)

• układ scalony ATMEGA 8-16AU R0HS

• układ scalony AT TINY2313-20PU R0

Rys. 1. Model układu sortującego

2.1. Schemat blokowy działania układu

Na rys. 2 przedstawiono schemat blokowy ilustrujący zasadę działania układu.

Rys. 2 Schemat blokowy

2.2 Układ zasilania

Układ zasilany jest poprzez zasilacz komputerowy typu AT dający napięcie 12V.

Przy wyborze układu zasilania braliśmy pod uwagę obniżenie kosztów wykonania projektu.

Sposób zamocowania zasilacza nie miał wpływu na poprawność działania całego układu.

Rys. 3 Zasilacz komputerowy

2.3 Materiał konstrukcyjny

Projekt został wykonany z płyty plexiglasowej. Na wybór materiału miało wpływ zachowanie walorów estetycznych układu. Wybrany materiał jest zarówno lekki i wytrzymały. Założono aby układ mógł mieć charakter pomocy naukowej.

Płyta była cięta na elementy o odpowiedniej wielkości, po czym brzegi były szlifowane i polerowane do uzyskania odpowiedniego wyglądu.

2.4. Układ sterowania

W projekcie wykorzystano posiadany układ sterowania, który odpowiednio zmodyfikowano. Modyfikacja polegała na wymianie procesora ATMEL, który nie pozwalał na wysterowanie układu. Zamontowano procesor ATMEGA posiadający odpowiednią ilość pamięci operacyjnej.

Rys.4 Układ sterowania

Układ programowano bezpośrednio przez programator. W początkowym etapie projektu wykorzystano również komunikację poprzez port COM w celu wysterowania układu mechatronicznego, w finalnym etapie komunikacja została wyłączona w celu zwolnienia pamięci procesora.

W ramach projektu wykonano przetwornik analogowo-cyfrowy w celu możliwości rozpoznawania elementów znajdujących się na wadze. Układ został zmontowany w oparciu o układ scalony TINY2313.

Przetwornik posiada jedno wejście z czujnika analogowego oraz cztery wyjścia do układu sterowania.

Rys.5 Przetwornik analogowo cyfrowy

2.6 Układ napędowy

W układzie zastosowano serwonapędy, ze względu na ich łatwość wysterowania oraz możliwość kontrolowania położenia każdego z osobna. Zastosowano posiadane serwonapędy firmy Hitec, które pozwalają na poprawne działanie układu. Pozwoliło to również obniżyć koszty wykonania projektu.

Tabela 1. Parametry serwonapędów [1]

Napięcie zasilania	Prędkość działania	Moment zatrzymania	Masa
4,8 [V]	0,19[s]/60[°]	39 [Ncm]	43[g]

Rys. 6 Serwonapęd

2.7 Zastosowanie wspomagania komputerowego w projektowaniu

Przed praktycznym wykonaniem projektu skonstruowano wirtualny uproszczony model układu w programie typu CAD. Użyto programu Inventor. Pozwoliło to na oszacowanie ilości potrzebnego materiału oraz dobrania wstępnego rozmieszczenia poszczególnych elementów układu.

Rys. 7 Model układu rozdzielającego

Zastosowanie programu komputerowego ułatwiło dobranie wielkości poszczególnych elementów oraz symulację ich działania. Co przyspieszyło wykonanie projektu.

Rys. 8 Model układu

3. Podsumowanie

Celem projektu było wykonanie urządzenia mechatronicznego zdolnego do segregowania elementów. Szczególny nacisk położono na maksymalne wykorzystanie posiadanych podzespołów oraz na prostotę działania.

Realizacja projektu wymagała znajomości z zakresu podstaw konstrukcji maszyn (przełożenie ruchu obrotowego serwonapędów), podstaw elektroniki (zaprojektowanie przetwornika, zaprogramowanie układu sterowania i przetwornika).

Głównym założeniem projektu była zdolność do autonomicznego działania budowanego układu (wykluczone zostało jakiekolwiek zewnętrzne sterowanie układem).

Literatura

[1] www.sklep.easyrobot.pl/Serwonaped_Hitec_HS_485HB-14.html

DRAFT AGREEMENT UNDER THE COURSE MECHATRONIC

Summary: This article tells about the stages of the development of mechatronic by third year students of the Silesian University of Technology, from the direction of Automation and Robotics Division Mechanicznego Technologicznego. An initial outline of the system was created in Inventor.