1. Wyjaśnij co to jest mechatronika (jedna z definicji)

Mechatronika jest dziedziną interdyscyplinarną, łączącą w

sposób synergiczny wiedzę z klasycznej budowy maszyn,

hydrauliki, pneumatyki, elektrotechniki elektroniki, optyki i

informatyki.

2. Czujniki indukcyjne – wyjaśnij zasadę działania. Narysuj (schematycznie) transformator LVDT – Linear Voltage Differential Transformer:

Czujniki indukcyjne - zasada działania

ZbliŜeniowe czujniki indukcyjne są elementami automatyki

reagującymi na wprowadzenie metalu w ich strefę działania.

Indukcyjny czujnik zbliżeniowy działa na zasadzie zmiany swojego

pola elektromagnetycznego wskutek przemieszczania przewodnika

metalicznego.

W przewodniku indukowane są prądy wirowe, które pobierają energię z

pola, zmniejszając w ten sposób wysokość amplitudy drgań. Prądy

wirowe indukowane w ekranie metalowym wytwarzają własne pole

osłabiające pole główne. ZbliŜanie ekranu zmniejsza strumień

magnetyczny.

Reakcją na zbliŜany metal jest zamknięcie lub rozwarcie obwodu

elektrycznego. indukcyjny czujnik zbliŜeniowy posiada cztery główne komponenty

cewkę, oscylator, obwody detekcji i obwody wyjściowe

Oscylator generuje prąd zmienny, który przepływając przez cewkę

umieszczoną wewnątrz jego obudowy wywołuje zmienne pole

magnetyczne. Kierunek zamocowania cewki określa jednocześnie

stronę, od której to reaguje czujnik. Bardzo często ta strona nazywana

jest powierzchnią aktywną

Gdy obiekt metalowy przesuwa się przez pole detekcji, to są w

nim generowane prądy wirowe. Obiekt staje się źródłem pola

magnetycznego, które jest skierowane przeciwnie do

wytwarzanego przez cewkę

3. Podaj zależność opisującą energię i koenergię magnetyczną i elektryczną w układzie nieliniowym.

4. Podaj wzory umożliwiające obliczanie siły w układzie liniowym: (a) przy zadanym prądzie i (b) przy zadanym strumieniu magnetycznym.

a) b)

5. Narysować obwód magnetyczny aktuatora nurnikowego.

6. Narysować charakterystyki statyczne – „idealne” i rzeczywiste aktuatorów prądu stałego i zmiennego.

8. Wymienić 3 podstawowe typy konstrukcji silników krokowych

-silnik z magnesem trwałym

-silnik o zmiennej reluktancji

-silnik hybrydowy

9. Narysuj (schematycznie) przekrój aktuatora hydraulicznego liniowego dwustronnego działania

10. Narysuj (schematycznie) przekrój aktuatora pneumatycznego liniowego jednostronnego działania

11. Wyjaśnij co to jest zjawisko piezoelektryczne

Zjawisko piezoelektryczne lub efekt piezoelektryczny – zjawisko fizyczne polegające na mechanicznej deformacji kryształu pod wpływem zewnętrznego pola elektrycznego (zjawisko piezoelektryczne odwrotne), a także: na powstawaniu na przeciwległych ścianach kryształów ładunków elektrycznych przeciwnego znaku w wyniku deformacji kryształu (zjawisko piezoelektryczne proste)

12. Przedstaw zasadę działania mikrosilnika elektrostatycznego

Uzwojenia wirnika, nawinięte pomiędzy wypustkami i podłączone do komutatora. Komutator najczęściej zbudowany jest z miedzianych wycinków, po których ślizgają się szczotki (ciągle dociskane przez sprężyny). Celem działania komutatora jest przełączanie kierunku prądu jaki przepływa przez uzwojenia. Dzięki temu wirnik wprawiany jest w ruch obrotowy (przez oddziaływanie w polu magnetycznego).

Obroty silnika komutatorowego zależą od wartości napięcia zasilającego (liniowo), natomiast moment obrotowy zależy od wartości prądu jaki przepływa przez uzwojenia wirnika. Zmiana kierunku obrotów realizowana jest poprzez zmianę biegunowości napięcia zasilającego. Dodatkową zaletą komutatorowych silników DC jest możliwość uzyskania dużych momentów hamujących po odłączeniu zasilania i zwarciu zacisków silnika.

1. Wyjaśnij pojęcie "MEMS"

MEMS (ang. Micro Electro-Mechanical Systems), lub też Mikrosystemy, określenie zintegrowanych układów elektro-mechanicznych, których co najmniej jeden wymiar szczególny znajduje się w skali mikro (0,1 - 100 μm).
2. Podaj znane Ci zastosowania układów MEMS

-czujniki

-przełączniki optyczne

-rzutniki

-endoskopia

-głowice drukarek atramentowych
3. W jaki sposób wytwarza się mikromechanizmy krzemowe?

anizotropowe trawienie

• technologie bezpośrednie – struktura jest wykonywana w elemencie bezpośrednio według projektu np. przy użyciu lasera sterowanego komputerowo;

• technologie pośrednie – do wykonania struktury wykorzystywany jest jakiegoś rodzaju szablon np. w fotolitografii jest to maska.

4. Przedstaw zasadę działania mikrosilnika elektrostatycznego

było wczesniej

5. Omów akcelerometr mikromechaniczny

Przyspieszeniomierz (akcelerometr) – przyrząd do pomiaru przyspieszeń liniowych lub kątowych. Przyspieszeniomierz, w przeciwieństwie do urządzeń bazujących na teledetekcji, mierzy własny ruch. Stosowany do badania ruchu części maszyn i przeciążeń samolotów, a także w nawigacji bezwładnościowej.

 w samochodach – wykrywanie momentu wypadku (uruchomienie poduszek powietrznych, napinaczy pasów itp.)

 w aparatach fotograficznych – wykrywanie drgań (stabilizacja obrazu)

 w komputerach – wykrywanie swobodnego spadania (zabezpieczenie dysku twardego przed uszkodzeniem w momencie upadku)