Διδασκόμενη ύλη

To μάθημα εστιάζει σε μηχατρονικά συστήματα και τις εφαρμογές τους σε αυτοματισμούς και λήψη δεδομένων. Αποτελείται από δύο μέρη. Το θεωρητικό μέρος περιέχει βασικά στοιχεία σε ηλεκτρικά κυκλώματα, σήματα και συστήματα, επενεργητές (με έμφαση σε ηλεκτρικούς κινητήρες), αισθητήρες, συστήματα προσαρμογής και μικροελεγκτές. Το εργαστηριακό μέρος διδάσκει τους φοιτητές τα βασικά εργαστηριακά εργαλεία καθώς και τον προγραμματισμό και την χρήση των μικροελεγκτών Arduino. Μέσα από εργαστηριακές ασκήσεις, οι φοιτητές θα έχουν την ευκαιρία να εξασκηθούν στην κατασκευή και χρήση απλών διατάξεων που συνδυάζουν Arduino, επενεργητές και αισθητήρες.

Ιστοσελίδα μαθήματος

Το eclass του μαθήματος.

Μαθησιακά αποτελέσματα

• Ανάλυση μηχατρονικών συστημάτων. Ανάλυση ηλεκτρικών κυκλωμάτων. Ανάλυση κυκλωμάτων αντιστάσεων.
• Χρήση εργαστηριακού εξοπλισμού: Μετρήσεις τάσης και ρεύματος. Χρήση breadboard, πολύμετρου, παλμογράφου, τροφοδοτικού τάσης.
• Σήματα & συστήματα: Μοντολοποίηση δυναμικών συστημάτων. Συνάρτηση μεταφορά. Διακριτοποίηση σημάτων. Αναλογο-ψηφιακή μετατροπή. Ανάλυση σημάτων στο πεδίο της συχνότητας. Συνάρτηση απόκρισης συχνότητας. Φίλτρα.
• Εισαγωγή στον αυτόματο έλεγχο: συστήματα κλειστού βρόγχου, πόλοι και μηδενιστές, ελεγκτές PID.
• Αισθητήρες: Είδη αισθητήρων για μετρήσεις διάφορων φυσικών μεταβλητών. Βασικά χαρακτηριστικά αισθητήρων. Θεώρημα δειγματοληψίας.
• Επενεργητές: Αρχές ηλεκτρομηχανικής μετατροπής, Είδη και χαρακτηριστικά κινητήρων. Καμπύλη ροπής-στροφών. Μοντελοποίηση κινητήρων. Οδηγήσεις και ελεγκτές. Επενεργητές ηλεκτρικών, ρευστομηχανικών και θερμικών συστημάτων.
• Συστήματα ψηφιακής λογικής. Μέθοδοι υλοποίησης ψηφιακής λογικής, embedded systems, internet of things. Αρχιτεκτονική και βασικά μέρη Η/Υ. Οπτική απομόνωση. Πρωτόκολλα επικοινωνίας (σειριακή, TCP/IP).
• Μικροελεγκτές: Τεχνικά χαρακτηριστικά μικροελεγκτών. Τεχνικά χαρακτηριστικά Arduino. Καταχωρητές μνήμης. Υλοποίηση ψηφιακής λογικής και εξισώσεων διαφορών μέσω μικροελεγκτών. Εφαρμογές στον έλεγχο και την ψηφιακή ανάλυση σήματος.
• Προγραμματισμός μικροελεγκτών Arduino.
• Λήψη, επεξεργασία, ανάλυση και παρουσίαση μετρήσεων.

Το μάθημα σύμφωνα με το Ευρωπαϊκό Πλαίσιο Προσόντων Δια Βίου Μάθησης είναι επιπέδου 6 ως μάθημα πρώτου κύκλου σπουδών.

Μέθοδοι Aξιολόγησης

• 4-6 εργαστηριακές ασκήσεις (κατασκευή διατάξεων, λήψη μετρήσεων).
• Τελική εξέταση (ερωτήσεις πολλαπλών επιλογών, σχεδιασμός διατάξεων, προγραμματισμός arduino).

Βιβλιογραφία

• Alciatore D.G., Introduction to Mechatronics and Measurement Systems, 5th edition, McGraw Hill, 2019.
• Bolton W. Mechatronics: electronic control systems in mechanical and electrical engineering, 3rd edition, Pearson/Prentice Hall, 2003.
• Scherz P. Practical electronics for inventors, New York: McGraw-Hill, 2000.
• Bishop R. The Mechatronics Handbook, 2nd ed., CRC press, 2007.
• Παπαδόπουλος Ε. Εισαγωγή στα Ηλεκτρικά Κυκλώματα και Συστήματα, εκδόσεις Φούντα, Αθήνα, 2011.
• Παπαδόπουλος E. Hλεκτρομηχανικά Συστήματα Μετατροπής Eνέργειας, εκδόσεις Φούντα, Aθήνα 2010.