Електромеханічні та оптикомеханічні вузли і сенсори мехатроніки

Спеціальність: Електроенергетика, електротехніка та електромеханіка
Код дисципліни: 7.141.11.M.014
Кількість кредитів: 5.00
Кафедра: Електромехатроніка та комп'ютеризовані електромеханічні системи
Лектор: Біляковський Ігор Євгенович, доцент, канд. техн. наук
Семестр: 2 семестр
Форма навчання: денна
Мета вивчення дисципліни: Метою викладання навчальної дисципліни є набуття студентами навиків теоретичного i експериментального дослідження електронних приладів - електромеханічних та оптикомеханічних вузлів та сенсорів мехатронних пристроїв електромеханіки, як елементів мехатроніки, що динамічно розвивається в сфері науки, техніки та промисловості і вимагає відповідно під-готовлених фахівців.
Завдання: Вивчення навчальної дисципліни передбачає формування та розвиток у студентів компетентностей: загальні компетентності: • здатність до аналізу і синтезу; • здатність здійснювати пошук, аналізувати і критично оцінювати інформацію з різних джерел; • креативність, здатність до системного мислення; фахові компетентності: • знання про тенденції розвитку і найбільш важливі розробки нових систем з ЕМП із застосуванням електромеханічних та оптикомеханічних вузлами та сенсорів мехатроніки, елементами мехатроніки, що є, фактично, об’єднувальною комбінацією механіки, електронного керування та системного підходу при проектуванні і процесі виробництва; • знання і розуміння наукових понять, теорій і методів, необхідних для синтезу приводів виконавчих пристроїв робототехніки і інформатики як систем мехатроніки; • здатність використовувати отримані знання технології і класифікацї, а також будови основних мехатронних пристроїв автоматики, робототехніки і їх поєднань для створення систем мехатроніки; • здатність критично аналізувати основні показники електромеханіних та оптикомеханічних вузлів мехатроніки; • здатність інтегрувати знання з інших дисциплін, застосовувати системний підхід при розв’язанні інженерних задач створення мехатронних пристроїв автоматики; • здатність самостійно проектувати елементи мехатронних пристроїв; • здатність оцінювати доцільність та можливість застосування нових технологій в задачах синтезу в мехатронних систем електромеханіки; фахові компетентності професійного спрямування: • знання і розуміння сучасних енергоощадних технологій в промисловості та транспорті; • здатність застосовувати знання й практичні навички для створення нових та при обслуговуванні існуючих електромеханічних систем робототехнічних комплексів;
Результати навчання: • знати призначення, принцип дії та конструкцію основних типів електромеханічних та оптикомеханічних вузлів та сенсорів мехатронних пристроїв і перетворювачів та засади їх практичного застосування в електромеханіці; • вміти аналізувати параметри для оцінки і вибору та практично застосовувати електромеханічні та оптикомеханічні вузли і сенсори мехатронних пристроїв в електромеханіці; • мати уявлення про електромеханічні та оптикомеханічні вузли та сенсори мехатронних пристроїв електромеханіки, як елементи мехатроних систем приводів виконавчих пристроїв, інформатики і керування процесом виробництва. • здатність усвідомлювати необхідність навчання впродовж усього життя з метою поглиблення набутих та здобуття нових фахових знань; • здатність відповідально ставитись до виконуваної роботи та досягати поставленої мети з дотриманням вимог професійної етики.
Необхідні обов'язкові попередні та супутні навчальні дисципліни: • Фізика; • Теоретичні основи електротехніки; • Електричні машини; • Промислова електроніка і перетворювальна техніка.
Короткий зміст навчальної програми: В даній навчальній дисципліні вивчаються особливості та принципи побудови систем з електромеханічними та оптикомеханічними вузлами та сенсорами – елементами мехатроніки, предмету, де розглядаються пристрої, які поєднують вузли механіки, електронного керування і системного підходу під час проектування і виготовлення складних електромеханічних виробів. Наводяться основні відомості з сенсорики, приводів виконавчих пристроїв, інформатики і керування процесом виробництва. Розглядаються проблеми, які рівночасно стосуються і технічних пристроїв, і устаткувань промислових процесів. Зокрема, звертається увага на технологію і класифікацію і принципи побудови основних пристроїв автоматики, робототехніки, їх поєднань, а також застосування мехатронних вузлів в електромеханічних перетворювачах (ЕМП). Наведено варіанти вирішення згаданих пристроїв.
Опис: Концепція побудови мехатронних систем. Предмет вивчення в курсі "Електромеханічні та оптикомеханічні вузли та сенсори мехатроніки". Передумови розвитку мехатроніки і сфери застосування мехатронних систем. Класифікаційні ознаки мехатроніки. Концепція побудови мехатронних систем. Визначення і термінологія мехатроніки. Ознаки та структура сучасних мехатронних систем. Механічні та електричні інтерфейси сенсорів. Оптикомеханічні і фотоімпульсні давачі. Відмінності мехатронного і традиційного підходів до проектування і виготовлення модулів в машин. Основні принципи техніки керування. Механічне керування. Механічні передачі. Ступеневі передачі. Передачі кочення. Регулювальні планетарні передачі. Передачі зі змінним переміщенням. Передачі з переривчастим рухом. Безконтактні вимикачі. Визначення поняття давач. Функції давачів. Класифікація безконтактних вимикачів за принципом дії. Індуктивні, ємкісні, оптичні давачі. Безконтактний індуктивний давач. Недоліки безконтактних індуктивних давачів. Особливості застосування індуктивних давачів. Властивості індуктивних давачів. Давач Хола. Застосування індуктивних безконтактних вимикачів. Безконтактний ємнісний давач. Принцип дії ємнісних здавачів. Електрична схема ємнісного давача. Приклади застосування ємкісних безконтактних вимикачів. Переваги та недоліки ємнісних давачів. Ємнісні давачі в системах охорони. Оптичні давачі. Безконтактний фотоелектричний давач. Давачі зі наскрізним променем. Особливості виконання давачів зі наскрізним променем. Давачі вилочного типу. Давачі з відображенням від рефлектора. Давачі з відбиттям від рефлектора з поляризаційним фільтром. Оптичні давачі. Давачі дифузного типу. Давач дифузного типу з придушенням заднього фону. Давачі дифузного типу з визначенням заднього фону. Давач контрасту. Люмінесцентний давач. Давачі кольору. Волоконно-оптичні кабелі. Безконтактний магніточутливий давач. Переваги магніточутливих давачів положення з герконом. Приклади застосування магніточутливих безконтактних вимикачів. Блоки живлення, реле часу, лічильники імпульсів. Сенсори. Аналогові сенсори. Сенсори положення, кута, віддалі та товщини. Потенціометричні контактні сенсори. Індуктивні сенсори положення з феритовим осердям. Індуктивні сенсори положення. Індуктивні безконтактні кінцеві сигналізатори. Ємнісні давачі (сенсори) положення. Ультразвукові сенсори положення. Вимірювання товщини за допомогою сенсорів радіоактивного випромінювання. Оптичний сенсор положення. Сенсори прискорення. Сенсори температури. Термістори і термопари. Безконтактний метод вимірювання температури. Бінарні сенсори. Оптичні сенсори наближення. Бінарні сенсори температури. Основи і методи регулювання. Основні поняття. Види регулювання. Приклади слідкувального регулювання. Регулятор і система регулювання. Типи регуляторів. За-кони регулювання. Регулятори: перервні, аналогові, цифрові. Квантування і опитування сигналів. Двопозиційні регулятори. Призначення. Принцип роботи. Трипозиційні регулятори. Багатопозиційні регулятори.
Методи та критерії оцінювання: • практичні заняття - усне опитування (30%); • підсумковий контроль (контрольний захід - іспит): письмово-усна форма (70%).
Критерії оцінювання результатів навчання: Методика розподілу та нарахування балів здобувачам вищої освіти регламентована Положенням про організацію та проведення поточного і семестрового контролю результатів навчання студентів Національного університету «Львівська політехніка». Критерії виставляння балів та оцінок відображають фактичну кількість балів (екзаменаційна оцінка ПК+ЕК або Залікова оцінка), які отримані здобувачем освіти, переводиться в державну оцінку за встановленими критеріями, які показують результати навчання, здобуті уміння тощо.
Порядок та критерії виставляння балів та оцінок: 100–88 балів – («відмінно») виставляється за високий рівень знань (допускаються деякі неточності) навчального матеріалу компонента, що міститься в основних і додаткових рекомендованих літературних джерелах, вміння аналізувати явища, які вивчаються, у їхньому взаємозв’язку і роз витку, чітко, лаконічно, логічно, послідовно відповідати на поставлені запитання, вміння застосовувати теоретичні положення під час розв’язання практичних задач; 87–71 бал – («добре») виставляється за загалом правильне розуміння навчального матеріалу компонента, включаючи розрахунки , аргументовані відповіді на поставлені запитання, які, однак, містять певні (неістотні) недоліки, за вміння застосовувати теоретичні положення під час розв’язання практичних задач; 70 – 50 балів – («задовільно») виставляється за слабкі знання навчального матеріалу компонента, неточні або мало аргументовані відповіді, з порушенням послідовності викладення, за слабке застосування теоретичних положень під час розв’язання практичних задач; 49–26 балів – («не атестований» з можливістю повторного складання семестрового контролю) виставляється за незнання значної частини навчального матеріалу компонента, істотні помилки у відповідях на запитання, невміння застосувати теоретичні положення під час розв’язання практичних задач; 25–00 балів – («незадовільно» з обов’язковим повторним вивченням) виставляється за незнання значної частини навчального матеріалу компонента, істотні помилки у відповідях на запитання, невміння орієнтуватися під час розв’язання практичних задач, незнання основних фундаментальних положень.
Рекомендована література: 1. Marius Olszewski i inni. Podstawy mechatroniki. Podrechnik. Warszawa, 2006. – 370 s. 2. Дітмар Шмідт та інші. Мехатроніка. Підручник. Переклад. Рукопис. Львів, 2010. -380 с. 3. Бурштинський М.В., Хай М.В., Харчишин Б.М. Давачі.- Львів: ТзОВ «Простір М», 2014. -202 с.
Уніфікований додаток: Національний університет «Львівська політехніка» забезпечує реалізацію права осіб з інвалідністю на здобуття вищої освіти. Інклюзивні освітні послуги надає Служба доступності до можливостей навчання «Без обмежень», метою діяльності якої є забезпечення постійного індивідуального супроводу навчального процесу студентів з інвалідністю та хронічними захворюваннями. Важливим інструментом імплементації інклюзивної освітньої політики в Університеті є Програма підвищення кваліфікації науково-педагогічних працівників та навчально-допоміжного персоналу у сфері соціальної інклюзії та інклюзивної освіти. Звертатися за адресою: вул. Карпінського, 2/4, І-й н.к., кімн. 112 E-mail: nolimits@lpnu.ua Websites: https://lpnu.ua/nolimits https://lpnu.ua/integration
Академічна доброчесність: Політика щодо академічної доброчесності учасників освітнього процесу формується на основі дотримання принципів академічної доброчесності з урахуванням норм «Положення про академічну доброчесність у Національному університеті «Львівська політехніка» (затверджене вченою радою університету від 20.06.2017 р., протокол № 35).