Mechatronisches System
Einführung
Der Begriff Mechatronik setzt sich aus den Worten Mechanik und Elektronik zusammen. Ursprünglich war damit die Ergänzung mechanischer Komponenten durch Elektronik in der Gerätetechnik gemeint. Heutzutage bedeutet das Wort Mechatronik eine Wissenschaft, welche die klassischen Disziplinen Maschinenbau, Elektrotechnik und Informatik verbindet. Typische Beispiele für ein mechatronisches System sind Automatisierte Getriebe, Fluidtronische Feder-Dämpfer-Module, Handhabungs/Roboter-Systeme, Werkzeugmaschinen-Module, Digitalkameras, Elektronische Waagen, CD/DVD-Player, Computer-Festplattenlaufwerke, Anti-Blockiersysteme, Elektronische Fahrzeug-Stabilitätsprogramme und Windkraftanlagen.
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Hauptelemente
Ein mechatronisches System kann in fünf Hauptgruppen unterteilt werden:
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Sensor
Aktor
Steuerungs-/ Regelungssystem
Identifikationssystem
Kommunikations-/ Feldbustechnologie
Wesentliche Eigenschaften
Bei einem mechatronischen Entwurf, wird immer von der Fragestellung ausgegangen, welche Kräfte und Drehmomente auf einem Körper ausgeübt werden müssen, damit dieser eine gewünschte Bewegung ausführt. Dabei werden für die Umsetzung im Prozess wichtige Messgrössen wie elektrische und mechanische Grössen herangeführt.
Anforderungen und Einschränkungen
Der Energie- und Informationsfluss erfolgt wie unten dargestellt. Bei den Aktoren und Sensoren bedarf es in der Regel einer Hilfsenergie fluidischer oder elektrischer Natur. Moderne Stellglieder verfügen über eine eigene Lageregelung, die hohe Positioniergenauigkeiten und Stelldynamik ermöglichen.
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Kenngrössen
Elektrische Kenngrössen:
Strom, Spannung, Leistung,Feldstärke, magnetische Flussdichte
Mechanische Kenngrössen:
Weg, Geschwindigkeit, Beschleunigung, Kraft, Drehmoment, Temperatur, Druck