Mekatronik Mühendisliğine Giriş

Editör: Prof. Dr. Hakan YAVUZ

Bölüm Yazarları:

Prof. Dr. Nihat AKKUŞ, Prof. Dr. Zeki KIRAL, Prof. Dr. M. Caner AKÜNER, Prof. Dr. Hakan YAVUZ

Doç. Dr. Mustafa ORAL, Dr. Öğr. Üyesi Ahmet ÖZKURT, Dr. Öğr. Üyesi Arzum IŞITAN

Dr. Öğr. Üyesi Aydın MÜHÜRCÜ, Dr. Öğr. Üyesi Çağlar CONKER, Dr. Öğr. Üyesi Ercan KÖSE

Dr. Öğr. Üyesi Evren ÇAĞLARER, Dr. Öğr. Üyesi İsmail TEMİZ, Dr. Öğr. Üyesi Murat AKDAĞ

Dr. Öğr. Üyesi Taner AKKAN

 

 

 

 

 

 

 

 

ISBN: 978-605-9594-52-3     Eylül/Ekim 2018 kitabı

628 sayfa, (16,5x24 cm2), 1. hamur kitap kağıdı.


Mekatronik Mühendisliğine Giriş PDF İçindekiler         şimdi satın al


Bu kitabın amacı, “Mekatronik Mühendisliği” kapsamına giren konuları biraraya getirmek ve Mekatronik Mühendisliği Bölümü öğrencilerine, öğretim yaşamı boyunca verilen dersler hakkında temel bilgileri önceden kazandırmak ve mezuniyet sonrası da bir başvuru kaynağı olmasını sağlamaktır.

Bu kitap, Mekatronik Mühendisliğinin temel alt yapısını oluşturan tüm konuları kapsamaktadır. Herşeyden önce mekatronik sistemlerin yapısı ve çalışma şekilleri; mekatronik sistemlerin modellenmesi ve tasarımı konular ele alınmıştır.  Daha sonra sırasıyla Fonksiyon Esaslı Kavramsal Tasarım, Tipik bir Mekatronik Sistemi Oluşturan Elemanlar, Mekanik Sistemler, Statik ve Dinamik Sistem Tipleri, Malzeme Bilgisi, İmalat Yöntem ve Teknolojileri, Mekanik Sistemler ve Katı Modelleme, Elektriksel Sistemler, Elektronik Sistemleri, Algılayıcılar ve Hareket Üreteçleri, Kontrol Sistemleri, Yapay Zeka, Mühendislik Sistemlerinin Matematiksel Modellenmesi ve Simülasyonu, Yazılım, Mikrodenetleyiciler Gömülü Sistemler ve Programlama konuları ele alınmıştır. Son olarak Mekatronik Mühendisi ve Mühendislik Problemlerine Bakış Açısı değerlendirilmiştir.

Böylesi bir kitabın, “Mekatronik Mühendisliğine Giriş” kitabının hem Mekatronik Mühendisliği öğrencilerine hem de sektörde Mekatronik Mühendisi olarak çalışan profesyonellerin baş ucu kitabı olma özelliğindedir.



İçindekiler

Önsöz

Bölüm 1. Mekatronik Mühendisliği Mekatronik Sistemler

   Prof. Dr. Hakan YAVUZ

1.1. Mühendislik Sistemlerinin Tarihsel Gelişimi ve Mekatronik Sistemler

1.2. Mekatronik Yaklaşım ve Mekatronik Sistemler  20

1.3. Mekatronik Mühendisliği   23

1.4. Mekatronik Sistemlerin Yapısı, Çalışma Şekilleri ve Farkları

1.5. Mekatronik Sistemlerin Tasarımı ve Geliştirilmesi     26

1.6. Mekatronik Sis. Bilgisayar Kontrollü Elektro-Mekanik Sis. Farklılıkları

1.7. Mekatronik Mühendisliğine Giriş Kitabı İçeriği  29

1.8. Mekatronik Mühendisliğine Giriş Kitabı Bölümleri

1.9. Özet

1.10. Çalışma Soruları

 

Bölüm 2.  Fonksiyon Esaslı Kavramsal Tasarım

 Prof. Dr. Hakan YAVUZ

2.1. Mekatronik Sistemlerin Tasarımı ve Geliştirilmesi

2.2. Basit Bir Kavramsal Tasarım Örneği  47

2.3. Daha Kapsamlı Bir Kavramsal Tasarım Örneği   53

2.4. Mobil Robot Kavramsal Tasarım Örneği    61

2.5. Fonksiyonel Tasarımın Yenilikçi Yönü ve Tasarıma Katkısı

2.6. Özet

2.7. Çalışma Soruları

 

Bölüm 3. Mekatronik Sistemi Oluşturan Elemanlar ve Nitelikleri

Prof. Dr. Hakan YAVUZ

3.1. Mekatronik Sistemlerin Genel Yapısal Formu    82

3.2. Mekatronik Sistem Örnekleri ve Yapısal Form İncelemesi

3.3. Mekatronik Sistem Örnekleri Ayrıntılı İncelemesi     92

3.3.1. Mobil Robot Sistemi

3.3.2. Manipülatör Robot Sistemi      98

3.3.3. Basit İnsansız Hava Aracı (İHA), Drone  103

3.3.4. Üç Boyutlu (3B) Yazıcı   107

3.3.5. İncelenen Örnek Sistemlere Ait Genel Değerlendirme

3.4. Kitap Bölümleri ve Kaynak Kitaplar Dışında Diğer Kaynaklar

3.5. Özet

3.6. Çalışma Soruları

 

Bölüm 4. Mekanik Sistemler

Dr. Öğretim Üyesi Evren ÇAĞLARER ve Dr. Öğretim Üyesi Arzum IŞITAN

4.1. Mekanik Sistemler İçin Malzeme Seçimi ve İmalat Yöntemleri  121

4.1.1. Malzeme Seçimi ve Önemi      121

4.1.2. Malzemelerin İçyapısı ve Bağlar     122

4.1.3. Malzemelerin Sınıflandırılması 122

4.1.4. Malzemelerin Mekanik Özellikleri  125

4.1.5.Üretim ve İmalat Sistemleri Üretim Yöntemleri      131

4.2. Mekanik Sistemlerin Tasarımı, Yeri ve Önemi   131

4.3. Mekanik Sistem Elemanları 138

4.3.1. Hareket İleten Sistemler   138

4.3.2. Taşıma ve Destekleme Elemanları   147

4.3.3. Bağlama Elemanları 152

4.3.4. İrtibat Elemanları    157

4.3.5. Enerji Biriktirme Elemanları   158

4.4. Özet

4.5. Çalışma Soruları

 

Bölüm 5. Mühendislik Sistemleri: Statik ve Dinamik Sistem Tipleri

Prof. Dr. Nihat AKKUŞ

5.1. Tasarım ve Analize Giriş   162

5.2. Statik Kararlılık  163

5.2.1. Problem Çözme Yaklaşımı

5.3. Serbest Cisim Diyagramı (SCD) 165

5.4. SCD– Uygulama Basamakları    166

5.5. Moment Kavramı169

5.6. Kütle Atalet Momenti 169

5.7. Yapısal Tasarım ve Mekanik      173

5.8.  Sistemlerin Dayanım Yönüyle Modellenmesi

5.9.  Dinamik   177

5.9.1. Newton Yasaları     181

5.9.2. İş – Güç – Enerji Kavramları  183

5.10. Özet

5.11. Çalışma Soruları

 

Bölüm 6. Malzeme Bilgisi: İmalat Yöntem ve Teknolojileri

Dr. Öğretim Üyesi Murat AKDAĞ

6.1. Mühendislik Uygulamalarında Malzeme ve İmalat Yönteminin Önemi

6.2. Malzeme Bilgisi  193

6.2.1. Malzeme Özelliklerinin Tanımlanması     193

6.2.1.1. Genel Özellikler      194

6.2.1.2. Mekanik Özellikler  195

6.2.1.3. Isıl Özellikler  195

6.2.1.4. Elektriksel Özellikler      196

6.2.1.5. Optik Özellikler      197

6.2.1.6. Ekolojik Özellikler  197

6.2.1.7. Çevresel Direnç Özellikleri     197

6.2.2. Mühendislik Malzemelerinin Sınıflandırılması

6.2.2.1. Metaller   198

6.2.2.2. Seramikler      198

6.2.2.3. Polimerler      199

6.2.2.4. Kompozitler    199

6.2.3. Malzeme Seçimi 200

6.3. İmalat Yöntem ve Teknolojileri  202

6.3.1. İşleme yöntemleri   203

6.3.1.1. Döküm Yöntemleri  203

6.3.1.2. Toz Metalürjisi205

6.3.1.3. Plastik Şekil Verme 205

6.3.1.4. Talaşlı İmalat  208

6.3.1.5. Isıl İşlem 210

6.3.1.6. Yüzey Temizleme, Kaplama   210

6.3.2. Montaj İşlemleri     210

6.3.2.1. Kaynak    210

6.3.2.2. Lehimleme      211

6.3.2.3. Yapıştırma      211

6.3.2.4. Vidalı Bağlantılar    212

6.3.2.5. Çözülemez Bağlantılar    212

6.3.3. Sayısal Kontrolün İlkeleri 212

6.3.4. Sayısal Kontrollü Tezgâhlar (CNC Tezgahlar)

6.3.5. Bilgisayar Destekli Üretim (CAM) Programları

6.3.6. Hızlı Prototipleme Teknolojisi 218

6.4. Örnek Uygulama 222

6.5. Özet

6.6. Çalışma Soruları

 

Bölüm 7. Mekanizmalar Modelleme ve Analiz

Dr. Öğretim Üyesi Çağlar CONKER ve Prof. Dr. Hakan YAVUZ

7.1. Mekanik Sistemler ve Mekanizmalar  226

7.2. Bir Mekanizmanın Serbestlik Derecesinin Belirlenmesi     232

7.3. Mekanizmalarda Grafik Metodu ile Konum Analizi   233

7.4. SAM ile 2B Mekanizma Modelleme ve Hareket Analizi    234

7.5. MechAnalyzer 2B Mekanizma Modelleme ve Hareket Analizi    240

7.6. RoboAnalyzer ile 3B Robot Manipülatör Modelleme ve Hareket Analizi

7.7. Özet

7.8. Çalışma Soruları

 

Bölüm 8. Elektriksel Sistemler ve Temel Güç Elektroniği

Dr. Öğretim Üyesi İsmail TEMİZ ve Prof. Dr. Mustafa Caner AKÜNER

8.1. Elektrik Sisteminde Üretim, İletim ve Tüketim Elemanları

8.1.1. Doğru ve Alternatif Akım-Gerilim

8.1.2. Doğru ve Alternatif güç ölçmek

8.1.2.1. Osiloskop     258

8.1.2.2. Voltmetre     259

8.1.2.3. Ampermetre  259

8.1.2.4. Avometre (Multimetre)   260

8.1.2.5. Güç Analizörü    260

8.2. Elektrik Sisteminde Kullanılan Devre Elemanları

8.2.1. Direnç Elemanı  260

8.2.2. Bobin Elemanı  261

8.2.3. Kondansatör Elemanı      262

8.3. Elektrik Sisteminde Kullanılan Malzemeler

8.3.1. İletkenler 263

8.3.2. Sigortalar 264

8.3.3. Kaçak Akım Rölesi 264

8.3.4. Panolar      265

8.3.5. Baralar ve Mesnet İzolatörler

8.3.6. Şalterler   266

8.3.7. Akım Ölçü Trafoları  266

8.3.8. Güç Kondansatörler 267

8.3.9. Sayaçlar   267

8.3.10. Sinyal Lambaları     268

8.3.11. Kontaktörler  268

8.3.12. Zaman röleleri      268

8.4. Elektrik Sisteminde Topraklama 269

8.5. Elektrik Sisteminde Aydınlatma Armatörleri     270

8.6.  Mekatronik Sistemlerde Kullanılan Güç Elektroniği

8.6.1. Güç Elektroniğinde kullanılan yarı iletkenler

8.6.1.1. Diyot      272

8.6.1.2. Zener diyot     272

8.6.1.3. Led Diyot  272

8.6.1.4. Transistör  273

8.6.2. Güç Elektroniğinde Kul. Kontrollü Yarı İletken Güç Elemanları

8.6.2.1. Tristör     273

8.7. Dönüştürücüler   274

8.7.1. AC –DC Dönüştürücüler

8.7.2. AC –AC Dönüştürücüler  275

8.7.3. DC –DC Dönüştürücüler    275

8.7.4. DC –AC Dönüştürücüler (İnvertör) 276

8.8. Elektriksel Sistemlerin Tasarımı, Yeri ve Önemi 277

8.8.1. Elektriksel Sistemlerin Genel Tasarım Kriterleri     277

8.8.2. Mekatronik Sistemlerde Tasarım     278

8.8.3. Mekatronik Sistemlerde Tasarımında Gerilim Düşümü Hesabı

8.8.4. Mekatronik Sistem Tasarımında Kontrol ve Kumanda

8.9. Tasarımında Kullanılan Yazılımlar ve Tasarım Yaklaşımları 

8.9.1. Tasarım Yazılımları ve Sınıflandırılması  279

8.10. Güç Elektroniği Devre Tasarımında Kullanılan Yazılımlar

8.11. Güç Elektroniği Devre ve Sistem Tasarımı Örnekleri

8.12. Özet 296

8.13. Çalışma Soruları

 

Bölüm 9. Elektronik Sistemler

Dr. Öğretim Üyesi Taner AKKAN ve Dr. Öğretim ÜyesiAhmet ÖZKURT

9.1. Elektronik Sistemler  298

9.2.  Analog Elektronik    298

9.2.1. Pasif Devre Elemanları    299

9.2.1.1. Direnç   299

9.2.1.2. Kondansatör   300

9.2.1.3. Bobin      300

9.2.1.4. Memristör    301

9.2.2. Aktif Devre Elemanları   301

   9.2.2.1. Diyot 302

   9.2.2.2. Transistör  304

9.2.2.2.1. Çift Kutuplu Eklem Transistör

9.2.3. İşlemsel Yükselteçler 310

   9.2.3.1. Takipçi 310

   9.2.3.2. Eviren Yükselteç 310

   9.2.3.3. Evirmeyen Yükselteç 311

9.3.  Devre Analizi    311

9.3.1. Doğru Akım Devre Analizi     311

9.3.2. Alternatif Akım Devre Analizi 312

9.4. Sayısal Elektronik 316

9.4.1. Sayıların ikili sistemde ifade edilmesi

9.4.2. Sayısal Kodların İfade Edilmesi

9.4.3. Sayısal Sistem Teknolojileri

9.4.4. Boolean Cebri    321

9.4.5. Sayısal Sistemlerin Çeşitleri      323

    9.4.5.1. Kombinasyonel Devreler  323

    9.4.5.2. Ardışıl Devreler 327

9.4.6. Sayısal Haberleşme Protokolleri     330

9.5. Elektronik Sistemlerin Tasarımı, Yeri ve Önemi

9.6. Elektronik Sis. Tasarımında Kul. Yazılımlar ve Tasarım Yaklaşımları

9.7. Özet 

9.8. Çözümlü Sorular

9.9. Çalışma Soruları

 

Bölüm 10. Algılayıcılar Hareket Üreteçleri

Prof. Dr. Nihat AKKUŞ ve Prof. Dr. Hakan YAVUZ

10.1. Ölçmenin Önemi ve Standartlaştırılması

10.2. Ölçme Terimleri      343

10.3. Ölçme Sistemleri     344

10.6. Algılayıcılar     345

10.7. Algılayıcı/Sensör Seçimi  345

10.8. Algılayıcılar ve Sınıflandırılması     347

10.9. Algılayıcıların Ölçme Amaçlarına Göre Sınıflandırılması

10.10. Hall Etki (Effect) Sensörü351

10.11. Ultrasonik Sensörler      352

10.12. Fotoelektrik Sensörler   353

10.13. Endüktif Yaklaşım Anahtarları      354

10.14. Kapasitif Sensörler   355

10.15. Doğrusal ve Dairesel Hareket Sensörleri 356

10.15.1. Potansiyometreler 357

10.15.2. Enkoderler   358

10.15.3. LVDT-Doğrusal Değişimli Diferansiyel Transformatör

10.15.4. İvme Ölçerler      360

10.16. Kuvvet, Tork ve Basınç Sensörleri

10.16.1. Deformasyon Teli Esaslı Sensörler 

10.16.2. Piezo-elektrik Esaslı Sensörler

10.17. Diğer Sensörler      364

10.17.1. Akış Sensörleri    364

10.17.2. Sıcaklık Sensörleri 366

10.17.3. Işık Algılayıcıları 366

10.18. Tipik Sensör Uygulamaları     367

10.19.  Hareket Üreteçleri 369

10.19.1. Fırçalı DC Motorlar     370

10.19.2. Fırçasız DC Motorlar   371

10.19.3. DC Adım Motorları     372

10.19.4. AC motorlar 372

10.19.5. Hidrolik esaslı hareket üreteçleri

10.19.6. Pnömatik esaslı hareket üreteçleri

10.20. Hareket Üreteci Uygulamaları 374

10.21. Özet

10.22. Çalışma Soruları

 

Bölüm 11. Mühendislik Sistemlerinin Matematiksel Modellemesi ve Simülasyonu

 Prof. Dr. Zeki KIRAL

11.1. Doğrusal Mekanik Sistemler

11.2. Doğrusal Olmayan Mekanik Sistemler

11.3. Elektrik Sistemleri   391

11.4. Transfer Fonksiyonu ve Özdeğerler

11.5. Sistemlerin Simülasyonu  403

11.6. Özet 412

11.7. Çalışma Soruları 413

 

Bölüm 12. Yapay Zekâ

Dr. Öğretim Üyesi Ercan KÖSE ve Dr. Öğretim Üyesi Aydın MÜHÜRCÜ

12.1. Yapay Zekâ Yaklaşımları 419

12.1.1. Doğa Esinli Yapay Zekâ Optimizasyon Teknikleri

12.1.1.1. Yapay Arı Kolonisi Algoritması    421

12.2. Yapay Zekâ Esaslı Sistemlerin Kullanım Alanları    423

12.3. Yapay Zekâ Esaslı Sistemlerin Tasarımı   428

12.3.1. Problemlerin Tanımlanması   428

12.3.2. Sistemlerin Modellenmesi     428

12.3.3. Yapay Zekâ Tekniklerinin Problemlere Çözüm Yaratmak için

12.3.4. Sonuçların elde edilmesi ve yorumlanması    429

12.4. Yapay zekâ esaslı sistemlerin mekatronik sistem uygulamaları

12.4.1. Çamaşır Makinesinin Akıllı Kontrolü    429

     12.4.1.1. Ön Yıkamanın Adımları432

     12.4.1.1. Ana Yıkamanın Adımları     433

12.4.2. Döner PV (Photovoltaics) Panelin Akıllı Kontrol Tasarımı

12.4.3. Rotoru Sabit Mıknatıslı DC Bir Mot. Matematiksel Denklemleri

12.4.4. DC Bir Motorun PI Kontrolör İle Rotor Dönüş Hızının Kontrolü

12.4.5. Optimum PI Parametre Hesabı      442

12.4.6. İleri Bes. YSA Tabanlı DC Motor Rotor Mili Konum Kontrolü

12.4.7. Bulanık Mantık Esaslı Kontrolör ile DC Motor Op. Hız Kontrolü

12.4.8. Hız ve Konum Kontrolüne Ait Stratejik Uygulamalar

12.4.9. Robot Kolun Akıllı Kontrolü 452

12.5. Özet

12.6.  Çalışma Soruları

 

Bölüm 13. Kontrol Sistemleri Ve Uygulamaları

Prof. Dr. Zeki KIRAL

13.1. Kontrol Sistemi Yapıları      455

13.2.  Klasik Kontrolcü Tipleri     459

13.3. Kontrol Sistemlerinin Zamana Bağlı Cevapları

13.4. Kontrol Sistemlerinin Kararlılığı 472

13.5. Özet

13.6. Çalışma Soruları

 

Bölüm 14. Bilgisayar Sistemleri Yazılım ve Donanım

Doç. Dr. Mustafa ORAL

14.1. Donanım  490

14.1.1. Merkezi İşlem Birimi     490

14.1.2. Bellek      491

14.1.2.1. Rasgele Erişimli Bellek (Random Access Memory, RAM)

14.1.2.2. Yalnızca Okunabilir Bellek (Read Only Memory, ROM)

14.1.3. İkincil Depolama Birimi493

14.1.4. Girdi-Çıktı Cihazları      494

14.2.  Yazılım  494

14.2.1. Uygulama Yazılımları    496

14.2.2. Sistem Yazılımları 498

     14.2.2.1. İşletim Sistemleri    499

     14.2.2.2. İşletim Sistemleri Türleri      500

14.3.  Yazılım Geliştirme Programları      503

14.3.1. Makine Dili   503

14.3.2. Birleştirme Dili     504

14.3.3. Yüksek Seviyeli Diller   505

14.4.  Haberleşme     506

14.4.1. Veri İletim Türleri 508

   14.4.1.1. Tek-Yönlü İletim     508

   14.4.1.2. Yarı-Çift Yönlü İletim      509

   14.4.1.3. Tam-Çift Yönlü İletim      509

14.4.2. Paralel-Seri Haberleşme 509

    14.4.2.1. Paralel Haberleşme   510

    14.4.2.2. Seri Haberleşme     511

14.4.3. RS-232 Haberleşme 511

14.5.  Arduino ile LED Kontrolü      514

14.6. Özet 516

14.7. Çalışma Soruları

 

Bölüm 15. Mikrodenetleyiciler, Gömülü Sistemler ve Programlama

Dr. Öğretim Üyesi Çağlar CONKER

15.1. Mikroişlemciler, Mikrodenetleyiciler ve Gömülü Sistemler

15.2.  Mikrodenetleyici Donanım Birimleri      522

15.2.1. Merkezi İşlem Birimi – MİB 524

15.2.2. Bellek Birimleri: RAM, ROM, EEPROM     526

15.2.3. Giriş Çıkış Terminalleri (I/O Port)527

15.2.4. Analog Dijital Dönüştürücü – ADC

15.2.5. Dijital Analog Dönüştürücü – DAC

15.2.6. Kesme Hizmeti     529

15.2.7. Zamanlayıcılar ve Sayıcılar   529

15.2.8. Veri Haberleşme Modülleri   530

15.2.9. Güç Tüketimi ve Uyku modları     532

15.3. Mikrodenetleyici Programlama Teknikleri533

15.3.1. Komut Kümesi ve Makine Dili     534

15.3.2. Düşük ve Yüksek Seviye Programlama Dilleri ile Derleyiciler

15.3.3. Algoritmalar ve Program Akış Şemaları 535

15.4. Gömülü Sistem Esaslı Mikrodenetleyici Uygulamaları    536

15.4.1. Uygulamalar İçin Kontrol Platformu Seçimi 538

15.4.2. Gömülü Sistem Tasarımında Uygulanacak Esaslar 540

15.4.3. Mikrodenetleyici Esaslı Gömülü Sistem Uygulamaları   541

15.5. MATLAB/Simulink ile Arduino Kontrol Kartı Uygulamaları   559

15.5.1. MATLAB/Simulink Arayüzünde Arduino Kontrol Uygulamaları 559

15.6. Özet

15.7.  Çalışma Soruları

 

Bölüm 16. Mekatronik Yaklaşım ile Mühendislik Problemlerinin Analiz

Dr. Öğretim Üyesi Çağlar CONKER ve Prof. Dr. Hakan YAVUZ

16.1. Mühendislik Sistemlerinin Geliştirilmesi İhtiyacı ve Çalışmalar  572

  16.1.1. Problemin Tespiti ve Kavramsal Fonksiyon Analiz İncelemesi    572

  16.1.2. Geliştirilecek Sistem İçin Çözümlerin Üretilmesi  573

  16.1.3. Çözümlerin Değerlendirilmesi ve En Uygun Çözümün Belirlenmesi

16.2. Teknik Sistemlerin Gelişimi - TSG  574

16.3. Mekatronik Sistem Örnekleri    582

16.3.1. Otonom Araç 582

16.3.2. Tekerlekli Sandalye  589

16.3.3. Medikal Robot      594

16.3.4. Zirai Robot    601

16.4. Yapılan Analiz, İnceleme ve Geliştirme Çalışmalarının Değerlendirmesi

16.5. Özet

16.6. Video Linkleri

16.7. Çalışma Soruları

Kaynakça

Dizin



Kitaplarımızın tüm listesi için buraya tıklayınız.


Papatya Bilim Bilimsel ve Mühendislik Kitaplarında "1" numara...