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
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
|
|
|
|
|
