Equipo 1

Historia de la mecatrónica los intentos de construir maquinas automatizadas

tienen una breve historia.

El termino automatización: se popularizo hasta la

década de 1940 cuando fue tomado por la Ford Motor

Company para nombrar a un proceso en el que una

maquina transfiere un elemento de una estación a otra.

Pero el éxito de los sistemas automatizados se produjo

mucho antes por ejemplo las primeras aplicaciones de

control automático.

Grecia de 300 a 1 a.C.

Con el desarrollo de mecanismos reguladores ¨

flotadores¨.

Los dos ejemplos importantes son :

el reloj de agua de ktesivios.

Una lámpara de aceite ideada por Philon.

Reloj de ktesivio y alarma de platón

Figura 1 :reloj de agua de ktesivio Figura 2: Clepsydra alarma de platón

Lámpara de aceite de Philon Funcionamiento:

Al consumirse el aceite en

el deposito (c). A través de

(b) Entra aire en el deposito

el cual evacua aceite a

través de(d). Esto termina al

llenar Al llenar el deposito.

En el primer siglo Herón de Alejandría publico un libro titulado

neumática.

Uno de los primeros sistemas realimentados fueron

los dispensadores de vino cuyo funcionamiento se

describe en los libros de Herón.

Herón también construyo un odómetro: instrumento

para medir la distancia recorría de un vehículo.

Dispensadores y odómetro de Herón

En Europa y Rusia Se idearon varios dispositivos que a la larga

contribuirían a la mecatrónica como:

Cornelis drebbel (1572-1633) de Holanda ideo el

regulador de temperatura.

Dennis papin (1647-1712) invento un regulador de

seguridad para calderas de vapor en 1681

Revolución industrial James watt introdujo algunas modificaciones en la

maquina de vapor como lo son:

una cámara aparte, el condensador, encargada de

enfriar el vapor. También introdujo el cilindro de

doble efecto.

Regulador de watt.

Regulador de watt

En 1800 apareció la invención del control de la alimentación de

avance de telar de Joseph Jacquard de Francia. A

finales de 1800, el tema ahora se conoce como teoría

de control.

Iniciado por maxwell a través del análisis de

ecuaciones diferenciales que describen el flyball

gobernador de watt.

En la década de 1830 Michael Faraday descubrió la

ley de la inducción que forma la base de los motores y

el dinamo eléctrico.

En 1800 En 1880 tesla invento invento la inducción de

corriente alterna.

La idea básica de controlar un sistema mecánico de

forma automática se estableció firmemente por el

extremo

de 1800.

conclusion Principales etapas .

1. La preocupación de los pueblos griego y árabe por poseer una medida precisa del paso del tiempo. Este período va desde el 300 aC hasta el 1200 dC, aproximadamente.

2. La Revolución Industrial en Europa, desde el siglo XVII hasta finales del siglo XVIII.

3. El inicio de las telecomunicaciones y las dos grandes guerras mundiales, que representan el período de 1910 a 1945.

4. El inicio de la era espacial y de los computadores a finales de los años cincuenta e inicio de los sesenta del siglo XX.

HISTORIA DE LA MECATRÓNICA

Siglo XIX, XX y Actualidad

La teoría de control fue iniciada por J.C. Maxwell al tratar de determinar la estabilidad de un sistema.

Michael Faraday estableció su ley de inducción y en consecuencia el principio básico del motor de inducción y del dinamo.

En 1880 Nicolás Tesla invento el motor de CA.

Siglo XIX, XX y Actualidad

La segunda guerra mundial ayudo al desarrollo y practica de los sistemas de control gracias al esfuerzo de construir:

La complejidad y el rendimiento esperado de estas máquinas favorecieron al desarrollo de las actuales técnicas de control.

Pilotos automáticos para aeroplanos.

Sistemas automáticos de posicionamiento de armas.

Radares .

Antenas.

Siglo XIX, XX y Actualidad

Las técnicas del dominio en la frecuencia dominaron el campo del control.

Se incremento el uso de la transformada de LaPlace y el uso de método del dominio de la “S” en el diseño de sistemas de control usando el lugar geométrico de la raíz.

Cuando finalizo la segunda guerra mundial el conocimiento que se generó sobre las técnicas de control comenzó a esparcirse industrias como la textil, la papelera y la automotriz.

Siglo XIX, XX y Actualidad

A finales de los 60’s se desarrollaron los primeros microprocesadores lo cual condujo las técnicas de control clásico y moderno a técnicas de control computarizado.

Por ejemplo: maquinas de control numérico, y control de sistemas de portaaviones.

Siglo XIX, XX y Actualidad

Lo último en tecnología en esa época lo tenía la industria aeroespacial, la cual continuaba con el desarrollo de sistemas de control mecánico.

Los misiles y las pruebas espaciales necesitaban del desarrollo de complejos y sistemas de control de alto rendimiento y nuevos lenguajes de programación

para uso científico.

Siglo XIX, XX y Actualidad

El termino macatrónica fue introducido pro Ysakawa electric en 1969 para representar este tipo de sistemas.

Los avances en la manufactura de semiconductores y circuitos integrados impulsaron el desarrollo de nuevos productos que incorporaban elementos mecánicos y electrónicos.

Siglo XIX, XX y Actualidad

Inicialmente macatrónica se refería a un sistema con solo sistemas mecánicos y componentes electrónicos (la computación no era parte de).

Por ejemplo la puerta automática, puertas automáticas de cocheras, maquinas vendedoras, etc.

Siglo XIX, XX y Actualidad

A finales de los 70’s la sociedad de Japón para la promoción de máquinas industriales clasifico los productos mecatronicos en 4 categorías.

Clase 1. Productos mecánicos primarios con componentes electrónicos incorporados para aumentar su funcionalidad. Por ejemplo la máquina de control numérico y los variadores de velocidad en máquinas de manufactura.

Siglo XIX, XX y Actualidad

Clase 2. Sistemas mecánico tradicionales con gran cantidad de dispositivos electrónicos. La interfaz de usuario permanece inalterada. Ejemplo máquinas de costura modernas y sistemas automáticos de manufactura.

Clase 3. Sistemas que mantenían la funcionalidad de los sistemas mecánicos tradicionales pero los mecanismos internos fueron remplazados por electrónica. Ejemplo reloj digital.

Siglo XIX, XX y Actualidad

Clase 4. Productos diseñados con tecnología mecánica y electrónica con una integración sinérgica. Por ejemplo la fotocopiadora, lavadoras y secadoras inteligentes, hornos automáticos, etc.

Cada clase marca el inicio de:

Clase 1 servos, electrónica de potencia y teoría de control.

Clase 2: tecnología de la computación y dispositivos de memoria.

Clase 3: microprocesadores y circuitos integrados embebidos para sustituir los mecanismos. Clase 4: marca el inicio de os verdaderos sistemas mecatronicos. Esto fue gracias que Intel integro sus microprocesadores con sistemas mecánicos en aplicaciones tecnológicas.

Con la llegada del control robusto se minimizo la diferencia que existía entre el control clásico y el control moderno, esto es debido a que se considera que tanto el dominio en frecuencia como el dominio del tiempo deben de ser considerados al mismo tiempo por la ingeniería de control.

La incorporación de microprocesadores para modular la potencia mecánica y adaptar los cambios en el medio ambiente es en esencia la mecatronicos moderna y los productos inteligentes.

Que es macatrónica en la actualidad y que sigue?

El termino macatrónica fue acuñado en Japón en los 70s y que se desarrolló hasta pasados 25 años para describir a la nueva tendencia de productos inteligentes.

Macatrónica es un estado natural de los evolucionarios procesos modernos de diseño.

Macatrónica incluye

Modelo de sistemas físicos

Sensores y actuadores

Señales y sistemas

Computadoras y sistemas lógicos.

Software y adquisición de datos.

En el futuro el crecimiento de los sistemas mecatronicos estará en función del crecimiento de las áreas que la conforman

Por ejemplo gracias a la invención de los microprocesadores se tuvo un profundo rediseño de los sistemas mecánicos.

Se deben esperar continuos avances en el costo efectivo de los microprocesadores y microcontroladores, sensores y actuadores gracias al desarrollo de los MEMS, el desarrollo de metodologías de control adaptativo y programación en tiempo real., prototipos virtuales

Nuevos productos mecatronicos como el teléfono inteligente, microondas y dispositivos de red inalámbrica.

Se esperan grandes avances en la soldadura asistida por robots. El futuro de la macatrónica tiene las ventanas abiertas.

¿Qué es la mecatrónica?

MECATRÓNICA

¿Qué es la mecatrónica?

Enfoque y exposición

automático.

Suspensión " inteligente"

Línea de producción automática.

En este tipo de sistemas por lo general se emplean microprocesadores para el control

y sensores eléctricos que obtienen

información de las entradas y salidas

mecánicas, que a través de los actuadores van

hacia los sistemas mecánicos.

El término mecatrónica se usa para describir la integración de sistemas de control basados en microprocesadores, sistemas eléctricos y sistemas mecánicos.

No es simplemente la unión, es una integración completa de todo lo anterior.

En el diseño de autos, robots,

maquinas-herramientas, lavadoras,

cámaras y muchos otros dispositivos,

se adopta cada vez con mayor

frecuencia este enfoque integrado e

interdisciplinario para el diseño en

ingeniería.

SISTEMA MECANICO. • Modelo del sistema Respuesta dinámica

ACTUADORES • Solenoides, bocinas • Motores de CD • Motores a paso • Servomotores • Hidráulicos, neumáticos.

SENSORES • Interruptores • potenciómetro • Fotoeléctricos. • Encoders. • calibradores.

CONDICIONAMIENTO E INTERFAZ DE SEÑAL DE

ENTRADA • Circuitos discretos • Filtros. • Convertidores A/D, D/A

PANTALLAS GRÁFICAS

• led. • Pantalla digital • Lcd

CONDICIONAMIENTO E INTERFAZ DE SEÑAL DE

SALIDA • D/A, A/D • Amplificadores • PMW • Transistores de potencia • Opamps.

ARQUITECTURAS DE CONTROL DIGITAL

• Circuitos lógicos • Micro controlador • PLC • Algoritmos de control • Lógica y aritmética. • Comunicación.

1

Definición de Mecatrónica

> Definición Típica

Combinación Sinérgica de disciplinas

• Electrónica

• Mecánica

• Control

• Software

> Definición Metodológica

Metodología empleada para el DISEÑO ÓPTIMO de productos

electromecánicos.

> Integración

No es solo un casamiento entre sistemas mecánicos y eléctricos y es más

que un sistema de control, sino la integración total de ellos.

2

Definición

> Es una filosofía de diseño que surge de la necesidad del diseño de sistemas embebidos

4

5

Elementos Clave de la Mecatrónica

> Se divide en 5 áreas de especialidad

1. Modelado de Sistemas Físicos

2. Sensores y Actuadores

3. Señales y Sistemas

• Controladores PID, Difusos, Redes Neuronales

4. Computadoras y Sistemas Lógicos

• Protocolos de Comunicación, interfaces,

dispositivos de control

5. Software y Adquisición de Datos

• D/A,A/D, acondicionadores, instrumentos virtuales

7

Relación con las disciplinas: Mecánica

Rama de la Ingeniería que aplica los principios de la física y mecánica de materiales para el diseño de componentes.

> Rama de la ingeniería que trata sobre la generación y uso del calor y energía mecánica para el diseño, producción y operabilidad de las máquinas y herramientas.

8

Relación con las disciplinas: Electrónica

Rama de la Ingeniería que controla el flujo de las señales eléctricas, empleándolo como un medio de información.

> Herramientas de simulación para diseño de circuitos, flujo de calor. Electrónica de Potencia. Instrumentación.

9

Relación con las disciplinas: Software

Rama de la Ingeniería que integra los campos de la electrónica y ciencias computacionales para creación de software.

> Programación, redes e interfaces de comunicación. CAE/CAM/CAE.

Aplicaciones domesticas Sistemas Domésticos Equipo de oficina Sistemas de Bancos Equipo de Manufactura Sistemas de Aviación

Frigoríficos retro de la colección Vintage de Ardo

Hydopolis, el primer hotel submarino

19Dic 07 Microondas integrado QuantumSpeed de Bosch

Maria

GRACIAS POR SU ATENCIÓN