Moduł oferowany także w ramach programów studiów:
Informacje ogólne:
Nazwa:
Mechatroniczne systemy wykonawcze, sensoryczne i sterujące
Tok studiów:
2019/2020
Kod:
RIME-1-501-s
Wydział:
Inżynierii Mechanicznej i Robotyki
Poziom studiów:
Studia I stopnia
Specjalność:
-
Kierunek:
Inżynieria Mechatroniczna
Semestr:
5
Profil:
Ogólnoakademicki (A)
Język wykładowy:
Polski
Forma studiów:
Stacjonarne
Strona www:
 
Prowadzący moduł:
dr hab. inż, prof. AGH Petko Maciej (petko@agh.edu.pl)
Treści programowe zapewniające uzyskanie efektów uczenia się dla modułu zajęć

Moduł zapoznaje z systemami sensorycznymi, wykonawczymi oraz sterującymi, w postaci sterowników PLC, elektroniki cyfrowej oraz systemów mikroprocesorowych, stosowanymi w urządzeniach mechatronicznych. Uczy także ich używania, projektowania i badania.

Opis efektów uczenia się dla modułu zajęć
Kod MEU Student, który zaliczył moduł zajęć zna i rozumie/potrafi/jest gotów do Powiązania z KEU Sposób weryfikacji i oceny efektów uczenia się osiągniętych przez studenta w ramach poszczególnych form zajęć i dla całego modułu zajęć
Wiedza: zna i rozumie
M_W001 ma podstawową wiedzę w zakresie istotnych parametrów oraz zasad działania czujników i napędów oraz ich wpływu na zastosowania w urządzeniach mechatronicznych IME1A_W06, IME1A_W07, IME1A_W13 Wykonanie ćwiczeń laboratoryjnych,
Projekt,
Egzamin
M_W002 ma uporządkowaną wiedzę w zakresie budowy, działania i projektowania układów kombinacyjnych i sekwencyjnych oraz oprogramowania systemów mikroprocesorowych i sterowników PLC IME1A_W15, IME1A_W04, IME1A_W10, IME1A_W12, IME1A_W13 Sprawozdanie,
Projekt,
Kolokwium,
Egzamin
M_W003 zna i rozumie metodykę doboru napędów dla urządzeń mechatronicznych IME1A_W15, IME1A_W12 Wykonanie ćwiczeń laboratoryjnych,
Sprawozdanie,
Projekt
Umiejętności: potrafi
M_U001 potrafi, pracując indywidualnie i w zespole, zaprojektować, zbudować, uruchomić oraz przetestować elektroniczny układ kombinacyjny i sekwencyjny IME1A_U20, IME1A_U19, IME1A_U17, IME1A_U02 Wykonanie ćwiczeń laboratoryjnych,
Projekt
M_U002 potrafi, korzystać z katalogów, baz danych, not aplikacyjnych i innych źródeł i narzędzi, właściwie dobrać napędy i czujniki do urządzeń mechatronicznych przeznaczonych do różnych zastosowań, z uwzględnieniem zadanych kryteriów użytkowych i ekonomicznych IME1A_U01, IME1A_U12, IME1A_U05 Wykonanie ćwiczeń laboratoryjnych,
Projekt
M_U003 posługuje się językami programowania wysokiego poziomu do oprogramowania sterowników PLC oraz mikrokontrolerów lub mikroprocesorów sterujących w systemach mechatronicznych IME1A_U14 Wykonanie ćwiczeń laboratoryjnych,
Projekt
M_U004 Potrafi opracować dokumentację dotyczącą wykonanego projektu i eksperymentu, również w formie prezentacji, raportu, sprawozdania IME1A_U09, IME1A_U04, IME1A_U03 Sprawozdanie
Kompetencje społeczne: jest gotów do
M_K001 potrafi odpowiednio określić priorytety służące realizacji określonego projektu lub eksperymentu realizowanego indywidualnie i w zespole IME1A_K05, IME1A_K04 Wykonanie ćwiczeń laboratoryjnych,
Wykonanie projektu
Liczba godzin zajęć w ramach poszczególnych form zajęć:
SUMA (godz.)
Wykład
Ćwicz. aud
Ćwicz. lab
Ćw. proj.
Konw.
Zaj. sem.
Zaj. prakt
Zaj. terenowe
Zaj. warsztatowe
Prace kontr. przejść.
Lektorat
169 65 0 60 44 0 0 0 0 0 0 0
Matryca kierunkowych efektów uczenia się w odniesieniu do form zajęć i sposobu zaliczenia, które pozwalają na ich uzyskanie
Kod MEU Student, który zaliczył moduł zajęć zna i rozumie/potrafi/jest gotów do Forma zajęć dydaktycznych
Wykład
Ćwicz. aud
Ćwicz. lab
Ćw. proj.
Konw.
Zaj. sem.
Zaj. prakt
Zaj. terenowe
Zaj. warsztatowe
Prace kontr. przejść.
Lektorat
Wiedza
M_W001 ma podstawową wiedzę w zakresie istotnych parametrów oraz zasad działania czujników i napędów oraz ich wpływu na zastosowania w urządzeniach mechatronicznych + - + + - - - - - - -
M_W002 ma uporządkowaną wiedzę w zakresie budowy, działania i projektowania układów kombinacyjnych i sekwencyjnych oraz oprogramowania systemów mikroprocesorowych i sterowników PLC + - + + - - - - - - -
M_W003 zna i rozumie metodykę doboru napędów dla urządzeń mechatronicznych + - + + - - - - - - -
Umiejętności
M_U001 potrafi, pracując indywidualnie i w zespole, zaprojektować, zbudować, uruchomić oraz przetestować elektroniczny układ kombinacyjny i sekwencyjny - - + + - - - - - - -
M_U002 potrafi, korzystać z katalogów, baz danych, not aplikacyjnych i innych źródeł i narzędzi, właściwie dobrać napędy i czujniki do urządzeń mechatronicznych przeznaczonych do różnych zastosowań, z uwzględnieniem zadanych kryteriów użytkowych i ekonomicznych - - + + - - - - - - -
M_U003 posługuje się językami programowania wysokiego poziomu do oprogramowania sterowników PLC oraz mikrokontrolerów lub mikroprocesorów sterujących w systemach mechatronicznych - - + + - - - - - - -
M_U004 Potrafi opracować dokumentację dotyczącą wykonanego projektu i eksperymentu, również w formie prezentacji, raportu, sprawozdania - - + + - - - - - - -
Kompetencje społeczne
M_K001 potrafi odpowiednio określić priorytety służące realizacji określonego projektu lub eksperymentu realizowanego indywidualnie i w zespole - - + + - - - - - - -
Nakład pracy studenta (bilans punktów ECTS)
Forma aktywności studenta Obciążenie studenta
Sumaryczne obciążenie pracą studenta 405 godz
Punkty ECTS za moduł 15 ECTS
Udział w zajęciach dydaktycznych/praktyka 169 godz
Przygotowanie do zajęć 80 godz
przygotowanie projektu, prezentacji, pracy pisemnej, sprawozdania 80 godz
Samodzielne studiowanie tematyki zajęć 75 godz
Egzamin lub kolokwium zaliczeniowe 1 godz
Szczegółowe treści kształcenia w ramach poszczególnych form zajęć (szczegółowy program wykładów i pozostałych zajęć)
Wykład (65h):
  1. Stopnie mocy i sterowniki napędów
  2. Silniki prądu stałego
  3. Silniki prądu przemiennego
  4. Silniki krokowe i bezpośrednie
  5. Napędy pneumatyczne
  6. Napędy piezoelektryczne
  7. Układy kombinacyjne i sekwencyjne
  8. Pamięci półprzewodnikowe
  9. Mikroprocesory
  10. Systemy mikroprocesorowe (wbudowane)
  11. Oprogramowanie systemów mikroprocesorowych
  12. Podstwowe właściwości czujników, rola czujników w systemach mechatronicznych
  13. Czujniki tensometryczne i enkodery
  14. Czujniki temperatury
  15. Inne czujniki wielkości nieelektrycznych
  16. Czujniki MEMS
Ćwiczenia laboratoryjne (60h):
  1. Badanie prostych układów kombinacyjnych i sekwencyjnych
  2. Sterowniki napędów elektrycznych
  3. Model silnika prądu stałego
  4. Sterowanie napędem pneumatycznym za pomocą układu stycznikowo-przekaźnikowego
  5. Sprzętowe sterowanie silnikiem prądu stałego z zamkniętą pętlą sprzężenia zwrotnego
  6. Programowe sterowanie silnikiem krokowym za pomocą systemu wbudowanego
Ćwiczenia projektowe (44h):
  1. Obwody elektryczne
  2. Synteza ukłądów kombinacyjnych
  3. Synteza układów sekwencyjnych
  4. Dobór silnika prądu stałego
  5. Dobór napędu bezpośredniego (liniowego)
  6. Dobór napędów i czujników do wybranego urządzenia lub systemu mechatronicznego
Pozostałe informacje
Metody i techniki kształcenia:
  • Wykład: Treści prezentowane na wykładzie są przekazywane w formie prezentacji multimedialnej w połączeniu z klasycznym wykładem tablicowym wzbogaconymi o pokazy odnoszące się do prezentowanych zagadnień.
  • Ćwiczenia laboratoryjne: W trakcie zajęć laboratoryjnych studenci samodzielnie rozwiązują zadany problem praktyczny, dobierając odpowiednie narzędzia. Prowadzący stymuluje grupę do refleksji nad problemem, tak by otrzymane wyniki miały wysoką wartość merytoryczną.
  • Ćwiczenia projektowe: Studenci wykonują zadany projekt samodzielnie, bez większej ingerencji prowadzącego. Ma to wykształcić poczucie odpowiedzialności za pracę w grupie oraz odpowiedzialności za podejmowane decyzje.
Warunki i sposób zaliczenia poszczególnych form zajęć, w tym zasady zaliczeń poprawkowych, a także warunki dopuszczenia do egzaminu:

Poszczególne ćwiczenia laboratoryjne i zadania projektowe oceniane są w skali punktowej, przy czym łączna liczba punktów możliwych do uzyskania z, odpowiednio, ćwiczeń laboratoryjnych i projektowych wynosi 100. Ocena jest wystawiana na podstawie liczby zgromadzonych punktów zgodnie z Regulaminem Studiów AGH. W przypadku usprawiedliwionej nieobecności na zajęciach, liczba punktów, możliwych do uzyskania na tych zajęciach jest odejmowana od maksymalnej, dla celów obliczenia oceny. Nieobecności usprawiedliwia bądź nie prowadzący dane zajęcia i jego decyzja jest ostateczna. Dopuszczalnych jest łącznie pięć nieobecności na ćwiczeniach laboratoryjnych i projektowych. Jeżeli po zakończeniu zajęć w semestrze liczba zgromadzonych punktów jest niewystarczająca do uzyskania oceny dostatecznej, to student może jednokrotnie poprawkowo zaliczyć wybrane kolokwium w pierwszym tygodniu sesji. Punkty otrzymane za kolokwium poprawkowe zastępują punkty uzyskane za to samo kolokwium w trakcie trwania zajęć. Warunkiem przystąpienia do egzaminu jest uzyskanie zaliczeń z ćwiczeń laboratoryjnych i projektowych.

Zasady udziału w zajęciach:
  • Wykład:
    – Obecność obowiązkowa: Nie
    – Zasady udziału w zajęciach: Studenci uczestniczą w zajęciach poznając kolejne treści nauczania zgodnie z syllabusem przedmiotu. Studenci winni na bieżąco zadawać pytania i wyjaśniać wątpliwości. Rejestracja audiowizualna wykładu wymaga zgody prowadzącego.
  • Ćwiczenia laboratoryjne:
    – Obecność obowiązkowa: Tak
    – Zasady udziału w zajęciach: Studenci wykonują ćwiczenia laboratoryjne zgodnie z materiałami udostępnionymi przez prowadzącego. Student jest zobowiązany do przygotowania się w przedmiocie wykonywanego ćwiczenia, co może zostać zweryfikowane kolokwium w formie ustnej lub pisemnej. Zaliczenie zajęć odbywa się na podstawie zaprezentowania rozwiązania postawionego problemu w formie sprawozdania. Zaliczenie modułu jest możliwe po zaliczeniu wszystkich zajęć laboratoryjnych.
  • Ćwiczenia projektowe:
    – Obecność obowiązkowa: Tak
    – Zasady udziału w zajęciach: Studenci wykonują prace praktyczne mające na celu uzyskanie kompetencji zakładanych przez syllabus. Ocenie podlega sposób wykonania projektu oraz efekt końcowy.
Sposób obliczania oceny końcowej:

Średnia ważona wszystkich ocen z egzaminu, ćwiczeń laboratoryjnych i projektowych, z wagami, odpowiednio, 0,4, 0,3 i 0,3.

Sposób i tryb wyrównywania zaległości powstałych wskutek nieobecności studenta na zajęciach:

Student zobowiązany jest do samodzielnego opanowania materiału z zajęć, na których był nieobecny. Ze względu na obciążenie laboratorium, nie ma możliwości odrabiania opuszczonych zajęć.

Wymagania wstępne i dodatkowe, z uwzględnieniem sekwencyjności modułów :

Umiejętność rozwiązywania prostych obwodów RLC;
Znajomość magnetyzmu i elektryczności;
Znajomość metod pomiarowych podstawowych wielkości elektrycznych;
Znajomość zasad działania podstawowych przyrządów półprzewodnikowych;
Znajomość podstaw automatyki;
Umiejętność projektowania prostych układów sterowania;
Umiejętność pracy w pakietach Matlab/Simulink;
Umiejętność programowania w języku C;

Zalecana literatura i pomoce naukowe:

Literatura:

  1. Janocha H. [red.]: Actuators: Basics and Applications, Springer, Berlin, 2004
  2. Frank, R.: Understanding Smart Sensors. Artech House, Norwood, 2000
  3. Weinheim: Sensors: a Comprehensive Survey. New York, 1989
  4. Beeby S., Ensell G., Kraft M., White N.: MEMS Mechanical Sensors. Artech Hause, Norwood, 2004
  5. Lisowski W. [red.]: Introduction to robotics, Wydawnictwa AGH, Kraków, 2004
  6. Smith R.J., Dorf R.C.: Circuits, devices and systems: a first course in electrical engineering, Wiley, Nowy Jork, 1992
  7. Elementy i układy elektroniczne, Kuta S. [red.], Wyd. AGH, Kraków, 2000
  8. Stallings W., Organizacja i architektura systemu komputerowego. Projektowanie systemu a jego wydajność, WNT, Warszawa, 2004
  9. Baranowski J., Kalinowski B., Nosal Z., Układy elektroniczne Część III Układy i systemy cyfrowe, WNT, Warszawa, 2006
  10. Majewski W., Układy logiczne, WNT, Warszawa, 2003#

Pomoce naukowe: przenośna pamięć masowa (pendrive)

Publikacje naukowe osób prowadzących zajęcia związane z tematyką modułu:
  1. Petko M., Wybrane metody projektowania mechatronicznego, Wyd. Nauk. Inst. Technologii Eksploatacji, Kraków; Radom 2008, ISBN 978-83-7204-709-0
  2. Uhl T., Petko M., Karpiel G., Klepka A.: Real time estimation of modal parameters and their quality assessment, Shock and Vibration, vol. 15, no. 3,4, 2008, pp. 299-306
  3. Petko M., Karpiel G.: Implementation of Control Algorithms in Field Programmable Gate Arrays. In: AIM2007: proceedings of the 2007 IEEE/ASME International Conference on Advanced Intelligent Mechatronics, IEEE, Zurich 2007
  4. Petko M., Karpiel G.: Mechatroniczne projektowanie robota równoległego do frezowania. W: Kubik J., Kurnik W., Nowacki W.K. (red.): I Kongres Mechaniki Polskiej: materiały kongresowe, Warszawa 2007
  5. Petko M., Karpiel G., Implementation of Control Algorithm in System-on-a-Programmable-Chip, w: ICM 2006: IEEE 3rd International of Conference on Mechatronics: proceedings, IEEE, Budapest 2006, pp. 306-311
  6. Petko M., Karpiel G., Uhl T., Neural Control of a Parallel Robot – Design and Implementation in FPGA, w: Mechatrinics 2006: 4th IFAC – Symposium on Mechatronic Systems: Preprints, VDI, 2006, pp.145-150
  7. Petko M., Karpiel G., Hardware/Software Co-design of Control Algorithms, w: Proceedings of the 2006 IEEE International Conference on Mechatronics and Automation, IEEE 2006, pp. 2156-2161
  8. Petko M., Uhl T., Smart sensor for operational load measurement, Transactions of the Institute of Measurement and Control, 26, 2 (2004) pp. 99–117
  9. Petko M., Karpiel G., Controller for a prismatic robot link with friction – design and implementation, w: Kaszyński R. [red.], Proceedings of the 9th IEEE International Conference on Methods and Models in Automation and Robotics, vol.2, pp. 1027-1032, Wyd. Uczelniane Pol. Szcz., Szczecin, 2003,
  10. Petko M., Karpiel G., Semi-Automatic Implementation of Control Algorithms in ASIC/FPGA, w: ETFA 2003: 2003 IEEE Conference on Emerging Technologies and Factory Automation: proceedings, vol. 1, pp. 427-433, IEEE, Lisbon, 2003
  11. Petko M., Hardware fuzzy controller for the robot link with friction, w: Ruano, A. E. [ed.], Intelligent Control Systems and Signal Processing 2003, Elsevier, 2003, pp. 167-172,
  12. M. Petko, K. Gac, G. Karpiel, G. Góra: Acceleration of parallel robot kinematic calculations in FPGA, ICIT 2013: 2013 IEEE International Conference on Industrial Technology, Cape Town, South Africa, 25–28 February 2013, pp.. 34–39
  13. M. Petko, G. Karpiel, K. Gac, G. Góra, K. Kobus, J. Ochoński: Trajectory tracking controller of the hybrid robot for milling, Mechatronics, vol. 37, pp. 100–111
Informacje dodatkowe:

Brak