Mekatronik Mühendisliği Nedir?

Mekatronik mühendisliği, mekanik, elektronik ve kontrol yönlerinden oluşan melez bir disiplindir. Ortamlarına gerçek zamanlı olarak cevap verebilecek cihazları tasarlamak ve üretmek için kullanılan disiplindir. Elektriksel sensörler tarafından verilen geri bildirim, harekete geçme komutları veren merkezi bir bilgisayar tarafından yönetilir. Bu komutlar, cihazın cevabını düzenler ve bu da onu yeni bir durumda bırakır. Mekatronik mühendisliği, tamamen insan faaliyetine dayanmayan birçok sistemi tasarlamak için kullanışlıdır.

Mekatronik mühendisliğinin ilk yönü mekanik yönüdür. Makine mühendisliği, bir makinedeki fiziksel yapıların tasarımı ile ilgilidir. Makine mühendisliğinin altında yatan, mekanik kuvvet bilimidir ve büyük kuvvetlere ve hareket halindeki maddelere hitap eden bir fizik dalıdır. Katkıda bulunan bir başka alan, mühendislere ürün tasarımında kullanmaları için bir malzeme takımı verebilen malzeme bilimidir. Bir otomobilde mekanik yön, örneğin gövdeyi, şasiyi ve motoru içerecektir.

Mekatronik mühendisliğinin gerekli bir diğer bileşeni elektronik yönüdür. Elektronik mühendisliği, elektrikle yüklü parçacıkların hareketini kullanmak için kullanan pratik aygıtların tasarlanmasıyla ilgilidir. Bu elektrik akışı, hem enerjiyi hem de bilgiyi taşımak için kullanılabilir. Bir elektrik motoruyla mekatronik bir cihaza güç sağlamak için elektrik enerjisi kullanılabilir. Sensörler tarafından üretilen bilgiler merkezi bir kontrol sistemi tarafından yönetilebilir.

Mekatronik mühendisliğinde gerekli olan son unsur bir çeşit kontrol şeklidir. Kontrol teorisi, dinamik bir sistemde bazı optimal durumların korunması ile ilgilidir. Bir ortamda mevcut durumu hakkında geri bildirim alarak, bir karar vererek ve ardından bir şeyler yapmak için komutlar vererek çalışır. Bir nesne en uygun durumundan daha ileri olduğunda, bu duruma ulaşmak için daha güçlü yanıt verebilir. Bir mekatronik cihazda, kontrol tipik olarak bir mikroişlemci tarafından yönetilir - merkezi bir işlem özelliğine sahip tek bir entegre devre.

Mekatronik cihazlar birçok toplumda yaygındır. Örneğin, bir araba mekanik sistemleri elektrik sistemleri ve merkezi bir bilgisayarla birleştirir. Birçok elektrikli sensör, otomobilin durumu hakkında, hızı, yakıt seviyesi ve motor sıcaklığı gibi bilgileri algılar. Bu sinyaller, elektrik yollarıyla aracın bilgisayarına iletilir ve bu da nasıl yanıt vereceğine karar verir. Yakıt çok düşükse veya motor çok sıcaksa, bilgisayar operatöre bir uyarı mesajı gösterme komutu verebilir.

Arabada, karar verme görevi bir bilgisayar ve bir operatör tarafından paylaşılır. Öte yandan, birçok mekatronik cihaz insanlar tarafından gerçek zamanlı olarak çalıştırılmamaktadır. Uzay aracı çoğu zaman gerçek zamanlı kararlar almak için yerleşik bilgisayarları kullanmalıdır, çünkü uzay aracı ile Dünya arasında bir iletişim gecikmesi vardır. Mars Keşif Gezgini birkaç dakikalık bir iletişim gecikmesine sahipti ve bu nedenle hızlı gezinme kararlarını vermek için merkezi bir bilgisayar kullandı. Bu kabiliyet olmadan, gezginler bir çıkıntıdan düşmüş olabilir ya da Dünya'daki operatörler tehditleri fark ettiğinde bir cisim tarafından sıkışmış olabilirler.