4.1 Introducere

Un sistem mecatronic este de obicei un sistem cu mai multe domenii (mixte), care constă din mai multe tipuri de componente adecvat interconectate și integrate pentru a îndeplini funcțiile dorite. În particular, mecanice, electrice, electronice și hardware de computer sunt integrate pentru a forma un sistem mecatronic. Rezultă că interconectarea componentelor este un subiect important în domeniul ingineriei mecatronice. Când două componente sunt interconectate, prin ele vor circula semnale. Natura și tipul semnalelor care sunt prezente la interfața celor două componente vor depinde de natura și tipul componentelor. De exemplu, când un motor este cuplat cu o sarcină printr-o unitate de angrenare (transmisie), energia mecanică curge la interfețele acestor componente. Atunci, suntem interesați, în special, de semnale precum viteza unghiulară și cuplul. În particular, aceste semnale ar fi modificate sau „condiționate”, deoarece sunt transmise prin transmisia angrenajului. În mod similar, când un motor este conectat la sistemul său de acționare electronică, semnalele de comandă pentru controlul motorului, disponibile în mod obișnuit ca tensiuni, vor fi transformate în curenți adecvați pentru alimentarea înfășurărilor motorului, astfel încât să genereze cuplul necesar. Din nou, condiționarea semnalului sau conversia este importantă aici. În general, atunci, condiționarea semnalului este importantă în contextul interconectării și integrării componentelor și devine un subiect important în studiul ingineriei mecatronice. disponibil în mod obișnuit ca tensiuni, ar fi convertit în curenți adecvați pentru alimentarea înfășurărilor motorului, astfel încât să genereze cuplul necesar. Din nou, condiționarea sau conversia semnalului este importantă aici. În general, atunci, condiționarea semnalului este importantă în contextul interconectării și integrării componentelor și devine un subiect important în studiul ingineriei mecatronice. disponibil în mod obișnuit ca tensiuni, ar fi convertit în curenți adecvați pentru alimentarea înfășurărilor motorului, astfel încât să genereze cuplul necesar. Din nou, condiționarea semnalului sau conversia este importantă aici. În general, atunci, condiționarea semnalului este importantă în contextul interconectării și integrării componentelor și devine un subiect important în studiul ingineriei mecatronice.

Acest capitol abordează interconectarea componentelor ca senzori, circuite de condiționare a semnalului, actuatoare și dispozitive de transmisie a puterii într-un sistem mecatronic. Sunt discutate caracteristicile de impedanță dezirabile pentru astfel de componente. Impedanța și modificarea semnalului joacă roluri cruciale în interconectarea sau interfațarea componentelor. Când două sau mai multe componente sunt interconectate, comportamentul componentelor individuale în sistemul integrat se poate abate semnificativ de la comportamentul lor atunci când fiecare componentă operează independent. Potrivirea componentelor într-un sistem multi-component, în special în ceea ce privește caracteristicile impedanței lor, trebuie făcută cu atenție pentru a îmbunătăți performanța și precizia sistemului. În particular, când două dispozitive sunt interfațate, este esențial să se garanteze că un semnal care iese dintr-un dispozitiv și intră în celălalt va face acest lucru la nivele de semnal adecvate (valorile tensiunii, curentului, vitezei, forței, puterii etc.) în forma adecvată (electrică, mecanică, analogică, digitală, modulată, demodulată etc.) și fără distorsiuni (unde problemele de încărcare, neliniaritățile și zgomotul trebuie eliminate și unde considerațiile de impedanță devin importante). În special pentru transmisie, un semnal trebuie modificat adecvat (prin amplificare, modulare, digitalizare etc.) astfel încât raportul semnal/zgomot al semnalului transmis să fie suficient de mare la receptor. Semnificația modificării semnalului este clară din aceste observații.

Sarcinile de modificare a semnalului pot include condiționarea semnalului (de exemplu, amplificarea și filtrarea analogică și digitală), conversia semnalului (de exemplu, conversie analogic-digitală, conversie digital-analogică, conversie tensiune-frecvență și conversie frecvență-tensiune), modulare (de exemplu, modularea în amplitudine, modularea în frecvență, modularea în fază, modularea lățimii de impuls (PWM), modularea frecvență-impuls și modularea cod-impuls) și demodularea (procesul invers al modulației). În plus, multe alte tipuri de operații utile de modificare a semnalului pot fi identificate. De exemplu, circuitele de eșantionare și memorare (sample and hold) sunt utilizate în sistemele de achiziție a datelor digitale. Dispozitive precum multiplexoare analogice și digitale și comparatoare sunt necesare în multe aplicații de achiziție și prelucrare a datelor. Schimbarea de faze, modelarea curbelor, offset-area, și liniarizarea pot fi clasificare și ele ca modificare de semnal.

Acest capitol descrie operațiile de condiționare și modificare a semnalului, utile în sisteme și aplicații mecatronice. În primul rând, sunt studiate conceptele de bază ale impedanței și adaptarea componentelor. Amplificatorul operațional (op-amp) este introdus ca element de bază în circuitele de condiționare a semnalului și de adaptare a impedanțelor pentru sistemele electronice. Sunt discutate diferite tipuri de dispozitive de condiționare și modificare a semnalului, cum ar fi amplificatoare, filtre, modulatoare, demodulatoare, circuite în punte, convertoare analogic-digitale și convertoare digital-analogice. Conceptele prezentate aici se aplică multor tipuri de componente într-un sistem mecatronic general. Discuțiile și evoluțiile date aici pot fi destul de generale.

4.2 Caracteristicile impedanței