15.09.2013 Views

INSTUDERINGSUPPGIFTER – FACIT

INSTUDERINGSUPPGIFTER – FACIT

INSTUDERINGSUPPGIFTER – FACIT

SHOW MORE
SHOW LESS

Create successful ePaper yourself

Turn your PDF publications into a flip-book with our unique Google optimized e-Paper software.

MEKATRONIK

INSTUDERINGSUPPGIFTER FACIT

I din hand håller du ett läromedel från Gleerups.

Gleerups författare är lärare med erfarenhet från klassrummet.

Lärare och elever hjälper till att utveckla våra läromedel genom

värdefulla synpunkter på både innehåll och form.

Vi förankrar våra läromedel i skolan där de hör hemma.

Gleerups läromedel är alltid utvecklade i samarbete med dig!

Har du som användare frågor eller åsikter, kontakta oss gärna på

telefon 040-20 98 00 eller via www.gleerups.se

Författare till detta läromedel är Jörgen Johnsson

med mångårig erfarenhet som lärare. Jörgen arbetar sedan många år

som el-, elektronik- och automationsingenjör inom industrin.


2

1. Mekatronik

1. Styrenhet, sensorer och styrdon.

2. Den del i ett mekatroniskt system som utför den mekaniska

rörelsen.

3. Styrenhet: Hjärnan

Sensorer: Ögonen, öronen, näsan, känseln etc

Styrdon: Muskler och skelett

4. Mekatroniskt system: En kaffeapparat

Styrenhet: Mikroprocessor/mikrodator

Sensor: Temperatursensor, trycksensor, strömbrytare etc

Styrdon: Pump, Värmeelement etc

Mekatroniskt system: Elektronisk väckarklocka

Styrenhet: Mikroprocessor/mikrodator

Sensor: Trycknapp för avstängning

Styrdon: Summer eller ringklocka

Mekatroniskt system: Garageportsautomatik

Styrenhet: Mikroprocessor/mikrodator

Sensor: Trådlös tryckknapp, tryckplatta som känner av bilens

tyngd etc.

Styrdon: Motor för att dra upp garageporten

5. I ett pneumatiskt system är styrmediet luft medan det i ett

hydrauliskt system oftast är olja.

6. Finns: En elektrisk rullstol är ett bra exempel på ett

mekatroniskt system.

Finns kanske inte på markanden än: Ett mindre

hydrauliskt system för att förstärka kroppens muskulatur. T.ex.

för att öppna en dörr, en burk, flytta ett tungt föremål eller

varför inte hjälpa den handikappade personen att gå upp för en

trappa.

7. På 1960 talet.

2. Styrning med logiska funktioner

1. AND, OR och NOT (OCH, ELLER och ICKE)

2.

U

3.

U

S1 S2

S1

S2

L1

S3

L1

4. A x B = F

5. A + B = F

6. A = F

© 2011 Jörgen Johnsson och Gleerups Utbildning AB

Detta dokument ingår som en del av META Mekatronik

7.

8.

A

B

A B F

0 0 0

0 1 1

1 0 1

1 1 1

A B F

0 0 1

0 1 1

1 0 1

1 1 0

A B F

0 0 0

0 1 1

1 0 1

1 1 0

&

A

B

&

F

1

9. Strömställare A OCH B måste vara nedtryckta samt

strömställare C ELLER D men inte strömställare E för att

lampan ska lysa.

F

A

B

A

B

A

B

>1

&

=1

F

F

F


10. a) Strömställare A OCH B måste vara nedtryckta men inte

strömställare C för att lampan ska lysa.

b)

A

B

C

&

1

11. a) Strömställare A måste vara nedtryckt samt strömställare B

ELLER C för att lampan ska lysa.

B

C

A

b)

14. a)

b)

>1

A B C D

0 0 1 0

0 1 1 0

1 0 1 0

1 1 0 1

A B C D E F G

0 0 0 0 1 0 1

0 0 0 1 1 0 1

0 0 1 0 1 0 1

0 0 1 1 1 1 0

0 1 0 0 0 0 1

0 1 0 1 0 0 1

0 1 1 1 0 0 1

0 1 1 1 0 1 1

1 0 0 0 0 0 1

1 0 0 1 0 0 1

1 0 1 0 0 0 1

1 0 1 1 0 1 1

1 1 0 0 0 0 1

1 1 0 1 0 0 1

1 1 1 0 0 0 1

1 1 1 1 0 1 1

&

&

L

L

12.

13.

© 2011 Jörgen Johnsson och Gleerups Utbildning AB

Detta dokument ingår som en del av META Mekatronik

U

U

A B

C

A

B

L

L

3


4

c)

d)

e)

f)

A B C D E

0 0 0 0 1

0 0 1 0 1

0 1 0 1 1

0 1 1 1 0

1 0 0 1 1

1 0 1 1 0

1 1 0 0 1

1 1 1 0 1

A B C D E F G

0 0 0 0 1 1 0

0 0 0 1 1 0 0

0 0 1 0 1 0 0

0 0 1 1 1 0 0

0 1 0 0 1 1 0

0 1 0 1 1 0 0

0 1 1 1 1 0 0

0 1 1 1 1 0 0

1 0 0 0 1 1 0

1 0 0 1 1 0 0

1 0 1 0 1 0 0

1 0 1 1 1 0 0

1 1 0 0 0 1 0

1 1 0 1 0 0 1

1 1 1 0 0 0 1

1 1 1 1 0 0 1

A B C D E F G

0 0 0 0 0 0 0

0 0 0 1 0 1 0

0 0 1 0 0 1 0

0 0 1 1 0 1 0

0 1 0 0 0 0 0

0 1 0 1 0 1 0

0 1 1 1 0 1 0

0 1 1 1 0 1 0

1 0 0 0 0 0 0

1 0 0 1 0 1 0

1 0 1 0 0 1 0

1 0 1 1 0 1 0

1 1 0 0 1 0 0

1 1 0 1 1 1 1

1 1 1 0 1 1 1

1 1 1 1 1 1 1

A B C D E F

0 0 0 0 1 0

0 0 1 0 0 0

0 1 0 0 1 0

0 1 1 0 0 0

1 0 0 0 1 0

1 0 1 0 0 0

1 1 0 1 1 1

1 1 1 1 0 0

© 2011 Jörgen Johnsson och Gleerups Utbildning AB

Detta dokument ingår som en del av META Mekatronik


g)

15. Exempel:

A B C D E F

0 0 0 0 0 1

0 0 1 0 1 0

0 1 0 0 0 1

0 1 1 0 1 0

1 0 0 0 0 1

1 0 1 0 1 0

1 1 0 1 1 0

1 1 1 1 1 0

Mobiltelefoner För att minnas telefonnummer, musik,

bilder, abonnemangstyp etc.

Datorer För att spara texter, musik, bilder, filmer och mycket

annat

Miniräknare För att lägga olika tal i minnet under tiden

man räknar

Larmsystem För att minnas t ex en PIN-kod för att kunna

stänga av larmet.

16. Exempel:

Äggklocka För att kunna ställa in den tid som ska gå innan

klockan ringer.

Väckarklocka För att t.ex. kunna ställa in den tid när

klockan ska ringa på morgonen.

Belysningsautomatik I t.ex. en trappuppgång för att

lampan ska vara tänd en viss tid så att man hinner sätta nyckeln

i låset.

Bil För att kunna ställa in den tid som ska förflyta mellan

vindrutetorkarnas rörelser, s.k. intervalltorkare.

17. Exempel:

Bilbana För att kunna räkna det antal varv som bilarna kör.

Passagesystem i en butik För att räkna det antal personer

som passerar in och ut ur butiken under en dag.

Bil För att kunna räkna det antal varv som bilens hjul rör sig.

Detta bearbetas i bilens datorsystem och presenteras som ett

avstånd och en hastighet.

Vid en väg För att kunna räkna det antal bilar som passerar

ett visst vägavsnitt.

18. Decimala, Binära och Hexadecimala talsystemet.

19.

1010 10

1111 15

0011 3

10000 16

10010 18

11000 24

11111 31

20.

21.

22.

22.

6 0110

12 1100

17 10001

29 11101

27 11011

39 100111

41 101001

A 10

C 12

9 9

E 14

1F 31

29 41

12 18

A 10

C 12

9 9

E 14

1F 31

29 41

12 18

99 1100011

100 1100100

1000 1111101000

999 1111100111

10000 10011100010000

1500 10111011100

678 1010100110

© 2011 Jörgen Johnsson och Gleerups Utbildning AB

Detta dokument ingår som en del av META Mekatronik

5


6

3. Grunderna i elteknik

1. Likström innebär att strömmen rör sig i en enda riktning

medan växelström innebär att strömmen byter riktning med

jämna mellanrum.

2. AC Alternation Current (Växelström).

DC Direct Current (Likström)

3. A. Avstånd (längd) är storhet, 600 är mätetal, k är prefix (kilo)

och m är enhet (meter).

B. Tiden är storhet, 10 är mätetalet, m är prefix (milli) och s är

enhet (sekund).

4. A. 100 000 m

B. 0,06 mA

C. 0,4 kV

D. 10 mA

E. 1 mΩ

F. 600 kW

5. Protoner, neutroner och elektroner.

6. Ledningselektroner eller fria elektroner.

7. Om ett ämne har många ledningselektroner leder ämnet

elektrisk ström lättare (ledare) medan om det har få

ledningselektroner har svårare för att leda ström (isolator).

8. Ledare: Aluminium, stål och kvicksilver.

Isolatorer: Tyg, torrt papper och betong.

9. Negativ.

10. Elektrisk laddning betecknas med bokstaven Q och mäts i

enheten coulomb, C.

11. Laddade partiklar kan ha elektrisk ”lägesenergi” i ett elektriskt

fält. När man särar på de positiva och negativa laddningarna

skapar man en potentialskillnad mellan laddningarna. Denna

potentialskillnad ger upphov till en spänning, som får

laddningarna att dras till varandra.

12.

13. GND står för GrouND. Jord!

14. Elektronerna rör sig från den negativt laddade polen () till den

positivt laddade polen (+) i kretsen. Strömmen rör sig i motsatt

riktning.

15. Spänning mäts i volt (V), ström i ampere (A) och resistans i

ohm (Ω).

16. Har ledaren många fria elektroner, som i exempelvis guld, silver

eller koppar, kommer strömmen lättare fram.

17. Längden, ledarens area, materialet och (temperaturen).

18. Resistansen är 18 ohm.

19. Strömmen I = U/R = 12/100 = 120 mA.

20. Resistansen R = U/I = 9/0,200 = 45 ohm

21. Strömmen I = U/R = 100/100 = 1 A.

22. Resistansen är 27,8 ohm.

23. Spänningen som krävs är 200 volt

© 2011 Jörgen Johnsson och Gleerups Utbildning AB

Detta dokument ingår som en del av META Mekatronik

24. Resistansen är 1200 ohm (1,2 kohm) ±5%

25. Resistansen är 210 000 ohm (210 kohm) ±10%

26. A: 1447, 5 ohm

B: 5,45 ohm

C: 82,2 ohm

27.

a)

b)

c)

28. Amperemetern visar 0,05 A (50 mA). Voltmetern visar 3 V.

29. I 2 = 15 mA

30. I 4 = 5 mA med strömriktningen uppåt i bilden.

31. I 4 = 3A (I 2 = 6 A)

32. Strömmen kommer att öka.

33. Lampa L 1 lyser starkare och lampa L 2 lyser inte alls.

34. Ohmmetern visar ca 28 ohm.

35. Strömmen I = U/I = 12/1000 = 12 mA.

36. Den totala resistansen R tot är 2 kohm och strömmen

I = U/R tot =12/2000 = 6 mA.

37. Den totala resistansen R tot = R 1 · R 2 /(R 1 + R 2 ) =

= 1000 · 1000/2000 = 500 ohm och

huvudströmmen I = U/R tot = 12/500 = 24 mA,

delströmmarna I 1 = I 2 = U/R 1 = U/R 2 = 12/1000 = 12 mA.


38. Den totala resistansen R tot = R 1 + R 2 · R 3 /(R 2 + R 3 ) =

= 1500 + 2200 · 10 000/12 200 = 3303,28 ohm

Huvudströmmen I = U/R tot = 24/3303,28 = 7,26 mA

För delströmmarna I 1 och I 2 gäller:

I 1 + I 2 = I = 7,26 mA

I 1 · R 2 = I 2 · R 3 , dvs I 1 · 2200 = I 2 · 10 000

Detta ger I 2 · 10000/2200 + I 2 = 0,00726

I 2 = 1,31 mA och I 1 = 5,95 mA

Delspänningarna U R1 = 0,00726 · 1500 = 10,9 V och U R2/R3 =

0,00595 · 2200 = 13,1 V.

39. U A : 16,5 V

U B : 13,6 V

U C : 7,2 V

U D : 0 V

40. En multimeter är ett universalinstrument som bl.a. kan

mäta ström, spänning och resistans. Ett instrument med flera

funktioner.

42. Att spänningen måste vara frånslagen och eventuellt att även

kretsen är bruten.

43. Thales observerade den statiska elektriciteten genom att gnida

bärnsten mot ett tygstycke.

44. Benjamin Franklin.

45. Alessandro Volta, André-Marie Ampère och Georg Simon

Ohm.

46. ”Strömmarnas krig” utkämpas av fysikerna Thomas Alva Edison

och George Westinghouse. Edison förespråkade att likström

skulle användas för att distribuera elektricitet till hushållen

medan Westinghouse förespråkade växelström. Westinghouse

vann slaget!

47. Resistansen är 0,48 kohm. Effekten är 1,2 W.

48. Resistorns maximala effekt är 100 W.

49.

12 V

P = 7,2 Ω

(5 W)

L (6,4 V)

4. Digital elektronik

© 2011 Jörgen Johnsson och Gleerups Utbildning AB

Detta dokument ingår som en del av META Mekatronik

1. En bottnad transistor leder ström medan en strypt transistor

spärrar för ström.

2. En Mikrocontroller är en kompett minidator som innehåller

en mikroprocessor, minne samt in och utgångskretsar.

Mikroprocessorn är själva hjärnan i olika typer av datorsystem.

3. I modern elektronikutveckling flyttas fokus alltmer från

hårdvara till mjukvara. En konstruktion som förr bestod av

ett stort antal digitala byggblock görs idag oftast med hjälp av

en programmerbar styrenhet, i regel med en mikroprocessor i

centrum. Med en centralt placerad programmerbar styrenhet

har man en mycket större flexibilitet när man önskar att lägga

till nya funktioner i t ex en nyutvecklad mobiltelefon eller en

MP3-spelare.

4. 1959, Jack Killby och Robert Noyce.

6. Det blir ett mindre antal komponenter. Bl a får man ett system

som är mindre känslig för störningar, kan tillverkas till ett lägre

pris med en högre tillförlitlighet etc.

7. En DIL-kapsel är en lite större äldre variant av IC-krets med

två rader med ben (Dual In Line) medan en SO-kapsel (Small

Outline) är en modernare ytmonterad krets.

8. Kretsarna kan packas tätare, vilket ger mindre produkter.

Felkällorna i konstruktionen minskar. Störningarna minskar.

9. En kombinatorisk krets är ett antal logiska grundfunktioner

hopsatta till ett större nät av kretsar med en viss funktion.

10.

11.

A

1 1

A A

A

1 1

A A

B

B B

B

B B

F = A · B

&

F = A · B

&

F

F

7


8

12.

13.

14.

15.

A

1 1

B

A A B B

A

A

1 1

A A B B

1 1

B

A A B B

B

F = A · B + A · B

1

C

&

&

1

C C

C

C C

> 1 F

F = A · B · C + A · B · C

&

&

&

&

F = A · B · C + A · B · C

A B C F

0 0 0 1

0 0 1 0

0 1 0 1

0 1 1 0

1 0 0 1

1 0 1 0

1 1 0 1

1 1 1 0

> 1 F

> 1 F

16.

1 1

© 2011 Jörgen Johnsson och Gleerups Utbildning AB

Detta dokument ingår som en del av META Mekatronik

F = A · B · C + A · B · C + A · B · C + A · B · C

A

A

B

A A B B

1

C

C C

A B C F

0 0 0 0

0 0 1 0

0 1 0 0

0 1 1 0

1 0 0 0

1 0 1 1

1 1 0 0

1 1 1 0

F = A · B · C

1 1

B

A A B B

1

C Test (D)

C C

&

&

&

&

&

&

R1

F

> 1 F

17. Det är då enkelt att ändra kod utan att larmet behöver byggas

om varje gång.

18. Den logiska NAND-funktionen tar fysiskt liten plats inuti en

IC-krets. Liten plats innebär att elektroniska produkter kan

göras mindre.

1

R2

G


19. Den logiska NOT funktionen. Inverteraren!

20.

A B F

0 0 0

0 0 1

1 0 1

1 1 0

A

& &

B

A A B B

XOR-funktionen

&

&

21. Kretsarna kan förstöras eller drastiskt minska livslängden för en

elektronisk apparat.

22. Att de verktyg jag använder är jordade och att jag har laddat

ur mig genom att vara ansluten till en jordpunkt under hela

arbetsmomentet. Dessutom bör jag använda speciella skor och

stå på en speciell matta av ledande gummi.

23.

Pulståg

(u)

1

0

Periodtid

Positiv

flank

Pulslängd

Negativ

flank

t

&

100%

90%

F

Pulslängd

Stigtid Falltid

24. Förbjudet område innebär att spänningsnivån varken kan tolkas

som en etta eller nolla.

25. Strömsänkande logik innebär att en logisk nolla på den digitala

kretsens utgång kan sänka ström, dvs leda strömmen in genom

kretsens utgångsben och vidare till jord inuti kretsen. Detta

innebär t.ex. att en logisk nolla på utgångsbenet på en IC-krets

skulle kunna tända en lysdiod.

26. T ex med en transistor, en speciell buffertkrets eller med ett relä.

50%

10%

© 2011 Jörgen Johnsson och Gleerups Utbildning AB

Detta dokument ingår som en del av META Mekatronik

t

27.

A

1 1

B

A A B B

1

C

C C

&

&

&

&

28. Ett litet rutertecken med ett streck under är placerat vid

kretsens utgång.

29. Etta, nolla och avbrott. Avbrott innebär att kretsens utgång

är frånkopplad och helt bortkopplad precis som efter en

strömbrytare.

> 1

F

R

Re1

+5 V

30. Ett chip är den aktiva delen i en IC-krets. Ett chip kan

innehålla miljontals transistorer trots att den är liten. En wafer är

en bakplåt med flera hundra chip för att lättare kunna hanteras

vid tillverkningen.

5. Digitaltekniska grundkomponenter

1. Komparatorn är en digital komponent som jämför digitala

signaler med varandra. Komponenten används bl.a. i en

mobiltelefon för att jämföra din PIN kod med en inlagd

korrekt kod i telefonen.

2. Utgången från en XNOR-funktion går hög endast i de fall då

insignalerna är lika.

3. En nibble är 4 binära bitar

En byte är 8 binära bitar

Fan out talar om hur många digitala ingångar kretsens utgång

kan driva.

Ett X i en sanningstabell innebär don´t care. I detta fall spelar

det ingen roll om den digitala biten är ett eller noll.

4. En avkodare översätter data från en form till en annan. Decoder

är det engelska ordet för avkodare vilket du säkert stött på i TV

sammanhang.

5. En BCD till 7-segments avkodare omvandlar en BCD-kod

(Binary Coded Decimal) till en 7-segments kod för att kunna

driva en display.

6. En LED-display är uppbyggd av lysdioder (LED = Light

Emitting Diod) medan en LCD-display (Liquid Crystal

Display) är uppbyggd av flytande kristaller. LCD är den

vanligaste typen idag, eftersom de drar betydligt mindre ström

än LED-displayer. Dessutom är de lättare att avläsa i dagsljus.

D

T

L

230 V

9


10

7. a)

Post A a b c d e f g

b)

+5 V

Nej 0 0 0 0 0 0 0 1

Ja 1 0 0 1 1 0 0 0

Brytare i

postlådan

A

1

A A

Matematiska funktioner

c = d = A

g = A

c

d

g

a

b

e

f

Ansluts

till

7-segmentsdisplayen

8. En ankodare (encoder) är en krets som är motsatsen till en

avkodare. En ankodare används bland annat till att omvandla

decimala tal till binära tal.

9. Med en multiplexer kan man få många digitala signaler att

smälta samman på en enda frekvens. Med en demultiplexer

delas signalen upp igen.

10. En Schmitt-trigger slår om sin utsignal (vippar) vid olika

nivåer på insignalen.

Hysteres är skillnaden mellan en insignals två omslagsnivåer

(tröskelspänningar)

11. Blinkljus vid våra vägar, sirener, metronomer, klockor etc.

12. En monostabil vippa har två tillstånd. Ett stabilt och ett

instabilt läge. Komponenten används bl.a. som pulsförlängare,

flankavkännare och som konstantidgenerator.

13. Den bistabila vippan.

14. Vippan skiftar status, dvs. från ett till noll eller från noll till ett.

15. Ett flyktigt minne tappar sin information om strömmen

försvinner medan en icke-flyktigt minne behåller

informationen.

16. Ett flashminne är i grunden ett EEPROM-minne (elektriskt

programmerbart och raderbart läsminne). Fördelen med ett

flashminne är att det kan raderas på blocknivå med en kort

strömpuls (en flash).

17.

Clock-ingång

(hastighet)

+ 5V

START

D0 Q0

© 2011 Jörgen Johnsson och Gleerups Utbildning AB

Detta dokument ingår som en del av META Mekatronik

OE

Clock

1 0 0 0 0 1 0 0 0 0

Clock

D1 Q1

(Insignal)

Clock

D2 Q2

Clock

D3 Q3

D4

Q4

18. En dekadräknare är en räknare som räknar i tio steg, t.ex. från 0

till 9.

19. En ALU (Arithmetic Logic Unit) är den aritmetiska logiska

enheten och i denna del görs alla beräkningar och logiska

operationer. T.ex AND, OR, INV, Addition etc.

6. Elmekaniska komponenter

1.

2. Gränslägesbrytare används i ett mekatroniskt system när man

vill detektera ett läge. Till exempel om en dörr är öppen eller

stängd, en motordriven markis har kommit tillräckligt långt ut

etc.

3. En Joystick är en komponent för att omvandla rörelser från t.ex.

ett finger eller en hand till positioner på t.ex. en datorskärm.

Joysticks används även för att positionera bl.a. kranar och

traverser.

4. Genom att påverka det med ett yttre magnetfält.

5. Styrkrets

6. DIN står för Deutsche Industri Norm och är en industriell

standard

Clock

R1

R 2

R 3

R 4

R 5

24V

L 4

R 6

24V

L 3

R 7

24V

L 2

R 8

24V

L 1

R 9

24V

L 0

R 10


7. En kontaktor är oftast större än ett relä, kontaktorn kan

bryta större strömmar och den är oftast utbyggbar med s.k.

hjälpkontaktblock.

8. Lysdiodslamporna har mycket lång brinntid vilket innebär att

säkerheten ökar i anläggningen. Dessutom klarar de vibrationer

bättre än glödlampor.

9. Likströmsmotorer, växelströmsmotorer (asynkronmotorer),

stegmotorer och servomotorer.

10. Asynkronmotorn eftersom den är billigast att tillverka, har hög

driftsäkerhet, låga underhållskostnader och lång livslängd.

11. När man vill ändra hastigheten på en asynkronmotor.

12. Man reducerar varvtalet och ökar momentet.

13. Servosystem används då man önskar en noggrann positionering

och då man vill göra exakta förflyttningar i t.ex. en robot eller

CNC-maskin.

14. En linjärenhet omvandlar en roterande rörelse från en elmotor

till en linjär förflyttning.

16. IP55 Dammskyddat, spolsäkert

IP66 Dammtätt, spoltätt

IP67 Dammtätt, vattentätt

17. Mångtrådig (MK), eller fintrådig (RK) kopparkabel.

7. Mekanik

1. Kraft betecknas med bokstaven F och mäts i N (newton).

2. Tyngdaccelerationen är ett mått på den gravitationskraft som

jorden ger upphov till på olika punkter på dess yta.

3. I Sverige är tyngdaccelerationen g ca 9,82 m/s 2 .

4. Skillnaden är 1,84 newton

5. 650 newton

6. När ett föremål står still på marken eller rör sig med en jämn

hastighet (utan att accelerera) och summan av de riktade

krafterna är noll är föremålet i jämvikt.

7. 750 newton.

8. Hög friktion: Sandpapper mot ohyvlat trä, gummidäck på en

vägbana, vandringskängor på en stig. Låg friktion: En skridsko

på en isbana, skidor på snö, två plåtar med ett oljeskikt emellan.

9. Friktionskraften är 300 N och är motsatt den riktning som

skåpet rör sig.

10. A ≈ 600 N, B ≈ 900 N och C ≈ 350 N

F 1 = 500 N

C

A

F 1 = 310 N

F 2 = 100 N

F 2 = 500 N

F 1 = 550 N

B

F 2 = 700 N

© 2011 Jörgen Johnsson och Gleerups Utbildning AB

Detta dokument ingår som en del av META Mekatronik

11. Vridmoment innebär en krafts förmåga att vrida något kring

sin egen axel.

12. A = 1400 Nm och B = 2200 Nm.

13. Alternativ B, med ett förlängningsrör skulle fungera bäst. Med

ett rör förlänger man momentarmen till ungefär dubbel längd

enligt bilden. Detta innebär att vridmomentet ökar med det

dubbla.

14. Mekanikens gyllene regel säger att det man vinner i kraft,

förlorar man i väg. Denna regel innebär exempelvis att det är

lättare att gå upp för en bergstopp på en slingrig stig än att gå

rakt uppför berget. Skillnaden är den att vägen blir längre om

man följer stigen.

15. 1. Att ta sig upp i ett hus med trappor jämfört med att klättra

på en stege på husets utsida. Trapporna innebär en längre väg

att gå, men att man då sparar energi jämfört med att klättra rakt

upp för stegen.

16. Lutande planet, kilen, hävstången, skruven, hjulet och blocket.

17. Densitet är ett mått på ett ämnes täthet, dvs. ämnets massa per

volymenhet.

18. V = m/r = 0,650 /2,7 = 0,241 dm 3

19. Nej den är förfalskad! Guldtackan borde ha vägt 19,32 kg.

20. Att ämnet börjar övergå från fast till flytande form vid 1000

grader.

21. Att ämnet rostar. Korrosion uppstår när metallen oxiderar, dvs.

förenas med syre i luft eller vatten.

22. En komposit är ett sammansatt material som uppstår genom

att blanda olika material till ett nytt material med helt nya och

bättre egenskaper.

23. En fackverkskonstruktion väger mindre, är mindre känslig för

vind och priset är oftast lite lägre. Fackverkskonstruktioner

finns i kraftledningsstolpar, utanför köpcentra och sportarenor

etc. för att hålla upp ljuskällor, reklamskyltar etc.

24. Ett kullager används för att bära upp axlar och gör att axlarna

kan röra sig med minsta möjliga friktion.

25. Enligt standarden ABEC. Ett större tal innebär att kullagret har

en större precision och rullar lättare.

26. Vid hantering, förvaring och montage av fjädrar är det viktigt

att inte utsätta fjädern för uppvärmning, eftersom detta kan

förstöra fjäderns mekaniska egenskaper.

27. Med ett skjutmått kan man mäta med en noggrannhet på

1/10 mm.

28. Med en mikrometer kan man mäta ned till 1/1000 dels

millimeter om man använder sig av en digital mikrometer. För

de analoga mätinstrumenten som ni troligtvis har på skolan, kan

man mäta ned till ca 1/100 dels millimeter noggrannhet.

29. En mätklocka.

30. Spårbarhet innebär att kunna spåra ett mätvärde så att det

hela tiden är exakt. Detta innebär att mätvärdet följer en

kedja av normaler från en internationell normal (exempelvis

en exakt meter) till en nationell riksnormal som ett

kalibreringslaboratorium eller kalibreringsföretag använder sig

av.

11


12

8. Programmerbar styrning

1. PLC Programmable Logical Controller och CPU Central

Processing Unit.

2. 40 I/O.

3. 6 st analoga utgångar.

4. DI Digital Input, DO - Digital Output, AI Analog Input

och AO Analog Output.

X1 X0 Y1

5. Ett inbyggt system är ett specialutvecklat mikroprocessorbaserat

styrsystem som ingår i många av de produkter som troligtvis

X2 fyller din vardag: Mobiltelefoner, MP3-spelare, spelkonsoller,

leksaker etc.

X3 7. LADDER betyder stege. Ladderprogrammering innebär att

programmet byggs upp steg för steg och liknar en stege när det

är färdigt.

X4

© 2011 Jörgen Johnsson och Gleerups Utbildning AB

Detta dokument ingår som en del av META Mekatronik

8.

A)

B)

C)

D)

E)

F)

G)

A B

A

B

F

A F

A B

C

A

B

A B

C D

C

F

F

F

F

A B F


9.

A)

B)

C)

D)

E)

A

B

C

A

B

A

C

B

A

B

C

D

E

G

1

&

>1

F

C F

F

>1

A F

10 A)

LD A

AND B

Out F

END

B)

LD A

OR D

AND B

AND C

Out F

END

C)

LDI A

OR C

AND B

Out F

END

>1

&

D)

LDI A

ANI B

Out F

END

E)

LD A

AND B

ANI C

Out F

LD D

OR G

AND E

Out H

LDI I

Out J

END

&

&

F

H

&

F

11.

A B C

A C D

AB C D

© 2011 Jörgen Johnsson och Gleerups Utbildning AB

Detta dokument ingår som en del av META Mekatronik

A)

A)

B)

B)

C)

C)

D)

D)

E)

E)

B

A B

C

DA

B

CF

DE

[ END ]

[ END ]

[ END ]

A B C D

A B C DE

F

FG

A C D

AB C D

FB

FG

G

J

JK

LK

L

A B C

E

G

[ END ]

[ END ]

[ END ]

[ END ]

[ END ]

H

H

[ END ]

[ END ]

F

F

F

F

F

EH

H

E

E

I

I

M

M

13


14

12.

13.

A)

B)

C)

D)

E)

A

LD A

AND B

OR C

Out F

END

C

B F

[ END ]

X0 X1 Y0

[ END ]

X1 Y1

[ END ]

X0 Y0

X1

X1

[ END ]

X0 C0

C0

Y0

Y1

X2 Y0

[ END ]

[ END ]

RST C0

Y1

K10

LD X0

AND X1

Out Y0

END

LD X1

Out Y1

END

LD X0

Out Y0

LD X1

Out Y1

END

LD X2

Out Y0

Out Y1

END

LD X1

RST C0

LD X0

Out C0

K10

LD C0

Out Y0

END

© 2011 Jörgen Johnsson och Gleerups Utbildning AB

Detta dokument ingår som en del av META Mekatronik

F)

G)

H)

I)

X0

X1

X1

Y1 T0

T0

X0

M1

T1

X1

X2

C1

X0

X1

[ END ]

[ END ]

[ END ]

[ END ]

SET Y0

RST Y0

SET Y1

RST Y1

SET M1

SET Y0

T1

SET Y1

RST Y0

RST Y1

RST M1

C1

SET Y1

RST Y1

RST C1

K10

K15

K100

LD X0

SET Y0

LD X1

RST Y0

END

LD X1

SET Y1

LD Y1

Out T0

K10

LD T0

RST Y1

END

LD X0

SET M1

SET Y0

LD M1

Out T1

K15

LD T1

SET Y1

RST Y0

LD X1

RST Y1

RST M1

END

LD X2

Out C1

K100

LD C1

SET Y1

LD X0

RST Y1

LD X1

RST C1

END


14.

A)

M8002

X1

X3

C1

[ END ]

RST C1

SET Y0

SET Y3

SET Y4

C1

RST Y4

RST Y3

RST Y0

K30

© 2011 Jörgen Johnsson och Gleerups Utbildning AB

Detta dokument ingår som en del av META Mekatronik

B)

X1

X2

[ END ]

SET Y4

SET Y0

SET Y2

RST Y3

RST Y1

SET Y4

SET Y1

SET Y3

RST Y0

RST Y2

15


16

C)

M8002

X1

X3

C1

X3

C2

9. Sensorer

[ END ]

RST C1

RST C2

SET Y4

SET Y0

SET Y2

C1

RST Y0

RST Y2

SET Y1

SET Y3

C2

RST Y4

RST Y1

RST Y3

K20

K50

1. I en A/D-omvandlare omvandlas den elektriska signalen

från ett analogt till ett digitalt värde medan den i en D/Aomvandlare

gör tvärtom.

2. En induktiv sensor används nästan uteslutande för att indikera

metalliska föremål medan en kapacitiv sensor främst används för

material av flytande eller pulverform.

3. En PNP-sensor ger en positiv utsignal medan en NPN-sensor

ger en negativ.

4. En lastcell är en robust komponent för att mäta kraft eller

tyngd. De används i industriella vågar och placeras under t ex

en balk eller en behållare.

5. En optisk sensor, oftast med reflexavkänning.

© 2011 Jörgen Johnsson och Gleerups Utbildning AB

Detta dokument ingår som en del av META Mekatronik

6. Med en termistor eller med en resistanssensor.

7. En av de allra vanligaste sensorerna för mätning av temperatur i

en industriell anläggning. Pt100 innebär att sensorn är tillverkad

av platina (Pt) och att resistansen i sensorn är 100 ohm vid 0 °C.

8. För olika typer av avsyningsuppgifter i industrin, t ex för att

kontrollera om det saknas praliner i en chokladask innan asken

ska förslutas.

9. En digital sensor som ger signal om trycket överstiger en viss

fastställd referensnivå. Tryckvakter finns att köpa för olika

trycknivåer.

10. En accelerometer.

10. Pneumatik

1. Ett pneumatiskt system är enkelt i sin uppbyggnad, billigt

att underhålla och relativt underhållsfritt. Dessutom kan

pneumatiska system användas i brand- och explosionsfarliga

miljöer.

2. En kompressor.

3. p · V = konstant, 10 · 0,25 = p · 0,125, p = 20 bar.

4. p · V = konstant, 10 · 1 = p · 0,25, p = 40 bar.

5. Dimsmörjaren ser till att en tunn oljedimma skickas ut i det

pneumatiska systemet och smörjer känsliga komponenter.

6. Med hjälp av en tryckregulator. Denna komponent ser även till

att trycket hålls på en jämn och konstant nivå.

7. En dubbelverkande cylinder kan utföra ett arbete i två

riktningar. Plusrörelse och minusrörelse.

8.

9. Avståndet mellan plusläget och minusläget.

10. En enkelverkande cylinder innehåller en fjäder som gör att den

automatiskt återgår till sitt ursprungsläge om luften plötsligt

skulle försvinna.

11. En skyttelcylinder drivs av luft medan ett linjärdon drivs med

elektricitet, t.ex. en servomotor. Både skyttelcylindern och

linjärdonet används vid större förflyttningar än vad man kan

åstadkomma med en pneumatisk cylinder.

12. En ejektor används då man vill gripa olika föremål utan att de

går sönder. Ejektorer används i industrin för att plocka godis,

ägg, kartonger, profiler, bildörrar etc.

13. Kolvens area: A 1 = p · r 2 = p · 4 2 = 50,3 2 cm

Kolvstångens area: A 2 = p · r 2 = p · 0,5 2 = 0,79 cm 2

F = p · A

F T = p · A 1 = (10 1) · 50,3 = 452,7 N

F D = p · A 2 = (10 1) (50,3 0,79) = 445,6 N

14. Kolvens area: A 1 = p · r 2 = p · 2,5 2 = 19,6 cm 2

Kolvstångens area: A 2 = p · r 2 = p · 1 2 = 3,14 cm 2

F = p · A

F T = p · A 1 = (5 1) · 19,6 = 78,4 N

F D = p · A 2 = (5 1) · (19,6 3,14) = 65,8 N


15. Att ventilen har 3 st portar och kan inta 2 st olika lägen.

16.

17.

A

B

A B

P

Plusrörelse

Plusrörelse

18. Stryp-, back- ventiler används då man önskar reglera

luftmängden och endast släppa igenom tryckluft i en riktning.

19.

3

2

1

P

KONSTRUKTIONSUPPGIFTER

20 A)

S1 S2

24 V

© 2011 Jörgen Johnsson och Gleerups Utbildning AB

Detta dokument ingår som en del av META Mekatronik

B)

24 V

Induktiv

sensor A

Elstyrd

3/2-ventil med

fjäderretur

3

P

2

14

1

C1

C1

4

2

1

5 3

Pneumatiskt

styrd 5/2-ventil

4 2

14 12 2

11. Elektriska drivsystem

2

P

5

1

3

+

1. Växelströmsmotor (asynkronmotor), likströmsmotor,

servomotor och stegmotor.

3

1

+

2. Motorn har ett högt startmoment samt att det är lätt att reglera

motorns hastighet genom att ändra spänningen till motorn.

3. Bl.a. i batteridrivna bilar, truckar, lyftkranar, valsverk och olika

typer av handverktyg.

4. Växelströmsmotorn (asynkronmotorn).

5. 3000 varv per minut (rpm). I USA skulle motorn rotera med

3600 varv per minut (rpm).

6. Man ansluter motorn till en frekvensomriktare och reglerar

motorns hastighet med denna ”apparat”.

7. Den är robust, den är självstartande, tyst, pålitlig, billig, enkel att

underhålla och standardiserad från en mängd olika tillverkare.

3

3/2-ventil med

mekanisk rulle

17


18

8. Inom industrin där man önskar snabb och noggrann

positionering i en anläggning. Exempelvis i robotar, NCmaskiner

etc.

9. För att positionera i ett mindre mekatroniskt system, t.ex.

kopiatorer, leksaker, skanners, skrivare etc.

10. För att undvika den höga startströmmen. Idag är det mycket

vanligt att man ansluter en frekvensomriktare eller en

mjukstartare till motorn för att få en mjuk igångkörning av

motorn.

11. Man skiftar två st faser till motorn.

12. Man kan starta och stoppa motorn mjukt, vilket ger mindre

slitage på motor, lager och den anläggning som är ansluten till

motorn. Med en ansluten frekvensomriktare drar motorkretsen

mindre energi vilket spar pengar. Dessutom minskar ljudnivån i

motorkretsen när hastigheten reduceras, vilket innebär en bättre

arbetsmiljö för de anställda.

12. Kommunikation och

industriella nätverk

1. En dator komunicerar med en skrivare

En mobiltelefon kommunicerar med en basstation

En miniräknare kan kommunicera, t ex med IR-ljus.

En klocka kan visa exakt tid, eftersom den kommunicerar med

en tysk radiostation.

2. På I/O-nivån finns utrustningar som driver och positionerar

olika mekaniska rörelser. Det kan t ex vara sensorer,

frekvensomriktare, pneumatiska ventiler och I/O-moduler.

3. Styrnivån är den nivå där bl a PLC-utrustningar och

operatörspaneler finns. Kontrollnivån är ofta PC-baserad och är

den nivå som finns längst upp i hierarkin i ett kontrollrum.

4. Ett protokoll är ett antal kommunikationsregler som måste

följas för att den sändande och mottagande enheten ska förstå

varandra. Jämför ”mänskligt” språk.

5. Med standarden RS 485 får man både högre hastighet

och större maximalt överfö ringsavstånd än med RS 232kommunikation.

Dessutom är signalöverföringen vid RS 485

balanserad, vilket innebär att störningar som påverkat kabeln

i den industriella miljön plockats bort av en speciell krets på

mottagarsidan.

6. Genom att skicka ljuspulser istäl let för elektriska signaler i en

ledare kan man över föra signaler på långa avstånd utan att de

påver kas av elektromagnetiska störningar.

7. Kablarna kan göras tunnare. Varje bit som ska överföras vid

parallell kommunikation kräver en ledare inuti kabeln. 32

bitar som ska överföras samtidigt kräver således 32 kablar +

spänningsmatning, jord etc.

8. TD och TxD står för Transmit Data, vilket på svenska innebär

att sända data. RD och RxD står för Receive Data, vilket på

svenska innebär att ta emot data.

9. En paritetsbit sätts för att kontrollera om det överförda tecknet

blivit korrekt över fört.

© 2011 Jörgen Johnsson och Gleerups Utbildning AB

Detta dokument ingår som en del av META Mekatronik

10. En fältbuss är en enklare och säkrare form av

kommunikationslänk med vilket man kan koppla sam man

styrsystem, I/O-enheter, operatörspaneler, frekvens omriktare,

överordnade system m.m.

11. Industriell Ethernet är den snabbast växande standarden inom

indu striell kommunikation och fler och fler tillverkare av

au to mationsutrustningar förser idag sina utrustningar med en

anslutning för Ethernet. Här kommer det troligtvis att hända

mycket i framtiden!

13. Reglerteknik

1. Styrning innebär att direkt styra ett objekt medan reglering är

en form av sluten styrning utan mänsklig inverkan. Reglering

kan t.ex. vara att hålla en jämn temperatur i ett rum oberoende

om solen lyser in eller om någon öppnar ytterdörren.

2. ÄR-värde är den insignal som ett reglertekniskt system har

från t.ex. en sensor medan BÖR-värdet är den signal som man

önskar i systemet.

3. Open loop betyder styrning och Closed loop betyder reglering.

4. Autopiloten i ett flygplan:

BÖR-värde: Önskad kurs

ÄR-värde: Verklig kurs

Styrsignal: Gaspådrag, roderutslag

Störning: Vind, luftgropar m m.

Värmesystemet i en villa:

BÖR-värde: Önskad temperatur

ÄR-värde: Verklig temperatur

Styrsignal: Värme effekt från t.ex. ett element

Störning: Utetemperatur, antal personer i huset, solstrålning in i

huset, dörrar som öppnas mm.

5. En regulator jämför ett ÄR-värde och ett BÖR-värde med

varandra och ökar eller minskar därefter utsignalen till ett

anslutet styrdon.

6. P: Proportionell reglering

I: Integrerad reglering

D: Deriverad reglering

7. Systemet börjar att självsvänga.

8. För att minska det kvarstående reglerfelet i en anläggning.

9. För att få det reglerade systemet att reagera snabbare.


14. Industriella projekt

1. Projektledaren ser till att projektet håller tidplanen, kallar till

projektmö ten och är ytterst ansvarig för projektet. Dessutom

ser en projektledare till att alla projektmedlemmar i projektet

når sina uppsatta mål, att de mår bra och att alla trivs.

2. Utan en tidsplan är det nästintill omöjligt att följa projektet

och se till att projektet når de uppsatta målen. De viktigaste

målen med projektet är oftast att projektet blir färdigt i tid till

rätt kostnad. För att spara tid i projektet är det även viktigt att

undersöka vilka resurser som kan arbeta parallellt.

3. En riskbedömning innebär att gör en analys över projektets

risker. Det kan bl a vara nya tekniska lösningar, snåla tidsplaner

från leverantörer, sjukdomar, kompetensbrist och mycket annat.

4. Under FAT-testet (Field Acceptance Test) testas de

ingående signalerna i t ex ett apparatskåp med inkopplade

strömställare och lampor för att så mycket som möjligt

efterlikna verkligheten. Ett FAT-test (Site Acceptance Test)

kan utföras hemma på kontoret. Ett SAT-test är det samma

som drifttagning och under idrifttagningen är alla projektets

deltagare på plats ”on site” för att åtgärda uppkomna fel i

anläggningen.

5. Nödstopp Emergency stop

Styrsystem Control system

Tryckluft Compressed air

Magnetventil Magnetic valve

Operatörspanel Operator control station

Relä Relay

© 2011 Jörgen Johnsson och Gleerups Utbildning AB

Detta dokument ingår som en del av META Mekatronik

19

Hooray! Your file is uploaded and ready to be published.

Saved successfully!

Ooh no, something went wrong!