INSTUDERINGSUPPGIFTER – FACIT

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.

1. Mekatronik
1. Styrenhet, sensorer och styrdon.
4. A x B = F
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. A + B = F
6. A = F
7.
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
>1
A
B
&
F
F
5. I ett pneumatiskt system är styrmediet luft medan det i ett
hydrauliskt system oftast är olja.
A B F
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.
8.
A
B
0 0 0
0 1 1
1 0 1
1 1 0
&
1
F
A
B =1
F
2. Styrning med logiska funktioner
1. AND, OR och NOT (OCH, ELLER och ICKE)
2.
S1 S2
A
B
&
F
9. Strömställare A OCH B måste vara nedtryckta samt
strömställare C ELLER D men inte strömställare E för att
lampan ska lysa.
U
L1
3.
S1
S2
S3
U
L1
2
© 2011 Jörgen Johnsson och Gleerups Utbildning AB
Detta dokument ingår som en del av META Mekatronik

10. a) Strömställare A OCH B måste vara nedtryckta men inte
strömställare C för att lampan ska lysa.
b)
A
B
&
12.
A
C
B
C
1
&
U
L
L
13.
A
11. a) Strömställare A måste vara nedtryckt samt strömställare B
ELLER C för att lampan ska lysa.
b)
U
B
L
B
C
>1
A
&
L
14. a)
b)
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
© 2011 Jörgen Johnsson och Gleerups Utbildning AB
Detta dokument ingår som en del av META Mekatronik
3

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
4
© 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

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
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.
6
© 2011 Jörgen Johnsson och Gleerups Utbildning AB
Detta dokument ingår som en del av META Mekatronik

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.
4. Digital elektronik
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.
A
1 1
B
F = A · B
&
F
P = 7,2 W
A
A
B
B
12 V
(5 W)
L (6,4 V)
11.
A
B
1 1
F = A · B
&
F
A
A
B
B
© 2011 Jörgen Johnsson och Gleerups Utbildning AB
Detta dokument ingår som en del av META Mekatronik
7

12.
F = A · B · C + A · B · C + A · B · C + A · B · C
A
B
A
B
C
1 1
F = A · B + A · B
1 1
1
&
&
A A B B
&
> 1 F
&
> 1 F
&
13.
&
A
B
C
A A B B
C
C
1 1
1
F = A · B · C + A · B · C
16.
14.
A A B B
C
C
&
&
> 1 F
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
A
B
C
F = A · B · C
A
B
C
Test (D)
1 1
1
F = A · B · C + A · B · C
1 1
1
&
> 1 F
&
A A B B
C
C
&
A A B B
C
C
&
1
15.
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
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.
R1
F
R2
G
8
© 2011 Jörgen Johnsson och Gleerups Utbildning AB
Detta dokument ingår som en del av META Mekatronik

19. Den logiska NOT funktionen. Inverteraren!
27.
20.
A
B
C
A B F
0 0 0
0 0 1
1 0 1
1 1 0
1 1
1
&
D
Re1
+5 V
L
A
B
&
>1
F
R
T
230 V
&
&
&
&
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%
50%
10%
F
Pulslängd
Stigtid
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.
Falltid
t
A A B B
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.
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.
© 2011 Jörgen Johnsson och Gleerups Utbildning AB
Detta dokument ingår som en del av META Mekatronik
9

7. a)
17.
Post A a b c d e f g
Nej 0 0 0 0 0 0 0 1
(Insignal)
1 0 0 0 0 1 0 0 0 0
Ja 1 0 0 1 1 0 0 0
Clock-ingång
(hastighet)
Clock
Clock
Clock
Clock
Clock
Matematiska funktioner
+ 5V
D0
Q0
D1
Q1
D2
Q2
D3
Q3
D4
Q4
24V
c = d = A
START
OE
L 4
R 6
g = A
R1
b)
24V
+5 V
Brytare i
postlådan
A
R 2
L 3
R 7
1
24V
L 2
c
R 8
d
R 3
A
A
g
a
b
e
f
Ansluts
till
7-segmentsdisplayen
R 4
24V
L 1
R 9
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).
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
R 5
24V
L 0
R 10
10
© 2011 Jörgen Johnsson och Gleerups Utbildning AB
Detta dokument ingår som en del av META Mekatronik

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
A
F 2 = 500 N
B
F 2 = 700 N
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.
F 1 = 310 N
F 1 = 550 N
C
F 2 = 100 N
© 2011 Jörgen Johnsson och Gleerups Utbildning AB
Detta dokument ingår som en del av META Mekatronik
11

8. Programmerbar styrning
8.
1. PLC – Programmable Logical Controller och CPU – Central
Processing Unit.
A)
A
B
F
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.
B)
A
F
X3 7. LADDER betyder stege. Ladderprogrammering innebär att
programmet byggs upp steg för steg och liknar en stege när det
är färdigt.
X4
C)
A
F
B
D)
A
B
F
C
E)
A
C
F
B
F)
A
B
F
C
D
G)
A B F
12
© 2011 Jörgen Johnsson och Gleerups Utbildning AB
Detta dokument ingår som en del av META Mekatronik

9.
11.
A)
A)
A B C
F
A
B
C
&
F
A)
A B C
[ END ]
F
B)
B)
[ END ]
A C D
F
A
C
B
>1
&
F
B)
AB
C D
B
[ END ]
F
C)
[ END ]
A
C
B
1
F
>1
&
F
C)
C)
A
DA
DE
B
B
C
CF
F
D)
E
[ END ]
A
F
D)
[ END ]
A B C D
E)
A
B
C
>1
D)
A B C DE
F
EH
FG
H
D
&
F
G
[ END ]
E
G
&
H
E)
E)
[ END ]
A C D
AB
C D
E
E
FB
H
I
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
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
FG
G
J
JK
LK
L
H
[ END ]
[ END ]
I
M
M
© 2011 Jörgen Johnsson och Gleerups Utbildning AB
Detta dokument ingår som en del av META Mekatronik
13

12.
A
C
B
F
F)
X0
X1
SET Y0
RST Y0
LD
SET
LD
RST
END
X0
Y0
X1
Y0
[ END ]
[ END ]
13.
A)
B)
C)
LD A
AND B
OR C
Out F
END
X0 X1 Y0
X1
X0
X1
[ END ]
[ END ]
[ END ]
Y1
Y0
Y1
LD
AND
Out
END
LD
Out
END
LD
Out
LD
Out
END
X0
X1
Y0
X1
Y1
X0
Y0
X1
Y1
G)
H)
X1
Y1
T0
X0
M1
T1
X1
[ END ]
SET Y1
T0
K10
RST Y1
SET M1
SET Y0
T1
K15
SET Y1
RST Y0
RST Y1
LD
SET
LD
Out
LD
RST
END
LD
SET
SET
LD
Out
LD
SET
RST
LD
RST
RST
END
X1
Y1
Y1
T0
K10
T0
Y1
X0
M1
Y0
M1
T1
K15
T1
Y1
Y0
X1
Y1
M1
D)
X2
Y0
Y1
LD
Out
Out
END
X2
Y0
Y1
[ END ]
RST M1
E)
X1
X0
C0
[ END ]
RST C0
C0
K10
Y0
LD
RST
LD
Out
LD
Out
END
X1
C0
X0
C0
K10
C0
Y0
I)
X2
C1
X0
C1
K100
SET Y1
RST Y1
LD
Out
LD
SET
LD
RST
LD
RST
END
X2
C1
K100
C1
Y1
X0
Y1
X1
C1
[ END ]
X1
RST C1
[ END ]
14
© 2011 Jörgen Johnsson och Gleerups Utbildning AB
Detta dokument ingår som en del av META Mekatronik

14.
A)
M8002
RST C1
B)
X1
SET Y4
X1
SET Y0
SET Y0
SET Y2
SET Y3
RST Y3
SET Y4
RST Y1
X3
C1
K30
X2
SET Y4
C1
RST Y4
SET Y1
RST Y3
SET Y3
RST Y0
RST Y0
[ END ]
RST Y2
[ END ]
© 2011 Jörgen Johnsson och Gleerups Utbildning AB
Detta dokument ingår som en del av META Mekatronik
15

C)
M8002
X1
RST C1
RST C2
SET Y4
SET Y0
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.
X3
C1
SET Y2
C1
K20
RST Y0
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.
RST Y2
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.
X3
SET Y1
SET Y3
C2
K50
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.
C2
RST Y4
8.
RST Y1
9. Sensorer
[ END ]
RST Y3
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.
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
16
© 2011 Jörgen Johnsson och Gleerups Utbildning AB
Detta dokument ingår som en del av META Mekatronik

15. Att ventilen har 3 st portar och kan inta 2 st olika lägen.
KONSTRUKTIONSUPPGIFTER
16.
20 A)
Plusrörelse
C1
– +
A
14
4
2
B
S1
S2
2
1
5 3
P
17.
24 V
3
1
Plusrörelse
P
B)
A
B
C1
– +
P
Induktiv
sensor A
Pneumatiskt
styrd 5/2-ventil
4
2
3
3/2-ventil med
mekanisk rulle
18. Stryp-, back- ventiler används då man önskar reglera
luftmängden och endast släppa igenom tryckluft i en riktning.
19.
Elstyrd
3/2-ventil med
fjäderretur
2
14 12 2
5
1
3
2
3
1
3
1
24 V
P
11. Elektriska drivsystem
1. Växelströmsmotor (asynkronmotor), likströmsmotor,
servomotor och stegmotor.
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.
© 2011 Jörgen Johnsson och Gleerups Utbildning AB
Detta dokument ingår som en del av META Mekatronik
17

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 232-
kommunikation. 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.
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.
18
© 2011 Jörgen Johnsson och Gleerups Utbildning AB
Detta dokument ingår som en del av META Mekatronik

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