Λύσεις — Κεφάλαιο 4: Συστήματα Δράσης (σελ. 30-37) – ΜΗΧΑΤΡΟΝΙΚΗ Γ΄ ΕΠΑΛ

Λύσεις — Κεφάλαιο 4: Συστήματα Δράσης

Αυτούσια αποσπάσματα του βιβλίου με ερωτηματική κατάληξη — σερβοκινητήρες, βηματικοί κινητήρες, υδραυλικοί/πνευματικοί κινητήρες και ηλεκτρομαγνητικός ενεργοποιητής.

Ο ορισμός του συστήματος δράσης

Ερώτηση: Ένα σύστημα δράσης είναι ένα είδος κινητήρα υπεύθυνου για την κίνηση ή τον έλεγχο ενός μηχανισμού ή ενός συστήματος. Λειτουργεί με την παροχή ενέργειας, συνήθως με την μορφή ηλεκτρικής ενέργειας ή υδραυλικής πίεσης ή πνευματικής πίεσης, την οποία μετατρέπει σε κίνηση κάποιας μορφής. Με ποιες τρεις μορφές ενέργειας μπορεί να λειτουργεί ένα σύστημα δράσης;

Απάντηση:

• Μορφές ενέργειας. «...συνήθως με την μορφή ηλεκτρικής ενέργειας ή υδραυλικής πίεσης ή πνευματικής πίεσης, την οποία μετατρέπει σε κίνηση κάποιας μορφής.»

Σύνοψη: (ενδεικτική) Ένα σύστημα δράσης μπορεί να λειτουργεί με ηλεκτρική ενέργεια, υδραυλική πίεση ή πνευματική πίεση, τις οποίες μετατρέπει σε κίνηση.

Κριτήρια αξιολόγησης:

• Οι τρεις μορφές ενέργειας αναφέρονται στην ίδια πρόταση με «ή»

Το κύριο γνώρισμα των σερβοκινητήρων

Ερώτηση: Κύριο γνώρισμα των σερβοκινητήρων είναι η ικανότητά τους να αναπτύσσουν μεγάλες επιταχύνσεις, όταν ξεκινούν από πλήρη ακινησία -δηλαδή, να έχουν μικρή ροπή αδράνειας και μεγάλη ροπή στρέψης. Ποια τεχνική χρησιμοποιείται για να περιστραφεί ένας σερβοκινητήρας με διαφορετικές ταχύτητες;

Απάντηση:

• Τεχνική PWM. «Για να περιστραφεί ένας σερβοκινητήρας με διαφορετικές ταχύτητες, χρησιμοποιείται η τεχνική PWM (Pulse Width Modulation). Σύμφωνα με αυτή την τεχνική, ο κινητήρας οδηγείται όχι με σταθερή τάση, αλλά με παλμούς σταθερής συχνότητας και ύψους, η διάρκεια των οποίων καθορίζει και την ταχύτητα περιστροφής του κινητήρα.»

Σύνοψη: (ενδεικτική) Χρησιμοποιείται η τεχνική PWM (Pulse Width Modulation): ο κινητήρας οδηγείται με παλμούς σταθερής συχνότητας και ύψους, όπου η διάρκεια των παλμών καθορίζει την ταχύτητα περιστροφής.

Κριτήρια αξιολόγησης:

• Η απάντηση ακολουθεί αμέσως μετά την εκφώνηση

Πλεονεκτήματα και μειονεκτήματα σερβοκινητήρα

Ερώτηση: Έχει τη δυνατότητα παραγωγής μεγάλων τιμών ροπής. Μπορεί να περιστρέφεται σε υψηλές ταχύτητες. Ποια είναι τα μειονεκτήματα του σερβοκινητήρα, σύμφωνα με το βιβλίο;

Απάντηση:

• Μειονεκτήματα. «Μειονεκτήματα σερβοκινητήρα: Υψηλό κόστος. Υψηλή κατανάλωση.»

Σύνοψη: (ενδεικτική) Τα μειονεκτήματα του σερβοκινητήρα είναι το υψηλό κόστος και η υψηλή κατανάλωση.

Κριτήρια αξιολόγησης:

• Η λίστα μειονεκτημάτων ακολουθεί τη λίστα πλεονεκτημάτων

Πλεονεκτήματα του βηματικού κινητήρα

Ερώτηση: 9 Σε αντίθεση με τους κινητήρες συνεχούς ρεύματος, δεν χρειάζεται φρένα για να μένει ακίνητος ή για να επιβραδύνεται. Ποια άλλα πλεονεκτήματα έχει ο βηματικός κινητήρας, σχετικά με την αξιοπιστία και το εύρος ταχυτήτων του;

Απάντηση:

• Αξιοπιστία. «Είναι πολύ αξιόπιστος, καθώς για τη λειτουργία του δεν απαιτούνται κινούμενες ηλεκτρικές επαφές (όπως λ.χ. στον κινητήρα συνεχούς ρεύματος) κι έτσι η διάρκεια ζωής του εξαρτάται μόνο από την αξιοπιστία του εδράνου κύλισης.»
• Εύρος ταχυτήτων. «Μπορεί να επιτύχει μεγάλο εύρος ταχυτήτων περιστροφής. Μπορεί να επιτύχει πολύ χαμηλές ταχύτητες περιστροφής.»

Σύνοψη: (ενδεικτική) Είναι πολύ αξιόπιστος επειδή δεν χρειάζεται κινούμενες ηλεκτρικές επαφές (η διάρκεια ζωής εξαρτάται μόνο από το έδρανο κύλισης), και μπορεί να επιτύχει τόσο μεγάλο εύρος ταχυτήτων όσο και πολύ χαμηλές ταχύτητες περιστροφής.

Κριτήρια αξιολόγησης:

• Ψάξε τα σημεία με το σύμβολο «9» μετά το πρώτο πλεονέκτημα

Μειονεκτήματα του βηματικού κινητήρα

Ερώτηση: 9 Θορυβώδης λειτουργία. 9 Αδυναμία περιστροφής σε υψηλές ταχύτητες. Ποιο τρίτο μειονέκτημα αναφέρεται σχετικά με τη μετακίνηση φορτίων μεγάλης μάζας;

Απάντηση:

• Τρίτο μειονέκτημα. «Κατά τη μετακίνηση φορτίων μεγάλης μάζας μπορεί να μη σταματήσει ακαριαία ο κινητήρας, λόγω της αυξημένης αδράνειας.»

Σύνοψη: (ενδεικτική) Κατά τη μετακίνηση φορτίων μεγάλης μάζας, ο βηματικός κινητήρας μπορεί να μη σταματήσει ακαριαία, λόγω της αυξημένης αδράνειας.

Κριτήρια αξιολόγησης:

• Το τρίτο μειονέκτημα ακολουθεί τα δύο πρώτα με «9»

Μηχανικός σερβοκινητήρας γραμμικής κίνησης

Ερώτηση: Ένας μηχανικός σερβοκινητήρας γραμμικής κίνησης λειτουργεί με τη μετατροπή της περιστροφικής κίνησης σε γραμμική κίνηση. Περιλαμβάνει γρανάζια, τροχαλίες, αλυσίδες και άλλες συσκευές. Ποιο παράδειγμα μηχανικού σερβοκινητήρα δίνει το βιβλίο;

Απάντηση:

• Παράδειγμα. «Ένα παράδειγμα μηχανικού σερβοκινητήρα είναι αυτό της κρεμαγιέρας.»

Σύνοψη: (ενδεικτική) Το παράδειγμα που δίνει το βιβλίο είναι η κρεμαγιέρα.

Κριτήρια αξιολόγησης:

• Η απάντηση είναι η τελευταία πρόταση της παραγράφου

Υδραυλικός σερβοκινητήρας

Ερώτηση: Ένας υδραυλικός σερβοκινητήρας αποτελείται από έναν κυλινδρικό κινητήρα ή έναν κινητήρα ρευστού και, για να εκτελέσει μηχανολογικές λειτουργίες, χρησιμοποιεί την υδραυλική δύναμη. Γιατί ένας υδραυλικός σερβοκινητήρας μπορεί να ασκήσει σημαντική δύναμη αλλά περιορίζεται στην επιτάχυνση;

Απάντηση:

• Αιτιολόγηση. «Επειδή τα υγρά είναι σχεδόν ασυμπίεστα, ένας υδραυλικός σερβοκινητήρας μπορεί να ασκήσει σημαντική δύναμη, αλλά περιορίζεται στην επιτάχυνση.»

Σύνοψη: (ενδεικτική) Επειδή τα υγρά είναι σχεδόν ασυμπίεστα, ο υδραυλικός σερβοκινητήρας μπορεί να ασκήσει σημαντική δύναμη, αλλά περιορίζεται στην επιτάχυνση.

Κριτήρια αξιολόγησης:

• Η αιτιολόγηση ξεκινά με «Επειδή τα υγρά είναι σχεδόν ασυμπίεστα»

Πνευματικός σερβοκινητήρας

Ερώτηση: Ένας πνευματικός σερβοκινητήρας χρησιμοποιεί τη διαφορά πίεσης μεταξύ δύο περιοχών (κενό ή πεπιεσμένο αέρα σε υψηλή πίεση) και τη μετατρέπει είτε σε γραμμική είτε σε περιστροφική κίνηση. Γιατί η πνευματική ενέργεια είναι επιθυμητή για τον βασικό έλεγχο μιας μηχανής;

Απάντηση:

• Πλεονέκτημα. «Η πνευματική ενέργεια είναι επιθυμητή για τον βασικό έλεγχο της μηχανής, επειδή μπορεί να αποδοθεί γρήγορα στην εκκίνηση και το σταμάτημα της μηχανής και δεν χρειάζεται να αποθηκευτεί πιο πριν σε απόθεμα, για να λειτουργήσει.»

Σύνοψη: (ενδεικτική) Η πνευματική ενέργεια αποδίδεται γρήγορα στην εκκίνηση και το σταμάτημα της μηχανής, χωρίς να χρειάζεται προηγούμενη αποθήκευση σε απόθεμα.

Κριτήρια αξιολόγησης:

• Η αιτιολόγηση ακολουθεί με «επειδή»

Ο ηλεκτρομαγνητικός ενεργοποιητής

Ερώτηση: Ένας άλλος τύπος συστήματος δράσης είναι αυτός του ηλεκτρομαγνητικού ενεργοποιητή, που μετατρέπει ένα ηλεκτρικό σήμα σε μαγνητικό πεδίο. Σε τι μετατρέπει την ηλεκτρική ενέργεια μια γραμμική ηλεκτρομαγνητική βαλβίδα;

Απάντηση:

• Λειτουργία βαλβίδας. «Μια γραμμική ηλεκτρομαγνητική βαλβίδα είναι μια ηλεκτρομαγνητική συσκευή, η οποία μετατρέπει την ηλεκτρική ενέργεια σε μηχανική δύναμη ώθησης ή έλξης ή κίνησης.»

Σύνοψη: (ενδεικτική) Η γραμμική ηλεκτρομαγνητική βαλβίδα μετατρέπει την ηλεκτρική ενέργεια σε μηχανική δύναμη ώθησης, έλξης ή κίνησης.

Κριτήρια αξιολόγησης:

• Η απάντηση ακολουθεί την εισαγωγική πρόταση για τον ηλεκτρομαγνητικό ενεργοποιητή