วิศวกรรมเมคคาทรอนิคส์คืออะไร?

วิศวกรรมเมคคาทรอนิกส์เป็นวินัยลูกผสมที่ประกอบด้วยแง่มุมทางกลไกอิเล็กทรอนิกส์และการควบคุม มันเป็นวินัยที่ใช้ในการออกแบบและผลิตอุปกรณ์ที่สามารถตอบสนองต่อสภาพแวดล้อมของพวกเขาในเวลาจริง ข้อเสนอแนะจากเซ็นเซอร์ไฟฟ้าได้รับการจัดการโดยคอมพิวเตอร์ส่วนกลางที่ออกคำสั่งให้ดำเนินการ คำสั่งเหล่านี้ควบคุมการตอบสนองของอุปกรณ์ซึ่งจะทำให้มันอยู่ในสถานการณ์ใหม่ วิศวกรรมเมคคาทรอนิกส์มีประโยชน์สำหรับการออกแบบระบบต่าง ๆ ที่ไม่ต้องอาศัยการทำงานของมนุษย์โดยสิ้นเชิง

ด้านแรกของวิศวกรรมเมคคาทรอนิกส์คือแง่มุมทางกล วิศวกรรมเครื่องกลเกี่ยวข้องกับการออกแบบโครงสร้างทางกายภาพในเครื่อง วิศวกรรมเครื่องกลที่สำคัญคือศาสตร์ของกลศาสตร์ซึ่งเป็นสาขาหนึ่งของฟิสิกส์ที่จัดการกับกองกำลังขนาดใหญ่และสสารในการเคลื่อนไหว สาขาวิชาที่มีประโยชน์อีกสาขาหนึ่งคือวิทยาศาสตร์วัสดุซึ่งสามารถให้วิศวกรชุดวัสดุเพื่อใช้ในการออกแบบผลิตภัณฑ์ ในรถด้านกลไกจะประกอบด้วยตัวถังตัวถังและเครื่องยนต์ตัวอย่างเช่น

องค์ประกอบที่จำเป็นอีกอย่างหนึ่งของวิศวกรรมเมคคาทรอนิกส์ก็คือด้านอิเล็กทรอนิกส์ วิศวกรรมอิเล็กทรอนิกส์เกี่ยวข้องกับการออกแบบอุปกรณ์ที่ใช้งานได้จริงซึ่งใช้การเคลื่อนที่ของอนุภาคที่มีประจุไฟฟ้าในการทำงาน การไหลของกระแสไฟฟ้านี้สามารถใช้ในการขนส่งทั้งพลังงานและข้อมูล พลังงานไฟฟ้าอาจถูกใช้เพื่อให้พลังงานแก่อุปกรณ์เมคคาทรอนิกส์ผ่านมอเตอร์ไฟฟ้า ข้อมูลที่ผลิตโดยเซ็นเซอร์สามารถจัดการได้โดยระบบควบคุมส่วนกลาง

องค์ประกอบสุดท้ายที่จำเป็นสำหรับวิศวกรรมเมคคาทรอนิกส์คือรูปแบบของการควบคุม ทฤษฎีการควบคุมเกี่ยวข้องกับการรักษาสถานะที่เหมาะสมบางอย่างในระบบพลวัต มันทำงานโดยได้รับข้อเสนอแนะเกี่ยวกับสถานะปัจจุบันในสภาพแวดล้อมการตัดสินใจแล้วออกคำสั่งเพื่อดำเนินการบางอย่าง เมื่อวัตถุอยู่ไกลจากสถานะที่ดีที่สุดวัตถุนั้นอาจตอบสนองได้ดีกว่าเพื่อเข้าถึงสถานะนั้น ในอุปกรณ์เมคคาทรอนิกส์โดยทั่วไปแล้วการควบคุมจะถูกควบคุมโดยไมโครโปรเซสเซอร์ซึ่งเป็นวงจรรวมเดี่ยวที่มีความสามารถในการประมวลผลกลาง

อุปกรณ์เมคคาทรอนิกส์แพร่หลายในหลายสังคม ยกตัวอย่างเช่นรถยนต์รวมระบบเครื่องกลเข้ากับระบบไฟฟ้าและคอมพิวเตอร์ส่วนกลาง เซ็นเซอร์ไฟฟ้าหลายตัวตรวจจับข้อมูลเกี่ยวกับสถานะของรถเช่นความเร็วระดับน้ำมันเชื้อเพลิงและอุณหภูมิเครื่องยนต์ สัญญาณเหล่านี้ถูกส่งโดยทางเดินไฟฟ้าไปยังคอมพิวเตอร์ของรถยนต์ซึ่งจะทำการตัดสินใจเกี่ยวกับวิธีการตอบสนอง หากน้ำมันเชื้อเพลิงเหลือน้อยเกินไปหรือเครื่องยนต์ร้อนเกินไปคอมพิวเตอร์อาจออกคำสั่งให้แสดงข้อความเตือนไปยังผู้ปฏิบัติงาน

ในรถยนต์งานการตัดสินใจจะถูกแชร์โดยคอมพิวเตอร์และผู้ปฏิบัติงาน ในทางกลับกันอุปกรณ์เมคคาทรอนิกส์หลายแห่งไม่ได้ทำงานแบบเรียลไทม์โดยมนุษย์ ยานอวกาศมักจะต้องใช้คอมพิวเตอร์ออนบอร์ดในการตัดสินใจแบบเรียลไทม์เนื่องจากมีความล่าช้าในการสื่อสารระหว่างยานอวกาศกับโลก The Mars Exploration Rovers มีความล่าช้าในการสื่อสารเป็นเวลาหลายนาทีและดังนั้นจึงใช้คอมพิวเตอร์ส่วนกลางเพื่อทำการตัดสินใจการนำทางอย่างรวดเร็ว หากไม่มีความสามารถนี้พวกโรเวอร์อาจหลุดจากหิ้งหรือติดอยู่กับวัตถุโดยผู้ดำเนินการเวลาบนโลกสังเกตเห็นภัยคุกคาม