Mekatronik, iki farklı alanın birleşimidir: elektronik mühendisliği ve mekanik. Bu alan, mühendislerin istenen sonucu elde etmek için sensörler, aktüatörler ve elektronik bileşenler kullanan sistemler tasarlamasına yardımcı olur. Mekatronik nedir ve onu kariyerinizde veya eğitiminizde nasıl kullanabileceğiniz hakkında daha fazla bilgi edinmek için okumaya devam edin.
Örneğin, bir araba, sürücünün girişine yanıt olarak direksiyon simidinin hareket etmesini sağlamak için bir mekatronik denetleyici kullanan bir direksiyon sistemine sahip olabilir. Bu yeni alanın temel ilkesi, elektrik ve mekanik sistemlerin entegrasyonudur. İmalatta kullanılan mekanizmalar, geleneksel makinelerle sınırlı değildir; Ayrıca freze makinelerini, torna tezgahlarını ve bilgisayar kontrollü otomatik montaj hatlarını içerebilir. Bu entegrasyonla mühendisler, gerektiğinde değiştirilmesi veya onarılması daha kolay olan daha küçük bileşenlerden karmaşık sistemler oluşturmanın başka bir yolunu bulmuş oluyor.
Mekatronik nedir?
Mekatronik’in ne olduğunu gözden geçirmeden önce, elektronik ve makine mühendisliği ile nasıl ilişkili olduğunu anlamak önemlidir. Elektronik, bilgiyi yaratan ve ileten bilimdir. Veri iletmek için biyoteknoloji, bilgisayar bilimi ve sinyal işleme gibi alanları içerir. Elektronik sistemler, devre kartları, sensörler ve mikrodenetleyiciler gibi elektronik cihazlardan oluşabilir. Makine mühendisliği, malzemelerden yapılmış mekanizmalar, makineler ve sistemler tasarlama ve inşa etme bilimidir. Akışkanlar mekaniği, katı mekaniği, termodinamik ve elektromanyetizmanın incelenmesidir. Mekatronik alanı, yeni bir entegre mühendislik alanı yaratmak için her iki alanı birleştirir.
Elektronik ve makine mühendisliği arasındaki fark nedir?
Elektronik, herhangi bir fiziksel imalat veya makine içermez. Bunun yerine, telekomünikasyon, bilgisayar, elektrik gücü veya biyomedikal sistemler gibi iletişim sistemlerinin fizik ve mühendisliğinin incelenmesidir. Makine mühendisliği, kendi adına, makinelerin, ekipmanların veya fiziksel sistemlerin tasarımı, yapımı ve işletilmesi ile ilgilenir. Arabalardan uçaklara, köprüler ve gökdelenler gibi inşaat projelerine kadar her şeyi üretmek için kullanılabilir. Elektronik, elektronik cihazların tasarımını ve üretimini içerirken, makine mühendisliği, makineler, vinçler veya pistonlar aracılığıyla güç üreten mekanik sistemlerin tasarımını ve üretimini içerir.
Mekatronik ve biyomekanik arasındaki fark nedir?
Biyomekanik, biyolojik ve makine mühendisliğini birleştiren bir alandır. Kaslar ve kemikler gibi biyolojik sistemlerin, arabalar ve protezler gibi mekanik sistemler yapmak için nasıl kullanılabileceğinin incelenmesidir. Biyomekanik, mekanik sistemler oluşturmak için biyolojik sistemlerin kullanımına odaklanan bir mekatronik alt alanıdır. Bunun yerine mekatronik, yeni sistemler oluşturmak için elektronik ve makine mühendisliğini yazılım ve bilgisayar sistemleriyle birlikte kullanan alandır.
Mekatronik örnekleri nelerdir?
Otomotiv endüstrisinde mekatronik, bilgisayarlar, sensörler, motorlar ve aktüatörler gibi daha küçük bileşenlerden karmaşık sistemler oluşturmak için kullanılır. Örneğin, bir araba, sürücünün girişine yanıt olarak direksiyon simidinin hareket etmesini sağlamak için bir mekatronik denetleyici kullanan bir direksiyon sistemine sahip olabilir. Denetleyici, aracın hızını, yönünü ve hareket yarıçapını belirlemek için bir sensörden gelen bilgileri kullanır ve ardından bu bilgileri direksiyon simidini kontrol etmek için kullanır.
Mekatronikin bir başka örneği de havacılıktır. Bazı modern uçaklar kendi başlarına uçmaya programlanmıştır. Bir uçağın navigasyon sistemi, ona dünyanın neresinde olduğunu, havaalanının nerede olduğunu ve yolcuların nereye gitmek istediğini söyleyen uydu bilgilerini içerebilir. Uçak bu bilgiyi, yolcuların sensör kontrollü kapılardan uçağa girip çıktığı havalimanına uçmak için kullanır. Bu sistemler, yolcuların gidecekleri yere güvenli ve verimli bir şekilde ulaşmalarına yardımcı olan mekatronik örnekleridir.
Mekatronik mühendisi olmak için temel beceriler
Bir mekatronik mühendisinin sahip olması gereken temel beceriler:
- İletişim Becerileri: Mühendisler, proje yöneticileri, müşteriler ve ekip üyeleri ile net bir şekilde iletişim kurabilmelidir. Etkili iletişim, mühendislerin fikirlerini iletmelerine ve tasarımlarının işlevsellik ve güvenlik gereksinimlerini karşılamasını sağlamalarına yardımcı olabilir.
- Problem çözme yeteneği: Mühendisler problemleri tanımlayabilmeli ve çözümler önerebilmelidir. Ayrıca sorunları çözmek için çalışırken yöneticilerden ve proje ekibi üyelerinden ne zaman yardım isteyeceklerini de bilmeleri gerekir.
- Tasarım becerileri: Mühendisler, tasarımları oluşturmak ve simüle etmek için tasarım yazılımını kullanabilmelidir. Ayrıca tasarım sürecini anlamalı ve müşterilerden veya diğer mühendislerden gelen geri bildirimlere göre tasarımları değiştirme yeteneğine sahip olmalıdırlar.
- Zaman Yönetimi: Mühendisler, son teslim tarihlerini karşılamak, görevleri tamamlamak ve bütçe dahilinde kalmak için zamanlarını iyi yönetmelidir. Çok sayıda görevle karşı karşıya kaldıklarında, mühendislerin nasıl öncelik sırasına koyacaklarını bilmeleri ve ilk olarak ne yapılması gerektiğine karar vermeleri gerekir.
- Temel mekatronik becerileri: kontrol mühendisliği, elektronik, mekanik ve hesaplamanın bir karışımı.
Mekatronik uygulama alanları
Mekatronik uygulamaları ile ilgili olarak, aşağıdaki gibi alanlara uygulanabileceğine sahibiz:
- Havacılık: Yüksek performanslı uçaklar, mekatronik kullanan motorları ve hidrolik sistemleri kullanır. Örneğin, hidrolik sistemler borulara bağlı hidrolik valfler kullanır. Bir mekatronik sistem, valfleri ve boruları kontrol ederek sıvıyı bir yerden başka bir yere taşımalarına izin verir. Havacılık sektörü, ulusal savunma, ulaşım ve keşifte önemli bir faktördür.
- Otomotiv: Mühendisler, giderek daha gelişmiş güvenlik sistemlerine ve gelişmiş bilgisayar kontrollü sistemlere sahip otomobiller yapmak için mekatronik kullanırlar. Otomotiv mekatroniklerine bir örnek otomatik frenlemedir. Bu sistemler, çarpışmaları tespit etmek ve trafik kazalarının önlenmesine yardımcı olmak için bilgisayar programları ve sensörler kullanır.
- İnşaat Mühendisliği: Mühendisler köprüler, binalar ve barajlar gibi inşaat mühendisliği projelerinde mekatronik kullanırlar. Bilgisayar kontrollü sistemler, mühendislerin bu projelerin yapısal bütünlüğünü izlemesine olanak tanıyarak arızaların önlenmesine yardımcı olur.
- Enerji: Amerika Birleşik Devletleri’nde mal ve hizmet üretiminde kullanılan enerji miktarı artmaktadır. Mühendisler enerji tüketimini azaltmak için mekatronik kullanabilirler. Örneğin bir mekatronik sistem, bir binanın ne zaman ısıtılması veya soğutulması gerektiğini algılayabilir ve ardından ısıtma veya soğutmayı açmak için bir kontrol sistemi kullanabilir.
- Sağlık: Giyilebilir sensörler ve tıbbi cihazlarla iletişim kurma yeteneği, sağlık hizmetlerinde iki önemli mekatronik uygulamadır. Hastalardan alınan sensör okumaları, doktorların daha doğru teşhisler yapmasına ve tedavi planları geliştirmesine yardımcı olabilir.
Örnek olarak bir otomobildeki mekatronik gibi pratik örnekler:
- Otomatik frenleme: Otomatik fren sistemleri, sensörler ve bilgisayar programları kullanarak bir otomobilin çarpmak üzere olduğunu algılayarak trafik kazalarının önlenmesine yardımcı olur.
- Otonom Navigasyon: Otonom navigasyon sistemleri, bir kişinin navigasyon için yol noktalarını kullanmasına benzer şekilde, navigasyon için sensörler kullanır.
- Şerit tutma: Bu sistemler, otomobilin şeridinde kalmasını sağlamak için bir sensör ve yazılım kombinasyonu kullanır.
- Hız Limiti İzleme: Bu sistemler, bir arabanın belirtilen hız limitini aşıp aşmadığını tespit etmek için sensörler kullanır ve hızlanma ve diğer trafik ihlallerini önlemeye yardımcı olur.
- Trafik Işığı Sırası: Bu sistemler, bir trenin veya arabanın kırmızı ışıkta bekleyip beklemediğini belirlemek için sensörler kullanır ve kazaları önlemeye yardımcı olur.
- İstenmeyen manevralar: Bu sistemler, bir arabanın nasıl döndüğünü veya bulunduğu yola göre çok hızlı hareket ettiğini algılar ve hatanın düzeltilmesine yardımcı olur.