M3550 教學大綱表

教學大綱表 (112學年度第1學期)

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課程名稱 Course Title	(中文) 機電整合概論 (英文) Introduction To Mechatronics			開課單位 Departments	機械與材料工程學系
				課程代碼 Course No.	M3550
授課教師 Instructor	葉隆吉
學分數 Credit	3.0	必/選修 core required/optional	選修	開課年級 Level	大三
先修科目或先備能力(Course Pre-requisites)：電路學，電子學，機構學
課程概述與目標(Course Overview and Goals)：目標：本課程以Sensors, Controllers, Actuators及Mechanisms(SCAM)為四大授課主軸，以建立學生機電整合(自動化)系統的基本概念為目標。概述：本課程除了以Sensors, Controllers, Actuators及Mechanisms(SCAM)的授課內容之外，並以自走車與取物搬運機器人的設計製作為實作教學載具，讓學生體驗機電系統整合的精要，從「做中學」完整體驗一次從設計概念的產生開始，到完成一部取物搬運機器人的創思設計與製作過程。
教科書(Textbook)	Kilian,"Modern Control Technology",Thomson,3rd Edition 2006.
參考教材(Reference)	自編講義

課程大綱 Syllabus			學生學習目標 Learning Objectives	單元學習活動 Learning Activities	學習成效評量 Evaluation	備註 Notes
序 No.	單元主題 Unit topic	內容綱要 Content summary	學生學習目標 Learning Objectives	單元學習活動 Learning Activities	學習成效評量 Evaluation	備註 Notes
1	課程導入	1.課程導入 2.機電系統的SCAM觀念建立	1.認識課程教學理念與學習目標 2.建立自動化系統基本觀念 3.全學期的實作專題競賽規則與評分標準說明			透過專題實作體驗機電整合的系統設計觀念
2	循軌自走車的製作專題解說	1.循軌自走車的SENSOR--Cds的應用 2.循軌自走的電路原理 3.DC馬達的電晶體驅動電路設計 4.全學期的實作專題競賽規則與評分標準說明	1.學習循軌自走車的SENSOR--Cds的應用 2.學會製作循軌自走的電路 3.DC馬達的電晶體驅動電路設計			透過專題實作體驗機電整合的系統設計觀念
3	循軌自走車的製作專題解說	1.循軌自走車的SENSOR--Cds的應用 2.循軌自走的電路原理 3.DC馬達的電晶體驅動電路設計 4.全學期的實作專題競賽規則與評分標準說明	1.學習循軌自走車的SENSOR--Cds的應用 2.學會製作循軌自走的電路 3.DC馬達的電晶體驅動電路設計			透過專題實作體驗機電整合的系統設計觀念
4	OP-Amp and Applications	1.OP-Amp的操作原理 2.OP-Amp的比較器電路 3.OP-Amp的訊號處理	1.熟悉OP-Amp的操作原理 2.熟悉OP-Amp的比較器電路於循線自走車的應用			應用於自走車的比較器電路說明
5	CONTROLLERS	1.Relay and Sequence control 2.Introduction to Microprocessor-Based control 3.Introduction to PLC Introductions	熟悉自動化系統常用的各種控制器
6	光敏類比自走車個人計時賽	光敏類比自走車個人計時賽活動	在實作中應用所學完成一部自走車，並在設定的賽道上競賽	實作		競賽結果分ABC三組，作為期末競賽分組之依據
7	Arduino Micro Controller	1.引導Arduino micro controller 的程式寫作 2.介紹網路可用資源 (如後附彈性教學之規劃與說明)	學會使用Arduino 微控制器改良自走車的操控	上機實習實作	專題彈性教學
8	期中考	機電系統觀念的建立自走車製作驗收	期中學習成果驗收			各種Sensors的原理與工程應用說明
9	學習檢討	1.小考及期中考檢討	檢討學習上的盲點
10	SENSORS	1.Variable resistance as a sensor 2.Photo sensors 3.Force Sensor--Load Cell and PZT Sensor 4.Linear and Rotating Speed Sensors 5.Strain Gages 6.Limit switch	熟悉自動系統常用的各種Sensors			各種Sensors的原理與工程應用說明
11	循軌自走車的升級設計解說	介紹各種自走車性能分析及提升性能的方法	學習提升自走車性能的方法。
12	循線及避障感測技術：TCRT5000及超音波距離感測介紹	1.介紹紅外光sensorTCRT5000 2.介紹超音波距離感測器HC-SR04	1.建立Arduino感測介面： 1)使用紅外光sensorTCRT5000循線 2)使用超音波距離感測器HC-SR04
13	自走車團體賽分組說明提升自走車性能的方法	全班分組，一個人賽成績分ABC三段，3個人一組每組均含ABC三類同學。	1.每位同學繼續努力提升自走車的巡軌行走能力。 2.成績優良的同學輔助學習落後的同學，發揮團隊合作精神。實作
14	馬達控制IC使用技術介紹	DC馬達用H型電橋電路原理說明及其與自走車轉向控制上的應用	1. 學會使用馬達控制專用IC( L193N) 2. 學會Sensor訊號與IC的介面			介紹馬達控制IC的操作原理
15	ACTUATORS	1.DC Motors 2.Stepping Motors 3.Servor Motors 4.Induction Motor 5.Solenoids	1.DC Motors 2.Stepping Motors 3.Servor Motors 4.Induction Motor 5.Solenoids	媒體教學		介紹各種馬達的操作原理
16	期末自走車團體賽驗收	全班分組進行自走車競速競賽	1. 驗證下半學期團隊合作成果。 2. 驗證下半學期自走車性能提升的成果。			競賽及驗收必須利用課外時間

彈性教學週活動規劃

序 No.	實施期間 Period	實施方式 Content	教學說明 Teaching instructions	彈性教學評量方式 Evaluation	備註 Notes
1	起:2023-10-24 迄:2023-10-25	5.小專題 Project	Arduino 控制LED跑馬燈專題實作教學	以學生所完成之實驗的具體成果驗收給分	設計微電腦控制LED跑馬燈小專題鍛鍊學生程式與介面電路基本觀念與實作能力
2	起:2023-11-07 迄:2023-11-10	5.小專題 Project	1.Arduino的DC馬達控制介面電路實作與程式 2.Arduino的感測器A/D介面電路時做與程式	1. 設計實驗單，讓學生依實驗指導手冊進行實驗 2.以學生的實驗成果評分	此實驗小專題，乃是為後續自走車的設計製作打基礎

教學要點概述：
1.自編教材 Handout by Instructor：
■ 1-1.簡報 Slids
■ 1-2.影音教材 Videos
■ 1-3.教具 Teaching Aids
■ 1-4.教科書 Textbook
□ 1-5.其他 Other
■ 2.自編評量工具/量表 Educational Assessment
□ 3.教科書作者提供 Textbook

成績考核 Performance Evaluation：期中考：15% 實驗：15% 專題：35% 報告：10% 彈性教學：10% 上機測驗：5% 平時考：5% 作業：5%

教學資源(Teaching Resources)：
■ 教材電子檔(Soft Copy of the Handout or the Textbook)
□ 課程網站(Website)
課程網站(Website)：TronClass
扣考規定：https://curri.ttu.edu.tw/p/412-1033-1254.php