教學大綱表 Syllabus
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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
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
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

Week
單元主題
Unit topic
內容綱要
Content summary
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
  • 講授
  • 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
  • 講授
  • 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
  • 講授
  • 透過專題實作體驗機電整合的系統設計觀念  
    4 微電腦系統簡介 1.介紹機電系統中的各種控制器及其介面 1.學習機電系統中的控制器極及其介面
  • 講授
  • 隨堂筆記
  •  
    5 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
  • 實作
  • 講授
  • 應用於自走車的比較器電路說明  
    6 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
  • 講授
  •  
    7 Arduino Micro Controller 1.引導Arduino micro controller 的程式寫作
    2.介紹網路可用資源
    學會使用Arduino 微控制器改良自走車的操控
  • 實作
  • 講授
  • 平時考 Test
  •  
    8 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
  • 講授
  • 各種Sensors的原理與工程應用說明  
    9 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
  • 心得發表
  • 實作
  • 期中考 Midterm
  • 各種Sensors的原理與工程應用說明  
    10 學習檢討 1.小考及期中考檢討 檢討學習上的盲點
  • 講授
  •  
    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。
  • 講授
  • 作業
  •  
    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
  • 實作
  • 講授
  •  
    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
  • 實作
  • 實測成績
  •  
    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
  • 實作
  • 講授
  • 介紹馬達控制IC的操作原理  
    15 ACTUATORS 1.Servor Motors
    2.Induction Motor
    3.Solenoids
    1.Servor Motors
    2.Induction Motor
    3.Solenoids
  • 討論
  • 實作
  • 講授
  • 媒體教學
  • 介紹各種馬達的操作原理  
    16 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
    介紹各種馬達的操作原理  
    17 Pneumatic System 1.各種空壓元件原理介紹
    2.電磁閥的原理及繼電器控制電路
    3.基本的空壓控制迴路介紹
    1.各種空壓元件原理介紹
    2.電磁閥的原理及繼電器控制電路
    3.基本的空壓控制迴路介紹
    以教具示範  
    18 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。
  • 實作
  • 期末實作專題
  • 競賽及驗收必須利用課外時間  

    教學要點概述 Overview of Teaching Points:
    教材編選 Teaching Materials: ■ 自編教材 Handout by Instructor ■ 教科書作者提供 Textbook
    評量方法 Evaluation: 期末考 Final Exam:20%   期中考 Midterm:20%   其他評量 Others:40%   平時考 Test:10%   作業 Assignment:10%  
    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:網路硬碟
    扣考規定 The rule of being able to take the final exam of the course:http://eboard.ttu.edu.tw/ttuwebpost/showcontent-news.php?id=504