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Module 1: Fabrication et conception de composants

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Sélection des capteurs pour les systèmes automatisés industriels

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Cette semaine, nous étudierons divers aspects liés à la sélection et à la fabrication des composants nécessaires à la construction d'un système automatisé. Nous allons examiner les critères de sélection, c'est-à-dire les composants électriques et électroniques nécessaires à la mise au point d'un système automatisé mécatronique. Pour construire un système automatisé ou pour construire un équipement, basé sur le système mécatronique, il nécessite une variété de composants. Ces composants sont des composants électriques, des composants électroniques, des mécanismes et des machines qui sont les composants mécaniques, l'hydraulique et les éléments pneumatiques et la programmation informatique qui sont les éléments logiciels. Pour construire un système, tous ces composants doivent être assemblés ensemble, mais avant cela, nous devons sélectionner le composant approprié ou approprié disponible sur le marché. À cette fin, certains critères et procédures de sélection doivent être respectés. Certains composants tels que les composants mécaniques ou les mécanismes doivent être construits à l'interne, à l'atelier. Ainsi, la façon de les fabriquer à notre atelier sera discutée lors des prochaines conférences. (02:42) Les composants électriques et électroniques sont les composants principaux d'un système mécatronique typique que nous avons déjà vu dans les disciplines de la mécatronique. Diverses unités, diverses unités électriques, les capteurs des dispositifs de conditionnement du signal de microprocesseur, sont les principaux éléments d'une conception de système basée sur la mécatronique. Il y a des progrès rapides dans le développement de ces composantes. Si nous supposons que nous obtenons une puce intégrée ou un microprocesseur, nous pouvons obtenir une meilleure qualité ou une technologie avancée dans ce microprocesseur dans un délai de 6 mois. Étant le concepteur, étant l'ingénieur qui travaille sur le système mécatronique, nous devrions être en contact avec les progrès technologiques de la variété de ces composants également. La bonne sélection de ces composantes est une tâche difficile. Si une erreur soudaine est commise dans la sélection des composants, elle peut être très dangereuse pour l'ensemble de la conception du système. La mauvaise sélection ou le composant inapproprié de l'assemblage du système automatisé peut conduire à la mise au rebut de l'ensemble de la conception. Toute la conception, le produit ou le système doivent être mis au rebut. Par conséquent, nous devons être très prudents dans la sélection de ces éléments. (04:34) En tant que designer, nous devrions avoir la connaissance fondamentale de ces composants. , Le concepteur doit connaître les spécifications de ces composants, la construction et les fonctionnalités ou le fonctionnement de ces composants. Dans ce cours, nous allons apprendre la variété des composants nécessaires à la construction d'un tel système. Après avoir obtenu la connaissance fondamentale des composants, les concepteurs doivent présenter les valeurs paramétriques exactes de cet élément ou du composant. En plus de la valeur paramétrique exacte, qui est nécessaire à l'achat ou à la sélection d'un composant, le concepteur doit également donner les niveaux de tolérance autorisés, le concepteur conçoit l'élément ou le composant et s'accompagne d'une certaine valeur. Mais, pour cette valeur exacte, le composant peut ne pas être disponible sur le marché. Pour cela, le concepteur doit avoir une certaine tolérance qui est spécifiée sur la valeur paramétrique exacte du composant à sélectionner. L'ingénieur d'achat ou l'ingénieur de sélection ira sur le marché et recherchera le composant qui donne la valeur dans les limites admissibles qui sont les tolérances. De nos jours, les technologies basées sur le web sont utilisées, et de nombreuses tables paramétriques basées sur le web sont disponibles. Nous devrions passer par les catalogues en ligne de ces tables paramétriques. Les catalogues ont les informations requises, la visualisation 3D des composants, les vidéos des performances des composants. Toutes ces informations pertinentes sont disponibles sur Internet. En tant que concepteur, il est de notre devoir de passer en revue la littérature disponible sur les composants concernés, les catalogues, puis de sélectionner celui qui convient. En plus de ces tables et catalogues paramétriques basés sur le Web, il y a beaucoup de forums communautaires qui sont disponibles en ligne. , les bénévoles ou les experts donneront leur avis et répondront aux questions posées par les membres de la communauté. Pour mener à bien le processus de sélection ou pour effectuer la sélection de la variété des composants, une équipe spéciale sera créée dans l'industrie. Et l'équipe spéciale aura les ingénieurs expérimentés qui regarderont les catalogues de tables paramétriques basés sur le web. Et ils vont interagir avec les forums communautaires en ligne ou ils peuvent même aller sur le marché et essayer d'obtenir les composants. (08:15) Maintenant, quels sont les différents paramètres que nous devons prendre en compte lors de la sélection de ces éléments?Le premier paramètre est l'abordabilité, le coût. Le coût influe directement sur l'économie de la conception et du développement du produit, de sorte que nous devrions avoir les composantes qui nous sont abordables. Cela ne signifie pas que nous devrions aller pour des composants de très faible qualité et moins chers. Il devrait y avoir un compromis entre le coût et la qualité. Il devrait y avoir une optimisation du coût avec la qualité du produit. C'est pourquoi il est appelé comme un art. Nous devrions prendre une décision équilibrée. Avec un coût minimum possible, nous devrions obtenir un composant de bonne qualité, car le coût du composant affecte directement le coût du produit ou du système automatisé. Le point suivant est la fiabilité. (09:56) La fiabilité est définie comme la probabilité qu'un produit ou un système ou un service exécute correctement sa fonction prévue pendant une période donnée, ou qu'il fonctionne dans un environnement défini sans défaillance. La fiabilité d'un produit n'est rien d'autre que sa performance pour la fonction prévue. Comment le produit est-il destiné à fonctionner correctement pendant une période déterminée? Lorsque nous achetons certains composants, certains produits ou produits, il est mentionné que pendant combien de temps le produit travaillerait dans son état normal. De plus, le produit doit fonctionner sans défaillance dans l'environnement défini. Si nous supposons que nous prenons un produit pour certaines conditions, disons que le plancher de l'atelier où les conditions sont très dures, il y aurait du bruit, de la poussière. Si le capteur ou si le composant n'est pas capable de travailler dans ce genre de conditions difficiles, qui sont spécifiées, il n'est pas conseillé d'aller acheter de tels produits. Ou en bref, la qualité des performances des composants pour une période de temps est la fiabilité. Les facteurs de fiabilité nous aident à déterminer les durées de garantie et de sécurité, ainsi qu'ils nous aident à prendre les décisions sur les substitutions de conception. Le système automatisé final constitue une variété d'éléments. Et, la garantie de service du matériel final qui sera développé et vendu sur le marché, son succès dépend de ses éléments constitutifs. Et nous externaliser ces éléments que nous achetons sur le marché. Si les éléments ou les composants sont fiables, seul le produit sera fiable. En outre, la sécurité des produits dépend également du bon fonctionnement de ces éléments. Si l'un des éléments est défectueux, cela affectera certainement les aspects de sécurité du produit. (12:58) Le paramètre suivant est le cycle de vie du produit. Nous avons vu le concept du cycle de vie des produits lors de nos conférences précédentes. Le cycle de vie du produit est défini comme la durée entre le début de la mise au point du produit jusqu'à son déclin des ventes sur le marché. Les composants achetés sur le marché ont également un cycle de vie. Ils ont également le temps de survivre sur le marché. En raison des progrès technologiques ou du changement de choix des clients. L'exemple simple est le semi-conducteur IC chips. Avec les progrès technologiques, nous obtenons les versions supérieures ou meilleures des puces d'IC. Lorsque nous regardons la production de masse de notre produit, nous devrions considérer le cycle de vie de la puce IC sélectionnée. Pour combien de temps ces composants seront disponibles à l'avenir? C'est une question fondamentale Si la disponibilité des puces d'IC n'est pas là, le produit ne peut pas être fabriqué. La conception de notre produit doit être modifiée. Cela prend beaucoup de temps. Dans ce contexte, le cycle de vie du produit que nous sélectionnons ou que nous achetons sur le marché doit être pris en considération. Par conséquent, nous devrions nous présenter à un faible risque et à des composantes de longue durée. Lorsque des composants de longue durée sont achetés, naturellement le risque d'échec ou le risque de perdre le temps de développement du produit sera faible. (15:10) Le prochain ensemble de paramètres est des paramètres mécaniques. Les paramètres mécaniques suggèrent ou indiquent la forme physique de cet élément ou du composant. La forme physique désigne la taille, la forme, la couleur, la texture de ce composant ou l'élément. Le point suivant du paramètre mécanique est le montage des styles. Comment le composant est monté? Quel est le style de montage du produit disponible sur le marché? Est monté sur un certain montage ou si le composant a besoin d'une fixation pour le fixer dans l'assemblage, si le composant est suspendu, combien de pièces d'attache sont requises, si le montage est robuste. Tous ces aspects entrent dans les paramètres mécaniques. Le paramètre mécanique suivant est le poids du composant. Nous avons besoin d'un composant à faible poids, le composant doit être léger. Autrement, le poids de notre produit serait très élevé, ce qui n'est pas recommandé. Mais il devrait avoir l'inertie suffisante, la taille, la forme, le poids et le style de montage contribuent à une bonne analyse de la connexion de ces éléments dans l'assemblage. Nous devrions considérer le style de montage, la taille, la forme et le poids de manière à ce que l'assemblage soit facile et que la construction du produit soit simple. Il aura une faible maintenance car le nombre de composants est moins élevé, l'assemblage est moins compliqué et il sera facile à assembler. Le client peut facilement assembler les composants. Le ventilateur de plafond est un exemple simple. Nous pouvons facilement assembler le ventilateur de plafond et nous pouvons facilement le monter, là où c'est nécessaire pour les applications domestiques. Si nous regardons ses différentes parties ou les éléments mécaniques de montage, elles sont très simples et un profane peut facilement l'assembler. (18:14) La prochaine série de facteurs ou les paramètres sont les facteurs environnementaux. Le système automatisé prévu peut être utilisé à diverses fins et applications, comme la demande intérieure ou l'industrie ou un produit spécial. Quel est le sens du produit spécial? Le produit peut être utilisé dans des instruments biomédicaux ou pour des applications aérospatiales. Dire qu'il peut faire partie d'un satellite ou qu'il sera utilisé pour des applications de défense. Lorsque les produits spéciaux doivent être mis au point, les conditions météorologiques extrêmes doivent être prises en compte pour l'utilisation de ces produits. Par exemple, les produits aérospatiaux travaillent dans des conditions de travail complètement différentes, la gravité ne sera pas là, les températures ou les pressions sont totalement différentes. Tous ces facteurs doivent être pris en compte lors de l'élaboration du produit. Même cas avec les applications biomédicales. Lorsque nous sélectionnons les composants pour les applications biomédicales, nous devrions tenir compte de la sensibilité des éléments, du niveau d'humidité ou de la température sous laquelle ces équipements sont utilisés. Dans les applications de niveau de défense également. Les conditions météorologiques peuvent être très dures, même au niveau de l'atelier, lorsque les vibrations sont très élevées ou si nous considérons un exemple typique de forgeage, lorsque les niveaux de bruit et les températures sont très élevés. Tous ces paramètres doivent être pris en compte lorsque les constituants du système automatisé sont sélectionnés. Ces systèmes automatisés spéciaux peuvent être utilisés dans des conditions météorologiques extrêmes. Les plages de température peuvent être prolongées, il peut y avoir des chocs thermiques et des vibrations extrêmes. Lorsqu'on sait que les produits peuvent mener à de telles conditions météorologiques extrêmes, ses éléments constitutifs devraient également pouvoir résister à ces conditions météorologiques extrêmes. En plus des chocs thermiques et des vibrations, l'humidité et l'humidité affectent également la performance du système automatisé. Il faut donc tenir compte de ces questions. Ensuite, certains des produits peuvent avoir l'exposition au rayonnement dans le cas des applications nucléaires, cet équipement peut être utilisé pour effectuer certaines opérations, où les risques de radiation peuvent être là. Les composants devraient également pouvoir résister à ces effets. (21:51). La prochaine série de paramètres est les paramètres électriques. Les paramètres électriques peuvent être regroupés dans les spécifications principales. Les spécifications principales ne sont que les paramètres qui contrôlent directement la fonctionnalité du composant. La valeur de résistance, la valeur de capacité, la largeur de mémoire et la fréquence de coupure sont des exemples de ces spécifications principales. Cependant, certaines spécifications sont de nature générique. Par exemple, les températures de fonctionnement ou les tensions, qui sont presque applicables pour toutes les catégories de composants. Les éléments constitutifs d'un système mécatronique peuvent nécessiter l'utilisation de l'énergie électrique. Il peut y avoir certains paramètres génériques associés à ces paramètres, qui sont la température et la tension. Plage de température dans laquelle le composant est capable de fonctionner. Quelles sont les exigences de tension pour l'exploitation de cet élément ou du composant? Le concepteur doit avoir les connaissances appropriées sur les spécifications primaires ainsi que sur les spécifications génériques de ces éléments constitutifs. (23:35). Résumons, dans ce cours que nous avons vu, comment sélectionner les composants électriques et électroniques. Quels sont les différents paramètres de sélection? Tel que les paramètres mécaniques, environnementaux, liés à la fiabilité, le cycle de vie du produit et les paramètres électriques. Il s'agit des paramètres qui doivent être pris en compte lors de la sélection des composants à des fins prévues, c'est-à-dire la conception et le développement d'un système automatisé. Lors de la prochaine conférence, nous allons examiner les aspects techniques des systèmes électromécaniques. Il existe plusieurs termes reliés à la performance de ces systèmes électromécaniques. Nous allons les étudier, nous allons comprendre la signification de ces termes ; nous allons voir une variété d'exemples pour comprendre ces termes de manière plus efficace. Ces termes sont très utiles pour la sélection correcte des éléments constitutifs d'un meilleur système automatisé.