Mejore su Laboratorio de Mecatrónica

Visión General

El Módulo de Control NI ELVIS RIO lleva la arquitectura de E/S Reconfigurable (RIO) estándar en la industria a la estación de laboratorio de enseñanza NI ELVIS. Este permite que los estudiantes puedan aprender y aplicar conceptos de mecatrónica, robótica, hardware-in-the loop y sistemas de energía. Con la arquitectura RIO los estudiantes ahora pueden usar las mismas herramientas de descubrimiento como las que son utilizadas en el diseño de sistemas industriales en la investigación y la industria. Al combinar la programación gráfica de LabVIEW, la arquitectura NI RIO y la instrumentación NI ELVIS en una sola estación de laboratorio, los estudiantes pueden simular, probar y diseñar rápidamente con conceptos aprendidos en las aulas.

Contenido

La enseñanza de ingeniería ya no puede centrarse en una sola área de dominio. Los sistemas complejos que combinan circuitos eléctricos, controladores, sub-sistemas mecánicos y tareas de cómputo intenso dejan ver la necesidad por aumentar el conocimiento de los estudiantes sobre lo que antes eran áreas separadas de ingeniería. Es en esta intersección de muchas de estas áreas que hemos visto el desarrollo del campo de la mecatrónica.

 

La solución completa de NI ELVIS + Módulo de Control NI ELVIS RIO fue desarrollada específicamente para el mercado educativo y proporciona a los estudiantes la combinación única de instrumentación y controlador completamente programable. Con esta plataforma tenemos las características y las capacidades para resolver problemas complejos con un formato con el que cualquier estudiante puede experimentar y colocarse camino al descubrimiento con experiencias tangibles.

 

Módulo de Control NI ELVIS RIO

La instrumentación y las medidas, basadas en un estándar industrial, del NI ELVIS son proporcionadas por un dispositivo de adquisición de datos (DAQ), mientras que la precisión de temporización y el control determinísticos son posibles gracias a la arquitectura RIO (FPGA y procesador en tiempo real).

Esta solución es solo el comienzo de múltiples posibilidades educativas, con la más nueva solución de enseñanza de mecatrónica de National Instruments. Al aprovechar la interfaz del conector MXP, difundida a nivel mundial con el lanzamiento de myRIO, ya existe un ecosistema de cursos y accesorios en los que usted puede aprender

Con el trabajo en equipo con expertos en control, robótica y mecatrónica (Quanser), así como electrónica digital y el Makerspace (Digilent), el Módulo de Control NI ELVIS RIO abre un nuevo ecosistema de complementos para enseñar varias áreas nuevas.

Esta expansión a nuevas áreas permite a los profesores aprovechar las inversiones existentes en la plataforma NI ELVIS para enseñar estas nuevas áreas de estudio. Para profesores que buscan desarrollar un nuevo enfoque de enseñanza la solución NI ELVIS + Módulo de Control RIO ofrece una plataforma escalable hacia áreas de estudio adyacentes incluyendo circuitos y medidas.

 

 

Enseñar Temas Fundamentales y de Diseño en Mecatrónica

  • Los programas de mecatrónica normalmente imparten temas como:
  • Sensores e Instrumentación
  • Cinemática y dinámica de máquinas
  • Actuadores y electrónica de potencia
  • Sistemas de control automático
  • Talleres de mecatrónica
  • Diseño electromecánico de máquinas
  • Aplicaciones de control digital

Con NI ELVIS y su creciente ecosistema, existe una solución completa para mecatrónica desde temas fundamentales hasta el diseño más complejo del sistema. Un fundamento de este enfoque incluye 4 soluciones integrales que consisten en cursos y plantas completamente programables.

 

Tarjeta Quanser Mechatronics Systems

La tarjeta adicional Mechatronics Systems integra los fundamentos de mecatrónica como sensores, actuadores e interfaces con los principios de mecánica y programación, para proporcionar una experiencia al nivel de sistema.

Está listo para usarse e incluye un sistema de conexión de cuatro barras, motores DC, codificadores y una cámara. Los laboratorios para estudiantes varían en complejidad y actividades. Los laboratorios de procesos se enfocan en la funcionalidad y pruebas de procesos individuales. Los laboratorios al nivel del sistema desafían a los estudiantes a utilizar la combinación de procesos individuales para completar tareas como visión, procesamiento de imágenes y aspectos de las señales de bajo nivel, como por ejemplo la generación de PWM.

Las áreas clave de estudio con la tarjeta Mechatronics Systems, incluyen robótica, cinemática y control. La tarjeta incluye cursos y funcionalidad para aprender sobre visión artificial, procesamiento de imágenes y aspectos de las señales de bajo nivel como generación de PWM.

Características Clave:

  • Brazo de robot de dos grados de libertad.
  • Cámara para capturar y analizar imágenes
  • Serigrafía de PCB para visualización de mapa 

Con la tarjeta Mechatronics Systems usted puede enseñar aplicaciones y temas como:

  • Robótica avanzada
  • Transporte autónomo
  • Cinemática directa e inversa
  • Control PID de posición
  • Generación de trayectoria
  • Procesamiento de imágenes

Cada laboratorio incluye recursos de software en LabVIEW, manuales de laboratorio para estudiantes y manual de respuestas para el instructor. Los estudiantes aprenden y aplican habilidades de procesamiento de imágenes, control de movimiento, control de tareas y más.

 

Completar la Experiencia del Laboratorio de Mecatrónica

Para enseñar los conceptos individuales, que son los fundamentos de los temas presentados en la Tarjeta Qnet Mechatronics Systems, existen tarjetas específicas de Quanser para ayudarle a cubrir esos temas como:

Además de estas soluciones completas listas para usar, existen herramientas abiertas más pequeñas que le permiten definir su propia experimentación y proyectos completamente prácticos y aprendizaje enfocado a los estudiantes. Estas herramientas incluyen:

La combinación de esta gama de tarjetas para mecatrónica de Quanser permite a los profesores de ingeniería mecatrónica enseñar muchos de los temas clave basados en laboratorio para proporcionar a los estudiantes una excelente base para desarrollar su intuición de ingeniería.

 

Año de Estudio Nombre del Curso Plataforma de Instrumentación Plantas
Primer Año Medidas e Instrumentación NI ELVIS N/A
  Introducción a la Ingeniería

Módulo de Control NI ELVIS RIO + Juego de Accesorios para Mecatrónica

Módulo de Control NI ELVIS RIO + Juego de Sistemas Embebidos

Segundo Año Sensores e Instrumentación NI ELVIS

Tarjetas Qnet Mechatronics Sensors

Módulo de Control NI ELVIS RIO + Juego de Accesorios para Mecatrónica

Tercer Año Actuadores y Electrónica NI ELVIS Tarjetas Qnet Actuators
Tarjeta QNET Interfacing
Interfaces para Mecatrónica
Cuarto Año

Diseño Electromecánico

Sistemas Mecatrónicos

NI ELVIS Módulo de Control NI ELVIS RIO + Tarjeta Qnet Mechatronics

 

Enseñanza de Electrónica de Potencia y Sistemas de Energía

El control y administración inteligente de la generación, transmisión, distribución y utilización de la energía eléctrica es una de las áreas clave de estudio e investigación en los departamentos de Ingeniería Eléctrica en todo el mundo. Para que los estudiantes adquieran el conocimiento necesario para estas áreas clave de estudio, deben aprender temas fundamentales como:

  • Regulación de voltaje y corriente
  • Convertidores DC-AC
  • Convertidores DC-DC

Pero todo esto debe conducir a comprensión más avanzada de cómo estos potentes conceptos son integrados de manera efectiva en los sistemas ubicuos que son responsables de:

  • Generación de energía
  • Rectificación
  • Distribución

Con NI ELVIS y su creciente ecosistema existe una solución completa para enseñar estos temas, desde fundamentales hasta sistemas más complejos.

 

Tarjeta Qnet Energy Conversion

La tarjeta Qnet Energy Conversion le permite enseñar temas como generación de energía, conversiones AC/DC y DC/AC y fuentes de alimentación en modo de conmutación

Similar a la solución para mecatrónica antes mencionada, el sistema está listo para usar con cursos y todas las diversas áreas de estudio en una sola tarjeta. Los laboratorios para estudiantes varían en complejidad y actividades. Con la tarjeta de Mechatronics Systems Qnet usted puede enseñar aplicaciones como generación y distribución de potencia de tres fases, al enfocarse en temas como operación del convertidor (ciclo abierto y cerrado), rectificación pasiva, puente de diodo y generación de energía.

Los sistemas tradicionales que enseñan este tipo de temas regularmente requieren de grandes sistemas (como del tamaño de una pared) que limitan la cantidad de tiempo disponible para que cada estudiante participe en los laboratorios (1 sistema para varios estudiantes). También existe un importante obstáculo de costo para comprar dichos sistemas. Con NI ELVIS, el Módulo de Control NI ELVIS RIO, así como la tarjeta Qnet Energy Conversion usted puede enseñar de manera efectiva esos mismos conceptos en un espacio significativamente más pequeño y a una fracción del costo.

Características Clave:

  • Motores DC sin escobillas
  • Motores DC con escobillas
  • Convertidor DC/DC Buck y Boost
  • Inversor de Una Sola Fase

 

Completar el Laboratorio de Sistemas y Electrónica de Potencia

Para enseñar conceptos individuales fundamentales como aquellos presentados por la tarjeta Qnet Energy Conversion, existen tarjetas específicas de otros socios, incluyendo Integrator, que nos permiten proporcionar a los estudiantes la educación necesaria en conceptos de electrónica y potencia. Estas tarjetas proporcionan conocimientos en:

La combinación de esta gama de tarjetas para mecatrónica, tanto de Quanser e Integrator, brinda a los profesores en Ingeniería Eléctrica muchos de los temas clave basados en laboratorio para crear intuición en sistemas y electrónica de potencia.

Año de Estudio Nombre del Curso Plataforma de Instrumentación Experimentos
Primer Año Circuitos Electrónicos NI ELVIS II/II+ análisis de componentes, KVL, KCL
Segundo Año Circuitos Lineales NI ELVIS II/II+ con tarjeta NI ELVIS Integrator Operational Amplifiers Características ideales del amplificador y configuraciones, filtros activos
Tercer Año Electrónica de Potencia NI ELVIS II/II+ con tarjeta NI ELVIS Integrator Power Electronics Rectificación, convertidor buck/boost/split pi
Cuarto Año Sistemas de Energía Módulo de Control NI ELVIS RIO con tarjeta QNET Energy Conversion factor de potencia, administración de energía distribuida, rectificación controlada

Agregar el Módulo de Control NI ELVIS RIO, extiende la plataforma NI ELVIS a nuevas áreas de aplicación. Para mecatrónica y energía, el Módulo de Control RIO posee un ecosistema existente de cursos, plantas y experimentación que asegura que cualquier laboratorio basado NI ELVIS se puede utilizar para la sucesión completa de cursos desde el primero año hasta el cuarto año.

 

 

Siguientes Pasos