syncfusion pdf viewer mvc : Change pdf to jpg file control application system web page azure windows console Introduction.to.Mechatronics.and.Measurement.Systems2-part1607

1
C H A P T E R  
Introduction 
CHAPTER OBJECTIVES 
After you read, discuss, study, and apply ideas in this chapter, you will be able to:  
1.  Define mechatronics and appreciate its relevance to contemporary engineering 
design 
2.  Identify a mechatronic system and its primary elements 
3.  Define the elements of a general measurement system   
1.1 MECHATRONICS 
Mechanical engineering, as a widespread professional practice, experienced a surge 
of growth during the early 19th century because it provided a necessary founda-
tion for the rapid and successful development of the industrial revolution. At that 
time, mines needed large pumps never before seen to keep their shafts dry, iron 
and steel mills required pressures and temperatures beyond levels used commer-
cially until then, transportation systems needed more than real horse power to move 
goods; structures began to stretch across ever wider abysses and to climb to dizzying 
heights, manufacturing moved from the shop bench to large factories; and to support 
these technical feats, people began to specialize and build bodies of knowledge that 
formed the beginnings of the engineering disciplines. 
civil, and chemical—retained their individual bodies of knowledge, textbooks, and 
professional journals because the disciplines were viewed as having mutually exclu-
sive intellectual and professional territory. Entering students could assess their indi-
vidual intellectual talents and choose one of the fields as a profession. We are now 
witnessing a new scientific and social revolution known as the information revolution, 
diversifying. This contemporary revolution was spawned by the engineering develop-
ment of semiconductor electronics, which has driven an information and communi-
cations explosion that is transforming human life. To practice engineering today, we 
Pdf to jpg converter - Convert PDF to JPEG images in C#.net, ASP.NET MVC, WinForms, WPF project
How to convert PDF to JPEG using C#.NET PDF to JPEG conversion / converter library control SDK
convert .pdf to .jpg online; to jpeg
Pdf to jpg converter - VB.NET PDF Convert to Jpeg SDK: Convert PDF to JPEG images in vb.net, ASP.NET MVC, WinForms, WPF project
Online Tutorial for PDF to JPEG (JPG) Conversion in VB.NET Image Application
change pdf into jpg; convert multiple pdf to jpg online
CHAPTER 1 
Introduction
must understand new ways to process information and be able to utilize semicon-
es as 
practitioners. Mechatronics is one of the new and exciting fields on the engineering 
landscape, subsuming parts of traditional engineering fields and requiring a broader 
Then what precisely is mechatronics? The term  mechatronics  is used to denote 
a rapidly developing, interdisciplinary field of engineering dealing with the design of 
products whose function relies on the integration of mechanical and electronic com-
ponents coordinated by a control architecture. Other definitions of the term “mecha-
tronics” can be found online at Internet Link 1.1. The word mechatronics was coined 
in Japan in the late 1960s, spread through Europe, and is now commonly used in the 
microprocessor-based components, mechanical devices, sensors and actuators, and 
controls so that the final product achieves a desired goal. 
Mechatronic systems are sometimes referred to as smart devices. While the term 
smart is elusive in precise definition, in the engineering sense we mean the inclusion 
of elements such as logic, feedback, and computation that in a complex design may 
mechatronic system design within a traditional field of engineering because such 
design draws from knowledge across many fields. The mechatronic system designer 
must be a generalist, willing to seek and apply knowledge from a broad range of 
sources. This may intimidate the student at first, but it offers great benefits for indi-
viduality and continued learning during one’s career. 
Today, practically all mechanical devices include electronic components and 
tem encompasses a myriad of devices and systems. Increasingly, microcontrollers 
are embedded in electromechanical devices, creating much more flexibility and 
an aircraft flight control and navigation system, automobile air bag safety system 
and antilock brake systems, automated manufacturing equipment such as robots and 
as bread machines and clothes washing machines, and even toys. 
Figure 1.1  illustrates all the components in a typical mechatronic system. The 
system parameters, inputs, and outputs; digital devices control the system; condi-
tioning and interfacing circuits provide connections between the control circuits and 
the input/output devices; and graphical displays provide visual feedback to users. 
The subsequent chapters provide an introduction to the elements listed in this block 
diagram and describe aspects of their analysis and design. At the beginning of each 
chapter, the elements presented are emphasized in a copy of  Figure 1.1 . This will 
help you maintain a perspective on the importance of each element as you gradually 
bvides 
links to various vendors and sources of information for researching and purchasing 
different types of mechatronics components. 
I
n
t
e
r
n
e
t
L
i
n
k
1.1Definitions of 
“mechatronics”
I
n
t
e
r
n
e
t
L
i
n
k
1.2 Online 
mechatronics 
resources
Online Convert PDF to Jpeg images. Best free online PDF JPEG
Online PDF to JPEG Converter. Download Free Trial. Convert a PDF File to JPG. Drag and drop your PDF in the box above and we'll convert the files for you.
change pdf to jpg file; convert pdf file to jpg
Online Convert Jpeg to PDF file. Best free online export Jpg image
Online JPEG to PDF Converter. Download Free Trial. Convert a JPG to PDF. You can drag and drop your JPG file in the box, and then start
batch pdf to jpg; convert pdf into jpg
INPUT SIGNAL
CONDITIONING
AND INTERFACING
- discrete circuits 
- amplifiers
- filters
- A/D, D/D
OUTPUT SIGNAL
CONDITIONING
AND INTERFACING
- D/A, D/D
- amplifiers
- PWM
- power transistors
- power op amps
GRAPHICAL
DISPLAYS
- LEDs
- digital displays
- LCD
- CRT
SENSORS
- switches
- potentiometer
- photoelectrics
- digital encoder
- strain gage
- thermocouple
- accelerometer
- MEMs 
ACTUATORS
- solenoids, voice coils
- DC motors
- stepper motors
- servo motors
- hydraulics, pneumatics
MECHANICAL SYSTEM
- system model
- dynamic response
DIGITAL CONTROL
ARCHITECTURES
- logic circuits
- microcontroller
- SBC
- PLC
- sequencing and timing
- logic and arithmetic
- control algorithms
- communication
Figure 1.1   Mechatronic system components. 
1.1  Mechatronics  
3
Example 1.1 describes a good example of a mechatronic system—an office 
copy machine. All of the components in  Figure 1.1  can be found in this common 
piece of office equipment. Other mechatronic system examples can be found on 
the book website. See the Segway Human Transporter at Internet Link 1.3, the 
Adept pick-and-place industrial robot in Video Demos 1.1 and 1.2, the Honda 
Asimo and Sony Qrio humanoid-like robots in Video Demos 1.3 and 1.4, and 
the inkjet printer in Video Demo 1.5. As with the copy machine in Example 1.1, 
wn 
in  Figure 1.1 .  Figure 1.2  labels the specific components mentioned in Video 
Demo 1.5. Video demonstrations of many more robotics-related devices can be found 
An office copy machine is a good example of a contemporary mechatronic system. It includes 
ying process 
works as follows: The user places an original in a loading bin and pushes a button to start the 
the original and transfers the corresponding image as a charge distribution to a drum. Next, a 
blank piece of paper is retrieved from a loading cartridge, and the image is transferred onto 
the paper with an electrostatic deposition of ink toner powder that is heated to bond to the 
paper. A sorting mechanism then optionally delivers the copy to an appropriate bin. 
Analog circuits control the lamp, heater, and other power circuits in the machine. Digital 
circuits control the digital displays, indicator lights, buttons, and switches forming the user 
interf 
absence of paper-
servo and stepper motors that load and transport the paper, turn the drum, and index the sorter. 
Mechatronic System—Copy Machine 
EXAMPLE 1.1
1.1Adept One 
robot demon-
stration
1.2Adept One 
robot internal 
design and 
construction
1.3Honda 
Asimo Raleigh, 
NC, demon-
stration
1.4Sony “Qrio” 
Japanese dance 
demo
1.5Inkjet printer 
components
V
i
d
e
o
D
e
m
o
I
n
t
e
r
n
e
t
L
i
n
k
1.3Segway 
human 
transporter
C# Image Convert: How to Convert Adobe PDF to Jpeg, Png, Bmp, &
using RasterEdge.XDoc.Converter; String inputFilePath = @"C:\input.pdf"; String outputFilePath = @"C:\output.jpg"; // Convert PDF to jpg.
best way to convert pdf to jpg; change format from pdf to jpg
C# Image Convert: How to Convert Dicom Image File to Raster Images
RasterEdge.XDoc.PDF.dll. using RasterEdge.XDoc.Converter; String inputFilePath = @"C:\input.dcm"; String outputFilePath = @"C:\output.jpg"; // Convert dicom to
batch pdf to jpg converter online; convert pdf to jpg c#
DC motors with
belt and gear drives
digital
encoders
with
photo-
interrupters
piezoelectric
inkjet head
limit
switches
LED light tube
printed circuit boards
with integrated circuits
Figure 1.2   Inkjet printer components. 
CHAPTER 1 
Introduction
at Internet Link 1.4, and demonstrations of other mechatronic system examples can 
be found at Internet Link 1.5. 
1.4Robotics 
video 
demonstrations
1.5Mechatronic 
system video 
demonstrations
I
n
t
e
r
n
e
t
L
i
n
k
■ CLASS DISCUSSION ITEM 1.1
Household Mechatronic Systems 
components do they contain that help you identify them as mechatronic systems? 
If an item contains a microprocessor, describe the functions performed by the 
microprocessor. 
1.2 MEASUREMENT SYSTEMS 
A fundamental part of many mechatronic systems is a  measurement system  com-
posed of the three basic parts illustrated in  Figure 1.3 . The  transducer  is a sensing 
device that converts a physical input into an output, usually a voltage. The  signal 
processor  performs filtering, amplification, or other signal conditioning on the 
transducer output. The term  sensor  is often used to refer to the transducer or to the 
combination of transducer and signal processor. Finally, the  recorder  is an instru-
ment, a computer, a hard-copy device, or simply a display that maintains the sensor 
data for online monitoring or subsequent processing. 
JPEG to PDF Converter | Convert JPEG to PDF, Convert PDF to JPEG
Windows 2003 and Windows Vista etc. Features and Benefits. Powerful image converter to convert images of JPG, JPEG formats to PDF files;
.pdf to jpg; conversion of pdf to jpg
JPG to GIF Converter | Convert JPEG to GIF, Convert GIF to JPG
What you need to do is just click the convert button, sort the imported file, and then JPEG to GIF Converter will give you JPG files with high good quality.
change file from pdf to jpg; change pdf to jpg on
transducer
recorder
signal
processor
Figure 1.3   Elements of a measurement system. 
1.3  Threaded Design Examples  
5
These three building blocks of measurement systems come in many types with 
wide v
measurement systems to develop confidence in their use, to know their important 
surement task at hand. In addition to being an integral part of most mechatronic 
systems, a measurement system is often used as a stand-alone device to acquire data 
in a laboratory or field environment. 
pro
sion, and statistics. You should review this material on an as-needed basis. 
1.3 THREADED DESIGN EXAMPLES 
Throughout the book, there are Examples, which show basic analysis calculations, 
and Design Examples, which show how to select and synthesize components and 
which build upon new topics as they are covered, culminating in complete mecha-
tronic systems by the end. These designs involve systems for controlling the position 
and speed of different types of motors in various ways. Threaded Design Examples 
important in mechatronic systems: microcontrollers, input devices, output devices, 
sensors, actuators, and support electronics and software. Please read through the 
The following figure shows an example of a measurement system. The thermocouple is a 
transducer that converts temperature to a small voltage; the amplifier increases the magni-
tude of the voltage; the A/D (analog-to-digital) converter is a device that changes the analog 
alue of 
the temperature. 
Measurement System—Digital Thermometer 
EXAMPLE 1.2 
thermocouple
amplifier
A/D
and
display
decoder
LED display
transducer
signal processor
recorder
JPG to JBIG2 Converter | Convert JPEG to JBIG2, Convert JBIG2 to
Image Converter Pro - JPEG to JBIG2 Converter. Convert JPEG (JPG) Images to, from JBIG2 Images on Windows.
changing pdf to jpg; best program to convert pdf to jpg
JPG to DICOM Converter | Convert JPEG to DICOM, Convert DICOM to
Image Converter Pro - JPEG to DICOM Converter. Convert JPEG (JPG) Images to, from DICOM Images on Windows.
convert pdf pictures to jpg; .net pdf to jpg
potentiometer
for setting speed
PIC microcontroller
with analog-to-digital
converter
power
amp
DC
motor
A/D
D/A
light-emitting diode
indicator
digital-to-analog
converter
Figure 1.4   Functional diagram of the DC motor speed controller. 
CHAPTER 1 
Introduction
following information and watch the introductory videos. It will also be helpful to 
watch the videos again when follow-on pieces are presented so that you can see how 
everything fits in the “big picture.” The list of Threaded Design Example citations at 
the be
reflecting back as new portions are presented. 
All of the components used to build the systems in all three threaded designs 
of the parts were purchased through Digikey Corporation (see Internet Link 1.7) 
and Jameco Electronics Corporation (see Internet Link 1.8), two of the better online 
THREADED DESIGN EXAMPLE 
A.1 
DC motor power-op-amp speed controller—Introduction  
This design e
nent magnet motor.  Figure 1.4  illustrates the major components and interconnections in the sys-
tem. The light-emitting diode (LED) provides a visual cue to the user that the microcontroller is 
running properly. The speed input device is a potentiometer (or pot), which is a variable resistor. 
duce a voltage input. The voltage signal is applied to a microcontroller (basically a small com-
puter on a single inte 
voltage. Voltage signals are “analog” but microcontrollers are “digital,” so we need analog-to-
digital (A/D) and digital-to-analog (D/A) converters in the system to allow us to communicate 
between the analog and digital components. Finally, because a motor can require significant 
current, we need a power amplifier to boost the voltage and source the necessary current. Video 
Demo 1.6 shows a demonstration of the complete working system shown in  Figure 1.5 . 
W
design.
I
n
t
e
r
n
e
t
L
i
n
k
1.6Threaded 
design example 
components
1.7Digikey 
electronics 
supplier
1.8Jameco 
electronics 
supplier
V
i
d
e
o
D
e
m
o
1.6DC motor 
power-op-amp 
speed controller
Note that the PIC microcontroller (with the A/D) and the external D/A converter are not 
oltage output could 
be attached directly to the power amp instead, producing the same functionality. The reason 
for including the PIC (with A/D) and the D/A components is to show how these components 
can be interfaced within an analog system (this is useful to know in many applications). Also, 
the design serves as a platform for further development, where the PIC can be used to imple-
ment feedback control and a user interface, in a more complex design. An example where you 
lathes, where motors are often required to follow fairly complex motion profiles in response to 
inputs from sensors and user programming, or from manual inputs.  
Figure 1.5   Photograph of the power-amp speed controller. 
pot
PIC
D/A
DC motor
inertial
load
power amp
with heat sink
voltage
regulator
digital
encoder
gear
drive
1.3  Threaded Design Examples  
7
THREADED DESIGN EXAMPLE 
Stepper motor position and speed controller—Introduction 
B.1 
This design example deals with controlling the position and speed of a stepper motor, which 
can be commanded to move in discrete angular increments. Stepper motors are useful in posi-
tion indexing applications, where you might need to move parts or tools to and from various 
fixed positions (e.g., in an automated assembly or manufacturing line). Stepper motors are also 
hard-drive or D
CHAPTER 1 
Introduction
potentiometer
microcontroller
A/D
light-
emitting
diode
stepper
motor
mode button
PIC
stepper
motor
driver
position buttons
Figure 1.6   Functional diagram of the stepper motor position and speed controller. 
Figure 1.6  shows the major components and interconnections in the system. The input 
devices include a pot to control the speed manually, four buttons to select predefined posi-
tions, and a mode button to toggle between speed and position control. In position control 
mode, each of the four position buttons indexes the motor to specific angular positions rela-
tive to the starting point (0 ° , 45 ° , 90 ° , 180 ° ). In speed control mode, turning the pot clockwise 
(counterclockwise) increases (decreases) the speed. The LED provides a visual cue to the user 
to indicate that the PIC is cycling properly. As with Threaded Design Example A, an A/D 
converter is used to convert the pot’s voltage to a digital value. A microcontroller uses that 
value to generate signals for a stepper motor driver circuit to make the motor rotate. 
Video Demo 1.7 shows a demonstration of the complete working system shown in  Figure 1.7 . 
As you progress through the book, you will learn about the different elements in this design. 
V
i
d
e
o
D
e
m
o
1.7Stepper 
motor position and 
speed controller
Figure 1.7   Photograph of the stepper motor position and speed controller. 
mode
button
speed
pot
position
buttons
stepper
motor
motion
indicator
A/D
PIC
stepper motor
driver
1.3  Threaded Design Examples  
9
THREADED DESIGN EXAMPLE 
DC motor position and speed controller—Introduction   
C.1 
This design e
motor.  Figure 1.8  shows the major components and interconnections in the system. A numeri-
cal ke
and a menu-driven user interface. The motor is driven by an H-bridge, which allows the volt-
versed. The H-bridge 
also allo
where the power to the motor is quickly switched on and off at different duty cycles to change 
the average effective voltage applied. 
A digital encoder attached to the motor shaft provides a position feedback signal. This 
signal is used to adjust the voltage signal to the motor to control its position or speed. 
This is called a servomotor system because we use feedback from a sensor to control 
the motor. Servomotors are very important in automation, robotics, consumer electronic 
devices, flow-control valves, and office equipment, where mechanisms or parts need to be 
accurately positioned or moved at certain speeds. Servomotors are different from stepper 
motors (see Threaded Design Example B.1) in that they move smoothly instead of in small 
incremental steps.
Tw
input/output pins av, 
drives the LCD, and sends the PWM signal to the motor. The secondary (slave) PIC monitors 
via a serial interface. 
Video Demo 1.8 shows a demonstration of the complete working system shown in 
Figure 1.9 . Y 
through the book. 
V
i
d
e
o
D
e
m
o
1.8DC motor 
position and 
speed controller
microcontrollers
SLAVE
PIC
MASTER
PIC
H-bridge
driver
liquid crystal display
DC motor with
digital position encoder
quadrature
decoder
and counter
1
2
3
4
5
6
7
8
9
*
0
#
keypad
keypad
decoder
button
buzzer
Figure 1.8   Functional diagram for the DC motor position and speed controller. 
keypad
DC
motor
H-bridge
LCD
buzzer
keypad
decoder
master
PIC
slave
PIC
encoder
counter
Figure 1.9   Photograph of the DC motor position and speed controller. 
10 
CHAPTER 1 
Introduction
BIBLIOGRAPHY 
Alciatore,   D.  and  Histand,   M.   ,  “Mechatronics at Colorado State University,”    Journal of 
Mechatronics,   Mechatronics Education in the United States issue, Pergamon Press, 
May, 1995. 
Alciatore,   D.  and  Histand,   M.   ,  “Mechatronics and Measurement Systems Course at Colorado 
State University,”    Proceedings of the Workshop on Mechatronics Education,   pp. 7–11, 
Stanford, CA, July, 1994. 
Ashley,   S.   ,  “Getting a Hold on Mechatronics,”    Mechanical Engineering,   pp. 60–63, ASME, 
New York, May, 1997. 
Beckwith,   T. ,  Marangoni,   R. , and  Lienhard ,  J.   ,   Mechanical Measurements,   Addison-Wesley, 
Reading, MA, 1993. 
Craig,   K.   ,  “Mechatronics System Design at Rensselaer,”    Proceedings of the Workshop on 
Mechatronics Education,   pp. 24–27, Stanford, CA, July, 1994. 
Doeblin,   E.   ,   Measurement Systems Applications and Design,   4th edition, McGraw-Hill, New 
York, 1990. 
Morley,   D.   ,  “Mechatronics Explained,”    Manufacturing Systems,   p. 104, November, 1996. 
Shoureshi,   R.  and  Meckl,   P.   ,  “Teaching MEs to Use Microprocessors,”    Mechanical Engi-
neering,   v. 166, n. 4, pp. 71–74, April, 1994.   
Documents you may be interested
Documents you may be interested