קבלים ברובוטיקה: 4 שלבים

2024 מְחַבֵּר: John Day | [email protected]. שונה לאחרונה: 2024-01-30 09:15

המוטיבציה להנחיה זו היא הארוך יותר שמתפתח, העוקב אחר ההתקדמות באמצעות קורס מעבדה ללימוד מערכות רובוטיקה של Texas Instruments. והמוטיבציה לקורס זה היא לבנות (לבנות מחדש) רובוט טוב וחזק יותר. כמו כן, מועיל "סעיף 9: אחסון מתח, הספק ואנרגיה בקבל, ניתוח מעגל הנדסי DC", הזמין ב- MathTutorDvd.com.

ישנם נושאים רבים שחייבים לדאוג לגביהם בעת בניית רובוט גדול, שאפשר להתעלם מהם בעיקר מבניית רובוט קטן או צעצוע.

להיות יותר מוכר או בקיא בקבלים יכול לעזור לך בפרויקט הבא שלך.

שלב 1: חלקים וציוד

אם אתה רוצה לשחק איתם, לחקור ולהסיק מסקנות משלך, להלן כמה חלקים וציוד שיהיו מועילים.

• נגדי ערך שונים
• קבלים בעלי ערך שונה
• חוטי מגשר
• מתג כפתור
• לוח לחם
• אוסצילוסקופ
• מד מתח
• מחולל פונקציות/אותות

במקרה שלי, אין לי מחולל אותות, אז הייתי צריך להשתמש בבקר מיקרו (MSP432 מטקסס אינסטרומנטס). אתה יכול לקבל כמה עצות על ביצוע אחד בעצמך מהמדריך האחר הזה.

(אם אתה רק רוצה שלוח המיקרו-בקר יעשה את שלך (אני מלחין סדרה של מדריכים שיכולים להיות מועילים), לוח הפיתוח MSP432 עצמו זול יחסית בסביבות 27 דולר. אתה יכול לבדוק עם אמזון, Digikey, ניוארק, אלמנט 14 או מוזר.)

שלב 2: בואו נסתכל על קבלים

בואו נדמיין סוללה, מתג כפתור (Pb), נגד (R) וקבל כולם בסדרה. בלולאה סגורה.

בזמן אפס t (0), כאשר Pb פתוח, לא היינו מודדים מתח על הנגד או הקבל.

למה? קל לענות על הנגד - יכול להיות מתח נמדד רק כאשר יש זרם הזורם בנגד. מול הנגד, אם יש הבדל בפוטנציאל, זה גורם לזרם.

אך מכיוון שהמתג פתוח, לא יכול להיות זרם. לפיכך, אין מתח (Vr) על פני R.

מה דעתך על פני הקבל. ובכן.. שוב, אין זרם במעגל כרגע.

אם הקבל משתחרר לחלוטין, פירוש הדבר כי לא יכול להיות הבדל פוטנציאלי למדיד על פני מסופיו.

אם אנו דוחפים (סוגרים) את ה- Pb ב- t (a), אז הדברים נהיים מעניינים. כפי שצייננו באחד הסרטונים, הקבל מתחיל כפריקה. אותה מתח מתח בכל מסוף. תחשוב על זה כעל חוט קצר.

למרות שאין אלקטרונים אמיתיים זורמים דרך הקבל פנימית, יש מטען חיובי שמתחיל להיווצר במסוף אחד, ומטען שלילי במסוף השני. לאחר מכן הוא מופיע (חיצונית) כאילו אכן קיים זרם.

היות והקבל נמצא במצב הפריק ביותר שלו, בדיוק כאשר הוא בעל הכי הרבה יכולת לקבל תשלום. למה? כי כשהוא נטען, זה אומר שיש פוטנציאל מדיד על פני הטרמינל שלו, וזה אומר שהוא קרוב יותר למתח הסוללה המופעל. עם פחות הבדל בין שימוש (סוללה) לבין הגדלת הטעינה (עליית המתח), יש פחות תנופה להמשיך לצבור מטען באותו קצב.

קצב הטעינה המצטבר יורד ככל שעובר הזמן. ראינו את זה בשני הסרטונים וגם בהדמיית L. T. Spice.

מכיוון שברגע ההתחלה הקבל רוצה לקבל את המטען הרב ביותר, הוא פועל כמו קצר זמני לשאר המעגל.

זה אומר שנקבל את רוב הזרם דרך המעגל בהתחלה.

ראינו זאת בתמונה המציגה את סימולציית ה- L. T. Spice.

ככל שקבל נטען, והוא מפתח מתח על פני מסופיו מתקרבים למתח המופעל, הדחיפה או יכולת הטעינה מצטמצמים. תחשוב על זה - ככל שההפרש במתח על פני משהו גדול יותר, כך גדלה האפשרות לזרימת זרם. מתח גדול = זרם גדול אפשרי. מתח קטן = זרם קטן אפשרי. (בדרך כלל).

לכן כאשר קבל מגיע לרמת המתח של הסוללה המיושמת, הוא נראה אז כמו פתיחה או שבירה במעגל.

אז, קבל מתחיל כקצר, ומסתיים כפתוח. (להיות מאוד פשטני).

אז שוב, מקסימום זרם בהתחלה, זרם מינימלי בסוף.

שוב, אם תנסה למדוד מתח לאורך קצר, לא תראה אף אחד.

אז, בקבל, הזרם הוא הגדול ביותר כשהמתח (לרוחב הקבל) הוא אפס, והזרם הוא לפחות כשהמתח (לרוחב הקבל) הוא הגדול ביותר שלו.

אחסון זמני ואספקת אנרגיה

אבל יש עוד, וזה החלק הזה שיכול להיות מועיל במעגלי הרובוטים שלנו.

נניח שהקבל טעון. הוא נמצא במתח הסוללה המיושמת. אם מסיבה כלשהי המתח המופעל ירד ("צניחה"), אולי בגלל כמה צרכי זרם מוגזמים במעגלים, במקרה זה, ייראה הזרם החוצה מהקבל.

לפיכך, נניח שהמתח המיושם בכניסה אינו רמה יציבה בסלע כפי שאנו זקוקים לו. קבל יכול לעזור להחליק את המטבלים (הקצרים) האלה.

שלב 3: יישום אחד של קבלים - רעש מסננים

איך קבל יכול לעזור לנו? כיצד נוכל ליישם את מה שראינו לגבי קבל?

ראשית, בואו לדגמן משהו שקורה במציאות: מסילת חשמל רועשת במעגלים של הרובוט שלנו.

השתמשנו ב- L. T. ספייס, אנו יכולים לבנות מעגל שיעזור לנו לנתח רעש דיגיטלי שיכול להופיע במסילות החשמל של מעגלי הרובוט שלנו. התמונות מציגות את המעגל ואת הדוגמנות של ספייס לרמות המתח המתקבלות ברכבת החשמל.

הסיבה שספייס יכול לדגמן אותה היא מכיוון שלספק החשמל של המעגל ("V.5V. Batt") יש מעט התנגדות פנימית. רק לבעיטות, עשיתי לזה התנגדות פנימית של 1 אוהם. אם אתה מדגם זאת אך לא גורם למקור ההצבעה להתנגדות פנימית, לא תראה את ירידת מתח המסילה עקב הרעש הדיגיטלי, כי אז מקור המתח הוא "מקור מושלם".