Kondensatorët në robotikë: 4 hapa

2024 Autor: John Day | [email protected]. E modifikuara e fundit: 2024-01-30 12:19

Motivimi për këtë Instructable është ai më i gjati që po zhvillohet, që gjurmon përparimin përmes Kursit të Labit të Mësimit të Sistemit Robotik të Texas Instruments. Dhe motivimi për atë kurs është të ndërtosh (rindërtosh) një robot më të mirë, më të fuqishëm. Gjithashtu e dobishme është "Seksioni 9: Tensioni, Fuqia dhe Ruajtja e Energjisë në një Kondensator, Analiza e Qarkut Inxhinierik DC", në dispozicion në MathTutorDvd.com.

Ka shumë çështje për të cilat duhet të shqetësoheni kur ndërtoni një robot të madh, të cilat më së shumti mund t'i injoroni kur ndërtoni një robot të vogël ose lodër.

Të qenit më i njohur ose më i ditur për kondensatorët mund t'ju ndihmojë në projektin tuaj të ardhshëm.

Hapi 1: Pjesët dhe pajisjet

Nëse doni të luani me ta, të hetoni dhe të nxirrni përfundimet tuaja, këtu janë disa pjesë dhe pajisje që do të ishin të dobishme.

• rezistente me vlera të ndryshme
• kondensatorë me vlera të ndryshme
• telat e kërcyesit
• një ndërprerës butoni
• një dërrasë buke
• një oshiloskop
• një voltmetër
• një funksion/gjenerator sinjali

Në rastin tim, unë nuk kam një gjenerator sinjali, kështu që më është dashur të përdor një mikrokontrollues (një MSP432 nga Texas Instruments). Ju mund të merrni disa udhëzime për të bërë një vetë nga ky udhëzues tjetër.

(Nëse dëshironi që bordi i mikro-kontrolluesit të bëjë punën tuaj (unë jam duke kompozuar një seri udhëzimesh që mund të jenë të dobishme), vetë bordi i zhvillimit MSP432 është relativisht i lirë me rreth 27 dollarë. Mund të kontrolloni me Amazon, Digikey, Newark, Element14 ose Mouser.)

Hapi 2: Le t'i hedhim një vështrim Kondensatorëve

Le të imagjinojmë një bateri, një ndërprerës (Pb), një rezistencë (R) dhe një kondensator të gjitha në seri. Në një lak të mbyllur.

Në kohën zero t (0), me Pb të hapur, ne nuk do të masim asnjë tension mbi rezistencën ose kondensatorin.

Pse? Përgjigja ndaj kësaj për rezistencën është e lehtë - mund të ketë një tension të matur vetëm kur ka rrymë që rrjedh nëpër rezistencë. Përtej një rezistence, nëse ka një ndryshim në potencial, që shkakton një rrymë.

Por meqenëse çelësi është i hapur, nuk mund të ketë rrymë. Kështu, asnjë tension (Vr) në R.

Po në lidhje me kondensatorin. Epo.. përsëri, nuk ka rrymë në qark për momentin.

Nëse kondensatori është shkarkuar plotësisht, kjo do të thotë se nuk mund të ketë ndonjë ndryshim potencial të matshëm në terminalet e tij.

Nëse e shtyjmë (mbyllim) Pb në t (a), atëherë gjërat bëhen interesante. Siç treguam në njërën nga videot, kondensatori fillon të shkarkohet. Niveli i njëjtë i tensionit në secilin terminal. Mendojeni atë si një tel të shkurtuar.

Megjithëse asnjë elektron i vërtetë nuk rrjedh nëpër kondensatorin brenda, ka një ngarkesë pozitive që fillon të formohet në një terminal, dhe ngarkesë negative në terminalin tjetër. Pastaj duket (nga jashtë) sikur vërtet të ketë rrymë.

Duke qenë se kondensatori është në gjendjen e tij më të shkarkuar, pikërisht atëherë është kur ka më shumë kapacitet për të pranuar një ngarkesë. Pse? Sepse ndërsa ngarkohet, kjo do të thotë se ka një potencial të matshëm në terminalin e tij, dhe kjo do të thotë se është më afër vlerës me tensionin e aplikuar të baterisë. Me më pak diferencë midis ngarkesës së aplikuar (baterisë) dhe rritjes së ngarkesës (rritja e tensionit), ka më pak shtysë për të mbajtur ngarkesën akumuluese me të njëjtën ritëm.

Shkalla e ngarkimit akumulues ulet me kalimin e kohës. Ne e pamë atë si në video, ashtu edhe në simulimin e erëzave L. T.

Meqenëse është në fillim që kondensatori dëshiron të pranojë ngarkesën më të madhe, ai vepron si një i shkurtër i përkohshëm në pjesën tjetër të qarkut.

Kjo do të thotë që ne do të marrim më aktualin përmes qarkut në fillim.

Ne e pamë këtë në imazhin që tregon simulimin e erëzave L. T.

Ndërsa kondensatori ngarkohet, dhe tensioni në zhvillim në terminalet e tij i afrohet tensionit të aplikuar, shtysa ose aftësia për të ngarkuar zvogëlohet. Mendoni për këtë - sa më shumë një ndryshim tensioni në diçka, aq më shumë mundësi për rrjedhën e rrymës. Tension i madh = rrymë e madhe e mundshme. Tension i vogël = rrymë e mundshme e vogël. (Zakonisht).

Prandaj, pasi një kondensator arrin nivelin e tensionit të baterisë së aplikuar, atëherë duket si një hapje ose prishje në qark.

Pra, një kondensator fillon si i shkurtër dhe përfundon si i hapur. (Duke qenë shumë i thjeshtuar).

Pra, përsëri, rryma maksimale në fillim, rryma minimale në fund.

Edhe një herë, nëse përpiqeni të matni një tension në një të shkurtër, nuk do të shihni asnjë.

Pra, në një kondensator, rryma është më e madhe kur tensioni (përgjatë kondensatorit) është në zero, dhe rryma është të paktën kur tensioni (përgjatë kondensatorit) është më i madhi.

Magazinimi i Përkohshëm dhe Furnizimi me Energji

Por ka më shumë, dhe është kjo pjesë që mund të jetë e dobishme në qarqet tona robotike.

Le të themi se kondensatori është i ngarkuar. Atshtë në tensionin e aplikuar të baterisë. Nëse për ndonjë arsye tensioni i aplikuar do të binte ("ulet"), ndoshta për shkak të disa nevojave të tepërta të rrymës në qarqe, në atë rast, rryma do të duket të rrjedhë jashtë kondensatorit.

Kështu, le të themi se tensioni i aplikuar i hyrjes nuk është një nivel i qëndrueshëm në shkëmb siç ne kemi nevojë të jetë. Një kondensator mund të ndihmojë në zbutjen e atyre zhytjeve (të shkurtra).

Hapi 3: Një Aplikim i Kondensatorëve - Zhurma e Filtrit

Si mund të na ndihmojë një kondensator? Si mund ta zbatojmë atë që kemi vërejtur në lidhje me një kondensator?

Së pari, le të modelojmë diçka që ndodh në jetën reale: një hekurudhë e zhurmshme e energjisë në qarqet e robotit tonë.

Ne përdorëm L. T. Spice, ne mund të ndërtojmë një qark që do të na ndihmojë të analizojmë zhurmën dixhitale që mund të shfaqet në binarët e rrymës së qarqeve të robotit tonë. Imazhet tregojnë qarkun, dhe modelimin e Spice të niveleve të tensionit hekurudhor të energjisë që rezulton.

Arsyeja pse Spice mund ta modelojë atë është sepse furnizimi me energji i qarkut ("V.5V. Batt") ka një rezistencë pak të brendshme. Vetëm për goditje, bëra që të ketë 1ohm rezistencë të brendshme. Nëse e modeloni këtë, por nuk e bëni burimin e votimit të ketë një rezistencë të brendshme, nuk do të shihni rënie të tensionit hekurudhor për shkak të zhurmës dixhitale, sepse atëherë burimi i tensionit është një "burim i përsosur".