Robotikos kondensatoriai: 4 žingsniai

2024 Autorius: John Day | [email protected]. Paskutinį kartą keistas: 2024-01-30 10:47

Šios „Instructable“motyvacija yra ilgesnė, kuriama, kuri seka pažangą per „Texas Instruments“robotikos sistemos mokymosi rinkinio laboratorijos kursą. To kurso motyvacija yra sukurti (iš naujo sukurti) geresnį, tvirtesnį robotą. Taip pat naudinga yra „9 skyrius: įtampa, galia ir energijos kaupimas kondensatoriuje, nuolatinės srovės inžinerinės grandinės analizė“, kurią galima rasti adresu MathTutorDvd.com.

Statant didelį robotą reikia susirūpinti daugybe problemų, į kurias dažniausiai galima nekreipti dėmesio kuriant mažą ar žaislinį robotą.

Susipažinimas ar išmanymas apie kondensatorius gali padėti jums įgyvendinti kitą projektą.

1 žingsnis: dalys ir įranga

Jei norite žaisti, ištirti ir padaryti savo išvadas, čia yra keletas dalių ir įrangos, kuri būtų naudinga.

• skirtingos vertės rezistoriai
• skirtingos vertės kondensatoriai
• jungiamieji laidai
• mygtuko jungiklis
• duonos lenta
• osciloskopas
• voltmetras
• funkcijų/signalų generatorius

Mano atveju aš neturiu signalų generatoriaus, todėl turėjau naudoti mikrovaldiklį (MSP432 iš „Texas Instruments“). Iš šios kitos instrukcijos galite gauti patarimų, kaip tai padaryti patys.

(Jei norite, kad tik mikrovaldiklio plokštė atliktų savo darbą (aš renku instrukcijų seriją, kuri gali būti naudinga), pati MSP432 kūrimo plokštė yra palyginti nebrangi ir kainuoja apie 27 USD. Galite patikrinti „Amazon“, „Digikey“, Niuarkas, „Element14“arba „Mouser“.)

2 žingsnis: Pažvelkime į kondensatorius

Įsivaizduokime bateriją, mygtukinį jungiklį (Pb), rezistorių (R) ir kondensatorių. Uždarame cikle.

Tuo metu, kai nulis t (0), kai Pb yra atidarytas, mes nematuojame įtampos nei rezistoriuje, nei kondensatoriuje.

Kodėl? Atsakymas į rezistorių yra lengvas - išmatuota įtampa gali būti tik tada, kai per rezistorių teka srovė. Visame rezistoriuje, jei yra potencialo skirtumas, tai sukelia srovę.

Bet kadangi jungiklis yra atidarytas, srovės negali būti. Taigi, R įtampos (Vr) nėra.

Kaip per kondensatorių. Na.. vėlgi, šiuo metu grandinėje nėra srovės.

Jei kondensatorius yra visiškai išsikrovęs, tai reiškia, kad jo gnybtuose negali būti jokio potencialo skirtumo.

Jei stumiame (uždarome) Pb ties t (a), tada viskas pasidaro įdomu. Kaip nurodėme viename iš vaizdo įrašų, kondensatorius pradeda veikti kaip išsikrovęs. Tas pats įtampos lygis kiekviename terminale. Pagalvokite apie tai kaip apie trumpą laidą.

Nors viduje kondensatoriumi neteka tikri elektronai, viename gnybte pradeda formuotis teigiamas krūvis, kitame - neigiamas krūvis. Tada atrodo (išoriškai), tarsi iš tikrųjų būtų srovė.

Kadangi kondensatorius yra labiausiai išsikrovęs, tada jis turi didžiausią pajėgumą priimti įkrovą. Kodėl? Kadangi kraunant, tai reiškia, kad jo gnybte yra išmatuojamas potencialas, o tai reiškia, kad jo vertė yra arčiau naudojamos akumuliatoriaus įtampos. Kadangi mažesnis skirtumas tarp naudojamo (akumuliatoriaus) ir didėjančio įkrovimo (kylančios įtampos), yra mažiau impulsų kaupti įkrovą tuo pačiu greičiu.

Laikui bėgant kaupimo mokestis mažėja. Tai matėme ir vaizdo įrašuose, ir „L. T. Spice“modeliavime.

Kadangi pačioje pradžioje kondensatorius nori priimti didžiausią įkrovą, jis veikia kaip laikinas trumpas likusioje grandinės dalyje.

Tai reiškia, kad pradžioje gausime didžiausią srovę per grandinę.

Tai matėme paveikslėlyje, parodančiame „L. T. Spice“modeliavimą.

Kai kondensatorius įkraunamas, o jo gnybtuose besivystanti įtampa artėja prie taikomos įtampos, impulsas arba gebėjimas įkrauti sumažėja. Pagalvokite - kuo didesnis įtampos skirtumas, tuo didesnė srovės srauto galimybė. Didelė įtampa = galima didelė srovė. Maža įtampa = galima maža srovė. (Paprastai).

Todėl, kai kondensatorius pasiekia naudojamo akumuliatoriaus įtampos lygį, atrodo, kad grandinė yra atidaryta arba nutrūksta.

Taigi, kondensatorius prasideda trumpai ir baigiasi kaip atviras. (Būdamas labai supaprastintas).

Taigi, vėlgi, maksimali srovė pradžioje, minimali srovė pabaigoje.

Dar kartą, jei bandysite išmatuoti įtampą per trumpą, nematysite jokios.

Taigi, kondensatoriuje srovė yra didžiausia, kai įtampa (per kondensatorių) yra lygi nuliui, o srovė yra mažiausia, kai įtampa (per kondensatorių) yra didžiausia.

Laikinas saugojimas ir energijos tiekimas

Tačiau yra ir daugiau, ir būtent ši dalis gali būti naudinga mūsų robotų grandinėse.

Tarkime, kad kondensatorius yra įkrautas. Tai yra esant akumuliatoriaus įtampai. Jei dėl kokių nors priežasčių įtampa sumažėtų („sumažėtų“), galbūt dėl tam tikrų per didelių srovės poreikių grandinėse, tokiu atveju iš kondensatoriaus pasirodys srovė.

Taigi, tarkime, kad įvesties įtampa nėra pastovus uolienų lygis, kurio mums reikia. Kondensatorius gali padėti išlyginti tuos (trumpus) kritimus.

3 žingsnis: vienas kondensatorių naudojimas - filtro triukšmas

Kaip kondensatorius gali mums padėti? Kaip galime pritaikyti tai, ką pastebėjome apie kondensatorių?

Pirmiausia sumodeliuokime tai, kas atsitinka realiame gyvenime: triukšmingą elektros srovę mūsų roboto grandinėse.

Mes naudojome L. T. Spice, mes galime sukurti grandinę, kuri padės mums analizuoti skaitmeninį triukšmą, kuris gali atsirasti mūsų roboto grandinių maitinimo bėgiuose. Paveiksluose parodyta grandinė ir „Spice“modeliavimas dėl gautų elektros srovės įtampos lygių.

Priežastis, kodėl „Spice“gali ją modeliuoti, yra ta, kad grandinės maitinimo šaltinis („V.5V. Batt“) turi šiek tiek vidinės varžos. Tik dėl smūgių padariau vidinį atsparumą 1 omui. Jei modeliuojate tai, bet nepadarėte balsavimo šaltinio vidinio pasipriešinimo, nematysite bėgio įtampos kritimo dėl skaitmeninio triukšmo, nes tada įtampos šaltinis yra „tobulas šaltinis“.