Robotikte Kondansatörler: 4 Adım

2024 Yazar: John Day | [email protected]. Son düzenleme: 2024-01-30 13:19

Bu Eğitilebilir Yazının motivasyonu, Texas Instruments Robotics System Learning Kit Lab Course aracılığıyla ilerlemeyi izleyen, geliştirilmekte olan daha uzundur. Ve bu kursun motivasyonu daha iyi, daha sağlam bir robot inşa etmektir (yeniden inşa etmektir). MathTutorDvd.com'da bulunan "Bölüm 9: Kapasitörde Gerilim, Güç ve Enerji Depolama, DC Mühendisliği Devre Analizi" de yararlıdır.

Büyük bir robot inşa ederken dikkat edilmesi gereken, küçük veya oyuncak bir robot inşa ederken çoğunlukla göz ardı edilebilecek birçok konu vardır.

Kondansatörler hakkında daha aşina veya bilgili olmak, bir sonraki projenizde size yardımcı olabilir.

Adım 1: Parçalar ve Ekipman

Biraz oynamak, araştırmak ve kendi sonuçlarınızı çıkarmak istiyorsanız, işte size yardımcı olabilecek bazı parçalar ve ekipmanlar.

• farklı değer dirençleri
• farklı değerli kapasitörler
• atlama telleri
• bir basmalı düğme anahtarı
• ekmek tahtası
• bir osiloskop
• bir voltmetre
• bir fonksiyon/sinyal üreteci

Benim durumumda bir sinyal üretecim yok, bu yüzden bir mikro denetleyici (Texas Instruments'tan bir MSP432) kullanmak zorunda kaldım. Bu diğer Eğitilebilir Dosyadan kendiniz bir tane yapmak için bazı işaretçiler alabilirsiniz.

(Yalnızca mikro denetleyici kartının kendi işinizi yapmasını istiyorsanız (yardımcı olabilecek bir dizi Instructables oluşturuyorum), MSP432 geliştirme kartının kendisi 27 USD civarında nispeten ucuzdur. Amazon, Digikey ile kontrol edebilirsiniz, Newark, Element14 veya Mouser.)

Adım 2: Kapasitörlere Bir Göz Atalım

Seri olarak bir pil, bir basmalı düğme (Pb), bir direnç (R) ve bir kapasitör hayal edelim. Kapalı bir döngüde.

Sıfır t(0) zamanında, Pb açıkken, ne direnç ne de kapasitör arasında voltaj ölçmezdik.

Niye ya? Direnç için bunu yanıtlamak kolaydır - yalnızca dirençten akım geçtiğinde ölçülen bir voltaj olabilir. Bir direnç boyunca, potansiyelde bir fark varsa, bu bir akıma neden olur.

Ancak anahtar açık olduğu için akım olamaz. Böylece, R boyunca voltaj (Vr) olmaz.

Kondansatör boyunca nasıl olur? Peki.. yine, şu anda devrede akım yok.

Kondansatör tamamen boşalırsa, bu, terminalleri arasında ölçülebilir bir potansiyel farkı olmayacağı anlamına gelir.

Pb'ye t(a)'da basarsak(kapatırsak), işler ilginçleşir. Videolardan birinde belirttiğimiz gibi kondansatör boşalmış olarak çalışmaya başlıyor. Her terminalde aynı voltaj seviyesi. Kısa devre olarak düşünün.

Kondansatörden dahili olarak gerçek elektron akmamasına rağmen, bir terminalde oluşmaya başlayan pozitif yük ve diğer terminalde negatif yük vardır. Daha sonra (harici olarak) gerçekten akım varmış gibi görünür.

Kondansatörün en fazla deşarj olduğu durumda olması, tam o anda bir şarjı kabul etme kapasitesinin en yüksek olduğu zamandır. Niye ya? Çünkü şarj olurken, bu, terminalinde ölçülebilir bir potansiyel olduğu anlamına gelir ve bu, değer olarak uygulanan akü voltajına daha yakın olduğu anlamına gelir. Uygulanan (akü) ve artan şarjı (voltaj yükselen) arasında daha az fark olduğu için, şarjı aynı oranda tutmak için daha az itici güç vardır.

Biriken ücret oranı, zaman geçtikçe düşer. Bunu hem videolarda hem de L. T. Spice simülasyonunda gördük.

Kondansatörün en fazla yükü kabul etmek istediği en başlangıçta olduğundan, devrenin geri kalanına geçici bir kısa devre gibi davranır.

Bu, başlangıçta devreden en fazla akımı alacağımız anlamına gelir.

Bunu L. T. Spice simülasyonunu gösteren resimde gördük.

Bir kapasitör şarj olurken ve terminalleri boyunca gelişen voltaj uygulanan voltaja yaklaştıkça, itici güç veya şarj etme yeteneği azalır. Bir düşünün - bir şey arasındaki voltaj farkı ne kadar fazlaysa, akım akışı olasılığı o kadar fazladır. Büyük voltaj = olası büyük akım. Küçük voltaj = olası küçük akım. (Tipik).

Bu nedenle bir kondansatör uygulanan pilin voltaj seviyesine ulaştığında devrede açık veya kopukluk gibi görünür.

Böylece, bir kapasitör kısa devre olarak başlar ve açık olarak biter. (Çok basit olmak).

Yani, yine, başlangıçta maksimum akım, sonunda minimum akım.

Bir kez daha, kısa devrede bir voltaj ölçmeye çalışırsanız, hiç görmezsiniz.

Bu nedenle, bir kapasitörde, voltaj (kapasitör boyunca) sıfır olduğunda akım en yüksektir ve voltaj (kapasitör boyunca) en yüksek olduğunda akım en düşük seviyededir.

Geçici Depolama ve Enerji Temini

Ama dahası da var ve robot devrelerimizde yardımcı olabilecek bu kısım.

Diyelim ki kondansatör şarj oldu. Uygulanan akü voltajındadır. Herhangi bir nedenle uygulanan voltaj düşerse ("sarkma"), belki de devrelerdeki bazı aşırı akım ihtiyaçlarından dolayı, bu durumda, kondansatörden akım akıyor gibi görünecektir.

Bu nedenle, giriş uygulanan voltajın, ihtiyacımız olan kaya gibi sabit bir seviye olmadığını varsayalım. Bir kapasitör bu (kısa) düşüşleri düzeltmeye yardımcı olabilir.

Adım 3: Kondansatörlerin Bir Uygulaması - Gürültü Filtresi

Bir kapasitör bize nasıl yardımcı olabilir? Bir kapasitör hakkında gözlemlediklerimizi nasıl uygulayabiliriz?

İlk olarak, gerçek hayatta olan bir şeyi modelleyelim: robotumuzun devrelerinde gürültülü bir güç rayı.

L. T kullandık. Spice, robotumuzun devrelerinin güç raylarında ortaya çıkabilecek dijital gürültüyü analiz etmemize yardımcı olacak bir devre yapabiliriz. Görüntüler devreyi ve Spice'ın ortaya çıkan güç rayı voltaj seviyelerini modellemesini gösterir.

Spice'ın bunu modelleyebilmesinin nedeni, devrenin güç kaynağının ("V.5V. Batt") biraz dahili dirence sahip olmasıdır. Sadece tekmeler için 1ohm iç dirence sahip olmasını sağladım. Bunu modeller, ancak voltaj kaynağının dahili bir direnci olmasını sağlamazsanız, dijital gürültü nedeniyle ray voltajı düşüşünü görmezsiniz, çünkü o zaman voltaj kaynağı "mükemmel bir kaynaktır".