Робототехникадағы конденсаторлар: 4 қадам

2024 Автор: John Day | [email protected]. Соңғы өзгертілген: 2024-01-30 10:25

Бұл нұсқаулықтың мотивациясы - бұл Texas Instruments Robotics System Learning Kit Lab Lab курсы арқылы прогресті бақылайтын ұзақ әзірленетін нұсқаулық. Бұл курстың мотивациясы-жақсы, мықты робот жасау (қайта құру). Сондай -ақ, MathTutorDvd.com сайтында қол жетімді «9 -бөлім: конденсатордағы кернеу, қуат және энергияны сақтау, DC инженерлік схемасын талдау» пайдалы.

Үлкен роботты жасау кезінде алаңдауға болатын көптеген мәселелер бар, олар көбінесе кішкентай немесе ойыншық роботты жасағанда елемеуі мүмкін.

Конденсаторлар туралы көбірек білу немесе білу сіздің келесі жобаңызға көмектеседі.

1 -қадам: Бөлшектер мен жабдықтар

Егер сіз ойнағыңыз келсе, тергеп, өзіңіз қорытынды жасағыңыз келсе, мұнда сізге көмектесетін бөлшектер мен жабдықтар бар.

• әр түрлі резисторлар
• әр түрлі конденсаторлар
• секіргіш сымдар
• батырмалы қосқыш
• нан тақтасы
• осциллограф
• вольтметр
• функция/сигнал генераторы

Менің жағдайда сигнал генераторы жоқ, сондықтан мен микроконтроллерді қолдануға мәжбүр болдым (Texas Instruments MSP432). Сіз осы нұсқаулықтан өзіңіз жасай алатын нұсқауларды ала аласыз.

(Егер сіз тек микроконтроллер тақтасының өз ісімен айналысуын қаласаңыз (мен пайдалы болуы мүмкін нұсқаулықтар сериясын құрастырамын), MSP432 әзірлеу тақтасының бағасы шамамен 27 доллар тұрады. Сіз Amazon, Digikey, Ньюарк, Элемент14 немесе Мусер.)

2 -қадам: Конденсаторларды қарастырайық

Батареяны, батырмалы қосқышты (Pb), резисторды (R) және конденсаторды тізбектей елестетіп көрейік. Жабық циклде.

Нөл t (0) кезінде, Pb ашық болғанда, біз резистордан да, конденсатордан да кернеуді өлшемейміз.

Неге? Резисторға жауап беру оңай - резистор арқылы ток ағып жатқан кезде ғана өлшенген кернеу болуы мүмкін. Резистор бойымен, егер потенциал айырмашылығы болса, бұл ток тудырады.

Бірақ қосқыш ашық болғандықтан, ток болуы мүмкін емес. Осылайша, R бойынша кернеу (Vr) жоқ.

Конденсатор арқылы қалай? Жақсы.. тағы да, қазіргі уақытта тізбекте ток жоқ.

Егер конденсатор толығымен разрядталған болса, бұл оның терминалдарында өлшенетін потенциалдар айырмашылығы болмайды дегенді білдіреді.

Егер біз Pb -ны t (a) кезінде бассақ (жабатын болсақ), онда заттар қызықты болады. Бейнелердің бірінде көрсеткендей, конденсатор разрядта басталады. Әр терминалда кернеудің бірдей деңгейі. Оны қысқа тұйықталған сым ретінде елестетіп көріңіз.

Ішінде конденсатор арқылы нақты электрондар өтпесе де, бір терминалда оң заряд пайда болады, ал екінші терминалда теріс заряд бар. Содан кейін ол (сыртқы жағынан) шынымен де ток бар сияқты көрінеді.

Конденсатор ең зарядталған күйде болғандықтан, дәл сол кезде оның зарядты қабылдауға мүмкіндігі жоғары. Неге? Өйткені ол зарядталған кезде, бұл оның терминалында өлшенетін потенциал бар екенін білдіреді және бұл оның мәні батареяның кернеуіне жақын екенін білдіреді. Қолданылған (батарея) мен оның зарядының жоғарылауы (кернеудің жоғарылауы) арасындағы айырмашылық аз болғандықтан, жинақталатын зарядты сол қарқынмен ұстауға аз серпін болады.

Уақыт өткен сайын жинақталатын заряд деңгейі төмендейді. Біз бұны бейнероликтерде де, L. T. Spice модельдеуінде де көрдік.

Конденсатор ең көп зарядты қабылдағысы келетіндіктен, ол тізбектің қалған бөлігіне уақытша қысқа сияқты әрекет етеді.

Бұл дегеніміз, біз тізбектің басында ең көп ток аламыз.

Біз мұны L. T. Spice модельдеуін көрсететін суреттен көрдік.

Конденсатор зарядталатындықтан және оның терминалдарында кернеу қолданылатын кернеуге жақындағанда, импульс немесе зарядтау қабілеті төмендейді. Ойланыңыз - бір нәрседегі кернеудің айырмашылығы неғұрлым көп болса, ток ағынының мүмкіндігі соғұрлым жоғары болады. Үлкен кернеу = мүмкін үлкен ток. Кіші кернеу = ықтимал шағын ток. (Әдетте).

Сондықтан конденсатор қолданылатын аккумулятордың кернеу деңгейіне жеткенде, ол тізбектің ашық немесе үзілуіне ұқсайды.

Осылайша, конденсатор қысқа ретінде басталады және ашық ретінде аяқталады. (Өте қарапайым).

Сонымен, тағы да, максималды ток басында, минималды ток соңында.

Тағы бір рет, егер сіз қысқа кернеуді өлшеуге тырыссаңыз, сіз ештеңені көрмейсіз.

Сонымен, конденсаторда ток кернеу (конденсатор бойынша) нөлге тең болған кезде максимум болады, ал кернеу (конденсатор бойынша) ең үлкен болғанда ток ең аз болады.

Уақытша сақтау және энергиямен қамтамасыз ету

Бірақ одан да көп нәрсе бар, және дәл осы бөлік біздің робот схемаларында пайдалы болуы мүмкін.

Конденсатор зарядталды делік. Ол батареяның қолданылатын кернеуінде. Егер қандай да бір себептермен тізбектегі шамадан тыс ток қажеттілігіне байланысты кернеу төмендесе («сөгілу») болса, онда бұл жағдайда ток конденсатордан шығып кететін сияқты.

Сонымен, кіріс кернеуі бізге қажет рок деңгейіне жатпайды делік. Конденсатор бұл (қысқа) түсуді тегістеуге көмектеседі.

3 -қадам: Конденсаторлардың бір қолданылуы - сүзгі шу

Конденсатор бізге қалай көмектесе алады? Конденсатор туралы байқаған нәрсені қалай қолдануға болады?

Алдымен, нақты өмірде болатын нәрсені модельдейік: біздің роботтың тізбегіндегі шулы электр рельсі.

Біз Л. Т. Spice, біз роботтың электр тізбектерінде пайда болатын цифрлық шуды талдауға көмектесетін схеманы құра аламыз. Кескіндер схеманы және Spice -тің электр желісінің кернеу деңгейін модельдеуін көрсетеді.

Spice -тің модельдеуінің себебі - тізбектің қуат көзі («V.5V. Batt») ішкі кедергісі шамалы. Тек соққылар үшін мен оны 1 Ом ішкі қарсылыққа айналдырдым. Егер сіз оны модельдейтін болсаңыз, бірақ дауыс беру көзінің ішкі қарсылығына ие болмасаңыз, онда цифрлық шудың әсерінен рельс кернеуінің төмендеуін көрмейсіз, себебі кернеу көзі - «тамаша көз».