Robotiikan kondensaattorit: 4 vaihetta

2024 Kirjoittaja: John Day | [email protected]. Viimeksi muokattu: 2024-01-30 09:01

Tämän Instructablein motiivi on kehitteillä oleva pidempi, joka seuraa edistymistä Texas Instruments Robotics System Learning Kit Lab Course -kurssin kautta. Ja tämän kurssin motivaatio on rakentaa (rakentaa) parempi, kestävämpi robotti. Hyödyllinen on myös "Osa 9: Jännite, teho ja energian varastointi kondensaattorissa, DC -tekniikkapiirin analyysi", saatavana osoitteesta MathTutorDvd.com.

On monia asioita, joista on syytä olla huolissaan rakennettaessa suurta robottia, jonka voi useimmiten jättää huomiotta, kun rakentaa pientä tai lelurobottia.

Kondensaattoreiden tuntemus tai tietämys voisi auttaa sinua seuraavassa projektissasi.

Vaihe 1: Osat ja laitteet

Jos haluat leikkiä, tutkia ja tehdä omia johtopäätöksiäsi, tässä on joitain osia ja laitteita, jotka olisivat hyödyllisiä.

• eri arvoiset vastukset
• eri arvoisia kondensaattoreita
• hyppyjohtimet
• painikekytkintä
• leipälauta
• oskilloskooppi
• volttimittari
• toiminto/signaaligeneraattori

Minun tapauksessani minulla ei ole signaaligeneraattoria, joten minun piti käyttää mikro-ohjainta (MSP432 Texas Instrumentsilta). Voit saada joitakin vihjeitä yhden tekemiseen tästä toisesta Instructable -ohjelmasta.

(Jos haluat vain, että mikro-ohjainkortti tekee oman asiansa (kirjoitan sarjan käyttöohjeita, joista voi olla apua), itse MSP432-kehityskortti on suhteellisen halpa ja maksaa noin 27 dollaria. Voit tarkistaa Amazonilta, Digikeyltä, Newark, Element14 tai Mouser.)

Vaihe 2: Katsotaanpa kondensaattoreita

Kuvitellaanpa akku, painikekytkin (Pb), vastus (R) ja kondensaattori. Suljetussa ketjussa.

Aikana nolla t (0), kun Pb auki, emme mittaisi jännitettä vastuksen tai kondensaattorin poikki.

Miksi? Vastaaminen tähän vastukseen on helppoa - mitattu jännite voi olla vain silloin, kun vastuksen läpi virtaa virtaa. Jos vastuksessa on potentiaaliero, se aiheuttaa virran.

Mutta koska kytkin on auki, virtaa ei voi olla. Siten jännitettä (Vr) R: n poikki ei ole.

Entä kondensaattorin poikki. No.. jälleen, piirissä ei ole virtaa tällä hetkellä.

Jos kondensaattori on täysin tyhjä, se tarkoittaa, että sen liittimissä ei voi olla mitattavissa olevaa potentiaalieroa.

Jos painamme (suljemme) Pb: tä kohdassa t (a), asiat muuttuvat mielenkiintoisiksi. Kuten osoitimme yhdessä videossa, kondensaattori käynnistyy purkautuneena. Sama jännitetaso jokaisessa liittimessä. Ajattele sitä oikosuljetuna johdona.

Vaikka todellisia elektroneja ei virtaa kondensaattorin läpi sisäisesti, positiivista varausta alkaa muodostua toisesta navasta ja negatiivista varausta toisesta navasta. Sitten näyttää (ulkoisesti) siltä, että todellakin olisi virtaa.

Koska kondensaattori on kaikkein purkautuneimmassa tilassaan, silloin sillä on eniten kapasiteettia varauksen hyväksymiseen. Miksi? Koska se latautuu, se tarkoittaa, että sen navassa on mitattavissa oleva potentiaali, ja se tarkoittaa, että se on arvoltaan lähempänä akun jännitettä. Koska käytetyn (akun) ja sen latauksen (jännitteen nousu) välillä on vähemmän eroa, on vähemmän sysäystä pitää varausta samalla nopeudella.

Akun varaus laskee ajan myötä. Näimme sen sekä videoissa että L. T. Spice -simulaatiossa.

Koska kondensaattori haluaa ottaa suurimman varauksen heti alussa, se toimii kuin tilapäinen oikosulku muuhun piiriin.

Tämä tarkoittaa, että saamme suurimman virran piirin läpi alussa.

Näimme tämän kuvassa, joka esittää L. T. Spice -simulaatiota.

Kun kondensaattori latautuu ja se kehittää jännitettä liittimissään, lähestyy käytettyä jännitettä, latausvoima tai -kyky vähenee. Ajattele sitä - mitä enemmän jännite -eroa jonkin välillä, sitä enemmän mahdollisuuksia virran virtaamiseen. Suuri jännite = mahdollinen suuri virta. Pieni jännite = mahdollinen pieni virta. (Tyypillisesti).

Siksi kun kondensaattori saavuttaa käytetyn akun jännitetason, se näyttää sitten olevan auki tai katkennut piirissä.

Joten kondensaattori käynnistyy lyhyenä ja päättyy avoimeksi. (Hyvin yksinkertaistettuna).

Joten jälleen, suurin virta alussa, minimivirta lopussa.

Jälleen kerran, jos yrität mitata jännitettä oikosulun yli, et näe mitään.

Joten kondensaattorissa virta on suurimmillaan, kun jännite (kondensaattorin poikki) on nolla, ja virta on pienin, kun jännite (kondensaattorin poikki) on suurimmillaan.

Väliaikainen varastointi ja energiansaanti

Mutta on enemmän, ja tämä osa voi olla hyödyllinen robottipiireissämme.

Oletetaan, että kondensaattori on ladattu. Se on käytetyn akun jännitteellä. Jos jostain syystä käytetty jännite putoaa ("sag"), ehkä johtuen piireissä olevista liiallisista virtatarpeista, siinä tapauksessa virta näyttää virtaavan kondensaattorista.

Oletetaan siis, että syötetty jännite ei ole kalliotasainen taso, jota tarvitsemme. Kondensaattori voi auttaa tasoittamaan nämä (lyhyet) pudotukset.

Vaihe 3: Yksi sovellus kondensaattoreista - suodattimen melu

Miten kondensaattori voisi auttaa meitä? Kuinka voimme soveltaa sitä, mitä olemme havainneet kondensaattorista?

Ensin mallinnetaan jotain, joka tapahtuu tosielämässä: meluisa virtakisko robotin piireissä.

Käytimme L. T. Spice, voimme rakentaa piirin, joka auttaa meitä analysoimaan digitaalista kohinaa, joka saattaa ilmetä robotin virtapiireissä. Kuvissa näkyy piiri ja Spicen mallinnus tuloksena olevista tehon kiskojännitetasoista.

Spice voi mallintaa sen, koska piirin virtalähteellä ("V.5V. Batt") on vähän sisäistä vastusta. Vain potkuja varten tein sen 1 ohmin sisäisen vastuksen. Jos mallitat tämän, mutta et tee äänestyslähteestä sisäistä vastusta, et näe kiskojännitteen laskua digitaalisen kohinan vuoksi, koska silloin jännitelähde on "täydellinen lähde".