Robootika kondensaatorid: 4 sammu

2024 Autor: John Day | [email protected]. Viimati modifitseeritud: 2024-01-30 08:48

Selle juhendatava motivatsioon on pikem arendatav, mis jälgib edusamme Texas Instrumentsi robootikasüsteemi õppekomplekti laborikursuse kaudu. Ja selle kursuse motivatsioon on ehitada (ümber ehitada) parem ja vastupidavam robot. Samuti on kasulik "Jaotis 9: Pinge, võimsus ja energia salvestamine kondensaatoris, alalisvooluahela analüüs", mis on saadaval saidil MathTutorDvd.com.

Suure roboti ehitamisel tuleb muretseda paljude probleemide pärast, mida väikese või mänguroboti ehitamisel enamasti eirata.

Kondensaatorite tundmine või tundmine võib teid aidata järgmises projektis.

Samm: osad ja seadmed

Kui soovite mängida, uurida ja teha oma järeldusi, on siin mõned osad ja seadmed, mis oleksid abiks.

• erineva väärtusega takistid
• erineva väärtusega kondensaatorid
• hüppaja juhtmed
• nupu lüliti
• leivalaud
• ostsilloskoop
• voltmeeter
• funktsiooni/signaali generaator

Minu puhul pole mul signaaligeneraatorit, seega pidin kasutama mikrokontrollerit (MSP432 firmalt Texas Instruments). Teisest juhendist leiate näpunäiteid selle tegemiseks.

(Kui soovite, et mikrokontrolleri plaat teeks ainult teie asju (koostan mitmeid juhiseid, mis võivad olla kasulikud), on MSP432 arendusplaat ise suhteliselt odav ja maksab umbes 27 USD. Saate seda kontrollida Amazonist, Digikeyst, Newark, Element14 või Mouser.)

Samm: vaatame kondensaatoreid

Kujutame ette aku, surunupp (Pb), takisti (R) ja kondensaator. Suletud ahelas.

Ajal null t (0), kui Pb on avatud, ei mõõdaks pinget ei takisti ega kondensaatori vahel.

Miks? Sellele takistile vastamine on lihtne - mõõdetud pinge saab olla ainult siis, kui takisti kaudu voolab vool. Kui takisti vahel on potentsiaali erinevus, põhjustab see voolu.

Kuid kuna lüliti on avatud, ei saa voolu olla. Seega puudub pinge (Vr) üle R

Kuidas oleks üle kondensaatori. Noh.. jällegi pole vooluahelas hetkel voolu.

Kui kondensaator on täielikult tühi, tähendab see, et selle klemmides ei saa olla potentsiaalset erinevust.

Kui lükata (sulgeda) Pb punktis t (a), läheb asi huvitavaks. Nagu ühes videos osutasime, käivitub kondensaator tühjenedes. Igas klemmis sama pingetase. Mõelge sellele kui lühistatud juhtmele.

Ehkki kondensaatorist ei voola sisemiselt reaalseid elektrone, on positiivne laeng, mis hakkab moodustuma ühes klemmis, ja negatiivne laeng teises klemmis. Seejärel tundub (väliselt), nagu oleks tõepoolest voolu.

Kuna kondensaator on kõige tühjenenud olekus, on see siis kõige võimsam laengut vastu võtma. Miks? Kuna see laeb, tähendab see, et selle klemmil on mõõdetav potentsiaal ja see tähendab, et selle väärtus on rakendatud aku pingele lähemal. Kuna rakendatud (aku) ja suureneva laengu (pinge tõuseb) vahel on vähem erinevusi, on vähem hoogu hoida laengut sama kiirusega.

Aja jooksul akumuleeruv laadimismäär väheneb. Nägime seda nii videotes kui ka L. T. Spice'i simulatsioonis.

Kuna kondensaator soovib kõige rohkem laengut vastu võtta kohe alguses, toimib see ülejäänud vooluahela ajutise lühisena.

See tähendab, et saame vooluringi alguses kõige rohkem voolu.

Nägime seda pildil, mis näitab L. T. Spice'i simulatsiooni.

Kui kondensaator laeb ja selle klemmides areneb pinge, läheneb rakendatud pingele, väheneb impulss või laadimisvõime. Mõelge sellele - mida suurem on pinge erinevus millegi vahel, seda suurem on vooluhulga võimalus. Suur pinge = võimalik suur vool. Väike pinge = võimalik väike vool. (Tavaliselt).

Seega, kui kondensaator jõuab rakendatud aku pingetasemele, näeb see välja nagu vooluahela katkestus või purunemine.

Niisiis, kondensaator käivitub lühisena ja lõpeb lahtisena. (Olles väga lihtne).

Seega jällegi max vool alguses, minimaalne vool lõpus.

Veel kord, kui proovite mõõta lühist, ei näe te seda.

Niisiis, kondensaatoris on vool suurim, kui pinge (kogu kondensaator) on null, ja vool on vähemalt siis, kui pinge (üle kondensaatori) on suurim.

Ajutine ladustamine ja energiavarustus

Kuid seal on veel midagi ja just see osa võib meie robotiahelates abiks olla.

Oletame, et kondensaator on laetud. See on rakendatud aku pingel. Kui mingil põhjusel peaks rakendatud pinge langema ("langema"), võib -olla mõne vooluahela ülemäärase vooluvajaduse tõttu, ilmub sel juhul vool kondensaatorist välja.

Seega, oletame, et sisendpinge ei ole kivimitase, mida me vajame. Kondensaator aitab neid (lühikesi) langusi tasandada.

Samm: üks kondensaatorite rakendus - filtrimüra

Kuidas võiks kondensaator meid aidata? Kuidas saame rakendada seda, mida oleme kondensaatori kohta täheldanud?

Esiteks modelleerime midagi, mis juhtub päriselus: mürarikas vooluvõrgustik meie roboti vooluringides.

Kasutasime L. T. Spice, saame konstrueerida vooluringi, mis aitab meil analüüsida digitaalset müra, mis võib ilmneda meie roboti vooluringides. Pildid näitavad vooluringi ja Spice'i modelleerimist sellest tuleneva toitepinge pinge taseme kohta.

Põhjus, miks Spice saab seda modelleerida, on see, et vooluahela toiteallikal ("V.5V. Batt") on natuke sisemist takistust. Lihtsalt löökide jaoks tegin sellel 1 oomi sisemise takistuse. Kui te seda modelleerite, kuid ei tee valimisallikale sisemist takistust, ei näe te digitaalse müra tõttu rööpa pinge langust, sest siis on pingeallikas "ideaalne allikas".