კონდენსატორები რობოტიკაში: 4 ნაბიჯი

2024 ავტორი: John Day | [email protected]. ბოლოს შეცვლილი: 2024-01-30 10:18

ამ ინსტრუქციის მოტივაცია უფრო გრძელია, რომელიც თვალყურს ადევნებს პროგრესს Texas Instruments Robotics System Learning Kit Lab– ის კურსში. და ამ კურსის მოტივაციაა უკეთესი, უფრო ძლიერი რობოტის აშენება (ხელახლა აშენება). ასევე სასარგებლოა "ნაწილი 9: ძაბვა, ენერგია და ენერგიის შენახვა კონდენსატორში, DC საინჟინრო მიკროსქემის ანალიზი", რომელიც ხელმისაწვდომია MathTutorDvd.com– ზე.

ბევრი საკითხია, რომელიც უნდა შეშფოთდეს დიდი რობოტის შექმნისას, რომელსაც უმეტესწილად იგნორირება შეუძლია პატარა ან სათამაშო რობოტის შექმნისას.

კონდენსატორების შესახებ უფრო ნაცნობი ან მცოდნე დაგეხმარებათ მომავალ პროექტში.

ნაბიჯი 1: ნაწილები და აღჭურვილობა

თუ გსურთ თამაში, გამოძიება და საკუთარი დასკვნების გამოტანა, აქ არის რამოდენიმე ნაწილი და აღჭურვილობა, რომელიც გამოსადეგი იქნება.

• სხვადასხვა მნიშვნელობის რეზისტორები
• სხვადასხვა მნიშვნელობის კონდენსატორები
• ჯუმბერის მავთულები
• ღილაკზე გადამრთველი
• პურის დაფა
• ოსცილოსკოპი
• ვოლტმეტრი
• ფუნქციის/სიგნალის გენერატორი

ჩემს შემთხვევაში, მე არ მაქვს სიგნალის გენერატორი, ამიტომ მომიწია მიკროკონტროლის გამოყენება (MSP432 Texas Instruments– დან). თქვენ შეგიძლიათ მიიღოთ რამოდენიმე მითითება ერთის გაკეთების შესახებ ამ სხვა ინსტრუქციიდან.

(თუ თქვენ მხოლოდ მიკრო კონტროლერის დაფა გინდათ გააკეთოთ საკუთარი თავი (მე ვადგენ ინსტრუქციათა სერიას, რომელიც შეიძლება იყოს სასარგებლო), MSP432 განვითარების დაფა თავისთავად შედარებით იაფია დაახლოებით $ 27 აშშ დოლარი. შეგიძლიათ შეამოწმოთ Amazon, Digikey, ნიუარკი, Element14, ან Mouser.)

ნაბიჯი 2: მოდით შევხედოთ კონდენსატორებს

მოდით წარმოვიდგინოთ ბატარეა, ღილაკზე გადამრთველი (Pb), რეზისტორი (R) და კონდენსატორი ყველა სერიაში. დახურულ მარყუჟში.

დროს ნულოვანი t (0), როდესაც Pb ღიაა, ჩვენ არ გავზომავთ ძაბვას არც რეზისტორზე და არც კონდენსატორზე.

რატომ? რეზისტორისთვის ამაზე პასუხის გაცემა ადვილია - შეიძლება იყოს გაზომილი ძაბვა მხოლოდ მაშინ, როდესაც რეზისტორში გადის დენი. წინააღმდეგობის გასწვრივ, თუ არსებობს განსხვავება პოტენციალში, რაც იწვევს მიმდინარეობას.

მაგრამ ვინაიდან გადამრთველი ღიაა, დენი არ შეიძლება იყოს. ამრიგად, არ არის ძაბვა (Vr) R.

რაც შეეხება კონდენსატორს. კარგად.. ისევ და ისევ, ამ დროისთვის წრეში არ არის დენი.

თუ კონდენსატორი მთლიანად დაცლილია, ეს იმას ნიშნავს, რომ მის ტერმინალებში არ შეიძლება იყოს პოტენციური სხვაობის გაზომვადი.

თუ ჩვენ ვაჭერთ (ვხურავთ) Pb- ს t (a) - ზე, მაშინ ყველაფერი საინტერესო ხდება. როგორც ერთ -ერთ ვიდეოში აღვნიშნეთ, კონდენსატორი იწყებს ჩაშვებისას. ძაბვის იგივე დონე თითოეულ ტერმინალში. წარმოიდგინეთ, როგორც მოკლე მავთული.

მიუხედავად იმისა, რომ კონდენსატორში შინაგანი ელექტრონები არ გადის, არის დადებითი მუხტი, რომელიც იწყებს ფორმირებას ერთ ტერმინალში, ხოლო უარყოფითი მუხტი მეორე ტერმინალში. შემდეგ გამოჩნდება (გარედან) თითქოს მართლაც დენი არსებობს.

როდესაც კონდენსატორი არის ყველაზე დაცლილ მდგომარეობაში, სწორედ მაშინ ხდება მაშინ, როდესაც მას აქვს ყველაზე მეტი უნარი მიიღოს მუხტი. რატომ? რადგან ის იტენება, ეს ნიშნავს, რომ მის ტერმინალში არის გაზომვადი პოტენციალი და ეს ნიშნავს, რომ ის უფრო ახლოსაა გამოყენებულ ბატარეასთან. გამოყენებითი (ბატარეის) და მისი გაზრდილი მუხტის (ძაბვის მატება) შორის სხვაობა ნაკლებია, ნაკლებია იმპულსი, რომ შევინარჩუნოთ მუხტის დაგროვება იმავე სიჩქარით.

დაგროვების მუხტი მცირდება დროთა განმავლობაში. ჩვენ ვნახეთ ეს ორივე ვიდეოში და L. T. Spice სიმულაცია.

მას შემდეგ, რაც კონდენსატორს თავიდანვე სურს მიიღოს ყველაზე მეტი მუხტი, ის მოქმედებს როგორც მოკლე ჩართვა დანარჩენ წრეზე.

ეს ნიშნავს, რომ ჩვენ მივიღებთ ყველაზე მიმდინარე სქემის დასაწყისში.

ჩვენ ვნახეთ ეს სურათზე, რომელიც აჩვენებს L. T. Spice სიმულაციას.

როდესაც კონდენსატორი იტენება და მისი ძაბვა ვითარდება მის ტერმინალებზე მიახლოებულ გამოყენებულ ძაბვასთან, დატენვის იმპულსი ან უნარი მცირდება. დაფიქრდით - რაც უფრო მეტია ძაბვის სხვაობა რაღაცაზე, მით მეტია დენის ნაკადის შესაძლებლობა. დიდი ძაბვა = შესაძლო დიდი დენი. მცირე ძაბვა = შესაძლებელია მცირე დენი. (როგორც წესი).

ამრიგად, როდესაც კონდენსატორი აღწევს გამოყენებული ბატარეის ძაბვის დონეს, იგი შემდეგნაირად გამოიყურება ღია ან შესვენებაში.

ასე რომ, კონდენსატორი იწყება მოკლედ და მთავრდება ღია სახით. (ძალიან გამარტივებული).

ასე რომ, კიდევ ერთხელ, მაქსიმალური დენი დასაწყისში, მინიმალური დენი დასასრულს.

კიდევ ერთხელ, თუ თქვენ ცდილობთ გაზომოთ ძაბვა მოკლეზე, თქვენ ვერ დაინახავთ.

ასე რომ, კონდენსატორში, დენი არის ყველაზე დიდი, როდესაც ძაბვა (კონდენსატორის გასწვრივ) არის ნულის ტოლი, ხოლო დენი არის მინიმუმ მაშინ, როდესაც ძაბვა (კონდენსატორზე) ყველაზე დიდია.

დროებითი შენახვა და ენერგიის მიწოდება

მაგრამ კიდევ უფრო მეტია და ეს არის ნაწილი, რომელიც შეიძლება იყოს სასარგებლო ჩვენს რობოტ სქემებში.

ვთქვათ, კონდენსატორი დამუხტულია. ეს არის გამოყენებული ბატარეის ძაბვაზე. თუ რაიმე მიზეზით გამოყენებული ძაბვა დაეცემა ("დაიხრჩო"), შესაძლოა, სქემებში ზედმეტი დენის საჭიროებების გამო, ამ შემთხვევაში, დენი გამოჩნდება კონდენსატორის გარეთ.

ამრიგად, ვთქვათ, რომ შეყვანილი ძაბვა არ არის ისეთი მდგრადი დონე, როგორიც ჩვენ გვჭირდება. კონდენსატორს შეუძლია დაეხმაროს ამ (მოკლე) ჩავარდნას.

ნაბიჯი 3: კონდენსატორების ერთი გამოყენება - ფილტრის ხმაური

როგორ დაგვეხმარება კონდენსატორი? როგორ გამოვიყენოთ ის, რაც დავინახეთ კონდენსატორის შესახებ?

პირველ რიგში, მოდი განვსაზღვროთ ის, რაც ხდება რეალურ ცხოვრებაში: ხმაურიანი ელექტრული რკინა ჩვენი რობოტის სქემებში.

ჩვენ გამოვიყენეთ L. T. Spice, ჩვენ შეგვიძლია ავაშენოთ წრე, რომელიც დაგვეხმარება გავაანალიზოთ ციფრული ხმაური, რომელიც შეიძლება გამოჩნდეს ჩვენი რობოტის სქემების დენის რელსებში. სურათები აჩვენებს სქემას და Spice- ს მოდელირებას ენერგიის რკინიგზის ძაბვის დონეს.

მიზეზი, რის გამოც Spice- ს შეუძლია მისი მოდელირება არის ის, რომ მიკროსქემის კვების ბლოკს ("V.5V. Batt") აქვს შიდა შიდა წინააღმდეგობა. მხოლოდ დარტყმისთვის, მე მას შევადგინე 1 Ohm შიდა წინააღმდეგობა. თუ თქვენ მოდელირებთ ამას, მაგრამ არ აძლევთ არჩევანის წყაროს შიდა წინააღმდეგობას, თქვენ ვერ დაინახავთ რკინიგზის ძაბვის ვარდნას ციფრული ხმაურის გამო, რადგან მაშინ ძაბვის წყარო არის "სრულყოფილი წყარო".