Kapasitors in robotika: 4 stappe

2024 Outeur: John Day | [email protected]. Laas verander: 2024-01-30 07:26

Die motivering vir hierdie Instructable is hoe langer dit ontwikkel word, wat die vordering volg deur die Texas Instruments Robotics System Learning Kit Lab Course. En die motivering vir die kursus is om 'n beter, robuuste robot te bou (herbou). "Afdeling 9: Spanning, krag en energieopslag in 'n kondensator, DC Engineering Circuit Analysis" is ook nuttig, beskikbaar by MathTutorDvd.com.

Daar is baie kwessies waaroor u u moet bekommer wanneer u 'n groot robot bou, wat u meestal kan ignoreer as u 'n klein of speelgoedrobot bou.

Om meer bekend te wees of kennis te dra van kapasitors, kan u help met u volgende projek.

Stap 1: Onderdele en toerusting

As u daarmee wil speel, ondersoek en u eie gevolgtrekkings wil maak, is hier 'n paar onderdele en toerusting wat nuttig kan wees.

• weerstands met verskillende waarde
• verskillende waarde kapasitors
• springdrade
• 'n drukknopskakelaar
• 'n broodbord
• 'n ossilloskoop
• 'n voltmeter
• 'n funksie/seinopwekker

In my geval het ek nie 'n seinopwekker nie, dus moes ek 'n mikrobeheerder ('n MSP432 van Texas Instruments) gebruik. U kan 'n paar wenke kry om dit self te doen uit hierdie ander instruksies.

(As u net wil hê dat die mikrobeheerderbord u eie ding moet doen (ek stel 'n reeks instruksies saam wat nuttig kan wees), is die MSP432-ontwikkelingsbord self relatief goedkoop teen ongeveer $ 27 dollar. U kan by Amazon, Digikey, gaan kyk. Newark, Element14 of Mouser.)

Stap 2: Kom ons kyk na kondensators

Verbeel ons ons 'n battery, 'n drukknopskakelaar (Pb), 'n weerstand (R) en 'n kapasitor in serie. In 'n geslote lus.

Teen tyd nul t (0), met Pb oop, sou ons geen spanning oor die weerstand of die kapasitor meet nie.

Hoekom? Dit is maklik om dit vir die weerstand te beantwoord - daar kan slegs 'n gemete spanning wees as daar stroom deur die weerstand vloei. As daar 'n potensiaalverskil oor 'n weerstand is, veroorsaak dit 'n stroom.

Maar aangesien die skakelaar oop is, kan daar geen stroom wees nie. Geen spanning (Vr) oor R.

Hoe gaan dit oor die kapasitor? Wel.. weereens, daar is tans geen stroom in die stroombaan nie.

As die kapasitor heeltemal ontlaai is, beteken dit dat daar geen potensiaalverskil oor sy terminale meetbaar kan wees nie.

As ons die Pb by t (a) druk (toemaak), raak dinge interessant. Soos ons in een van die video's aangedui het, begin die kondensator as dit ontlaai is. Dieselfde spanningsvlak by elke terminaal. Beskou dit as 'n kort draad.

Alhoewel daar geen werklike elektrone intern deur die kapasitor vloei nie, is daar positiewe lading wat by die een terminaal begin vorm, en die negatiewe lading by die ander terminaal. Dit lyk dan (ekstern) asof daar inderdaad stroom is.

Aangesien die kondensator in die mees ontlaaide toestand is, is dit presies wanneer dit die meeste kapasiteit het om 'n lading te aanvaar. Hoekom? Omdat dit laai, beteken dit dat daar 'n meetbare potensiaal oor die terminale is, en dit beteken dat dit die waarde van die toegepaste batteryspanning nader. Met minder verskil tussen toegepaste (battery) en toenemende lading (spanning styg), is daar minder impuls om lading teen dieselfde tempo aan te hou.

Die oplaaikoers verlaag namate die tyd aanstap. Ons het dit gesien in beide die video's en die LT -spesery -simulasie.

Aangesien die kapasitor die meeste lading aan die begin wil aanvaar, tree dit op as 'n tydelike kort vir die res van die kring.

Dit beteken dat ons aan die begin die meeste stroom deur die kring sal kry.

Ons het dit gesien in die prentjie wat die LT -spesery -simulasie toon.

Aangesien 'n kondensator laai en spanning ontwikkel oor sy terminale die toegepaste spanning nader, word die aansporing of laaivermoë verminder. Dink daaraan - hoe meer 'n spanningsverskil oor iets, hoe groter is die moontlikheid van stroomvloei. Groot spanning = moontlike groot stroom. Klein spanning = moontlike klein stroom. (Tipies).

Aangesien 'n kondensator die spanningsvlak van die toegepaste battery bereik, lyk dit dan na 'n oopbreuk in die stroombaan.

'N Kapasitor begin dus as 'n kort en eindig as 'n oop. (Om baie eenvoudig te wees).

Dus, weer, maksimum stroom aan die begin, minimum stroom aan die einde.

As u weer 'n spanning oor 'n short probeer meet, sal u niks sien nie.

In 'n kapasitor is die stroom dus op sy grootste wanneer die spanning (oor die kapasitor) op nul is, en die stroom ten minste wanneer die spanning (oor die kapasitor) die grootste is.

Tydelike berging en energievoorsiening

Maar daar is meer, en dit is hierdie deel wat nuttig kan wees in ons robotbane.

Gestel die kapasitor is gelaai. Dit is teen die toegepaste batteryspanning. As die toegepaste spanning om een of ander rede sou daal ("sak"), miskien as gevolg van 'n oormatige stroombehoefte in die stroombane, sal daar in daardie geval stroom uit die kapasitor kom.

Laat ons dus sê dat die ingevoerde spanning nie 'n rotsvaste vlak is wat ons nodig het nie. 'N Kapasitor kan help om die (kort) dips glad te maak.

Stap 3: Een toepassing van kondensators - filtergeraas

Hoe kan 'n kondensator ons help? Hoe kan ons toepas wat ons opgemerk het oor 'n kapasitor?

Laat ons eers iets model wat in die werklikheid gebeur: 'n lawaaierige kragrail in die kringe van ons robot.

Ons gebruik L. T. Spice, ons kan 'n stroombaan bou wat ons sal help om digitale geraas te ontleed wat in die kragbane van ons robot se kringe kan verskyn. Die beelde toon die stroombaan en die modellering van Spice van die gevolglike spanningsvlakke van die spoor.

Die rede waarom Spice dit kan modelleer, is omdat die kragtoevoer ("V.5V. Batt") 'n bietjie interne weerstand het. Net vir skoppe het ek 'n interne weerstand van 1 ohm gemaak. As u dit model, maar nie dat die stembron 'n interne weerstand het nie, sal u die spoorspanning nie daal nie as gevolg van die digitale geraas, want dan is die spanningsbron 'n 'perfekte bron'.