Mga Capacitor sa Robotics: 4 na Hakbang

2024 May -akda: John Day | [email protected]. Huling binago: 2024-01-30 13:13

Ang pagganyak para sa Instructable na ito ay ang mas matagal na binuo, na sinusubaybayan ang pag-unlad sa pamamagitan ng Texas Instruments Robotics System Learning Kit Lab course. At ang pagganyak para sa kursong iyon ay upang buuin (muling buuin) ang isang mas mahusay, mas matatag na robot. Kapaki-pakinabang din ang "Seksyon 9: Boltahe, Lakas, at Imbakan ng Enerhiya sa isang Capacitor, DC Engineering Circuit Analysis", na magagamit sa MathTutorDvd.com.

Maraming mga isyu na dapat ikabahala ng isa kapag nagtatayo ng isang malaking robot, na ang karamihan ay maaaring balewalain kapag nagtatayo ng isang maliit o laruang robot.

Ang pagiging mas pamilyar o may kaalaman tungkol sa mga capacitor ay maaaring makatulong sa iyo sa iyong susunod na proyekto.

Hakbang 1: Mga Bahagi at Kagamitan

Kung nais mong maglaro, mag-imbestiga, at gumawa ng iyong sariling mga konklusyon, narito ang ilang mga bahagi at kagamitan na makakatulong.

• iba't ibang mga resistors ng halaga
• iba't ibang mga capacitor ng halaga
• jumper wires
• isang switch ng push button
• isang breadboard
• isang osiloskoup
• isang voltmetter
• isang function / signal generator

Sa aking kaso, wala akong signal generator, kaya't kailangan kong gumamit ng isang micro-controller (isang MSP432 mula sa Texas Instruments). Maaari kang makakuha ng ilang mga payo sa paggawa ng isa sa iyong sarili mula sa ibang Instructable na ito.

(Kung nais mo lamang ang micro-controller board na gawin ang iyong sariling bagay (bumubuo ako ng isang serye ng mga Instructable na maaaring maging kapaki-pakinabang), ang board ng pag-unlad ng MSP432 mismo ay medyo mura sa humigit-kumulang na $ 27 USD. Maaari mong suriin sa Amazon, Digikey, Newark, Element14, o Mouser.)

Hakbang 2: Tingnan natin ang mga Capacitor

Isipin natin ang isang baterya, isang push-button switch (Pb), isang resistor (R), at isang kapasitor lahat sa serye. Sa isang closed loop.

Sa oras na zero t (0), na bukas ang Pb, magsusukat kami ng walang boltahe sa alinman sa risistor o sa kapasitor.

Bakit? Ang pagsagot nito para sa risistor ay madali - maaari lamang may isang sukat na boltahe kapag may kasalukuyang dumadaloy sa pamamagitan ng risistor. Sa kabila ng isang risistor, kung mayroong pagkakaiba sa potensyal, na sanhi ng isang kasalukuyang.

Ngunit dahil bukas ang switch, maaaring walang kasalukuyang. Kaya, walang boltahe (Vr) sa buong R.

Paano ang tungkol sa buong capacitor. Well.. muli, walang kasalukuyang sa circuit sa ngayon.

Kung ang capacitor ay ganap na natapos, nangangahulugan iyon na maaaring walang potensyal na pagkakaiba na masusukat sa mga terminal nito.

Kung itulak (isara) natin ang Pb sa t (a), pagkatapos ay maging kawili-wili ang mga bagay. Tulad ng ipinahiwatig namin sa isa sa mga video, ang kapasitor ay nagsisimula bilang natapos. Parehong antas ng boltahe sa bawat terminal. Isipin ito bilang isang pinaikling wire.

Bagaman walang mga totoong electron na dumadaloy sa loob ng capacitor sa loob, mayroong positibong pagsingil na nagsisimulang mabuo sa isang terminal, at negatibong singil sa kabilang terminal. Pagkatapos ay lilitaw ito (panlabas) na parang talagang may kasalukuyang.

Ang pagiging ang kapasitor ay nasa pinaka-pinalabas na estado nito, pagkatapos ay kapag mayroon itong pinakamaraming kapasidad na tanggapin ang isang singil. Bakit? Dahil sa pagsingil nito, nangangahulugan iyon na may nasusukat na potensyal sa kabuuan ng terminal nito, at nangangahulugan ito na mas malapit ang halaga sa inilapat na boltahe ng baterya. Na may mas kaunting pagkakaiba sa pagitan ng inilapat (baterya) at pagtaas ng singil (pagtaas ng boltahe), mas mababa ang lakas upang mapanatili ang naipon na singil sa parehong rate.

Bumababa ang naipon na rate ng singil habang tumatagal. Nakita namin iyon sa parehong mga video, at sa L. T. Spice simulation.

Dahil ito ay sa simula pa lamang na nais ng capacitor na tanggapin ang pinakamaraming singil, kumikilos ito tulad ng isang pansamantalang maikli sa natitirang circuit.

Nangangahulugan iyon na makukuha namin ang pinakabagong sa pamamagitan ng circuit sa simula.

Nakita namin ito sa imaheng ipinapakita ang L. T. Spice simulation.

Bilang isang singil ng capacitor, at bumubuo ito ng boltahe sa mga terminal nito na lumalapit sa inilapat na boltahe, ang impetus o kakayahang singilin ay nabawasan. Pag-isipan ito - ang higit pa sa pagkakaiba-iba ng boltahe sa isang bagay, mas maraming posibilidad ng kasalukuyang daloy. Malaking boltahe = posibleng malaking kasalukuyang. Maliit na boltahe = posibleng maliit na kasalukuyang. (Karaniwan).

Samakatuwid bilang isang capacitor umabot sa antas ng boltahe ng inilapat na baterya, pagkatapos ito ay mukhang isang bukas o break sa circuit.

Kaya, ang isang kapasitor ay nagsisimula bilang isang maikli, at nagtatapos bilang isang bukas. (Ang pagiging napaka-simple).

Kaya, muli, max kasalukuyang sa simula, minimum na kasalukuyang sa dulo.

Minsan pa, kung susubukan mong sukatin ang isang boltahe sa kabuuan ng isang maikli, wala kang makikita.

Kaya, sa isang kapasitor, ang kasalukuyang ay nasa pinakamalaki kapag ang boltahe (sa buong kapasitor) ay nasa zero, at ang kasalukuyang ay hindi bababa sa kapag ang boltahe (sa buong kapasitor) ay ang pinakamalaki.

Pansamantalang Pag-iimbak At Suplay ng Enerhiya

Ngunit may higit pa, at ito ang bahaging ito na maaaring maging kapaki-pakinabang sa aming mga robot circuit.

Sabihin nating ang capacitor ay sinisingil. Ito ay nasa inilapat na boltahe ng baterya. Kung sa ilang kadahilanan ang inilapat na boltahe ay bumaba ("sag"), marahil dahil sa ilang labis na kasalukuyang mga pangangailangan sa mga circuit, sa kasong iyon, ang kasalukuyang lilitaw na dumaloy sa labas ng capacitor.

Kaya, sabihin nating ang input na inilapat na boltahe ay hindi isang matatag na antas na kailangan natin ito. Ang isang kapasitor ay maaaring makatulong na makinis ang mga (maikling) paglubog.

Hakbang 3: Isang Application ng mga Capacitor - Filter Noise

Paano tayo matutulungan ng isang capacitor? Paano namin mailalapat ang napansin namin tungkol sa isang kapasitor?

Una, modelo tayo ng isang bagay na nangyayari sa totoong buhay: isang maingay na power rail sa mga circuit ng ating robot.

Ginamit namin ang L. T. Spice, maaari kaming bumuo ng isang circuit na makakatulong sa amin na pag-aralan ang digital na ingay na maaaring lumitaw sa mga riles ng kuryente ng aming mga robot. Ipinapakita ng mga imahe ang circuit, at pagmomodelo ng Spice ng nagreresultang mga antas ng boltahe ng riles ng kuryente.

Ang dahilan kung bakit maaaring i-modelo ito ng Spice ay dahil ang supply ng kuryente ng circuit ("V.5V. Batt") ay may kaunting panloob na paglaban. Para lamang sa mga sipa, ginawa ko itong magkaroon ng 1ohm ng panloob na paglaban. Kung na-modelo mo ito ngunit hindi ginawang panloob na paglaban ang pinagmulan ng votage, hindi mo makikita ang paglusot ng boltahe ng riles dahil sa digital na ingay, sapagkat ang pinagmulan ng boltahe ay isang "perpektong mapagkukunan".