Kapasitor dalam Robotik: 4 Langkah

2024 Pengarang: John Day | [email protected]. Diubah suai terakhir: 2024-01-30 11:09

Motivasi untuk Instructable ini adalah semakin lama dikembangkan, yang mengesan kemajuan melalui Kursus Makmal Kit Pembelajaran Sistem Instrumen Robotik Texas. Dan motivasi untuk kursus itu adalah membina (membina semula) robot yang lebih baik dan lebih mantap. Juga berguna ialah "Bahagian 9: Voltan, Kuasa, dan Penyimpanan Tenaga dalam Kapasitor, Analisis Litar Kejuruteraan DC", tersedia di MathTutorDvd.com.

Terdapat banyak masalah yang mesti dikhawatirkan ketika membuat robot besar, yang kebanyakannya dapat diabaikan ketika membuat robot kecil atau mainan.

Menjadi lebih akrab atau berpengetahuan mengenai kapasitor dapat membantu anda dalam projek seterusnya.

Langkah 1: Bahagian dan Peralatan

Sekiranya anda ingin bermain-main, menyiasat, dan membuat kesimpulan anda sendiri, berikut adalah beberapa bahagian dan peralatan yang sangat berguna.

• perintang nilai yang berbeza
• kapasitor nilai yang berbeza
• wayar pelompat
• suis butang tekan
• papan roti
• osiloskop
• voltmetter
• fungsi / penjana isyarat

Dalam kes saya, saya tidak mempunyai penjana isyarat, jadi saya harus menggunakan pengawal mikro (MSP432 dari Texas Instruments). Anda boleh mendapatkan beberapa petunjuk untuk melakukannya sendiri daripada Instructable yang lain.

(Sekiranya anda hanya mahu papan pengawal mikro melakukan perkara anda sendiri (saya menyusun satu siri Instructables yang mungkin berguna), papan pengembangan MSP432 itu sendiri agak murah sekitar $ 27 USD. Anda boleh menyemaknya dengan Amazon, Digikey, Newark, Element14, atau Mouser.)

Langkah 2: Mari Lihat Kapasitor

Mari kita bayangkan bateri, suis tekan butang (Pb), perintang (R), dan kapasitor semuanya bersiri. Dalam gelung tertutup.

Pada masa sifar t (0), dengan Pb terbuka, kita tidak akan mengukur voltan melintasi perintang atau kapasitor.

Kenapa? Menjawab ini untuk perintang adalah mudah - hanya boleh ada voltan yang diukur apabila arus mengalir melalui perintang. Di seberang perintang, jika terdapat perbezaan potensi, itu menyebabkan arus.

Tetapi kerana suis terbuka, tidak ada arus. Oleh itu, tiada voltan (Vr) merentasi R.

Bagaimana dengan kapasitor. Nah.. sekali lagi, tidak ada arus di litar buat masa ini.

Sekiranya kapasitor habis sepenuhnya, itu bermakna tidak ada perbezaan potensi yang dapat diukur di terminalnya.

Sekiranya kita menolak (menutup) Pb pada t (a), maka perkara menjadi menarik. Seperti yang kami tunjukkan dalam salah satu video, kapasitor dimulakan sebagai habis. Tahap voltan yang sama di setiap terminal. Anggaplah ia sebagai wayar pintas.

Walaupun tidak ada elektron sebenar yang mengalir melalui kapasitor secara dalaman, terdapat cas positif yang mula terbentuk di satu terminal, dan muatan negatif di terminal yang lain. Ia kemudian muncul (secara luaran) seolah-olah memang ada arus.

Oleh kerana kapasitor berada dalam keadaan yang paling habis, saat itulah ia mempunyai kapasiti yang paling besar untuk menerima cas. Kenapa? Kerana kerana ia mengecas, itu berarti ada potensi yang dapat diukur di terminalnya, dan itu berarti lebih dekat dengan voltan bateri yang digunakan. Dengan kurang perbezaan antara penggunaan (bateri) dan kenaikan cas (voltan meningkat), ada sedikit dorongan untuk terus mengumpulkan pengisian pada kadar yang sama.

Kadar caj terkumpul semakin rendah seiring dengan berjalannya waktu. Kami melihatnya dalam kedua-dua video, dan simulasi Rempah L. T.

Oleh kerana pada awalnya kapasitor ingin menerima cas yang paling banyak, ia berfungsi seperti pintasan sementara ke litar yang lain.

Ini bermakna kita akan mendapat arus terkini melalui litar pada permulaannya.

Kami melihat ini dalam gambar yang menunjukkan simulasi L. T. Spice.

Sebagai kapasitor mengecas, dan voltan yang sedang berkembang melintasi terminalnya mendekati voltan yang digunakan, dorongan atau keupayaan untuk mengecas dikurangkan. Fikirkanlah - semakin banyak perbezaan voltan pada sesuatu, semakin banyak kemungkinan aliran arus. Voltan besar = kemungkinan arus besar. Voltan kecil = kemungkinan arus kecil. (Lazimnya).

Oleh kerana itu apabila kapasitor mencapai tahap voltan bateri yang digunakan, ia kelihatan seperti bukaan atau kerosakan pada litar.

Jadi, kapasitor bermula sebagai pendek, dan berakhir sebagai tempat terbuka. (Bersikap sederhana).

Jadi, sekali lagi, arus maksimum pada permulaan, arus minimum pada akhir.

Sekali lagi, jika anda cuba mengukur voltan pada pintasan, anda tidak akan melihat voltan.

Jadi, dalam kapasitor, arus paling tinggi apabila voltan (merentasi kapasitor) berada pada sifar, dan arus paling minimum apabila voltan (melintasi kapasitor) berada pada tahap paling tinggi.

Penyimpanan Sementara dan Bekalan Tenaga

Tetapi ada banyak lagi, dan bahagian inilah yang dapat membantu dalam rangkaian robot kami.

Katakan kapasitor dicas. Ia berada pada voltan bateri yang digunakan. Sekiranya atas sebab tertentu voltan yang dikenakan menurun ("kendur"), mungkin disebabkan oleh keperluan arus yang berlebihan dalam litar, dalam hal ini, arus akan kelihatan mengalir keluar dari kapasitor.

Oleh itu, katakan bahawa voltan yang diaplikasikan input bukan tahap stabil yang kita perlukan. Kapasitor dapat membantu melancarkan penurunan (pendek).

Langkah 3: Satu Aplikasi Kapasitor - Menapis Bunyi

Bagaimana kapasitor dapat menolong kita? Bagaimana kita dapat menerapkan apa yang telah kita perhatikan mengenai kapasitor?

Pertama, mari kita teladankan sesuatu yang berlaku dalam kehidupan nyata: rel elektrik yang bising di litar robot kita.

Kami menggunakan L. T. Rempah-rempah, kita dapat membina litar yang akan membantu kita menganalisis bunyi digital yang dapat muncul di rel kuasa litar robot kita. Gambar menunjukkan litar, dan pemodelan Spice mengenai tahap voltan rel kuasa yang dihasilkan.

Sebab Spice dapat memodelkannya adalah kerana bekalan kuasa litar ("V.5V. Batt") mempunyai sedikit ketahanan dalaman. Hanya untuk tendangan, saya membuatnya mempunyai ketahanan dalaman 1ohm. Sekiranya anda membuat model ini tetapi tidak membuat sumber voltan mempunyai rintangan dalaman, anda tidak akan melihat voltan rel menurun kerana bunyi digital, kerana sumber voltan adalah "sumber sempurna".