रोबोटिक्स में कैपेसिटर: 4 कदम

2024 लेखक: John Day | [email protected]. अंतिम बार संशोधित: 2024-01-30 09:21

इस निर्देश के लिए प्रेरणा लंबे समय तक विकसित की जा रही है, जो टेक्सास इंस्ट्रूमेंट्स रोबोटिक्स सिस्टम लर्निंग किट लैब कोर्स के माध्यम से प्रगति को ट्रैक करती है। और उस पाठ्यक्रम के लिए प्रेरणा एक बेहतर, अधिक मजबूत रोबोट का निर्माण (पुन: निर्माण) करना है। MathTutorDvd.com पर उपलब्ध "धारा 9: एक संधारित्र, डीसी इंजीनियरिंग सर्किट विश्लेषण में वोल्टेज, शक्ति और ऊर्जा भंडारण" भी सहायक है।

ऐसे कई मुद्दे हैं जिनके बारे में किसी को एक बड़े रोबोट का निर्माण करते समय चिंतित होना चाहिए, जिसे एक छोटा या खिलौना रोबोट बनाते समय ज्यादातर अनदेखा किया जा सकता है।

कैपेसिटर के बारे में अधिक परिचित या जानकार होने से आपको अपने अगले प्रोजेक्ट में मदद मिल सकती है।

चरण 1: भागों और उपकरण

यदि आप इसके साथ खेलना चाहते हैं, जांच करना चाहते हैं और अपने निष्कर्ष निकालना चाहते हैं, तो यहां कुछ भाग और उपकरण हैं जो सहायक होंगे।

• विभिन्न मूल्य प्रतिरोधक
• विभिन्न मूल्य कैपेसिटर
• जम्पर तार
• एक पुश बटन स्विच
• एक ब्रेडबोर्ड
• एक आस्टसीलस्कप
• एक वाल्टमीटर
• एक समारोह/संकेत जनरेटर

मेरे मामले में, मेरे पास सिग्नल जनरेटर नहीं है, इसलिए मुझे एक माइक्रो-कंट्रोलर (टेक्सास इंस्ट्रूमेंट्स से एक एमएसपी४३२) का उपयोग करना पड़ा। आप इस अन्य इंस्ट्रक्शनल से स्वयं एक करने पर कुछ संकेत प्राप्त कर सकते हैं।

(यदि आप केवल माइक्रो-कंट्रोलर बोर्ड को अपना काम करना चाहते हैं (मैं इंस्ट्रक्शंस की एक श्रृंखला की रचना कर रहा हूं जो मददगार हो सकती है), MSP432 डेवलपमेंट बोर्ड अपने आप में लगभग $ 27 USD में अपेक्षाकृत सस्ता है। आप Amazon, Digikey से जांच कर सकते हैं, नेवार्क, एलिमेंट 14, या मूसर।)

चरण 2: आइए कैपेसिटर पर एक नज़र डालें

आइए एक बैटरी, एक पुश-बटन स्विच (Pb), एक रेसिस्टर (R), और एक कैपेसिटर की सभी श्रृंखला में कल्पना करें। एक बंद लूप में।

समय पर शून्य t(0), Pb खुला होने पर, हम प्रतिरोधक या संधारित्र में कोई वोल्टेज नहीं मापेंगे।

क्यों? रोकनेवाला के लिए इसका उत्तर देना आसान है - केवल एक मापा वोल्टेज हो सकता है जब रोकनेवाला के माध्यम से प्रवाह हो रहा हो। एक रोकनेवाला के पार, यदि क्षमता में अंतर होता है, तो यह करंट का कारण बनता है।

लेकिन चूंकि स्विच खुला है, इसलिए कोई करंट नहीं हो सकता। इस प्रकार, R के आर-पार कोई वोल्टेज (Vr) नहीं है।

संधारित्र के बारे में कैसे। खैर.. फिर से, इस समय सर्किट में कोई करंट नहीं है।

यदि संधारित्र पूरी तरह से छुट्टी दे दिया जाता है, तो इसका मतलब है कि इसके टर्मिनलों में मापने योग्य कोई संभावित अंतर नहीं हो सकता है।

यदि हम Pb को t(a) पर धकेलते (करीब) करते हैं, तो चीजें दिलचस्प हो जाती हैं। जैसा कि हमने वीडियो में से एक में संकेत दिया है, कैपेसिटर डिस्चार्ज के रूप में शुरू होता है। प्रत्येक टर्मिनल पर समान वोल्टेज स्तर। इसे एक छोटे तार के रूप में सोचें।

हालांकि संधारित्र के माध्यम से आंतरिक रूप से कोई वास्तविक इलेक्ट्रॉन नहीं बह रहे हैं, एक सकारात्मक चार्ज है जो एक टर्मिनल पर और दूसरे टर्मिनल पर नकारात्मक चार्ज करना शुरू कर देता है। यह तब प्रकट होता है (बाहरी रूप से) जैसे कि वास्तव में करंट है।

ऐसा होने के कारण संधारित्र अपने सबसे अधिक निर्वहन अवस्था में है, ठीक तब है जब उसके पास चार्ज स्वीकार करने की सबसे अधिक क्षमता होती है। क्यों? क्योंकि जैसे ही यह चार्ज होता है, इसका मतलब है कि इसके टर्मिनल में एक मापनीय क्षमता है, और इसका मतलब है कि यह लागू बैटरी वोल्टेज के मूल्य के करीब है। एप्लाइड (बैटरी) और इसके बढ़ते चार्ज (वोल्टेज में वृद्धि) के बीच कम अंतर के साथ, एक ही दर पर चार्ज जमा करने के लिए कम प्रोत्साहन होता है।

समय बीतने के साथ संचित चार्ज दर कम होती जाती है। हमने देखा कि दोनों वीडियो और एल.टी.स्पाइस सिमुलेशन में।

चूंकि यह बहुत शुरुआत में है कि संधारित्र सबसे अधिक चार्ज स्वीकार करना चाहता है, यह शेष सर्किट के लिए एक अस्थायी शॉर्ट की तरह कार्य करता है।

इसका मतलब है कि हम शुरुआत में सर्किट के माध्यम से सबसे अधिक करंट प्राप्त करेंगे।

हमने इसे L. T. Spice सिमुलेशन दिखाते हुए चित्र में देखा।

एक संधारित्र चार्ज के रूप में, और यह अपने टर्मिनलों में वोल्टेज विकसित कर रहा है, लागू वोल्टेज तक पहुंचता है, चार्ज करने की गति या क्षमता कम हो जाती है। इसके बारे में सोचें - किसी चीज में जितना अधिक वोल्टेज अंतर होगा, करंट प्रवाह की संभावना उतनी ही अधिक होगी। बड़ा वोल्टेज = संभावित बड़ा करंट। छोटा वोल्टेज = संभव छोटा करंट। (आमतौर पर)।

इसलिए जब एक संधारित्र लागू बैटरी के वोल्टेज स्तर तक पहुंचता है, तो यह सर्किट में एक खुला या ब्रेक जैसा दिखता है।

तो, एक संधारित्र शॉर्ट के रूप में शुरू होता है, और एक खुले के रूप में समाप्त होता है। (बहुत सरल होना)।

तो, फिर से, शुरुआत में अधिकतम करंट, अंत में न्यूनतम करंट।

एक बार फिर, यदि आप एक शॉर्ट वोल्टेज को मापने का प्रयास करते हैं, तो आपको कोई भी दिखाई नहीं देगा।

तो, एक संधारित्र में, जब वोल्टेज (संधारित्र के पार) शून्य पर होता है, तो करंट अपने सबसे बड़े स्तर पर होता है, और करंट कम से कम तब होता है जब वोल्टेज (संधारित्र के पार) अपने सबसे बड़े स्तर पर होता है।

अस्थायी भंडारण और ऊर्जा आपूर्ति

लेकिन और भी बहुत कुछ है, और यह वह हिस्सा है जो हमारे रोबोट सर्किट में मददगार हो सकता है।

मान लीजिए कि संधारित्र आवेशित है। यह लागू बैटरी वोल्टेज पर है। यदि किसी कारण से लागू वोल्टेज गिरना था ("sag"), शायद सर्किट में कुछ अत्यधिक वर्तमान जरूरतों के कारण, उस स्थिति में, संधारित्र से करंट प्रवाहित होता दिखाई देगा।

इस प्रकार, मान लें कि इनपुट लागू वोल्टेज एक रॉक-स्थिर स्तर नहीं है जिसकी हमें आवश्यकता है। एक संधारित्र उन (लघु) डिप्स को सुचारू करने में मदद कर सकता है।

चरण 3: कैपेसिटर का एक अनुप्रयोग - फ़िल्टर शोर

एक संधारित्र हमारी कैसे मदद कर सकता है? संधारित्र के बारे में हमने जो देखा है उसे हम कैसे लागू कर सकते हैं?

सबसे पहले, आइए कुछ ऐसा मॉडल करें जो वास्तविक जीवन में होता है: हमारे रोबोट के सर्किट में एक शोर शक्ति रेल।

हमने एल.टी. स्पाइस, हम एक सर्किट बना सकते हैं जो हमें डिजिटल शोर का विश्लेषण करने में मदद करेगा जो हमारे रोबोट के सर्किट की पावर रेल में दिखाई दे सकता है। छवियां सर्किट और परिणामी पावर रेल वोल्टेज स्तरों के स्पाइस के मॉडलिंग को दिखाती हैं।

स्पाइस इसे मॉडल कर सकता है क्योंकि सर्किट की बिजली आपूर्ति ("V.5V. Batt") में थोड़ा आंतरिक प्रतिरोध है। केवल किक के लिए, मैंने इसे 1ohm का आंतरिक प्रतिरोध बनाया है। यदि आप इसे मॉडल करते हैं लेकिन वोट स्रोत को आंतरिक प्रतिरोध नहीं बनाते हैं, तो आप डिजिटल शोर के कारण रेल वोल्टेज डुबकी नहीं देखेंगे, क्योंकि तब वोल्टेज स्रोत एक "सही स्रोत" है।