|
Arabic
Bengali
Chinese
English
French
German
Hebrew
Hindi
Italian
Japanese
Korean
Malay
Polish
Portuguese
Spanish
Turkish
Ukrainian
Vietnamese|
RADYO ELEKTRONİK VE ELEKTRİK MÜHENDİSLİĞİ ANSİKLOPEDİSİ Güneş pilleri ile çalışan robot. Radyo elektroniği ve elektrik mühendisliği ansiklopedisi
Radyo elektroniği ve elektrik mühendisliği ansiklopedisi / Alternatif enerji kaynakları Çocukluk, hangi yaşta olursak olalım hepimizin içinde bir iz bırakır; çoğunlukla oyuncak sevgisiyle ilişkilendirilir. Görünüşe göre robot gibi oyuncaklara olan sevgi, daha sonra uzay araştırmalarına olan genel ilginin etkisiyle bizi ele geçirdi, ancak bizi robotlara bağımlı olmaya teşvik eden nedenler ne kadar çoksa o kadar iyi. Bu bölüm, Harvey adında sevimli küçük bir robot arkadaşla tanışma fırsatı sunuyor. Onunla oynamak çok eğlenceli ama onu kendin yapmak da bir o kadar eğlenceli. Çoğu robot oldukça yetenekli olsa da, Harvey bu konuda daha az öne çıkıyor. Tek amacı olan açık sözlü bir bireydir: beyaz çizgiyi takip etmek. Aslında, dünyanın her yerinde amaçlanan yolu yorulmadan takip edecek ve geri dönecektir. Ayrıca güneşten "beslenir". robot kontrolü Herhangi bir robotun hareketliliği, yani hareket sürecinde navigasyon yeteneklerinin yanı sıra bir yerden bir yere hareket etmesi gerekir. Bu iki farklı ancak birbiriyle ilişkili gereksinim, iki ayrı cihaz tarafından karşılanır. Birincisi, robotun mekanik hareketini kontrol eder. Bunun için servo mekanizmalar kullanılır. Bir servo, bir robotun insan kaslarına benzer mekanik bir parçasıdır. Harvey iki servo sisteme ihtiyaç duyar: biri ilerlemek için (bir araba motoru gibi), diğeri hareketi kontrol etmek için. Bu iki sistemin ortak çalışmasını sağlamak her zaman kolay değildir. Sorun iki şekilde çözülür. İlkinde, her iki işlev de birleştirilir. Açıklama için Şekil 1'e dönelim. XNUMX.
Aktif Hareket Kontrol Sistemi Arabayı (Harvey'nin robotu) hareket ettirmenin en kolay yolu, tahrik tekerleklerini aksın üzerine koyup döndürmektir. Uzun zaman önce icat edilen bu cihaz için tasarlanmış olup, zincir, V-kayışı ve dişli tahrikleri, doğrudan tahrik (motordan) içerirler. Her iki tekerlek de aynı hızda döndüğünde, robot düz bir çizgide ilerleyecektir (doğal olarak, her iki tekerlek de aynı çapa sahipse). Robotun hareket hızı, tekerleklerin dönüş hızı ile orantılıdır. Tekerleklerin dönüş hızlarının aynı olmadığı durumu düşünün. Bu, aksı ikiye bölerek ve her tekerleğe ayrı bir tahrik sağlayarak elde edilebilir. Daha önce olduğu gibi, her iki tekerlek de aynı hızda dönerse robot düz bir çizgide hareket eder. Bir tekerleğin, örneğin sol tekerleğin dönüş hızı düşerse, araba sola dönecektir. Neden? Bütün sebep, daha düşük hızda dönen bir tekerleğin, etrafında daha yüksek dönüş hızına sahip başka bir tekerleğin hareket ettiği bir dayanak noktası oluşturması (hareket ediyor olsa bile) gerçeğinde yatmaktadır. Uygulamada, eğer sol tekerlek tamamen durursa, araba, tekerlekler arasındaki mesafeye eşit yarıçapa sahip küçük bir daire çizecektir. Benzer şekilde, sağ tekerleğin sola göre yavaş dönüşü robotun sağa dönmesine neden olur. Aslında, iki mekanizmanın işlevleri burada birleştirilir. Tekerleklerin dönüş hızlarındaki ayrı ayrı değişiklik, sadece arabanın hareketini değil, aynı zamanda hareket yönünün kontrolünü de sağlar. Çoğu robotta, genellikle bir veya diğer tekerleğin dönüşünün kısa süreli olarak kapatılması kullanılır ve böylece gerekli hareket kontrolü sağlanır. Bu hareket ilkesine hafif bir sallama eşlik eder, ancak tekerleğin dönmediği süre yeterince kısaysa sarsıntılar yumuşar ve hareket nispeten düzgün hale gelir. Pasif hareket kontrolü İkinci yöntemde ise hareket ve kontrol fonksiyonları birbirinden ayrılmıştır. Düz hat hareketini sağlamak için bir sabit aks vardır ve yön değiştirmek için bir ön döner direksiyon simidi (veya bir çift tekerlek) kullanılır. Sürüş bu prensibe dayanmaktadır.
Döner tekerlek tahrik tekerleklerine paralel olduğunda, robot tam olarak ileri doğru hareket eder (Şekil 2). Tekerleği sola çevirin ve sola dönecek, sağa dönün ve robot sağa dönecek, tıpkı bir araba gibi. Bu yöntemin avantajı, pürüzsüz kontrolün varlığıdır. Robot kademeli olarak veya birdenbire dönebilir, arka tekerlekler ise asla durmamalıdır. Daha sonra açıklığa kavuşacak nedenlerden dolayı, Harvey'in robotunu kontrol etmek için bu yöntem seçildi. Bu durumda, direksiyon simidi küçük bir elektrik motoru tarafından tahrik edilir. elektronik kontrol Bir robot yaratmanın bir sonraki aşamasına geldik - bir izleme kontrol sistemi. Belirli bir miktarda zeka olmadan, Harvey basitçe rastgele bir şekilde bir yandan diğer yana "sinsi sinsi sinsi sinsi sinsi sinsi sinsi sinsi sinsi sinsi sinsi sinsi sinsi sinsi sinsi sinsi gezinirdi." Çoğu zaman, motor kontrolü bir elektronik meselesidir. Harvey'in beyaz çizgisini "görmek" için "gözler" gereklidir. Harvey'in gözleri, Şekil 1'de gösterilen bir çift fototransistör Q2 ve Q3'dir. XNUMX. Bir fototransistör, kasasının üst kısmı çıkarılmış ve tabanı ışıkla aydınlatılmış sıradan bir transistördür. Işık genellikle, aynı zamanda transistör kasası için bir kapak görevi gören bir lens kullanılarak p-n bağlantısına odaklanır.
Işık taban bölgesine çarptığında, transistörden ışığın şiddetiyle orantılı bir kollektör akımı akar, yani normalde taban pimine gidecek olan sinyal artık gelen ışık tarafından üretilir. Bizimki de dahil olmak üzere çoğu durumda, fototransistörün yalnızca iki çıkışı vardır ve temel çıkış yoktur. Fototransistörler, akım-gerilim dönüştürücü devresine göre işlemsel yükselteçlere (op-amp'ler) bağlanır. Elektroniğin temellerinden bildiğiniz gibi, bir işlemsel yükselteç bir akım yükselticisidir. Amplifikatörün çıkış voltajı, evirici girişten akan akıma bağlıdır.Geleneksel bir devrede, çıkış sinyali, sinyalin toplandığı evirici girişe geri beslenir. Geri besleme akımı ve giriş akımı eşit olduğunda, amplifikatör denge durumundadır. Geri besleme devresine bir direnç (Şekil 2'teki R3) dahil edilirse, bu direnç üzerindeki voltaj düşüşü içinden geçen akımla orantılı olacaktır. Bu voltaj ayrıca giriş sinyali ile orantılıdır ve op-amp çıkışındaki pimden alınır. Ek olarak, op-amp'in yararlandığımız başka bir ilginç özelliği daha var. Bu, diferansiyel girişlerin varlığını ifade eder. Bunların özelliği, evirmeyen diferansiyel girişe uygulanan sinyalin, evirici diferansiyel girişteki sinyalden fiilen çıkarılacak olmasıdır. Bir tür dengelenme süreci yaşanıyor. 2 ve 3 numaralı pinlerdeki giriş akımları eşit olduğunda, bunlar birbirini iptal eder ve devreyi dengelemek için geri besleme akımı gerekmez. Bu nedenle, bir sinyal varlığında bile direnç R2 üzerindeki voltaj düşüşü sıfırdır. Giriş akımları, Q1 ve Q2 fototransistörlerinin toplayıcı akımları tarafından belirlenir. Transistörlerin ışıkla eşit ışınımı ile eşit akımlar akar. Mükemmel şekilde eşleşen özelliklere sahip bir çift transistör bulmak imkansız olduğundan, Harvey'in her iki "gözü" arasındaki küçük farkı ortadan kaldırmak için devrede değişken bir direnç VR1 kullanılır. Fototransistörler, Şekil 4'de gösterilene benzer küçük bir panel üzerine yerleştirilmiştir. 1 ve üzerinde güçlü bir kızılötesi LED SDXNUMX bulunan bir bölme ile ayrılır Fototransistörler bu ışık kaynağından çitle çevrildiğinden, radyasyonu doğrudan üzerlerine düşmez. Cihazı yansıtıcı bir yüzeye yaklaştırdığınızda her şey değişir. Işık yüzeyden yansıtılır ve fototransistörler tarafından algılanır. Fototransistörlere ulaşan ışık miktarı, yansıtıcı yüzeyin optik özelliklerine bağlıdır. Harvey'in vizyonunun altında da benzer bir ilke yatıyor. Ayna benzeri bir ışık yüzeyinden, karanlık olandan daha fazla ışık yansıtılacaktır.Beyaz yüzey en yüksek yansıtma özelliğine sahiptir, diğer tüm renklerin yansıtma katsayısı, soğurma katsayılarına bağlı olarak azalır. Siyah bir yüzey en az miktarda ışığı yansıtır.
Karanlık bir arka plan üzerinde beyaz bir çizgi kullanarak Harvey'in eyleminin ilkesini analiz edebilirsiniz. Öncelikle robotu beyaz çizginin tam üzerine yerleştirelim, böylece fotosensörler IR radyasyonuna eşit tepki verir. O zaman IC1'in çıkışında voltaj olmayacaktır. Robotu sola veya sağa hareket ettirirseniz, karşılık gelen fototransistör beyaz çizginin dışına çıkar ve bu nedenle diğerine göre daha az ışık alır. İşlemsel amplifikatörün çıkışında şu veya bu polaritede bir voltaj görünecektir. Artık robotun bu "otoyol" boyunca hareket ettiğinde beyaz çizgiye göre konumuna karşılık gelen bir sinyalimiz var. İşlemsel yükselticinin çıkış voltajı, iki eşikli bir devreye bağlı iki karşılaştırıcıya, IC2 ve IC3'e beslenir. R4 ve R5. Op-amp'in çıkış voltajı ayarlanan aralığın alt sınırının altına düşerse, IC3 üzerindeki karşılaştırıcı tetiklenir ve çıkışı yüksek bir potansiyele ayarlanır. Temel akım Q4 transistörünü açar ve direksiyon motorunu güç kaynağının negatif terminaline (-3 V) bağlar. Motor da direksiyon simidinin dönüş açısını değiştirerek fototransistörlerin ışık alma yüzeyinin beyaz çizgiye göre yer değiştirmesini ortadan kaldırır. Op-amp çıkışındaki voltaj üst sınırı aştığında da aynı şey olur. IC2 üzerindeki karşılaştırıcı ateşler ve Q3 transistörünü açar. Şimdi direksiyon motoru, güç kaynağının pozitif terminaline (+3V) bağlanır ve bir kez daha sapmayı telafi ederek ters yönde döner. Op-amp çıkış voltajı sıfır ise, Q3 ve Q4 transistörlerinin her ikisi de kapalıdır. Robot Harvey Yapmak Artık robotun temel sistemlerine girişimizi tamamladığımıza göre, kendi Harvey robotunuzu yapmak için uzun zamandır beklenen adıma geldik. Bir robot yapmak, özellikle elinizdeki çeşitli malzemeleri kullanıyorsanız, bu kitaptaki el işlerinin çoğundan biraz daha fazla çaba gerektirecektir. Konuyu büyük ölçüde basitleştirdiğimi itiraf etmeliyim. Yeni yılın ilk gününde en yakın radyo parçaları mağazasına gittim ve (kendim yapmaktan daha iyi) tüm mekanik bileşenleri hazır olan uzaktan kumandalı bir oyuncak araba satın aldım. Tatilden sonra çöpe gidecek olan mağazaya iade edilen bozuk bir araba seçtim. Oyuncağın verici ünitesi yoktu, ancak tüm motorları ve hareket kontrol mekanizması çalışır durumda ve çalışır durumdaydı. Her şeyden önce, satın alma çok zaman ve para tasarrufu sağladı. Artık vicdanım rahat olduğuna ve robotun yaratılmasına yönelik çalışmaları nasıl hızlandırdığımı itiraf ettiğime göre devam edelim. İlk olarak, her şeyi arabadan çıkarın. Sadece tekerlekli şaseyi, tahrik tekerleği motorunu ve direksiyon tertibatını kendi motoruyla bırakmak gerekir. Araçta genellikle bir akü bölmesi bulunur. Araba uzaktan kumandalıysa, alıcıyı ve vericiyi gelecekteki ev yapımı cihazlarınız için saklayın. Her şeyden önce, fototransistörlü ve LED'li paneli araç şasisinin altına ve önüne takın. Kalın, koyu plastik bir parçadan, şekli Şek. 4. İstenirse fototransistörleri ve LED'i doğrudan arabanın şasisine monte edebilirsiniz, şasinin en alt noktası ile yolda karşılaşılabilecek engeller arasında yeterli boşluk olması gerekir. Ayrıca, fotodedektörü ne kadar ileri hareket ettirirseniz, yol koşullarındaki küçük değişikliklere (beyaz çizgiden uzak) karşı o kadar hassas olacağını unutmayın. Robotun hızı ile yumuşak hareketi arasında bir uzlaşma sağlamak istiyorsanız, tahrik tekerleklerine daha yakın fototransistörler kurun.
Fototransistörleri LED'den korumayı unutmayın. Amortisör olarak küçük bir parça opak plastik veya kağıt kullanabilirsiniz. Bir sonraki adım, kontrol devresini monte etmektir. Bu kitapta açıklanan cihazların çoğunda olduğu gibi, şeması şekil 5'de gösterilen bir baskılı devre kartı kullanılarak monte edilir. 6 ve parçaların yerleştirilmesi - Şek. XNUMX. Tüm güç kaynaklarının bağlantısını kontrol edin. Bunun için zaman ayırmayın, aksi takdirde robot dengesiz çalışacaktır. Tahrik tekerleği ve direksiyon motorları RC zincirleriyle korunmaktadır (sırasıyla R9, C8 ve R10, C9). Radyo bileşenlerini panoya monte ettikten sonra, radyo kontrol alıcı kartının yerine yerleştirin. Son montaj için, fototransistör kablolarını motorlara giden bağlantı hatlarından mümkün olduğu kadar uzağa sabitleyin. IC1 çok yüksek bir kazanca sahiptir ve girişim sinyallerini kolayca yükseltebilir. Gürültüyle uğraşmanız gerekiyorsa, fototransistörleri bağlamak için korumalı kablo kullanın. Pil bölmesinde Harvey'e güç sağlayan piller için yeterli alan var, ancak bunların dahil edilmesi, iki pilin bağlantı noktasından bir dokunuş yapılarak şemaya göre değiştirilmelidir. Oyuncak arabanın elektrik devresinde bulunan anahtarı kullanın. Robot, toplam voltajı 9 V olan bir dizi pil gerektirir. Bu nedenle, pil bölmesindeki boş alan, bazıları aşağıda tartışılan diğer devre bileşenlerini yerleştirmek için kullanılabilir. Harvey sağlık kontrolü Kurulumun doğru olduğundan emin olduktan sonra, robotun performansının ilk testine geçebilirsiniz. Güç anahtarı kapalıyken, dört adet nikel-kadmiyum şarj edilebilir pili pil bölmesine yerleştirin. Geçiş anahtarını açtıktan sonra, robot ilerlemeli ve dönmelidir. Robotun hareketinin doğasını dikkatlice kontrol edin. Direksiyon, önce bir fototransistöre, sonra diğerine bir el feneri yakılarak test edilebilir. Herhangi bir motorun dönüş yönü yanlışsa, çıkış bağlantılarının kutuplarını ters çevirin. Şimdi Harvey'in robotunun beyaz bir şeritle tanımlanan ve en iyi şekilde siyah bir arka plan üzerine çizilen bir daire üzerindeki çalışmasını kontrol edin. Dairenin yarıçapı, direksiyon simidinin dönüş yarıçapından küçük olmamalıdır. Harvey'i palet şeridine yerleştirdikten sonra gücü açın ve robotun hareketini takip edin. Elektrik kaynağı Harvey robotunun tasarımında, temelde çalışma prensibinde farklılık gösteren iki optoelektronik sistem kullanılmıştır. Bunlardan biriyle (robotun "vizyonu") zaten ilgilenmiştik; çalışması, direksiyon motorunun akımını kontrol eden ışığa duyarlı elemanlar (fototransistörler) tarafından sağlanır.
Robotun bir diğer optoelektronik sistemi ise pilleri şarjlı tutan bir güneş pili. İnanması zor ama Harvey çok az miktarda elektrik "yiyor". Aslında, tamamen şarj edilmiş bir şarj edilebilir pil seti, yaklaşık 1 saatlik otonom çalışma için dayanır. Bundan sonra, robotun çalışmaya devam etmesi için aydınlatılması gerekir. Harvey güneşteyse, hareket halindeyken şarj olur.
İhtiyaçlarını karşılamak için sadece 12 güneş hücresine ihtiyaç var. 80mA veya daha fazla üreten herhangi bir hücre kullanılabilirken, en uygun iki boyut buldum. Şek. 8, dört parçaya bölünmüş üç yuvarlak elemandan yapılmıştır; bu parçalar şekilde gösterilen düzenleme ile seri olarak bağlanmıştır. Sonuç, bir "uğur böceğine" benzer şekilde üç daire şeklinde düzenlenmiş bir dizi öğedir. Harvey'in daha sağlam görünümü, şekil 12'de gösterildiği gibi bir çizgide düzenlenmiş 9 adet hilal şeklindeki eleman kullanılarak elde edilmiştir. XNUMX. Robot bir böcek (çıyan veya solucan) gibi olur ve hareket ettikçe kayar. Tabii ki, başka herhangi bir konfigürasyonda bir pil yapabilirsiniz. Hatta robot için değiştirilebilir kapaklar yaparak robotun kendini daha fazla ifade etmesini sağlayabilirsiniz. Unutulmamalıdır: güneş pilinin çıkış akımı ne kadar düşük olursa, piller o kadar uzun süre şarj olur. Yeterince iyi pil kullanıyorsanız, pilleri aşırı şarj etmemeye dikkat edin. Bkz. 10, nikel-kadmiyum pilleri ve özelliklerini tartışır.
Ek robot ekipmanı Robotu daha fazla değiştirmenin birçok yolu vardır. Örneğin, bir robot, bir çift yanıp sönen parlak "göz" ile donatıldığında muhteşem görünebilir (gerçek ışığa duyarlı "gözler" ile karıştırılmamalıdır). Bir robota ses çıkarması "öğretilebilir". Geniş bir aralıkta sesler üreten bir dizi mikro devre ticari olarak temin edilebilir. Harvey (veya Harrietta) hazır olduğuna göre artık eğlence zamanı. Ve robotik ile aşinalık! Yazar: Byers T.
Optik Sinyalleri Kontrol Etmenin ve Yönetmenin Yeni Bir Yolu
05.05.2024 Primium Seneca klavye
05.05.2024 Dünyanın en yüksek astronomi gözlemevi açıldı
04.05.2024
▪ Kağıt ve plastik belgeler yerine dijital cüzdan ▪ HP EX900 Pro NVMe Sürücüleri ▪ Yardımcı çip Toshiba TC358791XBG
▪ Sitenin Casus şeyler bölümü. Makale seçimi ▪ makale Cilt nedir? ayrıntılı cevap ▪ makale sumak tutarlı. Efsaneler, yetiştirme, uygulama yöntemleri ▪ makale Güç regülatörü. Radyo elektroniği ve elektrik mühendisliği ansiklopedisi ▪ faz tuzağı makalesi. Radyo elektroniği ve elektrik mühendisliği ansiklopedisi
Ana sayfa | Kütüphane | Makaleler | Site haritası | Site incelemeleri
www.diagram.com.ua |
Diğer makalelere bakın bölüm 
En son bilim ve teknoloji haberleri, yeni elektronikler:
Bu sayfanın tüm dilleri