۲۰ بلوک کاربردی و ساده برای کنترل حرکت (قسمت دوم)

5 (100%) 1 vote

بلوک ۱۱: تامین توان کمکی

در برخی از کاربرد ها، با سرعتی که به واسطه بار تعیین می شود، کار می کند.

ولی اگر به هر دلیل بار افزایش یابد (مثلا روبوت با یک مانع رو به رو شود)، امکان توفق موتور وجود دارد.

در چنین حالتی، اعمال یک توان کمکی موقت ربات را قادر میسازد تا مانع را از سر راه خود بردارد.

چنین توان تقویتی کمکی را می توان با اعمال ولتاژ لحظه ای که مقدار آن بیش از ولتاژ نامی موتور باشد، ایجاد کرد.

وقتی کلید S1 فشرده نشده باشد، توان از باتری B2 به موتور اعمال می شود ، زمانی که کلید S1 به صورت لحظه ای فشرده شود، ولتاژ اعمالی به موتور به مقدار B1 افزایش پیدا می کند.

این توان تقویتی کمکی در اغلب اوقات برای کمک به ربات یا دستگاه دیگر به منظور عبور از مانع یا جابجایی آن کافی است.

در این پروژه ها می توان از یک رله دارای عملکرد تقویت کمکی استفاده نمود.

برای کنترل عملکر این بلوک تقویت کمکی می توان از سنسور ها یا حتی میکروپروسسور استفاده کرد.

کار دیود D2 جلوگیری از اتصال کوتاه شدن منبع B1 به هنگام فشرده شدن کلید S1 می باشد.


بلوک ۱۲: تقویت کمکی توان چند مرحله ای

بلوک ۱۱ را می توان برای بهره گیری از چندین باتری تقویت کمکی تغییر داد، به این ترتیب اپراتور یا کاربر قادر به انتخاب مقادیر افزایش ولتاژ مختلف میگردد.

این عمل به صورتی که در شکل زیر نشان داده شده است، قابل انجام است.

به خاطر داشته باشید که باتری های کمکی نباید برای مدت زمان طولانی به موتور متصل باشند، چرا که این عمل باعث می شود که موتور ولتاژی بیش از ولتاژ نامی را تحمل کند.

تحمل این ولتاژ اضافی برای مدت زمان عملکرد کوتاه ( حدود چند ثانیه ) قابل قبول است ولی در مدت زمان طولانی، باعث گرم شدن بیش از حد موتور میگردد.


بلوک ۱۳: اضافه نمودن اینرسی

هنگامی که یک موتور DC روشن می شود، این موتور با حداکثر توان شروع به کار می کند و می خواهد تمامی گشتاورش را به باری که قرار است حرکت داده شود، اعمال کند.

تاثیر این عملکرد ناگهانی تمایل به تغییرات آنی در موقعیت مکانی است که این پدیده در برخی از حالت ها تعادل سیستم را نیز تحت تاثیر قرار می دهد.

به همین دلیل به هنگام خاموش کردن نیز، موتور میخواهد به صورت ناگهانی توقف کند که باز همان اثرات قبلی را به دنبال دارد.

برای مثال، اگر از موتور برای حرکت دادن یک ربات استفاده شده باشد، این توقف ناگهانی می تواند باعث واژگون شدن ربات می گردد.

با استفاده از بلوک نشان داده شده، می توان به یک موتور DC تا اندازه ای اینرسی اضافه نمود.

این بدان معنی است که به هنگام روشن کردن مدار، به دلیل شارژ شدن خازن، موتور به صورت “نرم” راه اندازی می شود، این حالت به وسیله منحنی زیر نشان داده شده است.

به دلیل همان اصول فوق الذکر، هنگامی که موتور خاموش شود، انرژی ذخیره شده در خازن تخلیه می شود که این امر باعث کاهش تدریجی توان موتور طی چند ثانیه میگردد.

هر جقدر مقدار خازن بزرگتر باشد، مقدار اینرسی اضافه شده نیز بیشتر است.

به عنوان مثال، این امر در یک ربات باعث می شود که دستگاه ها با یک توقف آنی به هنگام خاموش شدن موتور روبرو نشوند و به دلیل وحود اینرسی، توقف به صورت نرم انجام گیرد.

برای این منظور می توانید بسته به نوع کاربرد، خازن هایی با ظرفیت ۱۰۰μF تا ۴۷۰۰μF را برای استفاده با موتور های با مشخصه حداکثر ۱A و ۱۵V مورد آزمایش قرار دهید.


بلوک ۱۴: کلید سری-موازی

یک روش جالب برای تقویت توان اعمالی به یک موتور استفاده از دو باتری است.

هنگامی که این دو باتری به صورت موازی متصل شوند، جریان بیشتری فراهم می آید ولی ولتاژ کمتر است.

زمانی که این تو باتری به شکل سری متصل شوند، ولتاژ بیشتری اعمال می شود ولی جریان کمتر است.

عمل کلید زنی به صورتی که در شکل زیر نشان داده شده است، قابل انجام است.

در این کلید از یک کلید DPDT استفاده می شود.

البته، به جای کلید می توان از کنتاکت های یک رله نیز استفاده نمود.

نکته مهمی که درباره این مدار باید مورد توجه قرار گیرد، این است که باتری ها باید دارای ولتاژ یکسان باشند.

اگر ولتاژ باتری ها متفاوت باشد، هنگامی که باتری ها موازی شوند، جریان به باتری دارای ولتاژ کمتر وارد میشود.

از آنجا که هیچ عنصری برای محدود کردن این جریان وجود ندارد، ممکن است باتری ها صدمه ببینند.

به خاطر داشته باشید که از همین بلوک می توان برای اتصال هر منبع ولتاژ (یا سیگنال) دیگر به صورت سری یا موازی استفاده کرد.


بلوک ۱۵: سری و موازی کردن موتور ها

همانگونه که در بلوک موجود در شکل بالا نشان داده شده است، یک کاربرد مهم دیگر برای کلید سری – موازی کنترل دو موتور می باشد.

موتور های به کار رفته در این مدار باید دارای مشخصه های یکسان (ولتاژ و جریان) باشند.

هنگامی که موتور ها به صورت موازی متصل شوند، هر دوی آن ها با ولتاژ اصلی منبع تغذیه می شوند.

هنگامی که موتور ها به صورت سری متصل شوند، ولتاژ اعمالی به دو قسمت تقسیم می شود و هر کدام از موتور ها نیمی از ولتاژ تغذیه را دریافت می کنند و هر دو موتور در حالت سرعت پایین کار می کنند.

اما مدار همواره به این صورت عمل نمیکند.

اگر بار یکی از موتور ها بیش از دیگری باشد، دیگر ولتاژ به دو قسمت مساوری تقسیم نمی شود.

موتور دارای بار بیشتر، با ولتاژ کمتر و موتور دیگر با ولتاژ بیشتری کار خواهد کرد.

به عبارت دیگر، در این مدار، ولتاژ دو سر هر موتور به بار موتور بستگی دارد.


بلوک ۱۶: LDE نشان دهنده جهت

بلوک نشان داده شده را می توان با موتور های DC که از منبع ۳V تغذیه می شوند، به کار برد.

روشن شدن هر کدام از LED ها به جهت عبور جریان از مدار بستگی دارد.

میتوانید از یک LED سبز رنگ برای نشان دادن جهت چرخش مستقیم و از یک LED زرد رنگ برای نشان دادن جهت چرخش معکوس استفاده کنید.

مقدار مقاومت R مطابق جدول زیر به ولتاژ اعمالی به مدار بستگی دارد.

R
Voltage
47Ω
3V
105Ω
4.5V
390Ω
6V
680Ω
9V
1.2kΩ
12V
1.8kΩ
15V
2.7kΩ
18V
3.3kΩ
24V
4.7kΩ
36V
6.8kΩ
48V

اکر موتور با استفاده از یک مدار کنترل سرعت با گستره ای از ولتاژ ها کار کند، مقدار مقاومت، متناظر با بیشترین ولتاژ اعمالی انتخاب می شود.

تمامی مقاومت ها ار نوع ۱/۴W با تولرانس ۲۰% هستند.


بلوک ۱۷: نشان دهنده جریان

هنگامی که از موتور جریان عبور می کند، LED موجود در بلوک نشان داده شده روشن می شود.

سه دیود موجود باعث افت ولتاژی حدود ۲٫۱V می شوند.

LED قرمز رنگ به ولتاژی در حدود ۱٫۶V برای بایاس مستقیم و نورانی شدن نیاز دارد.

در صورتی که از نوع دیگری از LED (نظیر زرد رنگ که به ۱٫۸V یا سبز رنگ مه به ۲٫۱V نیاز دارد) استفاده نمایید، لازم است که یک یا دو دیود دیگر نیز برای افزایش مقدار افت ولتاژ به مدار اضافه کنید.

در هر صورت، به خاطر داشته باشید که این دیود ها مقدار ولتاژی را که قرار است به موتور اعمال شود، کاهش می دهند.


بلوک ۱۸: افزودن صدا (I)

فرایند کلید زنی که در داخل یک موتور DC رخ می دهد، صوتی را با فرکانس کاری موتور ایجاد می کند.

اگر یک بلندگو به صورت سری با یک موتور DC متصل شود، ولتاژ ایجاد شده توسط فرآیند کلیدزنی را میتوان به عنوان یک سیگنال در نظر گرفته و آن را از بلنگو پخش نمود.

این عمل هدف بلوک نشان داده شده است.

یم یا دو دیود که به صورت موازی با بلنگو قرار داده شده اند، از ایجاد افت ولتاژ در این عنصر (به دلیل وجود امپدانس آن) جلوگیری کرده و گشتاور و سرعت موتور را ثابت نگه میدارند.

از هر نوع بلندگوی کوچک ( ۲ تا ۴ اینچ و ۴ تا ۸ اهم) میتوان در این بلوک استفاده نمود.

این بلوک از دو دیود استفاده می کند و فقط برای عبور جریان در یک جهت در نظر گرفته شده است.


بلوک ۱۹: افزودن صدا (II)

مبدل های پیزوالکتریک کوچک که به صورت موازی با موتور های DC قرار گرفته باشند، سیگنال تولید شده در فرآیند کلید زنی را به صوت تبدیل می کنند.

وجود دیود الزامیست چرا که بیزر (Buzzer) از ولتاژ معکوس که در فرآیند کلیدزنی به وسیله اندوکتانس ایحاد شده توسط سیم پیچ های موتور تولید می شود، تغذیه می گردد.


بلوک ۲۰: کنترل دو موتوری دو سیمه

مداری که در شکل زیر نشان داده شده است، ترکیبی از بلوک های ۱ ، ۲ و ۷ به صورت یک بلوک کاربردی پیچیده برای پروژه های رباتیک و مکاترونیک می باشد.

بلوک۱، بلوک کنترل off/on برای دو موتور (M1 , M2) است.

کلید S2 جهت جریان در مدار راه دور را که M1 و M2 در آن قرار گرفته اند، کنترل می کند.

در ساختار این مدار، M1 نسبت به تغییر جهت جریان حساس است و با تغییر جهت جریان، جهت M1 نیز معکوس می شود، ولی M2 به دلیل وجود بلوک ۷، به جهت جریان حساس نیست و زمانی که جهت جریان معکوس می شود، جهت M2 تغییر نمی کند.

یکی از کاربرد های این بلوک، رباتی است که در آن یک پنکه از همان مداری که موتور محرکه را تغذیه می کند، استفاده می نماید.

موتور پنکه در این حالت M2 می باشد.

اگر جهت جریان در مدار عوض شود، پنکه در همان جهت قبلی به چرخش خود ادامه می دهد.

 

فیسبوک توییتر گوگل + لینکداین تلگرام واتس اپ کلوب

دیدگاهتان را بنویسید

نشانی ایمیل شما منتشر نخواهد شد. بخش‌های موردنیاز علامت‌گذاری شده‌اند *