مبانی الکترونیک در روباتیک

سلام !

قصد داشتم از امروز مباحث مربوط به برنامه نویسی رو شروع کنم .

اما چون یکی از دوستان به نام آقای لیدی قراره از این به بعد بیاد و در این وبلاگ بنویسه بنا به خواسته خودشون مباحث مربوط به برنامه نویسی به ایشان واگذار شد .

امروزم مطالبی در مورد لحیم کاری و بعضی قطعات جمع آوری کردم که امیدوارم براتون مفید باشه :

لحیم

یکی از مهمترین مهارتهایی که شما برای ساختن روبات به آن احتیاج دارد لحیم کردن است.
لحیم کردن اتصال دو قطعه فلز به همدیگر از طریق ماده ای به نام قلع می باشد.زمانیکه شمابخواهید دو قطعه سیم مسی را بهم متصل کنید.آندو را به گونه ای روی همدیگر می گذارید.که بدنه لخت آن که روکش پلاستیکی ندارد روی هم قرار بگیرد.سپس نوک هویه را روی آن می گذاریم و قلع را نیز به این اتصال نزدیک می کنیم.زمانیکه قلع ذوب شود.و از حالت جامد خود خارج شود.سبب اتصال دو فلز به یکدیگر می شود.در این لحظه نوک هویه را از محل اتصال دور کنید.پس از مدت زمان کوتاهی قلع حالت روانی خودش را از دست میدهد.و کاملا سفت می شود.،و سبب اتصال دو سیم مسی به یکدیگر می شود.
هدف از لحیم کردن اتصال دو سیم مسی از طریق حرارت و قلع در کمترین زمان ممکن و پایدار ماندن این اتصال پس از لحیم کردن می باشد.قلعی که بر روی سیمها قرار می گیرد.مانع از فساد و زنگ خوردگی بدنه لخت سیمها می شود.لحیم کردن سیمهایی که دچار خوردگی و زنگ زندگی شده اند بسیار
مشکل است.

در هنگام لحیم کردن به نکات زیر توجه کنید.

1-جا ییکه در آن لحیم می کنید.،تهویه خوبی داشته باشد.
2-در هنگام لحیم کردن در محیطی که دود سیگار موجود است قرار نگیرید.چرا که ترکیب دود سیگار
و گازی که در لحیم کردن متصاعد میشود.سبب تولید گاز خطرناکی به نام سیانیدمی شود.،که برای سلامت انسان مضر است.
3-پس از لحیم کردن دستهای خود را بشویید.
4-پس از هر بار لحیم کردن نوک هویه خود را با اسفنجی که بوسیله آب مرطوب شده است.،تمیز کنید.

هویه ها با اندازهای 30 وات یا بیشتر در بازار موجود هستند.
هویه های با وات بالاتر ممکن است در هنگام لحیم کردن به مدارات الکترونیک یا برد شما آسیب برساند.هویه های با وات پایین نیز ممکن است رضایت شما را در لحیم کردن تامیین نکند.
هویه های 30وات برای کار شما ایده آل هستند. زمانییکه هویه گرم شد در کار کردن با آن دقت داشته باشید.که به خودتان آسیب نزنید.،پس از هر با لحیم کردن آنرا در محفظه ای که پایه هویه نامیده می شود.قرار دهید.،اگر هویه را به صورت آزاد بدون پایه هویه روی میز کارتان قرار دهید.به میز کارتان آسیب می زند.هیچ وقت با انگشتانتان گرمی نوک هویه را تست نکنید.
هنگامییکه نوک هویه را به اسفنج مرطوب شده توسط آب می زنید.،صدای جلز ولزی را می شنوید.
مراقب باشید هیچگاه قدرت وپهلوانی خود را با نوک هویه تست نکنید.
هنگام لحیم کردن پف و دودی را مشاهده خواهید کرد.قبل از لحیم کردن کمی صبر کنید.تا هویه حسابی گرم شود.سپس به لحیم کردن بپردازید.

مدارات الکترونیکی

الکترییسته همواره در مسیرهای بسته جاری می شود.،برای درک مسیر بسته و مسیر باز به روشن وخاموش شدن یک LED توسط یک باطری می پردازیم.الکتریسیته از منبع تغذیه جاری شده و پس از عبور از یک مسیر هادی مثل سیم به باری مثل LED که مصرف کننده بار است می رسد.
بار در واقع انرژی الکتریسیته را به نوعی دیگر از انرژی مثل نور تبدیل می کند.
در صورتیکه کلید بسته شود جریان از منبع به سمت LED می رود.و از LED به سمت منبع برمی گردد.در صورت وجود این مسیر بسته است.،که LED روشن می شود.سیمها معمولا رابط بین باطری وبار هستند.، جنس آنها معمولا از مس یا هر فلز دیگری که در مقابل زنگ زدگی مقاوم هستند.،می باشد.برای حفاظت از مدار وجلوگیری از ارتباط مدارات به یکدیگر همواره از سیمهای روکش دار استفاده می شود.روکش سیمها معمولا از جنس پلاستیک است.وبه آن عایق(insulation)می ویند.

کلیدها (switch)

کلیدهاجز قطعاتی هستند که اجازه می دهند جریان از یک سمت به سمت دیگر جاری شود یا جاری نشود.در شکل زیر یک کلید سه حالته را مشاهده می کنید.شما میتوانید هر کدام از سمتهای چپ وراست این کلید را به طور مثال قسمت چپ را با یک مقاومت به یک LED سبز رنگ وقسمت راست رابا یک مقاومت به یک LED قرمز رنگ وصل کنید.پایه وسط را به منبع تغذیه وصل کنید.زمانیکه کلید به سمت چپ یا راست منحرف می شود باعث روشن شدن LED های قرمز یا سبز می شود.

LED

LED مخفف سه کلمه LIGHT (نور)،emitting(ساتع کننده)،Diode است.در واقع یعنی دیودهای ساتع کننده نور،LED در واقع نوعی از نیمه هادیها هستند. که با عبور جریان از آنها در یک جهت نه هر دو جهت از خود نور ساتع می کنند.پایه بلندتر آن پایه مثبت و پایه کوتاهتر آن پایه منفی است.

توان(Power)

یکی از مهمترین گزینه هایی که در زمینه طراحی روبات به آن احتیاج دارید بحث توان است.،توان در مکانیک از حاصلضرب نیرو درسرعت ایجاد می شود.

زمانیکه نیرو بر حسب نیوتن اندازه گیری می شود.،واحد آن (kg*m/s^2)است.،واحد سرعت نیز m/s
می باشد.وفرمول نیرو به صورت زیر محاسبه می شود.

m جرم و a شتاب می باشد.در واحدهای انگلیسی واحد جرم پوند(Pound)است.،و واحد نیرو lbf می باشد.



فرمول توان در الکتریسیته از رابطه زیر پیروی می کند.

V ولتاژ الکتریکی و I جریان الکتریکی گذرنده از نیمه هادی است.

با جا گذاری قانون اهم در رابطه بالا فرمول زیر حاصل خواهد شد.

رابطه فوق فرمول دیگری از محاسبه توان است.که از تقسیم توان 2 ولتاژ نیمه هادی بر مقاومت آن حساب می شود.
برای فهمیدن بحث توان در ابتدا یک عدد مقاومت 1 کیلو وسپس یک عدد مقاومت 100 اهم را با یک منبع تغذیه 9 ولت سری کنید.زمانیکه مقاومت 1 کیلو را با منبع تغذیه سری می کنید و با دست خود آنرا لمس می کنید.گرمای زیادی را حس نمی کنید.اما وقتی این کار را با مقاومت 100 اهم انجام می دهید.این مقاومت فورا گرم می شود.با توجه به فرمول بالا برای مقاومت 1 کیلو توان 0.081 است و برای مقاومت 100 اهم توان 0.81 است.همانطور که مشاهده می کنید هر چه قدر مقاومت کمتر باشد.توان تولید شده در آن بیشتر است.چرا که هر چه قدر مقاومت کمتر باشد جریان عبوری از آن بیشتر است.
مقاومتها عموما 1/4 وات هستند.مقاومتها با واتهای بالاتر نیز وجود دارند.هر چه قدر وات یک مقاومت بالاتر باشد.،اندازه آن بزرگتر خواهد بود.وتحمل آن در برابر گرمای ایجاد شده از عبور جریان در آن بیشتر خواهد بود.

باتری

روباتها برای تغذیه از باتریهای خورشیدی یا باطری های معمولی استفاده می کنند.برخی نیز دارای خازنهایی با ظرفیت بالا هستند.که انرژی الکتریکی را در خود ذخیره می کنند.،و سپس این انرژی در روبات دشارژ می شود.وباطری به طور مستقیم به روبات متصل نمی شود.عموما در روباتها تغذیه موتورها بهع طور مسیتقیم و جدا از بقیه بدنه روبات داده می شود.هر چه قدر اندازه موتورها کوچکتر باشد جریانی که از آنه می گذرد.، کمتر خواهد بود.
باتری ها دارای انواع مختلفی هستند.
1-باتری های رادیویی الکالینalkaline
2-باتر یهای (NiMH) ترکیب هیدروژن دار از نیکل وفلز
3-باتریهای (NiCad)ترکیب نیکل و کادمیم
باتریهای (NiMH)از باتریهای (Nicad) بهتر است چرا که گازهای سمی خطرناکی که تولید می کنند به مراتب کمتر از (Nicad)است.
در انتخاب باتری برای روبات به نکات زیر توجه کنید.
1-سایز واندازه روبات
2-عملکرد روبات
3-سرعت روبات
4-زمان شارژ ودشارژ باتری در صورت قابل شارژ بودن

باتری ها جریان و ولتاژ خروجی متفاوتی را دارند.

موفق و پیروز باشید !