Elektroonika
Roboti komponentide juhtimiseks kasutatakse elektrit. Elektroonika Elektroonika jaguneb Passiivelemendid Pooljuhid Aktiivelemendid 2
Takisti (Oom) Voolu ja pinget piirav element Võib olla ka muutuva takistusega Fototakisti, termotakisti Potentsiomeeter Passiivelemendid 3
Takisti värvikood 4
Kondensaator (Farad) Mahtuvuslik element (nagu pisike aku) Kasutatakse peamiselt toite silumiseks Passiivelemendid 5
Pooljuhid juhivad nagu nimi ütleb voolu vaid ühes suunas Diood Lihtne element, juhib voolu vaid ühes suunas Sobib nt tagurpidi pinge kaitseks Valgusdiood Muundab elektrienergia valgusenergiaks Kasutatakse indikaatoritena Pooljuhid 6
Lülitatavad pooljuhid Transistor (NPN, PNP): On kolme väljaviiguga pooljuhtseadis elektriahelate lülitamiseks ja elektrisignaalide võimendamiseks. Väljatransistor (N-Fet, P-Fet) Lülitatavad elemendid seadmete juhtimiseks Võimendavad elemendid (madala vooluga võimalik lülitada suure vooluga seadmeid) Aktiivkomponendid 7
Kogum aktiiv- ja passiivkomponentidest ühes korpuses mingi kindla ülesande lahendamiseks Kiibid Programmeeritavad kiibid Loogikakiibid Võimenduskiibid Mäluelemendid = 8
Oomi seadust kasutatakse elektrijuhile rakendatud pinge ja juhti läbiva voolutugevuse vahelise sõltuvuse iseloomustamiseks. Voolutugevus juhis on võrdeline juhi otstele rakendatud pingega ja pöördvõrdeline juhi takistusega. Oomi seadus I = U / R 9
Oomi seadus 10
Voolu mõõdame jadamisi tarbijaga, pinget aga paralleelselt. Oomi seadus Takisti väärtus, kui: I=10mA U=5V 11
Pingejagur on elektriahel, mille väljundpinge moodustab osa sisendpingest. Väljundpinge suurus sõltub elektriahela moodustavate takistite takistuse suhtest. U 2 = U 1 (R 2 / (R 1 + R 2 )) Valem tuleneb Ohmi seadusest, mille järgi: Pingejagur I = U 1 / (R 1 + R 2 ) ning: U 2 = I R 2 http://www.raltron.com/cust/tools/voltage_di vider.asp 12
Valgusdioodi töövoolu on vaja piirata, et kaitsta seda läbi põlemise eest LED takisti arvutamine 13
Valgusdioodi töövoolu on vaja piirata, et kaitsta seda läbi põlemise eest LED takisti arvutamine R = U r / I f = (U in - U f ) / I f R on takisti takistus. U r on pingelang takistil. U in on toitepinge. U f on LED-i päripinge. I f on LED-i voolutugevus. 14
LED takisti arvutamine R = U r / I f = (U in - U f ) / I f R on takisti takistus. U r on pingelang takistil. U in on toitepinge. U f on LED-i päripinge. I f on LED-i voolutugevus. 15
Arvutada takisti takistus, kui LED ühendatakse 12 V pingega, LED-i päripinge on 3 V ja pärivool on 20 ma. I f = 20 ma = 0,02 A R = (12-3) / 0,02 = 450 Ω P r = (12-3) 0,02 = 0,18 W Arvutusnäide Koostage LED skeem. 16
Patareid Lihtsad, odavad vooluallikad Akud Taaslaetavad, väga palju erinevaid tehnoloogiaid Kütused Põlemis / keemilise reaktsiooniga saadav energia muundatakse elektrienergiaks Adapterid Vooluvõrgust saadav energia, mis alaldatakse vajalikuks pingeks kasutades trafot või toiteblokki Toiteallikad 17
Pliiakud Odavad ja lihtsad akud Kasutatakse peamiselt autodes ja UPSides Madal energiatihedus Nikkelakud Enamlevinud akud koduelektroonikas (NiMH, NiCd) Suhteliselt hea mahtuvusega ning hinnaga Ohutud Iseeneslik tühjenemine Mäluefekt Akud 18
Liitiumakud Väga hea energiatihedusega Võimaldab väga suuri voolusid Kardavad ülelaadimist ja liiga tühjaks laadimist, lühist, äärmuslikke temperatuure Akud 19
Akude ühendamine 20
Stabiilse pinge saamiseks kasutame pingeregulaatoreid Pingeregulaatorid 21
Seade, mis muundab mingi füüsikalise suuruse elektrisignaaliks. Ümbritseva keskkonna tajumiseks Mida rohkem andureid, seda täpsemini oskab robot oma käitumist planeerida Jagunevad Analoogandurid Andurid Digitaalandurid 22
Lihtsalt kasutatavad andurid, 2 olekut: On või Ei ole Lülitid, Koodrid, diskreetoptika Digitaalandurid 23
Selleks, et analoog andureid kasutada on vaja analoogsignaali digitaalseks muundada Väljundiks on muutuv pinge Tüüpilised andurid Kaugusandurid Keskkonna andurid Analoogandurid 24
Andurid, millesse on sisse ehitatud mõõteloogika Juhitavad üle andmesiini UART, SPI, TWI, USB, PWM Targad andurid 25
Ultraheli kaugusandur - Lai nägemisväli - Odav - Suhteliselt täpne - Ei sõltu materjali värvist HC-SR04 26
Infrapuna jooneandur 8 optopaariga ja juhitava LED olekuga Mõõtekaugus 3mm maapinnast 9.5mm anduritevaheline kaugus Analoogväljund (mõõdetav ka digitaalsisendiga) ; 6/8 kanalit Jooneandur QR 27
Elektrienergia muundamine mehaaniliseks liikumiseks Olulised parameetrid: Voolu eripära ja tarve, mõõtmed, kinnitus, juhtimise keerukus, pöörlemiskiirus (rpm), pöördemoment Jagunevad: Alalisvoolumootor Vahelduvvoolu mootor Servo mootor Samm-mootor Mootorid 28
Töötab alalisvoolul Kiirus lihtsasti reguleeritav pingega Suur pöörlemiskiirus Alalisvoolu mootor Kasutamiseks vaja lisada reduktor Kaotad kiiruses, võidad jõus 29
Kiiruse reguleerimine pingega PWM Mootorite juhtimine Pulsilaius-modulatsioon (PWM) on signaali tüüp mille sagedus ja ühtlasi ka perioodi pikkus on konstantne (enamasti) kuid mõlema poolperioodi pikkus on muutuv. PWM signaale kasutatakse elektromehaaniliste, optiliste, jms. seadmete juhtimiseks. Näiteks mudelismist tuntud servomootorite PWM signaal on 50Hz sagedusega ja 1ms kuni 2ms pikkuse kõrge poolperioodiga. 30
Suuna muutmine toite ümber lülitamisega H-sild Mootorite juhtimine 31
Pisi-Xbee 5 https://www.robotiklubi.ee/projektid/pisi_xbe e5 32
ATxmega32A4 (3,3V loogika) 8 analoogsisendit 8 digitaalset I/O viiku Maksimaalne lubatud koormus 3.3V ahelas on 500mA Töötab 2S LiPo aku peal (max ~8,4V) H-silla kiip DRV8848 Kiirendus - güro LSM330DLC XRF raadiomoodul Pisi-Xbee 5 33
Takistid 34
Kondensaator id 35
Induktiivpool 36
Connector, Pin header 37
Transistorid 38
Dioodid 39
Integraalskeem 40
Toide, maa 41
Valige sobivad andurid enda robotile. Ülesanne 42
http://kodu.ut.ee/~kalevipo/ae_7loeng.pdf http://kodu.ut.ee/~kalevipo/ae_8loeng.pdf Argo Kasemaa. Elektroonika komponendid, 2003. http://home.roboticlab.eu/et/electronics http://www.hkhk.edu.ee/vanker/loogikalylid/inte graalskeemide_korpused.html Soovituslik kirjandus www.google.ee 43
Marianne Nugis e-mail: robotiklubi@robotiklubi.ee tel. +372 53408660