آموزش گام به گام رباتیک

[Mehdi.Aref 26780]

قسمت بیستم

 

ترانزیستورها

 

در اولیــن ماههــای سـال 1948 نخسـتین نمـونـه از یـک ترانزیـسـتـور (Transistor) که بدنه فلزی داشت در مجموعه آزمایشگاه های Bell ساخته شد

 

این ترانزیستور که قرار بود جایگزین لامپهای خلاء الکترونیک شود Type A نام گرفت. Type A که کاربرد عمومی داشت و بسیار خوب کار می کرد یکسال بعد به تعداد 3700 عدد تولید انبوه شد تا در اختیار دانشگاه ها، مراکز نظامی، آزمایشگاه ها و شرکت ها برای آزمایش قرار گیرد. تصویر زیر تصویر اولین ترانزیستور است.

 

 

جالب است که بدانید این اختراع در زمان خود آنقدر مهم بود که هر عدد از این ترانزیستورها در بسته بندی جداگانه با شماره سریال و مشخصات کامل نگهداری می شدند. همانطور که در شکل مشاهده می شود این ترانزیستور تنها دارای دو پایه بود. Collector (کلکتور) و Emitter (امیتر) و پایه Base (بیس) به بدنه فلزی آن متصل بود.

 

تولید ترانزیستورهای بدنه فلزی تا سال 1950 ادامه داشت تا اینکه در این سال در آزمایشگاه های Bell اولین ترانزیستور با بدنه پلاستیکی ساخته شد. طبیعی بود که در اینحالت ترانزیستور می بایست سه پایه داشته باشد. اما به دلیل مشکلاتی که در ساخت این ترانزیستور وجود داشت تولید آن به حالت انبوه نرسید و در همان سال ترانزیستور های جدید دیگری با پوشش پلاستیکی جایگزین همیشگی آن شدند.

 

لازم به ذکر است که به عقیده بسیاری از دانشمندان، ترانزیستور بزرگترین اختراع بشر در قرن نوزدهم بوده که بدون آن هیچ یک از پیشرفت های امروزی در علوم مختلف امکان پذیر نبوده است. تمامی پیشرفت های بشر که در مخابرات، صنعت حمل و نقل هوایی، اینترنت، تجهیزات کامپیوتری، مهندسی پزشکی و ... روی داده است همگی مرهون این اختراع میباشد.

 

ترانزیستور وسیله ای است که جایگزین لامپهای خلاء - الکترونیک - شد و توانست همان خاصیت لامپها را با ولتاژهای کاری پایین تر داشته باشد. ترانزیستورها عموما" برای تقویت جریان الکتریکی و یا برای عمل کردن در حالت سوییچ بکار برده می شوند. ساختمان داخلی آنها از پیوندهایی از عناصر نیمه هادی مانند سیلیکون و ژرمانیوم تشکیل شده است.

 

تصویر زیر، تصویر یک ترانزیستور امروزی است که در بازار یافت می شود:

 

 

 

انواع ترانزیستورهای 3 پایه

 

بصورت استاندارد دو نوع ترانزیستور بصورت PNP و NPN داریم. انتخاب نام آنها به نحوه کنار هم قرار گرفتن لایه های نیمه هادی و پلاریته آنها بستگی دارد.

 

 

در اوایل ساخت این وسیله الکترونیکی و جایگزینی آن ها با لامپهای خلاء، ترانزستورها اغلب از جنس ژرمانیم و بصورت PNP ساخته می شدند اما محدودیت های ساخت و فن آوری از یک طرف و تفاوت بهره دریافتی از طرف دیگر، سازندگان را مجبور کرد که بعدها بیشتر از نیمه هادیی از جنس سیلیکون و با پلاریته NPN برای ساخت ترانزیستور استفاده کنند.

 

تفاوت خاصی در عملکرد این دو نمونه وجود ندارد.

 

ترانزیستور دارای سه پایه است

 

این پایه ها به نامهای Base (پایه) ، Collector (جمع کننده) و Emitter (منتشر کننده) مشخص می شوند. اگر به ساختار لایه ای یک ترانزیستور دقت کنیم بنظر تفاوت خاصی میان Collector و Emitter دیده نمی شود اما واقعیت اینگونه نیست. چرا که ضخامت و بزرگی لایه Collector به مراتب از Emitter بزرگتر است و این عملا" باعث می شود که این دو لایه با وجود تشابه پلاریته ای که دارند با یکدیگر تفاوت داشته باشند. با وجود این معمولا" در شکل ها برای سهولت این دو لایه را بصورت یکسان در نظر می گیرند.

 

طرز کار ترانزیستور به اینصورت است، چنانچه پیوند BE را بصورت مستقیم بایاس (Bias به معنی اعمال ولتاژ و تحریک است) کنیم بطوری که این پیوند PN روشن شود (برای اینکار کافی است که به این پیوند حدود ۰.۶ تا ۰.۷ ولت با توجه به نوع ترانزیستور ولتاژ اعمال شود)، در آنصورت از مدار بسته شده میان E و C می توان جریان بسیار بالایی کشید.

 

در حالت عادی میان E و C هیچ مدار بازی وجود ندارد اما به محض آنکه شما پیوند BE را با پلاریته موافق بایاس کنید، این پیوند تقریبا" بصورت اتصال کوتاه عمل می کند و شما عملا" خواهید توانست از پایه های E و C جریان قابل ملاحظه ای بکشید.

 

بنابراین مشاهده می کنید که با برقراری یک جریان کوچک Ib شما می توانید یک جریان بزرگ Ic را داشته باشید. این مدار اساس سوئیچ های الکترونیک در مدارهای الکترونیکی است. بعنوان مثال شما می توانید در مدار کلکتور یک رله قرار دهید که با جریان مثلا" چند آمپری کار می کند و در عوض با اعمال یک جریان بسیار ضعیف در حد میلی آمپر - حتی کمتر - در مدار بیس که ممکن است از طریق یک مدار دیجیتال تهیه شود، به رله فرمان روشن یا خاموش شدن بدهید.

[Mehdi.Aref 26780]

قسمت بیست و یکم

 

سنسورها

 

سنسورها اغلب برای درک اطلاعات تماسی، تنشی، مجاورتی، بینایی و صوتی به‌کار می‌روند.

 

 

عملکرد سنسورها بدین‌گونه است که با توجه به تغییرات فاکتوری که نسبت به آن حساس هستند، سطوح ولتاژی ناچیزی را در پاسخ ایجاد می‌کنند، که با پردازش این سیگنال‌های الکتریکی می‌توان اطلاعات دریافتی را تفسیر کرده و برای تصمیم‌گیری‌های بعدی از آن‌ها استفاده نمود.

 

سنسورها را می‌توان از دیدگاه‌های مختلف به دسته‌های متفاوتی تقسیم کرد که در ذیل می‌آید:

سنسور محیطی: این سنسورها اطلاعات را از محیط خارج و وضعیت اشیای اطراف ربات، دریافت می‌نمایند.

 

سنسور بازخورد: این سنسور اطلاعات وضعیت ربات، از جمله موقعیت بازوها، سرعت حرکت و شتاب آن‌ها و نیروی وارد بر درایورها را دریافت می‌نمایند.

 

سنسور فعال: این سنسورها هم گیرنده و هم فرستنده دارند و نحوه کار آن‌ها بدین ترتیب است که سیگنالی توسط سنسور ارسال و سپس دریافت می‌شود.

سنسور غیرفعال: این سنسورها فقط گیرنده دارند و سیگنال ارسال شده از سوی منبعی خارجی را آشکار می‌کنند، به‌ ‌همین دلیل ارزان‌تر، ساده‌تر و دارای کارایی کمتر هستند.

 

سنسورها از لحاظ فاصله‌ای که با هدف مورد نظر باید داشته باشند به دو قسمت تقسیم می‌شوند:

 

1. سنسور تماسی: این نوع سنسورها در اتصالات مختلف محرک‌ها مخصوصا در عوامل نهایی یافت می‌شوند و به دو بخش قابل تفکیک‌اند.

 

سنسورهای تشخیص تماس

 

سنسورهای نیرو-فشار

 

2. سنسورهای مجاورتی: این گروه مشابه سنسورهای تماسی هستند، اما در این مورد برای حس کردن لازم نیست حتما با شی در تماس باشد. عموما این سنسورها از نظر ساخت از نوع پیشین دشوارترند ولی سرعت و دقت بالاتری را در اختیار سیستم قرار می‌دهند.

[Mehdi.Aref 26780]

قسمت بیست و دوم

 

در مورد میکروکنترلرها بیشتر بدانیم

 

میکروکنترلر ها حکم یک کامپیوتر در ابعاد کوچک و قدرت کمتر را دارند

 

 

 

 

بیشتر این آی سی ها برای کنترل و تصمیم گیری استفاده می شود چون طبق الگوریتم برنامه ی آن عمل می کند این آی سی ها برای کنترل ربات ها تا استفاده در کارخانه صنعتی کار برد دارد

 

میکرو کنترلر ها دارای کامپایلرهای خاصی می باشد که با زبان های Assembly basic, c می توان برای آنها برنامه نوشت سپس برنامه نوشته شده را توسط دستگاهی به نام programmer که در این دستگاه ای سی قرار می گیرد و توسط یک کابل به یکی از در گاه های کامپیوتر وصل می شود برنامه نوشته شده روی آی سی انتقال پیدا میکند و در Rom ذخیره می شود

 

امکانات میکرو کنترلرها یکسان نیست و هر کدام امکانات خاصی را دارا می باشند و در قیمت های مختلف عرضه می شود.

 

در صورتی که بخواهیم میکروکنترلر را با میکروپروسسور مقایسه کنیم می توان به مورد زیر اشاره کرد

 

1. یک میکرو کنترلر را می توان طوری برنامه ریزی کرد که کار چندین گیت منطقی را انجام دهد.

 

2. تعداد آی سی هایی که در مدار به کار میرود به حداقل می رسد.

 

3. به راحتی می توان برنامه میکرو کنترلر را تغییر داد و تا هزاران بار میتوان روی میکرو برنامه های جدید نوشت و یا پاک کرد.

 

4. به راحتی می توان از روی یک مدار منطقی کپی کرد و مشابه آن را ساخت ولی در صورتی که از میکرو کنترلر استفاده شود و برنامه میکرو را قفل کرد به هیچ عنوان نمی توان از آن کپی گرفت .

 

ممکن است سوال دیگری مطرح گردد و آن تفاوت میکروپروسسور با میکروکنترلر است:

 

میکروپرسسور نیز یک پردازنده است و برای کار باید به آن چیپ های حافظه و قطعاتی را اضافه کرد این امکان زمانی مناسب است که بر حسب نیاز حافظه مناسب و قطعات دیگر مانند تایمرها و غیره به میزان بیشتری مورد استفاده باشد عین این نوع ودارات آن است که مدار خیلی پیچیده می شود و از لحاظ هزینه هم هزینه بیشتر می گردد به همین دلیل امروزه از میکروپرسسورها کمتر استفاده می شود زیرا میکرو کنترلر های جدید با حافظه های زیاد تعداد تایمر زیاد پورت های زیاد و تنوع بسیار زیاد انها بر حسب این امکانات دست ما را باز گذاشته است تا دیگر میکروپرسسورها را فراموش کنیم.

[Mehdi.Aref 26780]

قسمت بیست و سوم

 

نرم افزار شبیه سازی ربات ها

 

نرم افزارهای اندکی در زمینه شبیه سازی ربات ها وجود دارد که یکی از آنها نرم افزار Microsoft robotic است که نرم افزاری با حجم زیاد و پر دردسر می باشد.

 

 

نرم افزار دیگر که توسط یک فرد سوئدی به نام Olivier Michel طراحی و توسعه داده شده است به نام webots است از مزایای این نرم افزار کم حجم بودن ، سرعت نصب بالا و محیطی تقریبا ساده با آزادی عمل بسیار است که فرد با آشنایی با برنامه نویسی به زبان C یا ++C یا جاوا قادر به اعمال هرگونه تغییری می باشد. همچنین می تواند با نرم افزار matlab ارتباط برقرار کند.

 

از ویژگی های خوب این نرم افزار دارا بودن تمام سنسورهای لازم برای طراحی ربات است و گرافیک بالا و مثال های متعدد بگونه ای که بیش از 5000 دانشگاه از این نرم افزار برای طراحی ربات استفاده می کنند .

 

در webots بوسیله محیط گرافیکی تک تک المانهای ربات کنار هم مفصل می شوند و هر کدام داری یک مرز مشخص خواهد بود و جرم و ویژگی های مکانیکی مشخص مانند اینرسی یا ضریب جهش الاستیسیته و سایر خواص به طوری که یک محیط کاملا نیوتنی را نخست فرد آماده می کند و سپس در این محیط ربات خود را می سازد و قرار می دهد و شروع به حرکت می کند و نتایج ان را به عینه می بیند . در صورت برخورد ربات با هر شی خارجی که دارای جرم و حجم است به مانند محیط واقعی تصادم صورت می گیرد و هر اتفاقی بسته به نیروها ممکن است بیفتد . لذا رباتی که در این نرم افزار شبیه سازی شود و با موفقیت ماموریتش را انجام بدهد در محیط طبیعی و پس از ساخت هم با همین موفقیت روبرو خواهد شد و webots یک محک بسیار عالی برای ساخت یک ربات است.

 

تمام الگوریتم حرکت و گریز از مانع ربات بوسیله برنامه نویسی به زبان C نوشته می شود پس از اینکه ربات در محیط توانست بایستد و شروع به حرکت متعادل کند . همه موتورها و محرکها در نهایت بوسیله برنامه کنترل ربات هدایت می شوند و محیط هم در صورت غیر هوا بودن مانند آب در رباتهای زیرآبی باید بوسیله برنامه نویسی به زبان c شبیه سازی شود و ویژگی هایش توضیح داده شود.

[Mehdi.Aref 26780]

قسمت بیست و چهارم

 

موتورهای القایی AC

 

موتورهای القایی AC عمومی ترین موتورهایی هستند كه در سامانه های كنترل حركت صنعتی و همچنین خانگی استفاده می شوند.

 

 

طراحی ساده و مستحكم , قیمت ارزان , هزینه نگه داری پایین و اتصال آسان و كامل به یك منبع نیروی AC امتیازات اصلی موتورهای القایی AC هستند.انواع متنوعی از موتورهای القایی AC در بازار موجود است.موتورهای مختلف برای كارهای مختلفی مناسب اند.با اینكه طراحی موتورهای القایی AC آسانتر از موتورهای DC است , ولی كنترل سرعت و گشتاور در انواع مختلف موتورهای القایی AC نیازمند دركی عمیقتر در طراحی و مشخصات در این نوع موتورهاست.

 

مانند بیشتر موتورها , موتورهای القایی AC نیز یك قسمت ثابت بیرونی به نام استاتور و یك روتور كه در درون آن می چرخد دارند , كه میان آن دو یك فاصله دقیق كارشناسی شده وجود دارد.به طور مجازی همه موتورهای الكتریكی از میدان مغناطیسی دوار برای گرداندن روتورشان استفاده می كنند. یك موتور سه فاز القایی AC تنها نوعی است كه در آن میدان مغناطیسی دوار به طور طبیعی بوسیله استاتور به خاطر طبیعت تغذیه گر آن تولید می شود.در حالی كه موتورهای DC به وسیله ای الكتریكی یا مكانیكی برای تولید این میدان دوار نیاز دارند یك موتور القایی AC تك فاز نیازمند یك وسیله الكتریكی خارجی برای تولید این میدان مغناطیسی چرخشی است.

 

در درون هر موتور دو سری آهنربای مغناطیسی تعبیه شده است.در یك موتور القایی AC یك سری از مغناطیس شونده ها به علت تغذیه AC به پیچه های استاتور متصل است. بخاطر طبیعت متناوب تغذیه ولتاژ AC بر اساس قانون لنز نیرویی الكترومغناطیسی به روتور وارد می شود (درست شبیه ولتاژی كه در ثانویه ترانسفورماتور القا می شود) بنابر این، سری دیگر از مغناطیس شونده ها خاصیت مغناطیسی پیدا می كنند. نام موتور القایی از اینجا ناشی شده است. تعامل میان این مگنت ها انرژی چرخیدن یا تورك (گشتاور) را فراهم می آورد.در نتیجه موتور در جهت گشتاو بوجود آمده چرخش می كند.

[Mehdi.Aref 26780]

قسمت بیست و پنجم

 

چگونه از سنسور استفاده کنیم؟

در حالت کلی دو روش عمده در استفاده از سنسورها وجود دارد

 

 

در مقاله "سنسورها" در مورد سنسور ها و انواع آن به صورت مختصر گفته شد حال به روش های استفاده می پردازیم:

 

در حالت کلی دو روش عمده در استفاده از سنسورها وجود دارد که شامل:

 

1. حس کردن استاتیک:در این روش محرک‌ها ثابت‌اند و حرکت‌هایی که صورت می‌گیرد بدون مراجعه لحظه‌ای به سنسورها صورت می‌گیرد. به عنوان مثال در این روش ابتدا موقعیت شی تشخیص داده می‌شود و سپس حرکت به سوی آن نقطه صورت می‌گیرد.

 

2. حس کردن حلقه بسته: در این روش بازوهای ربات در طول حرکت با توجه به اطلاعات سنسورها کنترل می‌شوند. اغلب سنسورها در سیستم‌های بینا این‌گونه‌اند.

 

لحاظ کاربردی با نمونه‌هایی از انواع سنسورها در ربات آشنا می‌شویم که شامل:

 

سنسورهای بدنه ، سنسور جهت‌یاب مغناطیسی ، سنسورهای فشار و تماس ، سنسورهای گرمایی ، سنسورهای بویایی ، سنسورهای موقعیت مفاصل می شوند که به چند مود اشاره داریم

 

سنسورهای بدنه (Body Sensors) : این سنسورها اطلاعاتی را درباره موقعیت و مکانی که ربات در آن قرار دارد فراهم می‌کنند. این اطلاعات نیز به کمک تغییر وضعیت‌هایی که در سوییچ‌ها حاصل می‌شود، به دست می‌آیند. با دریافت و پردازش اطلاعات بدست آمده ربات می‌تواند از شیب حرکت خود و این که به کدام سمت در حال حرکت است آگاه شود. در نهایت هم عکس‌العملی متناسب با ورودی دریافت شده از خود بروز می‌دهد.

 

سنسور جهت‌یاب مغناطیسی(Direction Magnetic Field Sensor): با بهره‌گیری از خاصیت مغناطیسی زمین و میدان مغناطیسی قوی موجود، قطب‌نمای الکترونیکی هم ساخته شده است که می‌تواند اطلاعاتی را درباره جهت‌های مغناطیسی فراهم سازد. این امکانات به یک ربات کمک می‌کند تا بتواند از جهت حرکت خود آگاه شده و برای تداوم حرکت خود در جهتی خاص تصمصم‌گیری کند.این سنسورها دارای چهار خروجی می‌باشند که هرکدام مبین یکی از جهت‌ها است. البته با استفاده از یک منطق صحیح نیز می‌توان شناخت هشت جهت مغناطیسی را امکان‌پذیر ساخت.

[Mehdi.Aref 26780]

قسمت بیست و ششم

 

کدام میکرو را انتخاب می کنید؟

 

در پست های قبلی در مورد میکروکنترلر های 8051 اندکی صحبت کردیم حال دو میکروکنترلر PIC و AVR را مقایسه اجمالی خواهیم کرد.

 

 

یکی از میکروکنترلرهای قوی است که بر اساس بعضی از آمار بیشترین کاربر را به خود اختصاص داده است اگر چه به نظر می رسد در ایران آمار به نفع AVR است. میکروکنترلر PIC ساخت شرکت میکرو چیپ است که آن را در مدل های خیلی زیادی با امکانات مختلف برای کارهای مختلف می سازد . این میکروکنترلر با مدل های مختلف PIC16XXX و PIC12XXXX که به جای X دوم از چپ به راست حروف C,X,E,F قرار می گرد که هر کدام مفهوم خاصی دارد و مورد بحث قرار خواهد گرفت، در مقابل میکروکنترلر AVR است که به نظر بنده بهترین میکروکنترلر موجود در بازار است

 

سرعت این میکروکنترلر بسیار بالاست و دستوراتی که به آن داده می شود در یک سیکل کلاک انجام می دهد در صورتی که این سیکل کلاک برای 8051 باید تقسیم بر12شود و برای PIC باید تقسیم بر 4 بنابراین AVR سریعترین میکروکنترلر موجود در بازار است

 

AVR از زبان های برنامه نویسی سطح بالا یا به اصطلاح HIGH LEVEL LANGUAGE) HLL) پشتیبانی می کند که باعث تولید کدهای بیشتری می شود که در کل برنامه نوشته شده نسبت به برنامه هایی که برای 8051 و PIC نوشته میشود کوتاهتر است.

 

امکانات جانبی این میکروکنترلر بسیار مناسب است و فرد را از خرید بعضی لوازم جانبی مانند چیپ های آنالوگ به دیجیتال (ADC) , مقایسه گر آنالوگ و... راحت می کند.

 

در ضمن AVR از بسیاری از استاندارد های ارتباطی مانند SPI,UART,12C,JTAG پشتیبانی می کند که به راحتی می توان این میکروکنترلر را با میکروکنترلر دیگر یا وسایل دیگر وصل کرد و با وسایل دیگر به راحتی ارتباط برقرار کند.

 

قیمت این میکروکنترلر هم به نسبت امکانات فراوانی که داره بسیار پایین است به طوری که یک میکروکنترلر AVR تقریبا پیشرفته را با قیمت حدود 3 تا 4 هزار تومان می توان تهیه کرد.

[Mehdi.Aref 26780]

قسمت بیست و هفتم

 

استفاده از فیدبک در آپ امپ

با استفاده از فیدبک می توانید میزان تقویت ولتاژ های ورودی در خروجی را تعیین کنید.

 

 

در مقاله "معرفی Op-Amp" در مورد آپ امپ صحبت مختصری نمودیم حال به بررسی آپ امپ با فیدبک می پردازیم

 

فیدبک می تواند.،از خروجی به هر یک از پایه های مثبت و منفی صورت گیرد.در آپ امپ اغلب فیدبک از خروجی به پایه منفی صورت می گیرد این نوع فیدبک را فیدبک منفی یا negative feedback می نامند.

 

میزان تقویت یا گین(gain) را در این نوع از فیدبک به راحتی محاسبه کنید.

 

Av=-Rf/Rin

 

(با تشکر از آقای ali norbakhsh به خاطر دقت بالا و پیدا کردن اشتباهات تایپی و غیر عمدی)

 

در فرمول فوق Rf همان مقاومت فیدبک است.که در شکل بالا با نام R2 و از خروجی به پایه منفی ورودی زده شده است.منظور از Rin نیز مقاومت ورودی است.،که در شکل بالا با نام R1 می باشد.

 

بنابر فرمول فوق اگر Rf برابر صفر باشد دیگر تقو یتی وجود ندارد.،و GAIN برابر یک می شود.در این حالت ولتاژ خروجی برابر ولتاژ ‌ورودی است.در این وضعیت آپ امپ تنها به صورت یک بافر مجزا کننده یا ISOLATE کننده جریان ورودی از خروجی عمل می کند.شکل زیر نشان می دهد چگونه خروجی بدون استفاده از مقاومت به پایه منفی ورودی فیدبک زده شده است.

 

[Mehdi.Aref 26780]

قسمت بیست و هشتم

 

نرم افزار شبیه سازی صنعتی

 

Pro Engineer از جمله نرم افزارهای پیشرفته در زمینه CAD\CAM می باشد که برای طراحی ، محاسبه و تولید قطعات صنعتی بکار گرفته می شود

 

در رباتیک سه بخش مورد بررسی قرار می گیرد که شامل کامپیوتر ، الکترونیک و مکانیک است

 

 

در قسمت مکانیک از نرم افزار هایی مانند catia برای شبیه سازی استفاده می شود که زمانی که مقوله رباتیک و در حالت کلی مکانیک پا به عرصه صنعت می گذارد شبیه سازی از اهمیت بیشتری بزخوردار می شود و نرم افزار های قوی تری مورد بررسی قرار می گیرند که از جمله آنها می توان به Pro Engineer اشاره نمود

 

Pro Engineer از جمله نرم افزارهای پیشرفته در زمینه CAD\CAM می باشد که برای طراحی ، محاسبه و تولید قطعات صنعتی بکار گرفته می شود.این نرم افزار که از جمله نرم افزارهای Grade-A در طراحی و تولید می باشد دارای قابلیتهای مدلسازی (Solid & Surface ) بسیار قوی است و همچنین قابلیت ماشینکاری با انواع دستگاههای CNC را دارد.

 

از مزایای این نرم افزار می توان به موارد زیر اشاره کرد :

 

یکی از عمده ترین تفاوتهای این نرم افزار با نرم افزارهای مشابه در این می باشد که مدل سازی در Pro/E بر اساس مدلسازی سه بعدی صلب (solid) بنا شده است ،در صورتی که اکثر نرم افزارهای دیگر کار مدل سازی را تنها با استفاده از سطح سازی انجام می دهند. در مدل ساخته شده توسط این نرم افزار تمام ابعاد به صورت پارامتر تعریف می شوند ، بدین ترتیب اگر در ساخت مدل سه بعدی رابطه ای بین این پارامترها وجود داشته باشد به راحتی می توان با تغییر یکی از این پارامترها ، دیگر پارامترها یا ابعاد را تغییر داد .

 

در این نرم افزار کوچکترین تغییر در مدل طراحی شده در هر زمانی از مراحل تکاملی ساخت قطعه یا سیستم به صورت خودکار روی قسمتهای دیگر مانند اسمبلی ، نقشه دو بعدی و روی اطلاعات ساخت بصورت همزمان اعمال می گردد.

 

این نرم افزار قادر به تهیه هرگونه نما و برش در جهات دید مختلف با استفاده از اطلاعات مدل سه بعدی قطعه می باشد. ایجاد شیبها ، Round و پخهای مورد نیاز در سطوح جدایش. اعمال انقباض (shrinkage) در سه جهت مختصاتی . طراحی و ایجاد مدل ماهیچه ، تکیه گاه و سر ماهیچه و همچنین اعمال لقی های مورد نیاز. اضافه نمودن سیستم راهگاهی ، تغذیه و دیگر اجزای متالوژیکی مورد نیاز در ریخته گری . تست نهائی روی شیب خروجی قطعه از قالب.

 

ارسال مدل و مجموعه های آماده شده جهت ماشینکاری و ایجاد فایلهای حاوی مسیر حرکت ابزار برای ماشینهای مختلف CNC و همجنین استفاده از خروجی های متفاوت نسبت به دستگاههای CNC اعم از G-Code و غیره.

 

ProE که مخفف کلمه ProEngineer است بزرگترین رقیب نرم افزار Catia محسوب می شود که دارای مزایایی نسبت به نرم افزار فوق است

[Mehdi.Aref 26780]

قسمت بیست و نهم

 

آپ امپ در حالت مقایسه گری و تقویت مستقیم

 

در دو مقاله گذشته در مورد آپ امپ و فیدبک در آن صحبت شد حال به بررسی اپ امپ در دو حالت مقایسه گری و تقویت کننده مستقیم می پردازیم

 

در این حالت مقایسه گری (Comparator) کوچکترین اختلاف بین ولتاژ های ورودی تقویت شده و در خروجی نمایان می شود.

 

در این وضعیت خروجی زمانی high یا سوییچ می شودکه مقدار ولتاژ‌ در پایه inverting یا منفی به سطح ولتاژ‌ در پایه noninverting یا مثبت برسد.این ولتاژ در شکل زیر برابر vref است.

 

 

از این نوع مدار جهت مقایسه ولتاژ های ورودی به خصوص در سنسورها استفاده می شود.

 

در این مدار به جای مقاومت R2 می توانید از پتانسیومتر جهت تعیین ولتاژ‌ Vref و تنظیم آن به صورت دلخواه استفاده کنید.

 

و در حالت تقویت کننده مستقیم (noninverting amplifier) ورودی منفی یا inverting توسط مقاومت R1 زمین می شود و فیدک نیز از خروجی توسط

 

مقاومت R2 به ورودی منفی فیدبک داده می شود.در این حالت خروجی کاملا هم فاز با ورودی خواهد بود.

 

[Mehdi.Aref 26780]

قسمت سی ام

 

نرم افزاری قدرتمند

 

نرم افزار MATLAB برنامه كامپیوتری است كه برای كسانی كه با محاسبات عددی، و بویژه جبر خطی سر و كار دارند، تهیه شده است. نام این نرم افزار از عبارت انگلیسی MAThematic LABoratory (که در اول با عنوان MATrix LABoratory معرفی شده) اقتباس شده و هدف اولیه آن قادر ساختن مهندسین و دانشمندان به حل مسائل شامل عملیات ماتریسی بدون نیاز به نوشتن برنامه در زبانهای برنامه نویسی متداول همچون FORTRAN و C بود. با گذشت زمان قابلیتهای بسیار بیشتری به این نرم افزار افزوده شده اند بطوری كه در حال حاضر MATLAB به ابزار پر قدرتی برای ترسیم داده ها، برنامه نویسی و انجام محاسبات مهندسی و پژوهشی تبدیل شده است.

 

این نرم افزار در اواخر دهه 70 در دانشگاه New Mexico توسعه داده شده است

 

از این زبان می توان در حل دستگاه های معادلات جبری، ترسیم نمودارهای ریاضی، حل معادلات دیفرانسیل ، پردازش سیگنال، پیاده سازی الگوریتم، طراحی واسط های کاربری گرافیکی (GUI)، ایجاد اینترفیس ارتباط با نرم افزارهای دیگر ، تولید کدهای توصیف سخت افزار در تحلیل مدارهای خطی استفاده کرد

 

Matlab مانند php و بر خلاف اکثر زبان های برنامه نویسی (مثل جاوا و سی) یک زبان مقدار گراست بدین معنا که متغیر ها به خودی خود نوعی ندارند و خود مقدار حافظه پیش فرض را به آن تخصیص می دهد و همچنین 31 کاراکتر اول را برای نام متغیر در نظر می گیرددر صورتی كه بخواهید در مورد دستور و یا تابع خاصی اطلاعاتی به دست بیاورید می توانید در پنجره Matlab کلمه Help و پس از آن نام دستور یا تابع مورد نظر را نوشته و کلید بازگشت را فشار دهید.

[Mehdi.Aref 26780]

قسمت سی و یکم

آماری از ربات ها

 

در زمینه رباتیك در كشور، هرچند گروه های مختلفی در زمینه ربات کار کرده اند اما منسجم و هدفمند عمل نکرده اند.

 

 

درضمن آن چه در دانشگاه ها پیگیری می شود با آن چه در صنعت مورد نیاز است تفاوت دارد و به همین دلیل رباتیک دانشگاهی در ایران با رباتیک صنعتی فاصله زیادی دارد و حتی بعضی از استادان برجسته در زمینه رباتیك وجود دارند كه تا كنون سروکار زیادی با ربات های صنعتی نداشته‌اند. به علاوه در میان صنایع، بیشتر صنعت خودرو به ربات های صنعتی روی آورده است.

 

مدیر واحد رباتیک و اتوماسیون سیکو درباره دلایل روی آوردن به ربات در صنعت می گوید: سه دلیل اصلی برای استفاده از ربات وجود دارد، افزایش کیفیت، وجود محیط‌ های زیانبار و خطرناک برای نیروی انسانی-حتی اگر توجیه اقتصادی نداشته باشد-و سوم در شرایطی که نیاز به افزایش تیراژ تولید است و در گلوگاه ها نیروی انسانی سرعت لازم را ندارد.

 

دکتر کاظمی با نقل قول از نشریه IFR (مخفف International Federation of Robotics) آمار جالبی مطرح می کند و می گوید: در آمار این نشریه برای سال 2005 در شاخه رباتیک صنعتی جهش 30 درصدی در به کارگیری ربات ها رخ داده است. تعداد ربات های نصب شده در سال 2005 حدود 136 هزار و 700 ربات بوده و اگر جهان را به سه بخش آمریکا، اروپا و آسیا تقسیم کنیم، رشد سال 2005 بیشتر مربوط به آمریکا و آسیاست. چون در اروپا سال هاست که استفاده از ربات به تعادل رسیده است. این رشد بیشتر درصنعت خودرو و سایر صنایع نظیر الکترونیک، مخابرات و کامپیوتر اتفاق افتاده است. در آسیا بیشترین مصرف ربات در کشورهای ژاپن و کره است. جالب است بدانید کره در سال 2005 در زمینه به کارگیری ربات 138 درصد رشد داشته یعنی حدود 13 هزار ربات در سال 2005 مصرف کرده است. بعد از این دو کشور با فاصله نسبتاً زیادی چین قرار دارد، هند، اندونزی، مالزی، فلیپین، سنگاپور، تایوان، تایلند و ویتنام در رده‌های بعدی قرار دارند كه در مجموع رقم بسیار ناچیزی را به خود اختصاص داده اند.

[Mehdi.Aref 26780]

قسمت سی و دوم

 

مقدمه ای بر استپر موتورها

 

نوعی از موتورها استپر موتورها هستند که بسیار در ساخت رباتها استفاده می شوند.

 

 

معمولا در ربات ها زمانی که دقت حرکت از اهمیت بیشتری برخوردار است از استپرموتور ها استفاده می شود آنها توسط سیم پیچهای (Coil) درون خود در یك ترتیب و نظم خاص ، انرژی مكانیكی تولید می كنند ، یك موتور 48 مرحله یا خیلی كمتر را به طور دقیقی انجام می دهد تا یك چرخش كامل داشته باشد. اگر شما از دو موتور بر ای گرداندن چرخهای رباتتان استفاده می كنید می توانید با تنظیم مراحل موتور و نحوه گردش آن یعنی جلو یا عقب و اینكه چند درجه بچرخد كنترل مناسبی داشته باشید.

 

برای این منظور L293D همان درایور موتورها بسیار مناسب است این چیپ شامل دو پل ارتباطی (H-bridges) برای در ایو كردن موتورهای DC است .حال ممكن است این سوال برای شما به وجود آید که درایو كردن موتورهای DC آسان است چه لزومی دارد كه از استپر موتورها استفاده كنیم بله موتورهای DC ققط یك سیم پیچ (Coil) دارند وتوسط یك L293D می توان دو تا از آن موتورها را درایو كرد در حالی كه استپر مو تورها حداقل دو سیم پیچ (Coil) دارند كه به ترتیب عقب و جلو درایو می شوند بنابراین یك L293D می تواند فقط یك استپر موتور دو قطبی دو فاز را درایو كند ولی دقت در استپر موتور بسیار بالاتر است

 

استپر موتوری كه دو قطبی دو فاز (bi-polar , two –phase) است و با 5 ولت كار می كند و 800 میلی آمپر جریان می كشد را در نظر بگیرید این موتور نوع 7.5 درجه استپر و 48 استپ در هر چرخش كامل است در مورد جریان آن باید گفت كه جریان بالایی است و انتظار می رود كه چیپ گرم شود تنها راه خنك كردن آن استفاده از Heat Sink در بالای چیپ است.اگر گرمای تولید شده در چیپ خیلی زیاد بود از fan كوچكی هم روی head sink می توان استفاده کرد.

[Mehdi.Aref 26780]

قسمت سی و سوم

 

الگوریتم ربات نوریاب

 

مقاله جالبی بود در مورد ساخت ساده یک ربات نوریاب که به توضیح آن خواهیم پرداخت

 

این ربات یک ربات سخت افزاری است که می تواند به جلو و عقب حرکت کند و دور بزند و ....

 

 

در اینجا به قسمت مکانیکی و چرخ های آن می پردازیم که در ربات های دیگر مانند لابیرنت نیز کاربرد دارد

 

معمولاً در ساخت روباتها برای اینکه روبات قابلیت حرکت در جهات مختلف را داشته باشد از چند روش استفاده می گردد مثلاً استفاده از چرخهای چند جهته که این روش بیشتر جهت ساخت رباتهای دقیق سرعتی از آنها استفاده می شود.

 

چرخ های مورد استفاده برای این رباتها چرخهای ویژه ای هستند که معمولاً سازنده ربات قیمت زیادی بابت آن ها پرداخت می کند ولی در عوض قدرت مانور روبات و همچنین دقت حرکت آن فوق العاده زیاد است

 

روش دیگر استفاده از دو نیروی محرکه مجزا در طرفین ربات است. در واقع اگر شما بتوانید به گونه ای سمت راست ربات را به جلو ببرید و سمت چپ ان را ثابت نگه دارید چرخ بر روی یک دایره دور خواهد زد. برای چنین کاری کافی است شما یک موتور در سمت راست ربات و یک موتور در سمت چپ ربات استفاده نمایید. در صورتی که هر دو موتور روشن باشد ربات به سمت جلو حرکت می کند و با خاموش کردن هر یک از موتورها و روشن کردن موتور مقابل ربات در جهتی چرخش خواهد نمود. اکثر سازندگان رباتهای ساده از این روش جهت کنترل ربات خود استفاده می کنند. ربات نوریاب ما نیز همینگونه طراحی شده است. شما می توانید به ابتکار خود شکل سازه ربات را تغییر دهید و تعداد چرخ های آن را کم و زیاد نمایید تنها دقت داشته باشید که یکی از موتورها در سمت راست ربات و موتور دیگر در سمت چپ آن قرار گیرد.

 

در این گونه ربات ها در صورتی که دقت حائز اهمیت باشد مانند مسابقات لابیرنت که ربات باید از میان دیوارها عبور کند و به آنها برخورد نکند از استپر موتور ها استفاده می شود که در مورد آنها توضیح خواهیم داد.

[Mehdi.Aref 26780]

قسمت سی و چهارم

کاربرد سنسورها

 

در مقاله سنسورها در مورد سنسورها و انواع آنها به طور مختصر توضیحی دادیم

 

حال به بررسی عمکرد ان می پردازیم

 

 

دو روش عمده در استفاده از سنسورها وجود دارد:

 

1. حس کردن استاتیک: در این روش محرک‌ها ثابت‌اند و حرکت‌هایی که صورت می‌گیرد بدون مراجعه لحظه‌ای به سنسورها صورت می‌گیرد به عنوان مثال در این روش ابتدا موقعیت شی تشخیص داده می‌شود و سپس حرکت به سوی آن نقطه صورت می‌گیرد.

 

2. حس کردن حلقه بسته: در این روش بازوهای ربات در طول حرکت با توجه به اطلاعات سنسورها کنترل می‌شوند. اغلب سنسورها در سیستم‌های بینا این‌گونه‌اند.

 

از لحاظ کاربردی با نمونه‌هایی از انواع سنسورها در ربات آشنا می‌شویم:

1. سنسورهای بدنه (Body Sensors) : این سنسورها اطلاعاتی را درباره موقعیت و مکانی که ربات در آن قرار دارد فراهم می‌کنند. این اطلاعات نیز به کمک تغییر وضعیت‌هایی که در سوییچ‌ها حاصل می‌شود، به دست می‌آیند. با دریافت و پردازش اطلاعات بدست آمده ربات می‌تواند از شیب حرکت خود و این ‌که به کدام سمت در حال حرکت است آگاه شود. در نهایت هم عکس‌العملی متناسب با ورودی دریافت شده از خود بروز می‌دهد.

 

2. سنسور جهت‌یاب مغناطیسی(Direction Magnetic Field Sensor): با بهره‌گیری از خاصیت مغناطیسی زمین و میدان مغناطیسی قوی موجود، قطب‌نمای الکترونیکی هم ساخته شده است که می‌تواند اطلاعاتی را درباره جهت‌های مغناطیسی فراهم سازد. این امکانات به یک ربات کمک می‌کند تا بتواند از جهت حرکت خود آگاه شده و برای تداوم حرکت خود در جهتی خاص تصمصم‌گیری کند.این سنسورها دارای چهار خروجی می‌باشند که هرکدام مبین یکی از جهت‌ها است. البته با استفاده از یک منطق صحیح نیز می‌توان شناخت هشت جهت مغناطیسی را امکان‌پذیر ساخت.

 

3. سنسورهای فشار و تماس (Touch and Pressure Sensors) : شبیه‌سازی حس لامسه انسان کاری دشوار به نظر می‌رسد. اما سنسورهای ساده‌ای وجود دارند که برای درک لمس و فشار مورد استفاده قرار می‌گیرند. از این سنسورها در جلوگیری از تصادفات و افتادن اتومبیل‌ها در دست‌اندازها استفاده می‌شود. این سنسورها در دست‌ها و بازوهای ربات‌ هم به منظورهای مختلفی استفاده می‌شوند.مثلا برای متوقف کردن حرکت ربات در هنگام برخورد عامل نهایی با یک شی. همچنین این سنسورها به ربات‌ها برای اعمال نیروی کافی برای بلند کردن جسمی از روی زمین و قرار دادن آن در جایی مناسب نیز کمک می‌کند.

[Mehdi.Aref 26780]

قسمت سی و پنجم

قسمت متحرک موتور (روتور)

 

در مقاله موتورهای القایی AC به صورت مقدمه وار به نوضیح موتورهای AC پرداختیم حال به قسمت های داخلی آن که شامل روتور و استاتور است به طور مفصل تر می پردازیم

 

روتور از چندین قطعه مجزای باریك فولادی كه در بین آنها میله هایی از مس یا آلومنیوم تعبیه شده ساخته شده است.

 

 

در رایج ترین نوع روتور (روتور قفس سنجابی) این میله ها در انتهای خود به صورت الكتریكی و مكانیكی بوسیله حلقه هایی به هم متصل شده اند. تقریبا 90 درصد از موتورهای القایی دارای روتور قفس سنجابی می باشند و این به خاطر آن است كه این نوع روتور ساختی مستحكم و ساده دارد. این روتور از هسته ای چند تكه استوانه ای با محوری كه شكافهای موازی برای جادادن رساناها درون آن دارد تشكیل شده است.هر شكاف یك میله مسی یا آلومنیومی یا آلیاژی را شامل می شود.در این میله ها به طور دائمی بوسیله حلقه های انتهایی آنها همچنان كه در شكل دو مشاهده می شود مدار كوتاه برقرار است.چون این نوع مونتاژ درست شبیه قفس سنجاب است , این نام برای آن انتخاب شده است.میله ای روتور دقیقا با محور موازی نیستند.

 

-----------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------

در عوض به دو دلیل مهم قدری اریب نصب می شوند.

 

دلیل اول آنكه موتور با كاهش صوت مغناطیسی بدون صدا كاركرده و برای آنكه از هارمونیكها در شكافها كاسته شود.

 

دلیل دوم آن است كه گرایش روتور به هنگ كردن كمتر شود.دندانه های روتور به خاطر جذب مغناطیسی مستقیم (محض)

------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------

 

تلاش می كنند كه در مقابل دندانه های استاتور باقی بمانند.این اتفاق هنگامی می افتد كه تعداد دندانه های روتور و استاتور برابر باشند.

 

روتور بوسیله مهار هایی در دو انتها روی محور نصب شده است یك انتهای محور در حالت طبیعی برای انتقال نیرو بلندتر از طرف دیگر در نظر گرفته می شود. ممكن است بعضی موتورها محوری فرعی در طرف دیگر (غیر گردنده - غیر منتقل كننده نیرو) برای اتصال دستگاههای حسگر حالت (وضعیت) و سرعت داشته باشند. بین استاتور و روتور شكافی هوایی موجود است. بعلت القا انرژی از استاتور به روتور منتقل می شود. صرف نظر از روتور استفاده شده قواعد كلی برای دوران یكی است

[Mehdi.Aref 26780]

قسمت سی و ششم

 

سرعت و استاتور!

 

در مقاله پیش در ابتدا به توضیح اجمالی در مورد روتور و موتورهای Ac پرداختیم حال در مورد تحلیل بخش غیر متحرک آن یعنی استاتور می پردازیم.

 

 

استاتور از چندین قطعه باریك آلومنیوم یا آهن سبك ساخته شده است این قطعات بصورت یك سیلندر تو خالی به هم منگنه و محكم شده اند سیم پیچهایی از سیم روكش دار در شیارها جاسازی شده اند. هر گروه پیچه با هسته ای كه آن را فرا گرفته یك آهنربای مغناطیسی (با دو پل) را برای كار كردن با تغذیه AC شكل می دهد. تعداد قطبهای یك موتور القایی AC به اتصال درونی پیچه های استاتور بستگی دارد. پیچه های استاتور مستقیما به منبع انرژی متصل اند. آنها به صورتی متصل اند كه با برقراری تغذیه AC یك میدان مغناطیسی چرخنده تولید می شود.

 

در مورد سرعت این موتور القایی نیز می توان گفت

 

میدان مغناطیسی ای كه در استاتور تولید میشود با سرعت سنكرون می چرخد.(Ns)

 

در روتور میدان مغناطیسی تولید می شود زیرا به طور طبیعی ولتاژ متناوب است.

 

برای كاهش سرعت نسبی نسبت به (شار) استاتور , روتور چرخش را در همان جهتی كه شار استاتور دارد آغاز می كند و تلاش می كند تا به سرعت چرخش فلاكس نایل شود. با اینحال روتور هرگز موفق نمی شود كه به سرعت میدان استاتور برسد. روتور از سرعت میدان استاتور كندتر می گردد. این سرعت Base speed نام دارد.(Nb)

 

تفاوتها میان Ns ها Nb Slip نام دارد.اسلیپ به مقادیر مختلف فشار (مكانیكی) بستگی دارد.هر افزایشی در فشار ، موجب كندتر كار كردن روتور و افزایش اسلیپ می شود. برعكس كاهش فشار سبب سرعت گرفتن روتور و كاهش اسلیپ می شود.

[Mehdi.Aref 26780]

قسمت سی و هفتم

 

چگالی ربات ها

 

در مقالات قبل در مورد اماری از رباتها صحبت شد در ادامه:

 

 

دکتر کاظمی در باره چگالی ربات چنین توضیح می دهد: اگر تعداد ربات نسبت به تعداد کارگر را چگالی ربات بنامیم. در حال حاضر به ازای هر 10 هزار کارگر در ژاپن 352، در کره 173، در آلمان 171، ایتالیا 130، سوئد 117، فنلاند 99 و فرانسه 84 ربات وجود دارد. این چگالی برای کل صنایع است، اگر چگالی ربات در صنعت خودرو را در نظر بگیریم، در ژاپن 1710، ربات به ازای هر 10 هزار کارگر وجود دارد، این رقم برای ایتالیا 1600، آلمان 1180، فرانسه 1120، اسپانیا 950، ایالات متحده 770، انگلستان 610 است.

 

در مورد قیمت ربات از سال 1990 تا 2005 قیمت ربات ها تقریباً نصف شده ضمن آن که در این 15 سال کیفیت و کارایی ربات ها و تعداد اعمالی که انجام می دهند تقریباً پنج برابر شده است. البته می توان این نکته را نیز لحاظ کرد که حقوق و مزایای کارگر در سال 2005 بسیار بالاتر از سال 1990 است؛ حتی بر اساس آمارهای موجود دراین 15 سال در ایالات متحده حقوق و مزایای کارگری حدود 80 درصد افزایش داشته است.

 

دکتر کاظمی از ارائه این آمار به این نتیجه رسید که در ایران پتانسیل زیادی برای استفاده از ربات وجود دارد. زیرا چگالی ربات در ایران فاصله زیادی با کشورهای صنعتی دارد. در ایران آمار دقیقی وجود ندارد اما بعید است که کل ربات های صنعتی در ایران به 1000 دستگاه برسد. این که ربات جای کارگر را می گیرد یک باور اشتباه است که متأسفانه بعضی از مدیران نیز بر این باورند. ربات های صنعتی شرکت ها را نه تنها از کارگر بی نیاز نکرده بلکه موجب رشد و ارتقای دانش فنی کارگران می شود و کار را آسان و کم خطر می کند. البته هدف بالا بردن آمار بهره گرفتن از ربات نیست باید در نهایت استفاده از فناوری موجب افزایش کیفیت ، ایمنی و سلامت نیروی انسانی و افزایش سرعت کار شود. نتایج، رسیدن به این هدف را به خوبی نشان می دهد. یكی از الزامات اولیه پذیرش این باور است كه استفاده از ربات‌های صنعتی و تكنولوژی‌های نو می‌تواند در تعالی و رشد صنعتی كشور موثر واقع شود. در این راستا فرهنگ‌سازی استفاده از ربات به همراه افزایش سطح دانش و آگاهی نیروهای صنعتی كشور از مدیران ارشد گرفته تا مدیران میانی و پرسنل مهندسی و نیروهای كارگری لایه پایین می‌تواند مثمر ثمر واقع شود.

[Mehdi.Aref 26780]

قسمت سی و هشتم

 

نکاتی در مورد آپ امپ

 

در سیستم های الکترونیک حالتهای بسیاری وجود دارد که تغییرات سیگنال به آهستگی انجام می گیرد یا ما با مقادیرکوچک DC سروکار داریم.

 

 

چنانچه در مقاله معرفی Op-Amp در بعضی موارد Op-Amp ها نیاز به دو منبع تغذیه مثبت و منفی دارند.

 

اگر ما مایل باشیم که تنها از خروجی مثبت آپ امپ استفاده کنیم.در واقع منظور ولتاژ های مثبت در خروجی است.در این حالت می بایست منفی Vss را به زمین متصل کنیم.ولتاژ‌ مثبت را تنها به پایه تغذیه مثبت وصل کنیم.

 

در این حالت شما بایستی از دو باطری یا از یک منبع تغذیه دوتایی مثبت و منفی استفاده کنید.

 

نکته ای که در مورد آپ امپ ها حاوز اهمیت است آن است که هیچگاه تغذیه مثبت و منفی آپ و امپ را به صورت معکوس وصل نکنید،با این کار Op-Amp خواهد سوخت.

 

تغذیه ورودی های مثبت و منفی می بایست از مقادیر ورودی در پایه های inverting و noninverting بیشتر باشد سیگنال های ورودی و خروجی را توسط خازنهای 1.0ufتا 0.1uf زمین کنید تا از تاثیر نویز در مدار خود جلوگیری کنید.

 

در حالت ایده آل آپ امپ ها دارای مقاومت ورودی بالا و در نتیجه جریان ورودی در حد صفر و مقاومت خروجی صفر می باشند همچنین در این حالت ولتاژ‌ در ورودی های مثبت و منفی با یکدیگر مساوی هستند.

[Mehdi.Aref 26780]

قسمت سی و نهم

 

سنسور های گرمایی و بویایی

در مقاله قبلی به کاربرد سنسور های بدنه ، جهت‌یاب مغناطیسی و فشار و تماس در ربات ها پرداختیم حال به دو نوع دیگر از آنها یعنی سنسور های گرمایی و بویایی می پردازیم

 

 

سنسورهای گرمایی (Heat Sensors) : یکی از انواع سنسورهای گرمایی ترمینستورها هستند. این سنسورها المان‌های مقاومتی پسیوی هستند که مقاومت آنها متناسب با دمایشان تغییر می‌کند. بسته به اینکه در اثر گرما مقاومتشان افزایش یا کاهش می‌یابد، برای آن‌ها به ترتیب ضریب حرارتی مثبت یا منفی را تعریف می‌کنند. نوع دیگری از سنسورهای گرمایی ترموکوپل‌ها هستند که آن‌ها نیز در اثر تغییر دمای محیط ولتاژ کوچکی را تولید می‌کنند. در استفاده از این سنسورها معمولا یک سر ترموکوپل را به دمای مرجع وصل کرده و سر دیگر را در نقطه‌ای که باید دمایش اندازه‌گیری شود، قرار می‌دهند.

 

2. سنسورهای بویایی (Smell Sensors):قبل از ساخت سنسور های بویایی سنسوری که موجود بود یک‌سری سنسورهای حساس برای شناسایی گازها بود که اصولا هم برای شناسایی گازهای سمی کاربرد داشتند. ساختمان این سنسورها به این صورت است که یک المان مقاومتی پسیو که از منبع تغذیه‌ای مجزا، با ولتاژ 5+ ولت تغذیه می‌شود، در کنار یک سنسور قرار دارد که با گرم شدن این المان حساسیت لازم برای پاسخ‌گویی سنسور به محرک‌های محیطی فراهم می‌شود. برای کالیبره کردن این دستگاه ابتدا مقدار ناچیزی از هر بو یا عطر دلخواه را به سیستم اعمال کرده و پاسخ آن را ثبت می‌کنند و پس از آن این پاسخ را به عنوان مرجعی برای قیاس در استفاده‌های بعدی به کار می‌‌برند. اصولا در ساختمان این سیستم چند سنسور، به طور همزمان عمل می‌کنند و سپس پاسخ‌های دریافتی از آن‌ها به شبکه‌ عصبی ربات منتقل شده و تحلیل و پردازش لازم روی آن صورت می‌گیرد. نکته مهم درباره کار این سنسورها در این است که آن‌ها نمی‌توانند یک بو یا عطر را به طور مطلق انداره‌ بگیرند. بلکه با اندازه‌گیری اختلاف بین آن‌ها به تشخیص بو می‌پردازند

سنسور های موقعیت مفاصل

 

در این مقاله به توضیح آخرین مورد یعنی سنسورهای موقعیت مفاصل و تقسیمات آن می پردازیم:

 

سنسورهای موقعیت مفاصل: رایج‌ترین نوع این سنسورها کدگشاها (Encoders) هستند که هم از قدرت بالای تبادل اطلاعات با کامپیوتر برخوردارند و هم اینکه ساده، دقیق، مورد اعتماد هستند . این دسته انکدرها را به دو دسته می‌توان تقسیم کرد:

 

1. انکدرهای مطلق: در این کد گشاها موقعیت به کد باینری یا کد خاکستری BCD (Binary Code) (Coded Decible ) تبدیل می‌شود. این انکدرها به علت سنگینی و گران‌قیمت بودن و اینکه سیگنال‌های زیادی را برای ارسال اطلاعات نیاز دارند، کاربرد وسیعی ندارند. همانطور که می‌دانیم به‌کار گیری تعداد زیادی سیگنال درصد خطای کار را افزایش می‌دهد و این اصلا مطلوب نیست. پس از این انکدرها فقط در مواردی که مطلق بودن مکان‌ها برای ما خیلی مهم است و مشکلی هم از لحاظ بار فابل تحمل ربات متوجه ما نباشد، استفاده می‌شود.

 

2. انکدرهای افزاینده: این کدگشاها دارای قطار پالس و یک پالس مرجع که برای کالیبره کردن بکار می‌رود هستند، و از روی شمارش قطارهای پالس نسبت به نقطه مرجع به موقعیت مورد نظر دست می‌یابند. از روی فرکانس (عرض پالس‌ها) می‌توان به سرعت چرخش و از روی محاسبه تغییرات فرکانس در واحد زمان (تغییرات عرض پالس) به شتاب حرکت دورانی پی برد. حتی می‌توان جهت چرخش را نیز فهمید. فرض کنید سیگنال‌های A و B و C سه سیگنالی باشند که از کدگشا به کنترل‌کننده ارسال می‌شود B سیگنالی است که با یک چهارم پریود تاخیر نسبت به A از روی اختلاف فاز بین این دو می‌توان به جهت چرخش پی برد.