آموزش ساخت ربات (3)

انواع موتور و درايورهاي آنها

موتور AC
موتور DC
موتور پله‌اي (Stepper motor)

  موتور :

از موتور براي تبديل انرژي الكتريكي به انرژي مكانيكي استفاده مي‌شود.
انتخاب نوع موتور مورد استفاده به نوع كاربرد و ويژگيهاي هر موتور بستگي دارد.  

  موتور AC :

معمولاً در مدارهايي با مصرف انرژي زياد و دستگاههاي الكتريكي خانگي مورد استفاده قرار مي‌گيرد.
اين موتورها با جريان متناوب برق كار مي‌كنند لذا به آنها موتور AC گفته مي‌شود.
يخچال، جاروبرقي و آبميوه‌گيري موتور AC‌دارند.
براي كنترل ميزان چرخش موتور از وسيله‌اي بنام شفت انكودر استفاده مي‌شود.  

  موتور DC:

توان مكانيكي آنها عموماً كمتر از موتورهاي AC است.
ساختار ساده‌اي دارند.
بسياري از اسباب بازيهاي برقي با موتور DC كار مي‌كنند.
بسياري از اسباب بازيهاي برقي با موتور DC كار مي‌كنند
اغلب براي استفاده از موتورDC به مدار راه‌انداز نياز داريم.
آرميچر بارزترين نوع موتور DC است.
ايراد موتور DC عدم امكان كنترل دقيق سرعت و چرخش موتور است.
قيمت پايين، تنوع قدرت و سرعت، از جمله مزاياي استفاده از موتورهاي DC مي‌باشد.  

  موتور پله‌اي (Stepper motor)

كاربرد اصلي اين موتورها در كنترل موقعيت است.

اين موتورها ساختار كنترلي ساده‌اي دارند. لذا در ساخت ربات كاربرد زيادي دارند. مطابق با تعداد پالسهايي كه به يكي از پايه‌هاي راه‌انداز موتور ارسال مي‌شود موتور به چپ يا راست مي‌چرخد.
توان خروجي اين موتورها كمتر از دو نوع قبلي است. استفاده از موتور پله‌اي مشکلاتي از جمله وزن زياد، قيمت بالا و قدرت بسيار کم را بدنبال دارد.
موتور پله‌اي نسبت به دو موتور قبلي داراي حرکت دقيق و حساب شده تري هستند. اين موتورها به صورت درجه اي دوران مي کنند و با درجه هاي مختلف در بازار موجود هستند.
واژه پله به معني چرخش به اندازه درجه تعريف شده موتور اطلاق مي شود.
۳۶۰ = ۱/۸* ۲۰۰
۳۶۰= ۲۴* ۱۵  

  چرخش موتور پله اي

  موتور پله كامل و نيم پله

در حالت عادي ميزان چرخش موتور به تعداد پالسهاي اعمالي و گام موتور بستگي دارد. هر پالس يك پله موتور را مي‌چرخاند.
با تحريك دو فاز مجاور در موتور مي‌توان موتور را به اندازه نيم پله حركت داد. به اين ترتيب تعداد پله‌اي موتور دو برابر مي‌شود.  

  راه اندازي موتور پله‌اي

موتور ديسك سخت يك نمونه موتور پله‌اي است.
تراشه L297 يك راه انداز مناسب براي موتور پله‌اي است.

  مقايسه موتور DCو موتور پله‌اي

معرفی حسگرها و انواع آنها

انواع حسگرها
حسگر نوري

  حسگر

حسگر يك وسيله الكتريكي است كه تغييرات فيزيكي يا شيميايي را اندازه‌‌گيري مي‌كند و آنرا به سيگنال الكتريكي تبديل مي‌نمايد.
حسگرها معمولاً در طبقه اول مدارات كنترلي قرار مي‌گيرند.  

  انواع حسگرها

فاصله
رنگ
نور
صدا
حركت و لرزش
دما
دود
و...

  مزاياي سيگنالهاي الكتريكي

سهولت تقويت كميتهاي الكتريكي
پردازش راحت تر و ارزان تر
انتقال آسان
قابليت ذخيره و نمايش
دقت بالا
سرعت بالا
و...  

  حسگرهاي مورد استفاده در رباتيك

حسگرهاي تماسي (Contact)
حسگرهاي هم جواري (Proximity)
حسگرهاي دوربرد (Far away)  

  حسگرهاي تماسي

آشكارسازي تماس دو جسم
اندازه‌گيري نيروها و گشتاورهايي كه حين حركت ربات بين اجزاي مختلف آن ايجاد مي‌شود

  حسگرهاي هم‌جواري

آشكارسازي اشيا نزديك به روبات
القايي
اثرهال
خازني
اولتراسونيك
نوري

  حسگرهاي دوربرد

فاصله سنج (ليزر و اولتراسونيك)
بينايي (دوربينCCD)

  حسگر نوري (گيرنده-فرستنده)

از يك ديود نوراني (فرستنده) و يك ترانزيستور نوري (گيرنده) تشكيل شده است

  مدار راه‌انداز حسگر نوري

  خروجي حسگر نوري

سطح سفيد= صفر ولت
سطح سياه= پنج ولت

معرفی مدار كنترل ربات مسيرياب

اجزاء مختلف الکترونيک و كنترل ربات
حسگر
مقايسه گر
ميكروكنترلر
رله
موتور

  بلوك دياگرام الکترونيک ربات مسيرياب

  مدار حسگر

  مدار مقايسه گر

  مدار رله و موتور

  نقشه شماتيك مدار روبات

مبنای دو و مفاهيم آن

رابطه نرم افزار و رباتيک
يادآوري سيستم هاي شمارش
لزوم طراحي زبان ماشين
تبديل اعداد به مبناي 2
محاسبات در مبناي 2
کاربرد مبناي 16
کدهاي اسکي

  شباهت ربات با انسان

بدن انسان: مکانيک
مغز و سيستم عصبي : الکترونيک
قوه تعقل: نرم افزار
به وجود آمدن يک نياز : طراحي زباني براي درک متقابل ميان انسان و کامپيوتر  

  تشابه سيستم باينري يا مبناي دو با سطح ولتاژ الکتريکي خاموش و روشن

طراحي زبان ماشين با عناصر 0 و 1 در اين زبان کليه داده ها و دستوراتي که انسان به کامپيوتر مي دهد ، با 0 و 1 شبيه سازي مي شوند و کامپيوتر از طريق مدارهاي منطقي و الکترونيکي قادر به خواندن و انجام دستورات به اين زبان مي باشد.
زبان ماشين به منزله زبان مشترک انسان و کامپيوتر
به شرط:
الف)تبديل اطلاعات انسان به زبان 0 و 1
ب)ذخيره 0 و 1 ها و بازيابي اطلاعات در کامپيوتر ها

شرط اول:
تبديل اطلاعات انسان به زبان ماشين يا 0 و 1
تبديل اعداد به مبناي دو
تبديل حروف به کدهاي عددي
تبديل کدهاي عددي به مبناي دو
طراحي زباني براي دستورات پردازشي با کلمات کليدي کد شده در مبناي دو

شرط دوم:
ذخيره و بازيابي اطلاعات دودويي انسان و پردازش آنها توسط کامپيوتر
طراحي حافظه هاي مغناطيسي براي ذخيره دو سطح ولتاژ 0 و 1
طراحي مدارات الکترونيکي براي سيستمهاي پردازش و انتقال اطلاعات با دو سطح ولتاژ 0 و 1  

  تبديل مبنا ها و محاسبات

تبديل از دهدهي به دودويي
تبديل از دودويي به دهدهي
تبديل دودويي و شانزده شانزدهي
جمع اعداد در مبناي دو
متمم 1 و متمم 2 اعداد مبناي 2
شبيه سازي تفريق با جمع در مبناي 2
تبديل از دهدهي به دودويي
تقسيم متوالي بر 2
در هر بار تقسيم باقي مانده را دوباره بر 2 تقسيم مي کنيم تا زماني که خارج قسمت صفر گردد سپس باقيمانده ها بصورت معکوس دنبال هم مي آيند.

  تبديل از دودويي به دهدهي

وزن رقم ها در يک مبنا
در مبناي 10:
يکان : 100
دهگان: 101
صدگان: 102
هزارگان:103
...
مثال:

103*4 + 102*3 + 101*0 + 100*9 = 4309  

  در مبناي 2:

مشابه روش قبل از سمت راست رقمها عبارتند از
توان دوم عدد 2 از 0 به بالا
براي مثال:

1101012 = 1* 2 0 + 0 * 2 1 + 1 * 2 2 + 0 * 2 3 + 1 * 2 4 + 1 * 2 5
1101012 = 1+0+4+16+32
1101012 = 5310  

  سيستم شانزده شانزدهي

طبق تعريف اين سيستم ارقام 0 تا 15 را مي بايستي داشته باشد که براي راحتي ارقام 10 تا 15 را با حروف A تا F انگليسي نمايش مي دهند:
9 8 7 6 5 4 3 2 1
A B C D E F
براي مثال:
2D16
3DA816
2416

با رعايت وزن ارقام در اينجا نيز داريم:

9F516 = 5 * 16 0 + 15 * 16 1 + 9 * 16 2
9F516 = 5 + 240 + 2304
9F516 = 254910  

  استفاده از مبناي دو به جاي مبناي شانزده براي راحتي نوشتار
جايگزيني هر چهار رقم مبناي دو با يک رقم مبناي شانزده

00002 = 016 = 0
00012 = 116 = 1
00102 =216 = 2
...
11012 =D16 =13
11102 =E16 =14  

  تبديل دودويي و شانزده شانزدهي

الف)تبديل هر چهار رقم مبناي دو به يک رقم مبناي شانزده و برعکس
1100 ---> C
1001 ---> 9
1110 ---> E
0001 ---> 1
11001001111000012 = C9E116  

  جمع اعداد در مبناي دو

نکته مهم : رقم نقلي

  نمايش حروف و کاراکترها در مبناي 2

نمايش استاندارد سيستم اسکي
ASCII
اين سيستم در سال 1960 طراحي شد و امروز تمامي چاپگرها و نمايشگر ها از آن براي تبادل اطلاعات از طريق کامپيوتر و صفحه کليد استفاده مي کنند.
به هر رقم مبناي 10، حروف کوچک و بزرگ، علائم و کاراکترها و...يک کد دودويي اختصاص مي دهند که معمولا در مبناي شانزده نوشته مي شود:
7 ---> 37
e ---> 65
E---> 45
# ---> 23
{ ---> 7B  

  جمع بندي مطالب اين جلسه:

زبان ماشين به عنوان زبان مشترک ميان انسان و کامپيوتر طراحي شده و سيستمهاي الکترونيکي کامپيوتر ها ، با استفاده از قابليت تبديل داده ها و دستورات به 0 و 1 آنها را ذخيره و پردازش مي نمايند.
از اين جهت نيازمند آشنايي با سيستم دودويي اعداد هستيم.  

ادامه دارد . . . .