ساخت ربات نوریاب - جلسه دوم
مقدمه: آشنایی با مفاهیم اولیه
درک اولیه از مدارهای الکتریکی، کار با بردبورد و نمودار مدار بسیار مفید است اما برای این پروژه لازم به نظر نمیرسد. همچنین باید با مفاهیم ولتاژ، مقاومت و جریان به همراه واحدهای مربوطه از ولت، اوهم و آمپر آشنایی داشته باشید. میتوانید برای کسب اطلاعات به انجمن علوم الکتریکی Electronics Primer جهت آشنایی با ساخت مدار با بردبورد مراجعه کنید.
یک نمودار جریان، تصویری است که از نمادها برای نمایش یک مدار واقعی استفاده میکند. باید مراقب باشید زیرا یک نمودار مدار دقیقاً مشابه نمودار واقعی نبوده و هرکدام از قطعات ممکن است مشابه نمادهایی که برای نمایش آنها به کار میرود نباشد. در بخش ذیل، جدول شماره 1 توضیح مختصری از قطعات مدار به کار رفته در این پروژه را به همراه نمادهای آنها و تصاویر واقعی آنان را ارایه میدهد. ما در این پروژه فضای کافی برای توضیح کامل هر المان نداریم (برای کسب اطلاعات بیشتر درباره قطعات در جدول شماره 1 میتوانید به کتب یا وب سایتها مراجعه کنید). اما اگر بخواهید مطالب بیشتری در این باره بدانید تحقیقات پیشزمینه بیشتری را انجام دهید.
از نور تشخیص داده شده به وسیله فوتورزیستور برای تغییر سرعت موتور استفاده میکند.
تصویر | مشخصات | توصیف | قطعه |
 |  | در برابر جریان الکتریکی مقاومت نشان میدهد | رزیستور |
 |  | رزیستوری که به نور بستگی دارد | فتورزیستور |
 |  | همانند یک سوئیچ نوری، روبات را خاموش و روشن میکند | سوئیچ |
 |  | موتور را به لرزش و حرکت در میآورد | موتور |
 |  | نیروی الکتریسته را تامین میکند | باطری |
 |  | از نور تشخیص داده شده به وسیله فوتورزیستور برای تغییر سرعت موتور استفاده میکند | مسفت |
جدول شماره 1: لیستی از کلیه اجزای مدار به کار رفته در این پروژه با نمادهای مدار الکترونیکی آنها و تصاویر واقعی مربوطه. توجه داشته باشید که این نمادها از هیچ لحاظ مشابه شیء فیزیکی نمیباشند.
نکات مهم:
(1) مسفت نمایانگر " ترانزیستور Field-Effect نیمه رسانای اکسیدفلز"، و عناوین G، D و S به ترتیب نشانگر "Gate، Drain و Source"، میباشد. دانستن کامل و دقیق معنای موارد ذکر شده فراتر از حد اطلاعات مورد نیاز شما برای تکمیل این پروژه است اما بدیهی است که در صورت تمایل به کسب اطلاعات بیشتر به دلیل حس کنجکاوی میتوانید به منابع مازاد مراجعه کنید.
(2) تصاویر ارایه شده در این جدول براساس مقیاس واقعی نمیباشد (تصویر رزیستور از منبع Anvandare Chrizz، 2005) برگرفته شده است. تصاویر قطعات دیگر از SparkFun Electronics 2012 بدست آمده است).
این نمودارِ مدار برای یک موتور با سرعت کنترل شده آن توسط فوتورزیستور و مسفت در بخش ذیل در شکل شماره 1 نشان داده شده است. روبات شما برای این پروژه از دو نسخه کپی همسان از این مدار استفاده میکند. این مدار با یک باطری روشن میشود که منبع تغذیه یک ولتاژ یا Vباطری است. هنگامی که سوئیچ بسته میشود ولتاژ V1 همواره برابر با Vباطری خواهد بود.
سپس دو رزیستور (مقاومت) با مقادیر R1 و R2 وجود دارد. R1 یک فوتورزیستور (مقاومت نوری) است و به همین دلیل مقدار مقاومت آن به نور بستگی دارد (نور بیشتر به معنای مقاومت کمتر و بالعکس میباشد) و R2 یک رزیستور معمولی است. این رزیستورها یک تقسیمگر ولتاژ را تشکیل میدهد. یک تقیسمگر ولتاژ با دو رزیستور، ولتاژ V2 را تعیین میکند. با استفاده از قانون اوهم (یک معادله با کاربرد متداول که رابطه بین مقاومت، ولتاژ و جریان را تعریف میکند) میتوانید به معادله تقسیم کننده ولتاژ دست یابید (ما در اینجا عمل مشتقگیری را انجام میدهیم اما در صورتی که به کسب اطلاعات بیشتر علاقمند هستید میتوانید به تحقیق درباره اطلاعاتی از تقسیمگران ولتاژ و قانون اوهم بپردازید):
V1 همان ولتاژ ورودی است (برابر با ولتاژ باطری در هنگامی که سوئیچ بسته باشد).
V2 همان ولتاژ دورنی بین رزیستورها میباشد.
R1 همان مقاومت فوتورزیستور است (که با تغییر میزان نور تغییر مییابد).
R2 همان مقاومت رزیستور دیگر است (که هیچ تغییری نمیکند).
همانطور که در معادله شماره 1 مشاهده میکنید با تغییر R1، V2 نیز تغییر مییابد. V2 ولتاژی است که به مسفت امکان عمل به شکل "دکمه کنترل" به موتور میدهد همانند یک دکمه کنترل بلندی صدا در رادیو.
در صورتی که V2 بسیار اندک باشد موتور اصلا نخواهد چرخید. با افزایش V2 جریان الکتریکی بیشتر به درون موتور راه یافته و چرخش آن را سریعتر میکند. تاثیر کلی این است که هر چه نور بیشتری به فوتورزیستور بتابد به همان میزان چرخش موتور سریعتر خواهد بود. این فرایند در قسمت ذیل در شکل شماره 2 به طور خلاصه آورده شده است.
شکل شماره 2. خلاصهای از چگونگی استفاده مدار از نور جهت کنترل سرعت یک موتور. تاثیر کلی این مدار این است که هرچه نور بیشتری به فوتورزیستور بتابد موتور با سرعت بیشتر میچرخد.
مطالب مرتبط:
بخش پروژه های دانش آموزی تبیان
تهیه و تنظیم: فاطمه گودرزی
