Kako deluje SLEDIbot

SLEDIbot  robota smo sestavili, sedaj pa moramo še razumeti kako robot deluje. Le tako bomo hitro in učinkovito nastavili potenciometre in zagotovili  pravilno delovanje robota.

Električna shema

Oglejmo si še enkrat, tokrat bolj podrobno električno shemo vezja SLEDIbota.

image004.jpg#asset:111

Skrajno na levi strani slike opazimo znak za baterijo, takoj za njo pa vejo z vezjem visoko svetilne (LED) diode.

image006.jpg#asset:112

Baterija

Vsak, ki se malo spozna na baterije ve, da baterije ločimo po napetosti, ki jo dajejo na svojih priključkih. Tako poznamo npr.: 1.5 V, 3 V, 4.5 V, 9 V in 12 V baterije, ki so lahko tudi različnih oblik.

image008.jpg#asset:113

Več o delovanju in zgradbi baterij najdete na spletnih straneh:

Vezje visoko svetilne diode

Bela svetleča dioda je prikazana na sliki, skupaj z znakom za diodo.

image010.jpg#asset:114

Da bo svetleča (LED) dioda svetila, moramo na svetlečo diodo priklopiti baterijo, ki daje diodi napetost. Najenostavnejše vezje za priklop svetleče (LED) diode bi tako bilo eno od spodnjih vezij.

image011.gif#asset:115

Toda pozor! Le če priklopimo na svetlečo diodo napetost baterije, kot prikazuje leva slika, bo skozi svetlečo diodo tekel tok Id in svetleča dioda bo svetila. Če priklopimo na svetlečo diodo napetost baterije, kot prikazuje desna slika, potem svetleča dioda ne bo svetila. Za razliko od svetleče diode pa pri navadni žarnici ni treba paziti na to, kako jo obrnemo, ko jo priklopimo na baterijo.

Iz vezja na sliki opazimo tudi, da je napetost baterije Ub enaka napetosti, ki je priklopljena na svetlečo diodo. Napetost na svetleči diodi bomo imenovali Ud.

image013.jpg#asset:116

Bela svetleča dioda priklopljena na baterijo

Katero baterijo naj izberemo, da bo bela svetleča dioda svetila?

No, trije fantje Miha, Nejc in Matjaž, ki radi preizkušajo stvari, so se odločili, da bodo zbrali baterije različnih napetosti in preizkusili pri kateri napetosti baterije bela svetleča dioda sveti.. Miha je izbral 3 V baterijo in jo priklopil na belo svetlečo diodo. Nejc je izbral 1.5 V baterijo in jo priklopil na belo svetlečo diodo. Matjaž pa je izbral 9V baterijo in jo priklopil na belo svetlečo diodo. In rezultat? Mihova bela svetleča dioda je svetila, Nejčeva bela svetleča dioda ni svetila, Matjaževa bela svetleča dioda pa je na kratko zablisnila in potem ni več svetila. Očitno je, da je imel pri izbiri napetosti Miha najsrečnejšo roko, saj je njegova bela svetleča dioda svetila. ZAKAJ le Mihova bela svetleča dioda sveti in zakaj Nejčeva in Matjaževa bela svetleča dioda ne svetita?

Odgovor na zadnje vprašanje nam bo dala statična karakteristika bele svetleče diode, ki je prikazana na sliki. Statično karakteristiko izmerimo ali dobimo, kot podatek proizvajalca.

image014.gif#asset:117

Preden si podrobneje ogledamo statično karakteristiko svetleče diode, moramo vedeti, da svetleča dioda sveti zaradi toka, ki teče skozi njo. Več toka kot teče skozi diodo bolj bo dioda svetila. Sedaj pa si oglejmo statično karakteristiko bele svetleče diode.

Statična karakteristika svetleče diode nam pokaže, da tok skozi diodo z napetostjo naglo narašča. Proizvajalec navaja, da lahko neprekinjeno, t.j. trajno, teče skozi diodo največ 30 mA toka. Če teče skozi diodo več kot 30 mA trajnega toka, potem se dioda preveč segreje in pregori. Če pa teče skozi diodo premalo toka, potem svetleča dioda ne sveti. Iz statične karakteristike vidimo, da je delovno območje diode med 3 in 3.4 V pritisnjene napetosti.

Poglejmo sedaj, kaj se je zgodilo, ko so Miha, Nejc in Matjaž priklapljali baterijo na svetlečo diodo.

Slika statične karakteristike diode in napetosti, ki so jih priklopili Miha, Nejc in Matjaž na svetleč odiodo, pokaže, da je le Nejc zadel napetost delovnega območja svetleče diode. Mihova napetost (1.5 V) je prenizka, da bi dioda svetila, Matjaževa napetost (9 V) pa je previsoka, zato svetleča dioda pregori.

image015.gif#asset:118

Vendar pa je naša želja napajati vezje SLEDObot-a z 9 V baterijo, zato moramo vezje visoko svetleče diode dopolniti. V vezje moramo dograditi upor (ali upornik), ki bo zmanjšal napetost na diodi in omejil tok skozi diodo.

image017.jpg#asset:119

Vezje baterije in upora zaporedno vezanega z diodo je prikazano na sliki.

image018.gif#asset:120

Kako izbrati upornost R?

Povezava med tokom in napetostjo na uporu je določena z Ohmovim zakonom, ki se glasi:

U = I . R.

image019.gif#asset:121

Pri tem je U napetost na uporu, I tok skozi upor in R vrednost upornosti upora. Če zgornjo enačbo delimo z R na levi in desni strani enačbe, dobimo obliko Ohmovega zakona, ki nam pove kakšen bo tok skoziupor pri dani napetosti na uporu.

image021.gif#asset:123

Če pa delimo izhodiščno enačbo Ohmovega zakona na levi in desni z vrednostjo toka I, tedaj dobimo enačbo za vrednost upornosti.

image023.gif#asset:125

S pomočjo Ohmovega zakona lahko sedaj določimo potrebno vrednost upornosti upora v vezju svetleče diode.

Še enkrat si podrobno oglejmo vezje svetleče diode z uporom. Vidimo, da je napetost baterije Ub priključena na zaporedno vezana upor in svetlečo diodo. Zato se napetost baterije Ub razdeli med upor in diodo.

image020.gif#asset:122

Napetost na uporu imenujmo Ur, napetost na diodi pa Ud. Tok skozi upor in diodo je enak in ga imenujemo I.

Pri določanju upora R izhajamo iz dejstva, da moramo zagotoviti svetleči diodi tok in napetost znotraj njenega delovnega območja. Npr. priporočljivo je izbrati vrednost toka I skozi diodo enako:

image026.gif#asset:128, kjer je image028.gif#asset:130

Statična karakteristika svetleče diode nam sedaj pove, da mora pri tem toku na svetleči diodi biti napetost Ud = 3.2 V.  Na osnovi teh podatkov lahko izračunamo napetost Ur, ki pade na uporu, pri dani napetosti baterije Ub in dani napetosti na diodi Ud.

Ur = Ub – Ud = Ub – 3.2 = 5.8 V.

S pomočjo Ohmovega zakona  določimo potrebno upornost v vezju. Tok skozi diodo in upor smo izbrali, potrebno napetost na uporu pa smo izračunali, zato lahko sedaj izračunamo še upornost R

image030.gif#asset:132

Ali je z izračunom vrednosti upornosti upor že dokončno izbran?

Ni nujno. Upore izdelujejo proizvajalci v tako imenovanih tolerančnih lestvicah. V teh lestvicah običajno niso zastopane vse vrednosti upornosti. Oglejmo si vrednosti 20% in 5% lestvice vrednosti upornosti na območju od 100 Ω do 1000 Ω.

20% lestvica:  100, 150, 220, 330, 470, 680, 1000.

5% lestvica: 100, 110, 120, 130, 150, 160, 180, 200, 220, 240, 270, 300, 330, 360, 390, 430,   470, 510, 560, 620, 680, 750, 820, 910, 1000.

Niti v 20%, niti v 5% tolerančni lestvici ne najdemo vrednosti 290. Zato moramo za naše vezje izbrati vrednost upornosti 270 Ω ali 300 Ω iz 5% tolerančne lestvice, ki sta še najbližji izračunani vrednosti.

Izberimo vrednost upornosti 300 Ω in ocenimo kaj ta izbira pomeni za naše vezje. Ko izberemo 300 Ω iz 5% tolerančne lestvice se lahko vrednost upornosti od vrednosti 300 Ω razlikuje za + ali – 5%. To pomeni, da je dejanska upornost, ki bi jo izmerili z instrumentom v območju:

300 Ω:  min. 285 Ω do max. 315 Ω

image032.gif#asset:134


image034.gif#asset:136

Pri 300 Ω uporu  bo zato tok skozi diodo malo manjši ali malo večji od 20 mA.

Kljub vsemu doslej napisanemu se naše vezje še zmeraj razlikuje od tistega v vezju SLEDIbot-a. Preostala razlika izvira iz izvedbe upornosti. Namesto z eno samo upornostjo izvedemo upornost z dvema zaporedno vezanima uporoma R1 in R3. Upor R1 ima stalno vrednost upornosti, upor R3, ki ga imenujemo potenciometer, pa spremenljivo vrednost upornosti.. Merilni instrument pokaže vsoto upornosti pri dveh zaporedno vezanih uporih.

Zato se v izvedbi vezja SLEDIbot-a upornost v vezju diode spreminja od R1 do R1+R3, oziroma od 220 Ω do 1220  Ω. Raziščite učinek spreminjanja upornosti v vezju diode v vsem območju!

Za konec opisa kako deluje vezje diode, pa še uganke:

image022.gif#asset:124

UGANKA 1: Kolikšno je največje število belih svetlečih diod, ki jih lahko zaporedno vežemo na 9V baterijo z ali brez upora, pa še zmeraj svetijo? Kakšna mora biti vrednost upornosti R, če zaporedno vežemo 2 svetleči diodi na 9V baterijo? Preizkusite in izračunajte!

image024.gif#asset:126

UGANKA 2: Miha se je igral z upori pa je dva upora povezal vzporedno(glej sliko) Z meritvijo raziščite kakšna je upornost dveh vzporedno vezanih uporov! Ali znate meritev potrditi tudi z enačbami?

image025.gif#asset:127

Kako deluje vezje fotoupora(-ov)?

image039.jpg#asset:140

Vezje fotoupora je čutilnik (tipalo, sensor) črte SLEDIbot robota, ki je zgrajeno na osnovi fotoupora. Oznaka za fotoupor je:

image027.gif#asset:129

Kaj je fotoupor?

Fotoupor je upor, ki se mu upornost spreminja v odvisnosti od osvetljenosti. Bolj kot je fotoupor osvetljen manjša je njegova upornost. Zato ima fotoupor v temi veliko upornost, ko je osvetljen pa se mu upornost močno zmanjša.

Z instrumentom IZMERITE upornost svojega fotoupora v temi(pod mizo) in na svetlobi(zelo blizu žarnice)! Zgledujte se po spodnjih slikah.

image042.jpg#asset:142

image044.jpg#asset:143

Upornost osvetljenega fotoupora na sliki je 319 W.

image046.jpg#asset:144

Upornost samo delno osvetljenega fotoupora na sliki je 737 W.

Preden raziščemo kako deluje vezje fotoupora, upoštevajmo dejansko izvedbo vezja in ga poenostavimo. Spomnite se, da je R10 merilno uho, zato nima upornosti. Pravtako se spomnite, da smo vgradili v robota samo fotoupor R5, R6 pa smo premostili. Zato se vezje fotoupora močno poenostavi.

image029.gif#asset:131

Vezje fotoupora običajno imenujemo delilnik napetosti. Delovanje vezja fotoupora bomo obravnavali v dveh korakih. V prvem koraku bomo predpostavili, da je v vezju namesto fotoupora navaden upor. In si bomo ogledali osnovne zakonitosti delovanja vezja. V drugem koraku pa bomo obravnavali delovanje  vezja z  fotoupora in se posvetili učinku delovanja fotoupora na vezje – delilnik napetosti..

Oglejmo si razmere v vezju delilnika napetosti. Zanima nas kakšna bo napetost na uporu R2.

image036.gif#asset:138

Pri podrobnem ogledu vezja delilnika ugotovimo, da vezje tvorita dva zaporedno vezana upora R1 in R2. Tok I skozi zaporedno vezana upora mora biti enak, saj se tok v vezju ne izgublja ali nabira. Na koncu mora v baterijo priteči toliko toka, kot ga je iz baterije odteklo! Napetost baterije Ub pa se razdeli med oba upora. Ohmov zakon smo že spoznali pri vezju z diodo. Tudi tokrat ga bomo uporabili. S pomočjo Ohmovega zakona lahko zapišemo tok skozi upora R1 in R2. Ker sta upora zaporedno vezana se njuna upornost sešteje.

Tok skozi upora R1 in R2 je tako:

image050.gif#asset:148

Napetost na uporu R2 pa določimo ponovno s pomočjo Ohmovega zakona za upor R2:

image052.gif#asset:150

Izračunajmo napetost na R2 pri izbranem razmerju upornosti R1 in R2. Najprej naj bo R2 enak R2, oz. R2=R1.

image054.gif#asset:152

Izračunajmo še napetost na R2, če je R2 devetkrat tolikšna kot R2, oz. R2= 9*R1.

image056.gif#asset:154

UGOTOVIMO: Napetost na uporu R2 je odvisna od razmerja upornosti R1 in R2 in sicer večja kot je upornost R2, večja je napetost na uporu R2. Največja napetost na R2 pa je lahko Ub, napetost baterije.

Ob upoštevanju, da je R2 fotoupor, ki se mu upornost spreminja z osvetljenostjo, lahko dalje ugotovimo, da se bo napetost na fotouporu Urf spreminjala z osvetljenostjo upora Rf. Delilnik napetosti tako spremeni spremembo upornosti fotoupora v spremembo napetosti na fotouporu. Napetost na fotouporu pa dalje peljemo v vezje primerjalnika, kjer jo bomo primerjali.

Kako pride svetloba do fotoupora?

Kdor se še spomni, ve da smo prispajkali fotoupor in visoko svetilno diodo na tisk, kot prikazuje spodnja slika.Slika očitno kaže, da sta visokosvetilna dioda in fotoupor usmerjena v isto smer, zato svetloba iz svetleče diode ne pada naravnost na fotoupor.

image058.jpg#asset:155

Kako torej pride svetloba iz svetilne diode do fotoupora? Odgovor na to vprašanje nam prikazuje slika.

Svetleča dioda in fotoupor morata biti usmerjena proti neki podlagi, od katere se svetloba svetleče diode odbije in pade na fotoupor. Ta podlaga je na primer miza ali tla po katerih SLEDIbot vozi Odboj svetlobe od podlage je močno odvisen od barve oz. od svetlosti podlage. Od bele podlage se odbije skoraj vsa svetloba, za razliko od črne podlage, ki odbije le malo svetlobe in večino svetlobe vpije. (Se še spomnite katere barve predmeti se na soncu bolj segrejejo črni ali beli in zakaj je temu tako? )

Združimo sedaj naše ugotovitve iz vezja fotoupora z znanjem kako pride svetloba do fotoupora.

image033.gif#asset:135

UGOTOVIMO: Ker črna podlaga odbije malo svetlobe, vsekakor bistveno manj, kot bela, bo upornost fotoupora višja kot v primeru bele podlage. Posledica tega bo, da bo pri črni podlagi, po kateri bi vozil SLEDIbot, napetost Urf na fotouporu višja od napetosti na fotouporu, kadar bi robot vozil po beli podlagi.

Denimo, da smo izmerili upornost fotoupora nad črno podlago Rf_črna = 20 kΩ = 20 000Ω, nad belo podlago pa smo izmerili upornost fotoupora Rf_bela = 10 kΩ = 10 000Ω.

Izračunajmo napetost na fotouporu v obeh primerih za vezje SLEDIbota.

V primeru SLEDIbota je R=10 kΩ = 10 000Ω. Zato sledi:

image061.gif#asset:158

image063.gif#asset:160

Napetost na fotouporu merimo na SLEDIbotu na ušesu R10.

Nejca je zanimalo kako se spreminja upornost njegovega fotoupora. Zato je z instrumentom izmeril spreminajnje upornosti na svetlobi in temi in tudi napetost na fotouporu nad belo in črno podlago. Z instrumentom izmerite napetost na fotouporu nad belo in nad črno podlago tudi vi!

UGANKA 3: Matjaž se je igral in med merjenjem napetosti na fotouporu spreminjal oddaljenost od podlage. Kaj je ugotovil? Raziščite tudi vi vpliv oddaljenosti podlage od fotoupora na meritev napetosti.

Kako deluje vezje primerjalnikov napetosti?

Vezje primerjalnikov napetosti so možgani SLEDIbot robota. Naloga vezja primerjalnikov napetosti je, da na osnovi informacije iz čutilnika črte s pomočjo motorjev izvede vožnjo SLEDIbot robota v levo ali v desno. Izhod iz vezja primerjalnikov napetosti je namreč preko PAD1 in PAD2 povezan na motorja, podrobnosti si bomo ogledali kasneje, zato izhod vezja primerjalnikov napetosti vklopi oziroma izklopi levi in desni motor SLEDIbot robota.

Osrednji del vezja primerjalnikov napetosti je integrirano vezje LM393 z osmimi nogicami. Integrirana vezja so zgrajena iz množice tranzistorjev, ki jih bomo spoznali v nadaljevanju.

image065.jpg#asset:161

Kadar imamo opravka z integriranimi vezji nas pravzaprav niti ne zanima toliko njihova notranja izvedba, kot njihovo delovanje. Integrirano vezje LM393 je glede na svoje delovanje zgrajeno iz dveh primerjalnikov napetosti. Notranjo zgradbo integriranega vezja LM393 in povezave nogic integriranega vezja so prikazane na spodnji sliki.

image067.jpg#asset:162

V inženirski praksi se je za primerjalnik.napetosti uveljavil simbol v obliki trikotnika z dvema vhodoma (+ in -) in enim izhodom. Bodite pozorni na to, da na LM393 priključimo  le enojno napajalno napetost maso (GND) in 9V(Vcc). Posledica enojne napajalne napetosti je, da daje primerjalnik iz integriranega vezja LM393 na svojem izhodu le 0 V ali pa 9 V napetosti.

Pa poglejmo kako deluje primerjalnik napetosti!

Na sliki je z črnim stolpcem označena velikost napetosti na + in – vhodu ter izhodu primerjalnika. Imenujmo napetost na + vhodu primerjalnika napetosti u+, napetost na – vhodu primerjalnika napetosti imenujmo u- , in napetost na izhodu primerjalnika napetosti imenujmo uizh. Iz slike vidimo:

  • Če je u+ > u-, tedaj je uizh = 9V napetost.
  • Če je u+ < u-,  tedaj je uizh = 0V napetosti.

Primerjalnik napetosti bi imel težave, če bi bili napetosti na + in - vhodu  v resnici ČISTO ENAKI, saj za ta primer vrednost izhodne napetosti ni posebej določena. V praksi loči primerjalnik napetosti na svojih vhodih + in - napetosti, ki se razlikujejo za 1 µV oz. eno milijoninko Volta.

image035.gif#asset:137

Sedaj, ko razumemo delovanje primerjalnika napetosti razumemo tudi, da moramo na vhoda primerjalnika pripeljati dve napetosti. Oglejmo si še enkrat vezje primerjalnikov napetosti.  V vezju primerjalnikov napetosti opazimo, da je en vhod v primerjalnik vedno pripeljan iz vezja fotouporov (čutilnika črte), drugi vhod pa je pripeljan iz dodatnega uporovnega vezja. Ali vas dodatno uporovno vezje spominja na kakšno od že znanih vezij? Ali ne spominja na vezje delilnika napetosti? Ne pozabite, da je upor R9 le merilno uho, zato je njegova upornost nič. Upor R9 lahko zato v vezju izpustimo in ga nadomestimo s povezavo. 

Dodatno uporovno vezje na vhodu v primerjalnik je torej delilnik napetosti, kjer lahko eno od upornosti spreminjamo oziroma nastavljamo s potenciometrom.

image036.gif#asset:138

Izhodno napetost Ur2 delilnika napetosti s potenciometrom določa Ohmov zakon na enak način, kot  izhodno napetost delilnika napetosti brez spremenljivega upora .

image052.gif#asset:150

Obnašanje delilnika napetosti s potenciometrom je tudi zelo podobno vezju s fotouporom, kjer spreminjanje upornosti R2 določa osvetljenost fotoupora v dodatnem uporovnem vezju primerjalnika pa se velikost izhodne napetosti Ur2 nastavimo s sukanjem gumba na potenciometru. S spreminjanjem R2 nastavimo vrednost Ur2!

Izračunajmo vrednost izhodne napetosti dodatnega delilnika napetosti pri R2 = 5000, 15000 in 25000 Ω.in R1=10000 Ω.

R2 = 5 000;


R2 =15 000;


R2= 25 000,

image071.gif#asset:166

image073.gif#asset:168

image075.gif#asset:170

Vezje primerjalnikov napetosti torej primerja napetost na fotouporu z napetostjo, ki jo nastavimo s potenciometrom. Zato se nam takoj zastavi vprašanje:

Kolikšno napetost nastaviti s potenciometrom?

Na merilnem ušesu R10 lahko izmerimo napetost na fotouporu nad črno podlago in napetost na fotouporu nad belo podlago. Poimenujmo napetost na fotouporu nad črno podlago Ur_črna  in napetost na fotouporu nad belo podlago Ur_bela. Napetost, ki jo nastavimo s potenciometrom, pa imenujmo Ur_pot. Napetost Ur_pot lahko izmerimo na merilnem ušesu R9. N ajbolje je, da nastavimo Ur_pot približno enak srednji vrednosti med Ur_črna in Ur_bela, t.j

image077.gif#asset:172

image037.gif#asset:139

Seveda je dovolj, da nastavimo Ur_pot kjer koli v sivem pasu med Ur_črna in Ur_bela. Vendar če nastavimo Ur_pot preblizu katere od mejnih vrednosti Ur_črna ali Ur_bela, potem opazimo da preklopi med belo in črno niso zanesljivi in vsaka motnja jih pokvari.

Delovanje posameznih elementov vezja primerjalnikov sedaj že tako dobro poznamo, da lahko zapišemo tabelo vrednosti napetosti na izhodih PAD1 in PAD2. PAD1 je povezan na izhod B, torej na izhod iz primerjalnika B v LM393. PAD2 pa je povezan na izhod A, torej na izhod iz primerjalnika A v LM393.

Še enkrat si pozorno oglejte vezje primerjalnikov napetosti!

image065.jpg#asset:161

Bodite pozorni na to, da je napetost iz vezja fotoupora, ki pove ali robot zaznava črno ali belo podlago, pripeljana na uA+ in uB-.Podobno je napetost iz dodatnega uporovnega vezja Ur_pot, pripeljana na uA- in uB+. Torej sta napetost iz vezja fotoupora in napetost Ur_pot na vhodih primerjalnika B medsebojno zamenjani v primerjavi s tem kako sta pripeljani na primerjalnik A. Na izhodu primerjalnikov A in B zato ne bo ista vrednost. Predpostavimo, da je Ur_pot nastavljen na sredino med Ur_belo in Ur_črno.

Screen-Shot-2016-12-01-at-11.05.02.png#a

Po navodilih za sestavljanje SLEDIbot robota povežemo izhoda PAD1 in PAD2 na belo žico od predelanih servo motorjev FUTABA S3003. To pomeni, da PAD1 in PAD2 vklapljata oziroma izklapljata motorje SLEDIbot robota. Preden pa raziščemo kateri motor priklopiti na PAD1 in katerega na PAD2 si oglejmo še kako deluje integrirano vezje BAL6686, ki krmili motorje robota in kako delujejo sami motorji robota.

Kako deluje integrirano vezje BAL 6686, ki krmili motorje robota?

Potem, ko predelamo motorja, ju vgradimo in ožičimo, sta motorja povezana z integriranim vezjem BAL 6686, kot prikazuje spodnja slika. Ob priklopu se en motor  vrti naprej, drugi pa nazaj.

Napajanje SLEDIbot robota pa tudi sicer je napajanje servo motorjev enojno od 0 do 9V. Kljub temu mora integrirano vezje BAL6686 krmiliti motorja v obe smeri.

image081.jpg#asset:175

Miha, Nejc in Matjaž so se že igrali z enosmernim motorjem in baterijo, zato so dobro vedeli, da je treba na motor priklopljeno napetost obrniti, če želimo, da se motor suče v drugo smer. Preizkusi še ti in poveži enosmernimotor na baterijo, kot prikazujeta sliki. Ob tem opazuj smer vrtenja motorja.

image040.gif#asset:141

Miha se je tudi spomnil, da so se v šoli že učili, kako s pomočjo štirihstikal priklopiš enojno napajalno napetost baterije na motor, tako da se motor vrtiv obe smeri. Malo je razmišljal nato pa narisal vezje, ki ga prikazuje slika.

image047.gif#asset:145

Toda ni se več spomnil kako morajo biti priklopljena stikala. Hja, bo pač moral pomisliti kako naj bodo priklopljena stikala, da bo na motor priklopljena napetost. Če pusti stikala priklopljena, kot so na sliki, se motor ne bo vrtel. Stikalo 1 priklopi na levo stran motorja +9 V, stikalo 3 pa na desno stran motorja +9 V, zato na motorju ni razlike napetosti. Stikalo 1  bo pustil priklopljeno, stikalo 2 pa izklopljeno, kot sta na sliki. Tako na levi strani motorja ostane +9 V napetosti.  Potem mora stikala na desni strani vklopiti tako, da ne desno stran motorja pripelje 0 V napetosti. To pomeni, da mora stikalo 3 izklopiti, stikalo 4 pa vklopiti. Motor pa se bo sukal v nasprotno smer, če izklopi stikali 1 in 3 in vklopi stikali 2 in 4. Hitro je narisal novi sliki.

Tudi Nejc in Matjaž sta se strinjala z njegovo trditvijo in na vezje sta dorisala kako bo tekel vmostiču tok.

Vezje s stikali na sliki se imenuje H mostič. V integriranem vezju BAL 6686 je vezje H mostiča izvedeno z elektronskim elementom, ki se imenuje tranzistor. In sicer je vsako stikalo H mostiča izvedeno s pomočjo tranzistorja.

image048.gif#asset:146

Tranzistor je element s 3 nogicami. Nogice tranzistorjev imajo oznako B, E in C. B pomeni baza, E pomeni emitor, C pa pomeni kolektor.

Ločimo dva tipa tranzistorjev: NPN in PNP. Narišimo  oznako za oba tipa  tranzistorjev.

image049.gif#asset:147

Miha, Nejc in Matjaž so  ločeno pobrskali po knjigah in internetu. Vsak od njih je našel vezje H mostiča in  si ga prerisal na papir ter zadovoljen pomislil, kako bo naslednjič svoje vezje pokazal prijateljem. Ko so se naslednjič srečali, so medsebojno primerjali vezja H mostičkov, ki so jih našli. In  bili so presenečeni, ker so ugotovili, da so vse tri izvedbe H mostičev različne.  Na naslednjih slikah so izvedbe mostičev, kot si jih našli Miha, Nejc in Matjaž.

image051.gif#asset:149

Mihov H mostič

image053.gif#asset:151

Nejčev H mostič

image055.gif#asset:153

Matjažev  H mostič

Miha, Nejc in Matjaž so najprej opazili, da je Mihov mostič zgrajen izsamih NPN tranzistorjev, medtem ko sta Nejčev in Matjažev mostič zgrajena iz NPN in PNP tranzistorjev. Vendar se tudi Nejčev in Matjažev mostič medsebojno ločita. Pri Nejčevem mostiču sta NPN tranzistorja v zgornjem delu H mostiča, medtem ko sta pri Matjaževem mostiču v zgornjem delu mostiča  PNP tranzistorja. Zato so pri Nejčevem mostiču na motor priključeni emitorji tranzistorjem, medtem ko so pri Matjaževem mostiču na motor priključeni kolektorji tranzistorjev.

Skupna značilnost vseh treh izvedb mostičev pa je bila tabela delovanja mostiča ob danem vhodu. Zaradi medsebojne povezanosti vhodov ne vklapljamo več vsak tranzistor posebej temveč po dva naenkrat, zato imamo samo dva vhoda.

Ko so Miha, Nejc in Matjaž preučili tabelo delovanja H mostičev so ugotovili, da lahko vhod UA imenujejo tudi naprej (forward) , vhod UB pa nazaj (reverse). Takšna imena bi se povsem skladala z imeni v vezju mostiča BAL6686, ki krmili motorje SLEDIbot robota.

tabela2.png#asset:219

Miha Nejc in Matjaž so želeli preizkusiti delovanje H mostiča, vendar so se jim vsi tranzistorji, ki so jih kupili pomešali. Pozabili pa so tudi po kakšni oznaki se ločijo med sabo NPN in PNP tranzistorji. Kaj sedaj? Ali se da z meritvijo določiti kateri tip tranzistorja je kateri?

Miha, Nejc in Matjaž so najprej razvrstili tranzistorje, ki so jih kupili, po obliki ohišja. Nato so se lotili določanja tipov tranzistorjev. 

image091.jpg#asset:183

Kako ločimo NPN in PNP tranzistorje z meritvijo?

Zgradbo obeh tipov tranzistorjev lahko predstavimo s pomočjo diod.

image059.gif#asset:156

Iz zgornje slike lahko določimo smeri v katerih prevajata tok NPN in PNP tranzistor. Če je tranzistor tipa NPN, tedaj prevaja tok v smeri od baze proti emitorju in od baze proti kolektorju. Če pa je tranzistor tipa PNP, tedaj prevaja tok v smeri od emitorja do baze in od kolektorja do baze. S pomočjo merilnega instrumenta, na katerem nastavimo meritev diod ali meritev upornosti, izmerimo v katero smer prevaja tok merjeni tranzistor med bazo in emitorjem ter bazo in kolektorjem. Na osnovi meritve določimo tip tranzistorja. Če prevaja merjeni tranzistor tok kako drugače, potem je pokvarjen!

Ugotovili so, da sta tranzistorja z oznako BC 547B in BD 135 NPN tranzistorja. Prav tako pa so ugotovili, da sta tranzistorja z oznako BC 557, BD 136 PNP tranzistorja. Če so lastnosti tranzistorja enake izvedba tranzistorja pa se razlikuje po tem ali je NPN ali PNP, tedaj pravimo, da sta tranzistorja komplementarna. Na primer tranzistor BC 557 je komplementaren tranzistorju BC 547, tranzistor BD 136 pa tranzistorju BD 135.

Miha, Nejc in Matjaž so tudi ugotovili, da morajo sami izbrati tranzistorje in vrednosti uporov v vezju H mostiča. Zato so sklenili najprej raziskati kako deluje tranzistor. S pomočjo tega znanja pa bodo kasneje skušali pravilno izbrati tranzistorje in upore za H mostič.

Kako deluje tranzistor?

V eni od knjig o elektroniki je Matjaž našel preizkusno vezje za tranzistorje, ki je prikazano na sliki. Sklenili so, da bodo delovanje tranzistorja raziskali s pomočjo tega vezja.

Miha je v eni od knjig o elektroniki našel opis delovanja tranzistorja in načrtovanja vezja za tranzistor, zato je tisti dan večer bral pozno v noč. Vsak odstavek je moral večkrat prebrati, da ga je razumel.

image060.gif#asset:157

Nejc je bil nestrpen, zvečer je iz predala vzel kupljene tranzistorje BC 547B in svetlečo diodo, iz domače zaloge pa je poiskal nabor uporov. Upor R1 je izbiral s poskušanjem, upor R2 pa je določil na enak način kot za vezje svetleče diode. Izbran R2 je 300 Ω. Nejčev prvi preizkus se je končal porazno. V prvem poskusu je priklopil +9 V napetosti na bazo tranzistorja brez upora R1. 

image062.gif#asset:159

Dioda ni svetila, iz tranzistorja pa se je pokadilo in strašno je smrdelo. Tega pa res ni pričakoval. Uničil je tranzistor. Le kaj je naredil narobe je razmišljal? Potem pa se je spomnil, da ve, da se tranzistor med bazo in emitorjem obnaša kot dioda. Če je to res, potem je tok v bazo tranzistorja verjetno določen s podobno statično karakteristiko, kot jo ima svetleča dioda.  Vhodni tok v bazo tranzistorja je bil prevelik, zato je tranzistor pregorel. Na vhodu v tranzistor je torej nujen upor R1, ki omeji tok v tranzistor.

image068.gif#asset:163

Toda kakšno vrednost R1 naj izbere? Tukaj ima upor z upornostjo 1000 Ω in oceni lahko tok v tranzistor s pomočjo Ohmovega zakona.

image097.gif#asset:184

V drugem poskusu mu je uspelo, dioda je svetila, če je na vhod vezja priklopil +9 V in ni svetila, če je na vhod vezja priklopil 0V ali če nič ni priklopil na vhod vezja.

Nejc je bil očaran nad učinkom delovanja vezja, zato je večkrat na vhod vezja priklopil in odklopil +9V napetosti. Potem pa je naenkrat postal pozoren na dejstvo, da ima na vezje enak učinek, če na vhod vezja priklopi 0V ali pa pusti vhod vezja nepriklopljen (priključek je v zraku). »Le kaj bi to lahko pomenilo?« se je spraševal. Razmišljal je: »Če na vhod vezja nič ne priklopim in pustim vhod v vezje v zraku, potem v tranzistor na vhodu, t.j. v bazo tranzistorja, zagotovo ne teče tok.« Potem pa se je vprašal: »Kaj pa če na vhod vezja priklopim 0V? Ali tedaj teče kaj toka v bazo tranzistorja?« Odgovor na zastavljeno vprašanje je našel hitro. »Če se tranzistor med bazo in emitorjem obnaša, kot dioda, potem je 0V napetosti premalo, da bi v bazo tranzistorja stekel tok. In zato tudi v tem primeru v bazo tranzistorja ne teče tok.« Potem pa je nenadoma zaklical: »Hura, ugotovil sem. Skozi kolektor tranzistorja teče tok, zaradi katerega sveti svetleča dioda, le, če teče tok v bazo tranzistorja!« Nejc je od razburjenja ta večer težko zaspal.

PREIZKUSITE delovanje vezja s tranzistorjem tudi vi!

Matjaž se je za razliko od Mihe in Nejca tisti večer lotil brskanja po internetu. Na spletu je našel podatke proizvajalcev za različne tranzistorje, tudi za tranzistorja BC547B in BD135, ki so ju kupili. Dolgo si je podatke in grafe ogledoval, da bi ugotovil, kaj pomenijo. Na koncu je podatke natisnil, da jih bo jutri pokazal Mihi in Nejcu.

Naslednji dan so se Miha, Nejc in Matjaž spet zbrali in si pripovedovali svoje ugotovitve. Najprej je Nejc pokazal Mihi in Matjažu svoje vezje s tranzistorjem in njegovo delovanje. Nato pa jima je povedal še svoje ugotovitve. Miha in Matjaž sta se z Nejčevimi ugotovitvami povsem strinjala. Potem pa je Matjaž pokazal  Mihi in Nejcu podatke in grafe, ki jih podajajo proizvajalci za tranzistorje. Matjaž je na spletu našel podatke za oba tipa tranzistorjev, ki so ju kupili. Iz podatkov so prebrali, da manjši tranzistor BC547B zmore največ 100mA toka skozi kolektor, medtem ko zmore večji tranzistor BD135 največ 1.5 A toka skozi kolektor. Skozi tranzistor BD135 lahko torej teče 100 krat večji tok, kot skozi tranzistor BC547B. Za vsak tip tranzistorja so bili med podatki podani tudi različni grafi. Med podanimi grafi pa jim je bil še posebej všeč graf, ki je prikazoval tok skozi kolektor pri različnih vrednostih toka skozi bazo tranzistorja in se je trikrat ponovil.

Graf 1

image099.jpg#asset:185

Graf 2

image101.jpg#asset:186

Graf 3

image103.jpg#asset:187

Potem, ko so si Miha, Nejc in Matjaž podrobno ogledali vse tri grafe, so ugotovili, da vsi predstavljajo enako odvisnost, le da za različna območja vrednosti toka skozi kolektor. Tako je graf 3 prikazoval največje območje toka skozi kolektor, graf 1 pa najmanjše območje toka skozi kolektor tranzistorja. Z vseh treh grafov pa je bilo očitno, da je velikost toka skozi kolektor tranzistorja odvisna od velikosti toka skozi bazo tranzistorja. Večji kot je tok IB, ki teče v bazo tranzistorja, večji je lahko tok IC, ki teče skozi kolektor tranzistorja.

Tedaj pa se je Mihi posvetilo in je dejal: »Seveda, tok IC skozi kolektor tranzistorja je odvisen od toka IB skozi bazo tranzistorja, saj sem včeraj v knjigi prebral, da je tranzistor TOKOVNI OJAČEVALNIK. Pomemben podatek za tranzistor pa je bilo tokovno ojačanje, ki je bilo v knjigi označeno s hFE. Ali lahko med podatki, ki jih imamo, najdemo podano vrednost tokovnega ojačanja?« Matjaž, ki je bil najbolj spreten pri prebiranju podatkov, je hitro našel podatke za tokovno ojačanje. Tokovno ojačanje se je za tranzostor BD135 spreminjalo v odvisnosti od območja delovanja, gibalo pa se je v območju od 25 do 250.

»Sedaj pa naj vama še jaz razložim, kaj sem prebral, v knjigi o elektroniki, o določanju vrednosti uporov R1 in R2  za naše vezje s tranzistorjem.« je dejal Miha.

Miha je pripovedoval: »S pomočjo uporov R1 in R2 omejimo tok v bazi in kolektorju  tranzistorja ter s tem preprečimo uničenje tranzistorja in svetleče diode. Ker deluje tranzistor med bazo in emitorjem, kot dioda izračunamo tok IB po podobni formuli, kot pri svetleči diodi. V formuli moramo upoštevati napetost, ki pade na spoju BE, preden začne teči tok v bazo tranzistorja. Tranzistor potrebuje 0.6 V napetosti med bazo in emitorjem, da začne prevajati tok  Denimo, da želimo, da teče v bazo tranzistorja tok IB. Tedaj določimo upor R1 po formuli:

image106.gif#asset:188

image069.gif#asset:164

Največji možni tok skozi kolektor IC, ki lahko teče pri baznem toku IB, je tedaj določen z enačbo:

image108.gif#asset:189

Iz podatkov za razpon vrednosti hFE, vidimo, da se le te razlikujejo tudi za 10 krat, v našem primeru od 25 do 250.  Zato se lahko tudi tok IC skozi  kolektor tranzistorja razlikuje od primera do primera za 10 krat! Predpostavimo, da smo upor R1 določili tako, da smo tok IC=20mA izračunali pri najmanjšem podanem ojačanju hFE. Potem bi lahko skozi tranzistor ob upoštevanju največjega ojačanja hFE tekel tudi 10 krat večji tok. Ta tok pa bi nedvomno uničil svetlečo diodo, zato potrebujemo v vezju še upor R2, ki omeji tok skozi svetlečo diodo! Zato določimo R2 po enačbi:

image110.gif#asset:190

V enačbi je Ud napetost, ki pade na diodi, Ucesat pa je napetost med kolektorjem in emitorjem, ko je tranzistor »odprt« in prevaja tok. V našem vezju upora R1 in R2 določata največje tokove, ki lahko stečejo v vezju, in s tem ščitita tranzistor in svetlečo diodo, da ne pregorita.«

Po tem pogovoru so bili Miha, Nejc in Matjaž mnenja, da razumejo delovanje tranzistorja in preizkusnega vezja tranzistorja ter da bodo sedaj znali določiti upore in izbrati tranzistorje za H mostič.

UGANKA 4:

Miha si je ogledoval njihovo preizkusno vezje za tranzistor in razmišljal. Če teče tok IC v tranzistor, potem mora teči tok tudi v emitorju tranzistorja. Torej bi lahko vezje svetleče diode iz kolektorja prestavil tudi v emitor, kot prikazuje slika.

Miha se je sedaj spraševal. Kako pa se obnaša takšno vezje tranzistorja? In kako v tem primeru izbereš vrednosti uporov R1 in R2? Pomagajte Mihu do odgovora na njegovi vprašanji, zato razmislite in preizkusite vezje tudi vi!

Srečanje Miha, Nejca in Matjaža  je prehitro minilo in čas je že bil, da se razidejo, gredo spat in pripravijo na šolo naslednji dan. Sklenili so, da se jutri spet snidejo in skušajo skupaj razrešiti uganko H mostiča za napajanje enosmernega motorja. Do jutri pa naj vsak sam še enkrat premisli kaj so se naučili o tranzistorju in poišče informacije o delovanju in zgradbi enosmernega motorja. Podatki o enosmernem motorju bi utegnili biti nujno potrebni za načrtovanje H mostiča, saj je enosmerni motor breme H mostiča in mu je potrebno zagotoviti dovolj toka za delovanje.

image070.gif#asset:165

Kako deluje enosmerni motor?

Ko je Miha tisti dan prišel domov, se je napotil naravnost k svoji zbirki LEGO kock. Med LEGO kockami je imel tudi dva LEGO motorčka in želel se je malo poigrati z njima. »Morda pa mi ob tem v glavo šine kakšna dobra ideja.«,  si je mislil. Baterijo je priklapljal na motorčka, da sta se vrtela v obe smeri. Zanimalo ga je, ali lahko z eno baterijo poganja oba motorja hkrati. Izhodni osi motorjev je povezal mehansko z zobniki in z eno baterijo poganjal prvi motor, ki je potem preko zobnikov gnal drug motor. Miha je razdrl mehansko povezavo med motorčkoma. Kaj pa brez baterije? Ali bi lahko brez baterije poganjal enosmerni motor? Električno je povezal motorčka z električnim kablom in po pričakovanju se brez priklopljene baterije nobeden od motorčkov ni vrtel.

image072.gif#asset:167

Potem pa je Miha brez posebnega razloga začel hitro vrteti os prvega od električno povezanih motorčkov in na njegovo veliko začudenje se je začel počasi vrteti tudi drugi motor. Kako je to mogoče? Ko je poskusil še enkrat in hitro zavrtel os prvega motorja, se je spet počasi zavrtel drugi motor. Kaj pa če hitro zavrtim os drugega motorja, ali se bo potem zavrtel prvi motor, se je vprašal. Hitro je zavrtel os drugega motorja in glej, prvi motor se je res počasi zavrtel. To novico mora takoj sporočiti Nejcu in Matjažu. Kar telefoniral jima bo.

Ko je Miha poklical Nejca po telefonu, je le ta ravno brskal po internetu. Tudi Nejca je opis Mihovega poskusa presenetil. Spomnil pa se je, da je na spletu pred kratkim našel slike zgradbe LEGO motorčka. Mihi je obljubil, da jih bo spet skušal poiskati. Morda bodo potem znali razložiti Mihov poskus. Nato je Miha poklical po telefonu še Matjaža. Matjaž ni bil preveč presenečen nad Mihovim poskusom. Matjaž je včeraj z očetom popravljal svoje dvokolo. Med drugim je preizkusil tudi delovanje luči na kolesu. Ko je zavrtel sprednje kolo svojega dvokolesa, je pričela luč na kolesu svetiti. Ugotovil je tudi, da hitreje kot zavrtiš sprednje kolo bolj sveti luč. Matjaž ni mogel razumeti odkod žarnici napetost, da sveti, saj na kolesu ni bilo nobene baterije. Zato mu je oče razložil, da napetost generira naprava (generator) pritisnjena ob sprednje kolo. In ta naprava je v resnici enosmerni motorček, ki ga poganjamo hkrati s sprednjim kolesom dvokolesa. Matjaž je bil zato mnenja, da motorček, ki ga hitro zavrtiš proizvede napetost, zaradi katere se potem zavrti drugi motor. Matjaž je tudi obljubil, da bo poiskal razlago delovanja enosmernega motorja v knjigi ali pa na spletu.

Ko so se naslednji dan Miha, Nejc in Matjaž srečali je najprej Miha pokazal svoj poskus z LEGO motorčki. Nato je Nejc pokazal sliko notranje zgradbe LEGO motorja. Med iskanjem slike zgradbe LEGO motorjaje našel tudi katalog enosmernih motorjev proizvajalca BALDOR v katerem je bila zelo nazorna slika, ki je prikazovala notranjo zgradbo enosmernega motorja s trajnimi magneti. Nejc je tudi to sliko pokazal svojima prijateljema.

image114.jpg#asset:191

Notranja zgradba LEGO motorja
(avtor fotografij: Philippe E. Hurbain http://philohome.com/motors/mo... )

S slik, ki prikazujejo zgradbo motorja so Miha, Nejc in Matjaž ugotovili, da je rotor enosmernega motorja sestavljen iz več navitij  bakrene žice na železnem jedru. Na obodu ohišja enosmernega motorja paso pritrjeni trajni magneti, ki ustvarjajo magnetno polje. Navitja bakrene žice v rotorju imajo gotovo neko upornost in induktivnost. Upornost navitja lahko izmerijo s pomočjo merilnega instrumenta.

image116.jpg#asset:192

Matjaž je držal obljubo in razložil Mihi in Nejcu princip delovanja enosmernega motorja.

Za delovanje motorja je potreben magnet. Vsak magnet ima dva pola severnega N (north) in južnega S (south). Vzemimo, na primer palični magnet.

image074.gif#asset:169

Magneti ustvarjajo v svoji okolici magnetno polje, ki ga ne vidimo, lahko pa občutimo njegove učinke. Npr. če želimo dva palična magneta, ki se stikata razmakniti moramo za to uporabiti silo. Podobno občutimo nasprotujočo silo, če želimo stakniti dva palična magneta z istima poloma. Nasprotna pola magneta se privlačita, ista pola pa odbijata. Magnetno polje med nasprotnima poloma magneta prikažemo s silnicami, ki jih imenujemo B.

image076.gif#asset:171

Če postavimo v magnetno polje žicopo kateri teče tok I, bo na žico delovala sila F, ki jo bo premaknila.

image078.gif#asset:173

Sila F na žico bo največja, če bo žica po kateri teče tok I pravokotna na silnice magnetnega polja B. Smer delovanja sile pa je pravokotna na smer toka in smer silnic magnetnega polja.

image082.gif#asset:176

Med delovanjem motorja se navitje motorja zavrti. Če ne želimo, da se rotor motorja vrti malo naprej in malo nazaj moramo uporabiti komutator in krtačke. Komutator in krtačke zagotavljajo, da bo v navitju tekel tok vedno v isto smer tudi potem, ko se navitje zavrti za 180o. Poglejta, navitje na sliki se je zavrtelo za 180 o, vendar tok skozi navitje teče še zmeraj v isto smer.

image083.gif#asset:177

Ko s krtačkami in komutatorjem zagotovimo, da tok teče vedno v isto smer, bo tudi sila na navitje delovala vedno v isti smeri. Označimo smer puščic v in iz lista, kot prikazuje slika.

image084.gif#asset:178

Par sil, ki delujeta na navitje motorja je prikazan na spodnji sliki.

image085.gif#asset:179

Motor se vrti vedno v isto smer. Če zamenjamo smer toka motorja, se bo motor vrtel v nasprotno smer. Poglejmo zgornjo sliko se s strani.

image124.gif#asset:193

Slika avtorja (R.Nave  Hyperphysics http://hyperphysics.phy-astr.gsu.edu/hbase/hph.html)

Več o principu, zgradbi in delovanju električnih motorjev je napisano v knjig Ivan Gerlič:
Zanimiva elektrotehnika
, Zbirka Mladi raziskovalec, Založba Obzorja Maribor 1995.

Na spletu pa najdemo tudi opise in animacije delovanja enosmernih in drugih električnih motorjev:

Potem, ko je Matjaž končal razlago je Nejc vprašal, zakaj pa imajo motorji več navitij in ne samo enega? Poglej Matjaž, LEGO motor ima 3 navitja, motor proizvajalca Baldor pa še več. Matjaž ni vedel natančnega odgovora. »Verjetno zato, da se bolj enakomerno vrti. Če se namreč navitje zavrti le za 90o in ne za 180 o , potem je velikost sile na navitje enaka 0.« je dejal. Ko sila na eno navitje izgine, navitje še zmeraj poganjata sili, ki delujeta na drugi dve navitji.

Sedaj pa je že čas, da izmerimo upornost navitja našega servo motorja, je spomnil Nejca in Matjaža Miha. Ker ima motor verjetno več navitij bomo izmerili upornost na sponkah motorja večkrat pri različno zasukani osi motorja. Izmerjeno upornost navitja in krtačk so poimenovali Ra. Izmerili so:

Ra = 7.7 W

Izmerite upornost svojega enosmernega motorčka tudi vi!

Sedaj so Miha, Nejc in Matjaž končno imeli vse podatke, da so se lahko lotili načrtovanja H mostiča. Izmed treh izvedb mostičev so izbrali izvedbo, ki jo je našel Matjaž.  Po podrobnem pregledu vezja H mostičev so namreč ugotovili, da je pri Matjaževem mostiču breme oz. motor v kolektorju tranzistorjev, prav tako kot v njihovem preizkusnem vezju tranzistorja. Namesto znaka za motor so tokrat v vezje vrisali upornost navitja Ra in generator enosmerne inducirane napetosti Ui.

image086.gif#asset:180

Kako načrtovati H mostič?

Za izbiro vrste tranzistorjev potrebujejo podatek o velikosti potrebnega kolektorskega toka. Kolektorski tok mora biti enak toku skozi navitje motorja. Če predpostavijo, da poznajo upornost navitja motorja, potem potrebujejo za določitev toka kolektorja še napetost na navitju motorja. Poiskati morajo največji potreben tok motorja, saj jim lahko drugače tranzistorji pregorijo. Miha je menil, da največji tok steče skozi motor ob zagonu. Ob zagonu namreč motor miruje, mi pa nanj priklopimo polno napetost V+. Malo so še razmišljali, potem pa nenadoma Nejc reče: » Kaj pa če se motor že vrti, pa mu želimo obrniti smet vrtenja? Tedaj se napajalna napetost V+ in indicirana napetost seštejeta, zato tedaj zagotovo teče največji tok skozi motor.« Po kratkem pomisleku so se vsi strinjali, da ima Nejc prav. Zato so izračunali potreben tok kolektorja za tranzistor po enačbi:

image127.gif#asset:194

Pri izbiri tranzistorja pa bodo seveda upoštevali še nekaj rezerve, recimo 20%. Tudi zaradi možne višje napajalne napetosti za motor od predvidene. Za izbrano vrsto tranzistorja iz podatkov proizvajalca zvedo tokovno ojačanje tranzistorja. S pomočjo tokovnega ojačanja pa lahko izračunajo bazni tok tranzistorja.

image108.gif#asset:189

S pomočjo baznega toka pa nazadnje določijo vrednost upora R ob dani vhodni napetosti UA oz UB.

image129.gif#asset:195

Po tem razgovoru so bili Miha, Nejc in Matjaž prepričani, da bi znali sami zgraditi mostiček podoben mostičku BAL 6686, ki je uporabljen v servomotorju. Pravtako so bili prepričani, da sedaj razumejo delovanje H-mostička

Kateri motor priklopiti na PAD1 in kateri na PAD2?

Če ste se držali navodil za predelavo motorjev potem pomenita rdeč in črn kabel napajanje motorjev, bel kabel pa naprej ali nazaj ustrezno motorju na katerega je priključen. Preverite še enkrat: Pri pravilni pritrditvi motorjev na ohišje se oba motorja vrtita naprej, ko na njiju priklopimo +9V napetosti!

image087.gif#asset:181

Vendar sedaj vemo, da na PAD1 in PAD2  nikoli ni hkrati +9 V, zaradi delovanja primerjalnega vezja LM393. To pomeni, da se SLEDIbot, ko ga priključimo lahko vrti le v levo ali v desno. Najenostavneje je, če opredelimo kako se bo robot vrtel, ko bo zaznal črno podlago oziroma črto. Pravzaprav imamo samo dve možnosti: SLEDIbot se bo vrtel v levo ali v desno, kot prikazuje slika s pogledom na robota od zgoraj..

V obeh primerih delovanja bo SLEDIbot uspešno sledil črni črti. Le da bo v primeru, da se nad črno črto vrti v levo, sledil levemu robu črne črte. V primeru pa, da se nad črno črto vrti v desno, pa bo sledil desnemu robu črne črte.

image088.gif#asset:182

Torej, če želite, da vaš robot sledi levemu robu črne črte, tedaj ob upoštevanju tabele:

Screen-Shot-2016-12-02-at-12.40.27.png#a

Priklopite PAD1 na levi motor, PAD2 pa na desni motor SLEDIbot robota. Če pa želite, da vaš robot sledi desnemu robu črte, tedaj priklopite PAD1 na desni motor, PAD2 pa na levi motor SLEDIbot robota. Levi oz desni motor robota sta opredeljena glede na pogled robota od zgoraj, kot prikazuje predhodna slika.

S TEM JE GRADNJA IN ZAGON VAŠEGA ROBOTA KONČANA. OPREMITE ROBOTA Z DODATNIMI VEZJI, IZBOLJŠAJTE IN NADGRADITE NJEGOVO DELOVANJE!

ŽELIM VAM VELIKO USPEHA IN ZABAVE OB SLEDIbot ROBOTU! 

Gradivo ROBOsled
Avtor Suzana Uran
Maribor, april 2007