انواع موتور ربات چیست؟

انواع موتور چیست؟

DC MOTORS

این نوع موتورها ارزان،پر قدرت و کوچک هستندو در سطح وسیعی از آنها استفاده می شود.می توان با ترکیبی ازچرخ دنده ها سرعت و گشتاور چرخش را کنترل کرد.

STEPPER MOTORS

به آنها محرک نیز می گویند(actuator).این نوع موتورها بطور پیوسته نمی چرخند بلکه بصورت پله ای و  با یک مقدار ثابت افزایش می یابند(می چرخند).
موتورهای پله ای برای حرکت نیاز به یک مدار راه انداز (Driver)دارند،با بعضی از این درایورها حتی می توان مو تور را کنترل کرد.درایورها برای ایجاد حرکت متوالی چرخش موتور و مقابله با جریان موجود در سیم پیچها لازم هستند.
از این موتورها در رباتیک ،مکانیکهای ویژه ای که بصورت خطی کار می کنند استفاده می شود.

SERVO MOTORS

این موتورها در حالتهای زاویه ای استفاده می شود،از قبیل کنترل رادیویی هواپیماکه برای تنظیم بالها از آن استفاده می شودیا در کنترل راه دور اتومبیلها برای چرخش چرخها(RC car).
موتورها آزادانه نمی چرخد و با کنترل یک مدار الکترونیک تا رسیدن به زاویه مطلوبdcشافت این موتورها مانند  موتور،یک سنسور شافت و یک مدار فید بک است.dcموتور ترکیبی از یک servoمی چرخد.در نتیجه 
با ترکیبی ار چرخ دنده ها نیز می توان گشتاور با لایی را بدست آورد.

DC motors

موتورها بطور گسترده در رباتیک استفاده می شود بخاطراینکه آنها کوچک ودارای انرژی خروجی بالایی هستند.dc
آنها برای راه انداختن چرخها پرقدرت و بخوبی ساختارهای میکانیکی دیگر هستند.
توان و ویژگیها
موتورها وجود دارند.dcچندین انتخاب مهم در انتخاب 
دو میزان در ورودیهای آن که خصوصیات الکتریکی موتور را تعیین می کند:
Operating voltage
DC موتورها معمولا با ولتاژهای 5/1 تا 100 ولت کار میکنند.
اما ربوتها از ولتاژهای 6،12 و 24 استفاده می کنند.زیرا اغلب با باتری کار می کنند. 
Operating current
موتورهای ایده آل نیروی زیادی با مقدار جریان اندکی تولید می کنند.
هر چند میزان جریان معمولا نشانه خوبی برای قدرت خروجی یک موتور است.انرژی ورودی علامت خوبی برای انرژی خروجی است.موتور به هنگام دادن یک توان بیشتر جریان یشتری می کشد.بنابراین مقدار جریان موتور اغلب در زمانstalled (آمادگی کامل) اتفاق می افتد.در این نقطه بیشترین مقدار جریان را می کشد وبیشترین گشتاور را می دهد.
سه میزان بعدی خصوصیات خروجی آن را مشخص می کند.
Speed
سرعت را با RPM(Rotation Per Minutes) به معنای دور در دقیقه معرفی می کنند. در زمانی که موتور بی بار ویادر حالت اجرای آزادقرار دارد با ولتاژ  عامل سرعت مشخص می شود.
1 تا 20000 را دارند.RPMموتورهای نوعی 
Torque
گشتاور یک موتور نبروی چرخش تولید شده روی شافت خروجی موتور می باشد. 
بیشترین مقدار گشتاور تولید میشود.stalled موتور در حالت 
میزان گشتاور در حالت stalled را stall torque گویند.
.Mile Newton meterاندازه می گیرند و برای موتورهای الکتریکی کوچک Newton-meterگشتاور را با 
Power
Power = (torque*rpm)/9.57

اندازه گیری گشتاور موتور

با یک آزمایش ساده می توان میزان گشتاور را اندازه گرفت.

چیزهایی که لازم است برای اندازه گیری عبارت اند از:

برای موتور،یک تکه نخ،یک جرم با وزن معین،میز ویک خط کش.powerیک 
یک طرف نخ را به جسم و طرف دیگررا به شافت موتور وصل می کنیم،مطابق شکل موتور را لبه میز گذاشته.وقتی موتور روشن شود نخ به دور آن می پیچد و جسم بالا می آید.تا زمانی که موتور از حرکت باز ایستد در این لحظه بایدشعاع نخ پیچیده شده را اندازه گرفت.شعاع بدست آمده میزان گشتاور است.  
سرعت، گشتاوروکاهش چرخ دنده(Gear reducing , torque , Speed)
همانطور که گفته شد انرژی تحویل داده شده به موتور سرعت و گشتاوربا سرعت کاربردی تولید می کند.
اگر یک اندازه گیری برای انرژی با تمام سرعتهای موتور گرفته شود یک نمودار زنگوله ای برای آن بدست می آید.
در حالت بدون بار سرعت بالا است اما گشتاور صفر است وانرژی (توان) نیز صفر است.برعکس وقتی در حالت ایستاگشتاور بیشترین مقدار وسرعت صفر وباز هم توان صفر می باشد.بنابراین بیشترین  گشتاور بین بیشترین سرعت و بیشترین مقدار گشتاور است چیزی در حدود نیمی از آنها. 
DC موتورهای نوعی با سرعت بیش از حد بالا و گشتاور بسیار کم کار می کنند. Gear reduction روشی استاندارد است برای اینکه موتور قابل استفاده تر ساخته شود.
شافت موتور به شکلی ساخته شده است که یک چرخ دنده کوچک را میتوان روی آن قرار داد و با یک چرخ دنده بزرگ آن را گیر انداخت.وقنی چرخ دنده کوچک چندین دور می چرخد چرخ دنده بزرگ تنها یک دور می چرخد سرعت کاهش می یابد اما انرژی حفظ می شود(مگر در اثر اصطکاک)و گشتاور افزایش می یابد.با تکرار چندین طبقه می توان در نهایت گشتاور بالایی را بدست آورد.
با کیفیت بالا را برای یک ربات مسابقه ای طراحی کنند میزان کاهش را Gear reductionوقتی می خواهند یک 
را طوری تعیین می کنند که موتور کارایی بالا را داشته باشد.
باید بدانید که این کارایی نمی تواندبیشتر از مقدار بیشینه آن بشود چراکه چرخ نیز جزئی از سلسله به هم متصل می باشد و اندازه اش،سرعت مطلوبش،خصوصیات موتور و عوامل دیگر روی مقدار بهینه چرخ دنده ها اثر میگذارد.

(مدولاسیون پهنای پالسPulse With Modulation)

مدولاسیون پهنای پالس،تکنیکی برای کاهش توان بدون استفاده از ولتاژ است. موتور به سرعت خاموش و
روشن می شود.هر وقت که موتور روشن است  توان(انرژی)در حد بالای آن است.
سرعت این نوع موتورها  با یک مدار دیجیتالی قابل کنترل است.برای سیستمهایی که بطور پیوسته به توان بالا نیازی ندارند استفاده می شود.

Example of Several Pulse Width Modulation Waveforms

25%, 50%, 75%

Stepper Motors

این نوع موتورها بصورت پله ای و درجه به درجه از یک حالت به حالت بعدی می رود. موتورهای پله ای برای حالتهایی اسکنرها،پلاترها،ابزارهای ماشینی،هد دیســــکX-Yکه دقت بالا نیاز دارند مورد استفاده قرار می گیرند.از آنها در درایوها،هد چاپگر کامپیوترها و تعدادی کاربرد دیگر استفاده می شود.
موتورهای پله ای از چند سیم پیچ الکترو مغناصیسی نشکیل شده اند که بصورت متناوب روشن می شود و حرکت پله ای شکل می گیرد.
کنترل موتورهای پله ای با توجه به نوع موتور پله ای کنترل آن نیز متفاوت است.

Servo Motors

یک سروو موتور ترکیبی از اجزا زیر است:
• یک dcموتور کوچک                           
• یک (gear reduction) کاهش چرخ دنده برای افزایش گشتاور 
• یک شافت الکترونیکی حساس و مدار کنترل 

شافت این موتور آزادانه نمی چرخد،اما برای رفتن به یک زاویه خاص دستور می گیرد.
مدار الکترونیکی حساس ومدار کنترل ،شافت را برای رفتن به زاویه مشخص حرکت می دهند.
اگر وضعیت خواسته شده خارج از محدوده حرکت شافت است یا مقاومت گشتاور بالاست،موتور پیوسته تلاش می کند تا به وضعیت دستور داده شده برسد.
از این موتورها در کنترل رادیویی هواپیما وبالگرد ها برای کنترل وضعیت بالها استفاده می شود.

کنترل سروو موتور

سروو دارای سه سیم است
Power, ground, control
بیشتر سرووها با 5 ولت کار می کنند.
کنترل سیگنالی شامل یک سری از پالسها ست که هر پالس مشخص کننده یک دستور است. طول پالس در زمان زاویه موقعیت را مشخص می کند.
محدوده زمانی پالس بین 2/تا7 میلی ثانیه است

انواع باطری چیست؟

انواع باطری چیست؟

با توجه به انواع مختلف باطرى (باترى) ها، آگاهى از کارایى هر کدام از اهمیت خاصى برخوردار است. در پایان این مقاله شما به راحتى مى توانید با توجه به نیاز وسایل الکترونیک خود باطرى مناسب را براى آن انتخاب کنید. باطرى هاى با مصارف خانگى داراى انواع مختلفى مى باشند:

باطریهاى معمولى - Carbon Zinc (General Purpose) and Zinc Chloride (Heavy Duty)
آلکالاین - Alkaline
نیکل متال هیدراید - Nickel-Metal Hydride (NiMH)
نیکل کدمیوم - Nickel-Cadmium (NiCad)
لیتیوم - Lithium

باطریهاى معمولى - Carbon Zinc (General Purpose) and Zinc Chloride (Heavy Duty)

به احتمال قوى شما قبلا با این نوع باطرى برخورد کرده اید، این باطرى ها داراى قیمت بسیار ارزانترى نسبت به سایر انواع هستند و تنها براى وسایل کم مصرف از قبیل ساعت و دستگاههاى کنترل از راه دور کاربردى مفید دارند. از این باطرى ها نمى توان براى وسایل پر مصرف مانند دوربین هاى دیجیتال استفاده کرد.

آلکالاین - Alkaline

اگر مایل نیستید باطرى هاى شما قابلیت شارژ شدن داشته باشند این نوع باطرى ها بهترین انتخاب هستند. این باطرى ها در دهه 1970 میلادى با گرفتن جاى باطریهاى معمولی، مرسوم شدند، این باطرى ها داراى قدرت زیادى هستند و قیمت زیاد بالایى هم ندارند.

باطرى هاى آلکالاین معمولى براى دستگاههاى الکترونیک خاص (مانند دوربین هاى دیجیتال) که مقدار زیادى انرژى را بطور سریع مصرف مى کنند کاملا مناسب نیستند اما به تازگى بعضى از کارخانه هاى معروف تهیه کننده باطری، باطرى هاى آلکلاین پیشرفته ترى به بازار عرضه کرده اند که به راحتى در وسایل الکترونیکى خاص کار مى کند براى مثال مى توان به محصول Duracell Ultra ،Energizer Advanced Formula و Kodak Photolife اشاره کرد.

با این وجود، در بین محصولات آلکالاین (نوع ساده با نوع ساده و نوع پیشرفته آن با نوع پیشرفته آن) عرضه شده از شرکت هاى مختلف اختلاف زیادى مشاهده نمى شود، اختلاف 9 تا 15 درصدى حاصل نتایج آزمایش هاى صورت گرفته بر روى انواع باطرى از شرکت هاى بسیار معروف و یا اصلا شناخته نشده نشانگر همین موضوع است.

در باطرى هاى آلکالاین قدیمى از جیوه که یک ماده سمى است استفاده میشد اما با منع استفاده از جیوه در ساخت آن در سال 1996، اکنون باطرى هاى آلکالاین هیچ ماده سمى مضر براى محیط زیست ندارند و مى توان آنها را دور ریخت، البته بجز باطرى هاى دکمه اى که در ساعت ها و ماشین حساب ها کاربرد دارند و در ساخت آن ها هنوز از مواد سمى استفاده مى شود.

این نوع از باطرى ها شارژ خود را با گذشت زمان بصورت منظمى از دست مى دهند و از این جهت بهتر از باطرى هاى NiMH یا NiCad هستند که بسیار سریعتر و ناگهانى تخلیه مى شوند.

باطرى هاى آلکالاین ممکن است اگر براى مدت طولانى مورد استفاده قرار نگیرند و یا خیلى کم از آن ها استفاده کنید (براى مثال دستگاه کنترل از راه دور تلویزیون) نشت کنند، به همین منظور اگر دستگاه مورد استفاده گران قیمت است مى توانید از باطرى هاى معمولى که نشت کمترى مى کنند بجاى آلکالاین استفاده کنید هر چند که باطرى هاى معمولى قدرت چندانى ندارند.

باطریهاى آلکالاین معمولى (باطریهاى آلکالاین پیشرفته غیرقابل شارژ، قابلیت شارژ مجدد ندارند) را مى توان تا 10 بار شارژ نمود (در مقایسه با باطرى هاى قابل شارژ که حداقل صدها بار شارژ مى شوند) در ضمن هر چه مدت طولانى ترى از عمر باطرى بگذرد (بعلت خشک شدن باطری) شانس شارژ شدن آن پایین تر مى آید. در کل شارژ یک باطرى آلکالاین معمولى اصلا منطقى نیست.

باطرى هاى آلکالاین با قابلیت شارژ مجدد هم وجود دارد، باطرى هاى آلکالاین قابل شارژ نسبت به باطرى هاى قابل شارژ NiMH به تعداد بسیار کمترى قابلیت شارژ شدن دارند و با هر بار شارژ آنها ظرفیتشان بطور چشمگیرى کاهش مى یابد. براى مثال بعد از هشت بار شارژ باطرى آلکالاین قابل شارژ ظرفیت آن نصف یک باطرى نو از این جنس مى شود و همچنین باید یک شارژر خاص براى این نوع باطرى ها خرید که به دیگر انواع باطرى ها نمى خورد.

با توجه به نقاط ضعف بالا شما تنها در شرایط زیر باطرى آلکالاین قابل شارژ را انتخاب کنید:

1. دستگاه شما به ولتاژ بیشترى احتیاج دارد ( ولتاژ این نوع باطرى کمى بیشتر از NiMH است)
2. شما از باطرى خود بطور مرتب استفاده نمى کنید مانند استفاده در چراغ قوه. (زیرا باطرى هاى NiMH شارژ خود را سریعتر از این نوع باطرى از دست مى دهند)

بعلت عدم کاربرد باطرى هاى آلکالاین قابل شارژ، هم اکنون تعداد زیادى از این باطرى ها ساخته نمى شود.

نیکل متال هیدراید - Nickel-Metal Hydride (NiMH)

NiMH ها در حال گرفتن جاى باطرى هاى NiCad هستند زیرا هم داراى طرفیت بیشترى هستند و هم در ساخت آنها از مواد مضر طبیعت استفاده نمى شود.

اگر شما مى خواهید باطرى هاى خود را شارژ کنید این باطرى بهترین انتخاب ممکن است.

این باطرى ها داراى طرفیت هاى مختلفى هستند که با mAh نمایش داده مى شوند، براى مثال یک باطرى 2700mAh داراى ظرفیت بیشترى نسبت به یک باطرى با ظرفیت 2100mAh است، هر چند که دستگاه شارژ شما نیز باید قابلیت شارژ کامل این نوع باطرى ها را داشته باشد.

یکى از نقاط ضعف باطرى هاى NiMH و NiCad نسبت به آلکالاین در این است که ولتاژ خروجى آنها بجاى 1.5 ولت، 1.2 ولت است، به همین علت ممکن است بعضى از دستگاهها مانند اسباب بازى ها با این نوع باطرى ها کار نکنند اما بیشتر آنها هم مشکلى در این زمینه نخواهند داشت که بسته به خود دستگاه است، کافیست باطرى را براى دستگاه مورد نظر خود امتحان کنید.

نقطه ضعف دیگرى که مى توان نام برد این است که باطرى هاى NiMH و NiCad شارژ خود را بعد از مدتى بطور سریع و ناگهانى از دست مى دهند(بطور متوسط 20 تا 30 درصد ظرفیت خود در ماه)، به همین علت وسایلى که داراى نمایشگر میزان شارژ باطرى است براى این نوع باطرى ها نمى توانند میزان شارژ باقیمانده را به درستى تخمین بزنند.

این باطرى ها قابلیت این را دارند که صدها بار شارژ شوند اما نکته مهمى که در مورد شارژ باطرى هاى NiMH وجود دارد این است که براى مدت طولانى باطرى را بدون استفاده و شارژ قرار ندهید زیرا که اگر باطرى بطور کامل خشک شود، خراب خواهد شد.

نیکل کدمیوم - Nickel-Cadmium (NiCad)

این باطرى ها منسوخ شده اند و جاى آن ها را NiMH گرفته است زیرا هم داراى ظرفیت بالاترى هستند و هم براى محیط زیست مشکلى ایجاد نمى کنند.

از نقاط ضعف مشترک با باطرى هاى NiMH مى توان به ولتاژ پایین تر از آلکالاین ها و از دست دادن ناگهانى ولتاژ به مرور زمان اشاره کرد.

باطرى هاى NiCad تنها یک مزیت جزئى بر باطرى هاى NiMH دارند. اگر این باطرى ها به مدت طولانى هم مورد استفاده قرار نگیرند باز یک شارژر خوب مى تواند آن ها را شارژ کند اما در مورد NiMH ها این امر صادق نیست.

شاید شما مطالبى در این مورد شنیده اید که مى گویند بگذارید باطرى هاى NiCad شما کاملا خالى شوند و بعد آنها را شارژ کنید، منظور دقیق از کاملا خالى این نیست که باطرى هاى شما تمام شارژ خود را از دست بدهند بلکه یعنى وقتى باطرى شما ضعیف و شارژ آن به چیزى حدود 10% رسید آنرا شارژ کنید در غیراینصورت عمر باطرى کاهش مى یابد.

بهتر است بجاى استفاده از این نوع باطرى از باطرى هاى NiMH استفاده نمایید.

لیتیوم - Lithium

باطرى هاى لیتیوم داراى قدرت زیادى هستند و مدلهاى غیر شارژى آن تا 10 سال بدون هیچ مشکلى ظرفیت خود را حفظ مى کنند.

عیب این باطرى ها در قیمت گران آنها است، باطرى هاى لیتیوم غیر قابل شارژ نسبت به باطرى هاى غیر قابل شارژ آلکالاین قیمتى حدود 4 برابر دارند.

از نوع شارژى این باطرى ها با شمایل خاصى در موبایلها و دوربین هاى فیلمبردارى استفاده میکنند.

این باطرى ها کمتر به فرم قلمى AA یا نیم قلمى AAA (که قابلیت استفاده از آنها را در دستگاههاى مختلف امکانپذیر سازد) ساخته مى شوند.



در پایان، خصوصیات هر نوع از باطرى ها را در جدول زیر مشاهده مى نمایید:

قسمت	آلکالاین غیر قابل شارژ	آلکالاین قابل شارژ	NiMH	NiCad	لیتیوم	معمولی
ولتاژ	1.5	1.5	1.2	1.2	1.75	1.5
ظرفیت	بالا	در ابتدا بالا، اما با هر بار شارژ کمتر می شود	بالا	کم	بالا	کم
ظرفیت به mAh برای سایز قلمی	2400	2000 در ابتدا	1300-2900 بسته به مدل	600-1000	2100	500-1000
کارایی برای دستگاههای خاص مانند دوربین های دیجیتال	نوع ساده باطری: ضعیف نوع پیشرفته باطری: خوب	ضعیف	خوب	خوب	خوب	ضعیف
قابلیت شارژ مجدد	خیر	تا حدودی	بله	بله	بسته به مدل	خیر
تعداد شارژ مجاز	کمتر از 10 بار	50-500	صدها بار	صدها بار	صدها بار	کمتر از 10 بار
مشکل زیست محیطی	خیر	خیر	خیر	بله	بله	خیر
نرخ تخلیه شارژ	آرام	آرام	سریع	سریع	ساده ها: خیلی آرام قابل شارژی ها: سریع	آرام
توضیحات	قیمت خوب وظرفیت بالا	بهتر است NiMH انتخاب شود	اگر می توانید باطری را به همراه شارژر آن تهیه نمایید، ارزش آنرا خواهد داشت	بهتر است NiMH انتخاب شود	مناسب برای بعضی از دستگاه ها	ارزان ولی بسیار ضعیف