Vastused

1 Mis on robot?

Robot on mehaaniline intelligentne seade, mis on võimeline iseseisvalt või välise abiga (inimese poolt) ülesandeid lahendama. Praktikas on robot tavaliselt elektromehhaaniline masin, mida juhib arvuti.

Teisest vaatekohast jaotatakse robotid kaheks rühmaks:

• humanoidid ja teised bioloogilistest olenditest inspireeritud robotid.

Maailma esimene robot Unimate, mis võttis valuvormist kuumusest veel punaseid autode
ukse käepidemeid, jahutas neid vedelikus ja suunas edasiseks töötlemiseks liinile.

2 Robotite arendamis põlvkonnad. Nimeta ja seleta.

• Esimese põlvkonna robotid suurendasid inimese füüsilist võimekust. (robotkäsi, nõudepesumasin)

• Teise põlvkonna robotid analüüsivad informatsiooni täpsemate ülesannete tegemise jaoks. (automaatselt süttiv lamp, fikseeritud liikumisega)

• Kolmanda põlvkonna robotid on väljatöötamisel, mis peavad end areneda iseseisvalt. (ise keeli õppiv robot)

3 Miks manipulaatorid ei ole robotid?

Manipulaator on seade või masin, mida inimene juhib. Erinevalt väärarusaamadest pole manipulaatorid robotid, kuna neid juhib vahetult inimene. Manipulaatorid pole võimelised autonoomselt töötama. Manipulaatorite tööks vajalikku informatsiooni saadakse läbi inimese meeleelundite ning see informatsioon töödeldakse inimese peas. Seega on manipulaatorid pelgalt täiturid. Tuntud manipulaatorid on puldiautod ning lülitiga lambid.

4 Mis on masinate eelised võrreldes inimtööjõuga?

Kuna robotid on mehhaanilised seadmed, siis nad ei väsi ega tüdine, mis teeb nad ideaalseteks rutiinse töö tegijateks. Seepärast kasutatakse roboteid paljudes tööstusettevõtetes üksluise töö kiiremaks ning kvaliteetsemaks tegemiseks. Lisaks ei ole robotid nii tundlikud töötingimuste koha pealt kui inimesed, neid saab kasutada ka mürarikastes halvasti valgustatud töökohtades ja isegi sellistes kohtades, kus inimese töötamine on eluohtlik kiirguse vms tõttu. Roboteid kasutatakse ka seal, kuhu inimesi ei saa saata tööd tegema, nt ookeanipõhja uurima ja Marsile. Peale selle saab roboteid kasutada ka meelelahutuslikel eesmärkidel. Näiteks intelligentsed mänguasjad ja tantsivad robotid.

5 Millised kolm tingimust peavad olema täidetud, et teatud masinat või seadet saaks robotiks nimetada?

• Sensorid, mis saavad informatsiooni
• Kontroller, mis analüüsib informatsiooni
• Uuest informatsioonist tegemise muutmine

6 Millistes Eesti tööstusettevõtetes võiksid mehhatroonikud töötada?

Kirjuta definitsioonid:

• Robot – on masin – eriti üks programmeeritav arvuti – võimeline teostama keerulisi tegevusi automaatselt.
• Robootika -tehnikateaduse ja tehnoloogia valdkond, mis tegeleb kõigega, mis on vajalik robotite ehitamiseks : disain, konstrueerimine, algoritmide väljatöötamine, robotite valmistamine ja rakenduste leidmine.
• Manipulaator – on seade või masin, mida inimene juhib
• Mehhatroonika – on mehaanika, elektroonika ja informaatika sünergeetilisel koostoimel põhinev rakendusteadus
• Andur – seade, mis muudab füüsikalise suuruse (kaugus, temperatuur jne) elektrisignaaliks, mida on parem edastada, töödelda ja võimendada.
• Täitur – seade mis teostab mingit operatsiooni, näiteks põhjustab liikumise
• Kontroller – väike arvuti, mida kasutatakse protsesside või masinate juhtimiseks. Selleks on kontrollerile laaditud inimese koostatud programm.

Esitlused

ROBOOTIKA ESITLIS – Lev

1 Robootika ajalugu

Robootika ajalugu sai alguse iidsetel aegadel välja töötatud mehaanilistest automaatidest ja ulatub tänapäevaste tööstusrobotite ja kompaniirobotiteni. Iga kümnend on toonud innovatsiooni, mis on oluliselt edasi viinud võimaliku piiri.

2 Miks programmeerimine robotid?

Robotite programmeerimine võimaldab neil täita ülesandeid alates lihtsatest kuni äärmiselt keerulisteni. See on robootika süda, mis muudab robotid paindlikuks, kohandatavaks ja autonoomseks.

3 Robotite programmeerimiskeeled.

Robotite jaoks on palju programmeerimiskeeli, sealhulgas Python, C++ ja ROS (Robot Operating System). Keelevalik sõltub ülesandest, riistvarast ja arendaja eelistustest.

4 Robotite algtõed.

Algoritmid mängivad robotite programmeerimisel võtmerolli. Need hõlmavad sensoorsete andmete töötlemist, otsuste tegemist, teekonna planeerimist ja abivägede väljaõpet. Nende algoritmide mõistmine on kriitilise tähtsusega tõhusa ja intelligentse roboti arendamisel.

5 Robotite arendamine ja testimine.

Roboti loomise protsess hõlmab disaini, montaaži, programmeerimist ja testimist. Testimine on eriti oluline, et tagada robotite töökindlus ja ohutus erinevates tingimustes.

ATLAS – Dasha H.

Atlase kahejalgne robot töötati välja insenerifirma Boston Dynamics poolt USA kaitseministeeriumi DARPA poolt välja kuulutatud konkursi raames. See on võimeline liikuma ülekäigurajal ning ronima vertikaalsetel pindadel käte ja jalgade abil.

Atlas kasutab oma taju reaalajas, et teha kindlaks takistuste asukoht, valida jalatoed ja koordineerida kehamassi ülekandmist liikumise ajal, hoides jalgu. Atlas tajub oma ümbrust sellisena, nagu te praegu ekraanilt näete. Liikumise ajal otsustab ta, kas on võimalik takistust vältida, ja reguleerib kehaasendit, tuginedes arvutuslikule trajektoorile, kuid arvestades tagasisidet arvutuslike toimingute tegemisel.

Atlas ei vali, mida ta teeb. Käsud annab operaator. Ta vajutab nuppe ja ütleb robotile, et siin tuleb hüpata, siin saltot teha ja siis ümber pöörata. Kuid arvutada, kuidas täpselt teha selline liikumine antud tingimustes praegusest olukorrast, on roboti enda tööpõhimõte.

Atlase roboti loomise eesmärk on arendada täiustatud robootikatehnoloogiat, mis suudab reaalses maailmas täita erinevaid ülesandeid. Atlase robot on mõeldud töötamiseks erinevates valdkondades nagu tootmine, ehitus, päästeoperatsioonid ja palju muud. See on mõeldud efektiivsuse ja ohutuse parandamiseks erinevates tööstusharudes ja inimeste abistamiseks keeruliste ülesannete täitmisel.

Loomise eesmärk on osaleda spetsiaalsel DRC-nimelisel robotitevahelisel võistlusel, mille ülesandeks on avariide ja tehnokatastroofide tagajärgede likvideerimine.

Atlast saab kasutada erinevates valdkondades. Näiteks saab seda kasutada tootmisprotsesside automatiseerimiseks, ohtlike ülesannete täitmiseks inimeste asemel, päästeoperatsioonide abistamiseks või isegi meelelahutuseks, näiteks näitamiseks ja esinemiseks. Tema paindlikkus ja manööverdamisvõime võimaldavad tal täita mitmesuguseid ülesandeid, muutes ta kasulikuks vahendiks paljudes valdkondades.

Atlase robot on hämmastav saavutus robootika vallas. Tal on suur manööverdusvõime ja ta on võimeline täitma keerulisi ülesandeid. Atlase areng jätkub ja iga uus versioon toob kaasa täiustusi selle funktsionaalsuses ja võimalustes. Kuigi Atlase robotil on oma piirangud ja potentsiaalsed probleemid, muudavad selle positiivsed punktid, nagu kasulikkus ja riski vähendamine inimestele, potentsiaalselt oluliseks vahendiks erinevates valdkondades.

ROBOTITE LAHING – Masha

Robotite lahing on võistlus, kus insenerimeeskonnad loovad ja juhivad roboteid, mis võitlevad üksteisega spetsiaalsel ringil. Võistlus kestab kolm minutit, mille jooksul robotid üritavad teineteisele maksimaalset mehaanilist kahju tekitada. Võitja määrab žürii vigastuste ulatuse järgi.

Robotite lahingud toimusid Suurbritannias aastatel 1998-2004. Varem korraldati samalaadne etendus USA-s aastatel 1994-1997.
Venemaal näidati “Robot Warsi” vene keeles telekanalis “Rambler” nimega “Robotite lahingud”

PROGRAMMERITUD ROBOT SURMA –
David L.

Kasutatud kunstnikud anduritega tööstusrobot
visuaalne äratundmine. Roboti juures asetatakse läbipaistva taha akrüülist seinad, on üks eriline vaoshoituskohustus tumepunane viskoosne vedelik värvid ettemääratud alad. Kui andurid avastage, et vedelik on möödas liiga kaugel, manipulaatori käsi tagastage see oma kohale, lahkudes plekid ja pritsmed põrandale ja seinale.

ROBOTIKUNSTNIK LOOB MEISTRITÖÖD

Algselt lõi robot maalid kasutades inimese ülesanne, aga nüüd Aleksei Ljanguzov õpetab robotit kirjutama maalid üksinda, ilma tema abita Robot kasutab sisseehitatud andureid et otsustada, millist maali luua Ainus, mida Aleksei teha saab, on juhtnupp, see on pildi suurus, sisse muidu töötab robot autonoomselt.

KES ON “EMO” ROBOT? – Bogdan S.

Nutikas robot EMO Robot. Al on sõbralik lauaarvuti robot. sarnane miniatuursele mehele, iseloomuga tehisintellekt. Ta suudab näidata oma meeleolu, demonstreerida emotsioone liigutades, näoilme muutmine ekraanil ja ka erinevate helide tegemine.

Peamised funktsioonid

Nutikas mänguasi on varustatud võimsa protsessoriga, mis on võimeline igas sekundis töötlema suurel hulgal teavet. Botil on sisse ehitatud üle tosina anduri, see täidab järgmisi ülesandeid: tuvastab lainurk-HD-kaamera abil omaniku ja pereliikmete näod.

Tänu neljale sisseehitatud mikrofonile reageerib häälele, tuvastades samal ajal, kust see tuli. Robot reageerib, kui ütlete talle “hei, EMO!” ja täidab teie antud käsu, näiteks pildistab kaameraga.

Reageerib puudutusele. Botile meeldib, kui teda silitatakse pähe, silitades ilmuvad tema näole vastavad emotsioonid. Teeb helisid. Kvaliteetne sisseehitatud kõlar võimaldab isegi muusikat esitada. Ise õppimine. Juhtimissüsteem on üles ehitatud närvivõrgu põhimõttele, mille tulemusena muutub mänguasja käitumismudel, kui see õpib ja “kasvab”. Bot kohaneb omanikuga ja kasvab koos temaga. Paraneb sõnade mõistmise ja suhtlemise oskus, EMO areneb pidevalt

Materjalid ja eelised

Boti korpus on valmistatud vastupidavast polümeerist. Närvivõrgu tehnoloogial põhinev iseõppiv süsteem pikendab perioodi, mille jooksul robot on omanikule huvitav ja kasulik.

On olemas näotuvastussüsteem. Alguses ei pruugi ta teie sõnadest täielikult aru saada, kuid kasvades muutub tema mõistmis- ja suhtlemisvõime paremaks ning saate temaga keerukamalt suhelda. Nii nagu teie ja lemmiklooma vahel kasvav side, muutub ka teie suhe Emoga iga päevaga tugevamaks.

FIGURE 01 – Sasha M.

Arengu algus

2022 aastal turule tulnud Startup Figure tutvustas ametlikult humanoidrobotit Figure 01. Masin, mis kõnnib kahel jalal ja on mõeldud tegema füüsilist tööd, mida praegu teevad inimesed. Vaid aastaga suutis nende robot näidata muljetavaldavat edu. Sellised hiiglased nagu Microsoft, Open AI ja BMW uskusid projekti ja olid valmis sinna investeerima sadu miljoneid.

Humanoidrobotist loodi viis prototüüpi. Masinal on 25 vabadusastet – see võib vöökohalt painutada, tõsta kasti põrandalt ja asetada kõrgele riiulile.

Sel aastal muutuvad käed tulevikus liikuvamaks, muutes roboti praktikas kasulikumaks, sest sel ajal ta enamasti ainult kõndis. Selle aasta lähikuudel toimus roboti ulatuslik testimine ning aasta lõpuks soovisid projekti autorid viia masina tasemele, mille juures see suudab sooritada enamikke toiminguid. Tollal oli Figuur 01 168 cm pikk, robot kaalus 60 kg, liikus kiirusega 1,2 m/s, tõstis kuni 20 kg raskusi ning aku laetusest piisas 5 tunniks aku elueaks.

2023 aasta oktoobriks oli Figuur 01 “jalgadel” ja demonstreeris oma võimekust põhiliste autonoomsete ülesannete täitmisel.

Sama 2023. aasta lõpuks omandas robot oskuse õppida erinevaid ülesandeid täitma. Jaanuari keskpaigaks kirjutas Figure alla esimesele kommertslepingule Figure 01’i kasutamiseks Põhja-Ameerika Põhja-Carolina osariigis asuvas BMW autotehases.

Üksikasjad

Mõned tehnilised üksikasjad juhtunu kohta avaldas ettevõtte asutaja Brett Adcock sotsiaalvõrgustikus X (endine Twitter). Tema sõnul suunatakse roboti pardakaamerate info suurde visioonikeelsesse mudelisse OpenAI, mis vastutab roboti kõrgetasemeliste võimete eest. Samal ajal muudavad roboti enda närvivõrgud, mis võtavad vastu ka 10 hertsise sagedusega kaamerate sisendpilte, selle teabe madala tasemega signaalideks, mis juhivad roboti tegevust sagedusega 200 hertsi.

ROBONAUT – Sofia

Robonaut edendab kosmoseuuringuid.

2010 aasta septembris töötati välja Robonaut R2 prototüüpseadmena, mis on võimeline töötama mikrogravitatsiooni tingimustes. See on osav humanoidrobot, mis on loodud ja kujundatud NASA Johnsoni kosmosekeskuses Houstonis, Texases

Robonaut edendab kosmoseuuringuid

Robonaut loodi eesmärgiga aidata inimesi, töötada inimestega koos või minna sinna, kus riskid on inimeste jaoks liiga suured, see on projekt, mille eesmärk on laiendada võimekust ehitus- ja teadusvaldkonnas. Robot valmistati algselt humanoidina, mis oli kinnitatud kindlale toele. Pärast paljusid muudatusi lisati sellele “uued” jalad.

Käte ja jalgadega sarnaste manipulaatoritega saab R2 kasutada samu tööriistu, mida jaama meeskonnaliikmed. Tulevikus võib humanoidrobotite suurim kasu kosmoses olla astronautide abilised kosmoseskäikudel või inimestele liiga keerukate või ohtlike ülesannete ajal.

Aastatepikkune töö Robonauti kallal

september 2004
NASA on asunud välja töötama robotrobotit, mis sooritaks ohtlikke tegevusi kosmoses.

september 2010
Robonaut 2 esitleti suurepärase manööverdusvõimega järgmise põlvkonnana.

veebruar 2012
Robot aktiveeriti ISS-is ja alustas simulatsiooni osana eksperimentaalseid ülesandeid.

juuli 2011
Pärast põhjalikku katsetamist sõitis Robonaut 2 kosmosesüstiku Atlantise pardal ISS-ile.

Viimased uudised Robonauti kohta

Aastal 2024 on oodata robonautide tehnoloogia edasist arengut, sealhulgas nende liikuvuse, tehisintellekti paranemist, aga ka mitmekülgsuse ja erinevate töötingimustega kohanemisvõime suurendamist.

Kahekordne robot-kokk “MOLEY” – Alexandra S.

Nutitelefonist juhitav robotkokk Moley on võimeline valmistama maitsvat toitu internetist. Selline robot tuli massiliselt müügile juba 2017. aastal.

Kaks robotkätt, mis liiguvad laes olevatel väikestel rööbastel, ripuvad ahju ja pliidiplaadi kohal ning võivad valmistada üle 5 tuhande erineva roa. Tuleb lihtsalt valida puutetundlikul ekraanil õige roog, lisada sisseehitatud konteineritesse koostisosad ja ülejäänud robot võtab üle. Agility poolest ei jää robotkäed inimkätele alla. Robot töötab sama kiiresti kui professionaalne kokk, alistudes iPhone’i meeskondadele.

See võib hõlmata ahju ja pliidiplaati, tõsta ja langetada potte ja abaluusid, segada, vahustada ja keerata.

Süsteem töötab klaasekraani taga, et robotkäed inimest ei liigutaks.
Lisaks on paigaldatud radari turvasüsteemid, mis suudavad tuvastada roboti mis tahes soovimatut kokkupõrget mis tahes pinnaga ja koheselt peatada, mis vähendab täielikult sarnaseid riske Masin, mille Moley Robotics välja töötas. Oskab käsitseda peaaegu kogu köögikraami ja tehnikat, kopeerides oskuslikult inimese liigutusi. Näiteks mereandide supi-püree valmistamine võtab tal aega vähem kui 30 minutit.
Roboti loojad ütlevad, et ta võib õppida suhtlema kõikide köögis olevate seadmetega. Nende sõnul piisab, kui ta näitab, kuidas see toimib.

Roboti väljatöötamiseks kasutas Moley professionaalse peakoka Tim Andersoni teenuseid, kes 2011. aastal võitis BBC kokasaate “MeisterSheff”. Ta selgitas, kuidas süüa teha, ja robotit programmeeriti nii, et see kopeeriks šefi liigutusi.
24 ühendust ja 20 mootorit võimaldasid robotil Tim Andersoni liigutusi täpselt korrata.

FLL Eesti – Kirill S.

Mis on FLL?

FLL on dekrüpteeritud kui First Lego League. See on rahvusvaheline haridusprogramm, mida sponsoreerib organisatsioon FIRST (For Inspiration and Recognition of Science and Technology), kus lapsed ja noorukid töötavad meeskondades, et ehitada ja programmeerida roboteid, kasutades LEGO Mindstorms komplekte, samuti lahendada reaalseid inseneriülesandeid ja viia läbi teadus- ja tehnoloogiauuringuid.

FLL-i loomine

FIRST Lego League (FLL) asutati 1998. aastal Dean Cameni ja tema fondi FIRST (For Inspiration and Recognition of Science and Technology) koostöös LEGO Groupiga. Esimene FLL hooaeg toimus 1998-1999. õppeaastal. See programm loodi eesmärgiga innustada lapsi ja noori õppima teadust, tehnoloogiat, inseneriteadust ja matemaatikat (STEM) praktiliste projektide kaudu, nagu robotite ehitamine ja programmeerimine ning reaalsete probleemide lahendamine. Sellest ajast alates on FLL olnud populaarne rahvusvaheline programm, mis on kaasanud tuhandeid meeskondi erinevatest riikidest ja piirkondadest üle maailma.

Kuidas projekti väljatöötamine toimus?

FLL projekti väljatöötamine algas programmi eesmärkide määratlemisest ja võistluste ülesehituse väljatöötamisest. Peamiseks ülesandeks oli luua stimuleeriv ja hariv keskkond, kus osalejad saaksid rakendada oma teadmisi ja oskusi reaalsetes ülesannetes. Lisaks oli oluliseks aspektiks laste ja noorukite jaoks huvitavate ja relevantsete ülesannete ja projektide väljatöötamine.
Lisaks töötati välja reeglite ja hindamiskriteeriumide süsteem, et tagada võistluste aus ja õiglane läbiviimine. Võistlustarkvara ja infrastruktuuri arendamine on olnud oluline etapp ka FLL projekti väljatöötamisel.

Elektri mõiste

Hüdraulikasüsteem

Elektriahel

Põhimõttelised skeemid

Kujutamaks paberil, kuidas üks või teine elektriahel peaks välja nägema, kasutatakse skeeme. Skeeme on igasuguseid, millel on oma eelised ja puudused.
Allpool on esitatud sama elektriskeem, mis on kujutatud erinevalt, neljas variatsioonis.
Joonistatud skeem
on ilus, kuid tülikas ja ebapraktiline:

Põhimõtteline skeem

Peamised elektriseadused

Ohmi seadus

Ohmi seadus on peamine elektriseadus.

Võimsus

Võimsus – elektrienergia teisendamise kiiruse meede

Ohmi seadust teades võib täheldada, et võimsust saab arvutada teisiti:

Maailm ei ole täiuslik ja osa elektrist transformeerub kindlasti soojuseks. Selle pärast soojenevadki arvutid, telefonid, televiisorid ja muu elektroonika.

Järjestikune ühendus

Jadaühenduse korral on voolutugevus igas tarbijas sama, pinge on erinev: igas komponendis langeb selle osa.

Paralleelne ühendus

Paralleelselt ühendades on pinge iga tarbija ümber sama, voolutugevus on erinev: igaüks tarbib voolu vastavalt oma takistusele.

Automaatne juhtimine

Ahela hägustamine, pinge mõõtmine on võimalik ka mitte käsitsi, vaid automaatselt, vastavalt etteantud algoritmile, kasutades programmeeritud mikrokontrollerit.

On olemas “toored” mikrokontrollerid, mis on tehtud ühe mikroskeemina. Nad on odavad masstootmisel, kuid nende programmeerimine ja õige ühendamine on algajale ebatriviaalne ülesanne.

Selle probleemi lahendamiseks on olemas valmisplaadid või, nagu öeldakse, arvutusplatvormid. Need muudavad mikrokontrolleriga suhtlemise väga lihtsaks. Selle perekonna tüüpiline esindaja on Arduino tasud.

Kiire skeemide kokkupanek

Seadmete usaldusväärseks monteerimiseks luuakse kohandatud trükkplaadid. Kui neid ise teha, võtab see kaua aega ja sunnib kemikaalide ja jootekolviga tegelema. Tööstusliku paigaldusega kohandatud tasud on väikese tiraažiga äärmiselt kallid.

Elektriskeemide kiireks kokkupanemiseks ilma jootmiseta ja probleemideta on makettplaat. Seda nimetatakse makettplaadiks, maketiks või breadboard’iks.

Tööpõhimõte

Plastikihi all on peidetud vaskplaadid-rööpad, mis on laotud ebamäärasel põhimõttel:

Kasutamise näide

Sama skeemi paigutustahvlil saab kokku panna mitmel viisil. Näide ühest konfiguratsioonist, mis on seotud sellise skeemiga:

Mida tasub tähele panna:

• Juhtmete värvidel pole muidugi tähtsust. Kuid hea toon on kasutada punaseid juhtmeid toiteliini ja must või sinine maa joon.
• Ühendasime toiteallika pikkade külgrööbastega. See võimaldab mitte tõmmata kõige rohkem juhtmeid erinevatelt skeemi aladelt, vaid selle asendamise või teisaldamise ülesanne on oluliselt lihtsam.
• Kogu skeemi asend tahvlil ei ole nii oluline. Oluline on komponentide vastastikune asend üksteise suhtes.
• Skeem on horisontaalselt eraldatud üksikutele aladele, mida on lihtne üksikult tajuda ja muuta.

Resistor

Resistor on tehislik “takistus” voolu jaoks. Takistus puhtal kujul. Resistor piirab voolutugevust, viies osa elektrist soojusesse.

Takistite värviline kodeerimine

Takisti nime kandmine korpusele numbritega on kulukas ja ebapraktiline: need on väga väikesed. Nii et nominaali ja tolerantsi kodeeritakse värviliste triipudega.

Erinevad takistite seeriad sisaldavad erinevat hulka ribasid, kuid dekrüpteerimise põhimõte on sama.
Takisti korpuse värv võib olla beež, sinine, valge. See ei mängi rolli.
Kui te ei ole kindel, kas olete ribad õigesti lugenud, võite end multimeetriga kontrollida.

Diood

Diood on elektriline “nippel”. Sellel on 2 poolust: anood ja katood. Voolu juhitakse ainult anoodilt katoodile.

Volt-ampri omadused

Pärast seda, kui pinge otsesuunas ületab väikese läve Vf diood avaneb ja hakkab praktiliselt takistamatult läbi laskma voolu, mille tekitab ülejäänud pinge.
Kui pinge on vastupidises suunas, hoiab diood voolu tagasi kuni Vdc suure pingeni, misjärel see läbistatakse ja toimib nagu otsesuunas.

Dioodide liigid

Sirgendusdiood

Tuntud ka kui kaitsev, räni

• Vf = 0,7 В
• Vdc – on sadu või tuhandeid volte
• Avaneb aeglaselt
• Taastatakse pärast tagasivoolu purunemist
  

Scotty diood

Scotty on tema leiutaja perekonnanimi. Ta on tuntud ka kui signaal, germaanium.

• VF = 0,3 B
• Vdc – kümneid volte
• Avaneb kiiresti
• Põleb pärast proovimist tagasivooluga

Zenneri diood

Zenner on tema leiutaja perekonnanimi. Tuntud ka kui stabilitron

• Vf = 1 B
• Vdc – on fikseeritud väärtus valimiseks
• Tahtlikult kasutatakse vastupidises suunas fikseeritud pinge allikana
  

Valgusdiood (LED)

LED (inglise keeles. Light Emitting Diode või lihtsalt LED) on energiatõhus, usaldusväärne, kauakestev “pirn”.
LED on dioodi liik, mis helendab, kui seda läbib vool anoodist (+) katoodini (-).

Peamised omadused

Valguslainete tajumine inimese poolt

Lülitamise tüüpskeem

LED-i enda takistus pärast küllastumist on väga väike ja ilma takistita, mis piirab voolu läbi LED-i, põleb see läbi.

Järjekord: “resistor enne” või “resistor pärast” ei ole oluline.

Otsi sobivat takistit

Arvutame välja, millise R-takisti me peame võtma, et saada optimaalne tulemus. Oletame, et meil on selline LED ja toide :

Leiame optimaalse R-takistuse ja Pr-takisti minimaalse lubatud võimsuse.
Kõigepealt saame aru, millist pinget takisti peab võtma :

Ohmi seaduse järgi leiame vastupanu väärtuse, mis tagab sellise languse :

Seega :

• kui takistus on üle 135 oomi, jääb heledus väidetust madalamaks
• alla 135 oomise takistuse korral on LED-i eluiga väiksem

Nüüd leiame võimsuse, mida takisti peab hajutama :

See tähendab, et takisti võimsusel alla 54 mW põleb takisti üle.

Lihtne reegel :
Et mitte tegeleda takisti arvutamisega iga kord katsete ajal, võite lihtsalt meelde jätta reegli kõige tüüpilisemale stsenaariumile.

Toiteks 1 LED 20 mA 5 V kasutada takisti 150 kuni 360 omi.

Nupp

Taktnupp on lihtne, kõigile tuntud mehhanism, mis lülitab ahela välja, kuni on surve tõukurile.

4 kontaktiga nuppe tasub vaadata kui 2 paari rööpaid, mis ühendatakse vajutades.

Drebez’i efekt

Plaatide vahel tekib lühise ja hägustumise korral mikrosäde, mis provotseerib kuni kümmekond lülitust mõne millisekundiga. Nähtust nimetatakse dreveshiks (inglise keeles – “bounce”). Sellega tuleb arvestada, kui on vaja “klikke” fikseerida.

Liitumisskeem

Küsitakse otseühendust. Aga see on naiivne, vale viis.

Kuni nupp on vajutatud, väljundpinge Vout = Vcc, kuid niikaua kui see on vabastatud, Vout ≠ 0.
Nupp ja juhtmed sel juhul töötavad nagu antenn, ja Vout “müra”, võttes juhuslikud väärtused “õhust”.

Kuni ühendus puudub, tuleb anda varu, nõrk tee, mis muudab pinge kindlaks. Selleks kasutatakse ühte kahest võimalusest.

Skeem tõmbetakistiga

• Seal on klõps: Vout = Vcc
• Puudub klõps: Vout = 0

Skeem pinguldava takistiga

• Seal on klõps: Vout = 0
• Ei vajuta: Vout = Vcc

LED-koostud

Paljud indikaatorkomponendid on mitu eraldi LED-i ühes korpuses.

LED-skaala

LED-skaala on kümmekond eraldi LED-i, igaüks oma anoodi ja katoodiga

Seitsmesegmendiline indikaator

Seitsmesegmendiline indikaator on kaheksa LED-i ühes korpuses: 7 segmenti + punkt. Iga LED-i anood on eraldi ja katood on kõigil ühine, 3 või 8 jalaga

Paigaldamine makettplaadile

Ühendamiseks breadboard’iga kasutage keskel olevat soont, et vältida jalgade sulgemist vastaskülgedele.

Piirdetakistid

Kasutage iga LED-i jaoks eraldi takistit, muidu erineva arvu sisselülitatud segmentide korral nende heledus “hüppab”. Isegi kui kõik LED-id lülituvad sisse ja välja sünkroonselt, on parem sellest reeglist kinni pidada. Valgusdioodid võivad üksteisest veidi erineda oma voltamperiomaduste poolest. Esimene avatu laseb läbi voolu, mis on mõeldud kõigile. Miks ta võib rivist välja langeda ja “estafett” läheb järgmisesse.

Laia-impulsi modulatsioon

Mikrokontrollerid ei suuda tavaliselt meelevaldset pinget välja anda. Nad võivad välja anda kas toitepinge (nt 5 V) või maa (st. 0 B)

Kuid pingetaset juhitakse palju: näiteks LED-i heledus või mootori pöörlemiskiirus. Mittetäieliku pinge simulatsiooniks kasutatakse SIM-i (ShirotnoImpulss Modulation, ingl. Pulse Width Modulation või lihtsalt PWM)

Kasutamine

Mikrokontrolleri väljund lülitub maa ja Vcc vahel tuhandeid kordi sekundis. Või, nagu öeldakse, on tal tuhandeid hertse. Silm ei märka üle 50 Hz virvendust, nii et me arvame, et LED ei virvenda, vaid põleb täisvõimsusel.

Samamoodi ei suuda lagunenud mootor võlli peatada millisekunditega, nii et SIMsignaal paneb selle pöörlema pooliku jõuga.

Savikas

Sisselülitamise ja väljalülitamise aega nimetatakse squartvuseks
(ingl. “duty cycle”). Vaadelgem mõningaid stsenaariume, kui Vcc toitepinge on võrdne 5 voldiga.

Pingejagaja

Järjestikku ühendatud takistid jagavad neile saabuva pinge teatud proportsioonis

Proportsiooni arvutamine

Takistite kaudu voolav voolutugevus on sama. need on ühendatud jadamisi ja Ohmi seaduse järgi võib arvutada:

Sama Ohmi seaduse järgi saab arvutada Vout pinge, mis langeb R2 takistile:

Saadud valemist selgub, et mida suurem on R2 R1 suhtes, seda suurem pinge sellel langeb.

Resistive sensorite lugemine

Kui kasutada R2 asemel mitte püsitakistit, vaid andurit, mis muudab oma takistust, sõltub Vout mõõdetavast väärtusest.

Mikrokontroller oskab pinget mõõta. Nii saame kasutada pingejaguri omadusi sensori näitude saamiseks.

Takistusandurite näited

Термистор

Termistor muudab oma takistust sõltuvalt oma temperatuurist Fotoresistor

Fototakisti (inglise keeles. Light Dependent Resistor või lühendatult LDR) muudab oma takistust sõltuvalt valguse tugevusest, mis langeb tema keraamilisele «mahlale»

Potentsiomeeter

Potentsiomeetrit nimetatakse ka vahelduvaks takistiks, trimmeriks. See on kahe takisti jagaja ühes korpuses. Seega on tal 3 jalga: toit, väljapääs, maa.
R1 ja R2 suhet muudab käepideme pööramine. 100% R1 kasuks kuni 100% R2 kasuks.

Välitransistor

MOSFET-transistor on võti suurte voolude juhtimiseks väikese pinge abil.

• «Nuppu» nimetatakse katikuks (ingl. gate)
• Kuni katusel on väike pinge, on transistor avatud:
  • Suur vool võib voolata väljavoolu (ingl. drain)
  • ja tuleneda allikast (ingl. source)

Erinevalt bipolaarsest transistorist kontrollib põldu just pinge, mitte vool. Lahtises olekus voolu läbi luku ei tule.
Kasutage MOSFET-i suurte voolude juhtimiseks, alates sadadest milliampritest, kui odavast bipolaarsest transistorist enam ei piisa.

Peamised omadused :

Tüüpiline ühendusskeem

Soojuse hajutamine

Transistor ei ole ideaalne ja osa läbilaskvast võimsusest muutub soojuseks.

Kui PH ületab PD-d, põleb transistor ilma täiendava jahutuseta.

Bipolaarne transistor

Transistor on elektrooniline nupp. Nuppu vajutatakse sõrmega ja bipolaarset transistori vooluga.

Transistorid kasutavad võimsate koormuste juhtimiseks nõrku signaale mikrokontrollerilt.

• Jala, mis täidab “nupu” rolli, nimetatakse baasiks (inglise keeles. base).
• Kuni baasist voolab läbi väike vool, on transistor avatud:
  • suur vool võib voolata kollektorisse (ingl. collector).
  • ja tuleneda emitterist (ingl. emitter) Peamised omadused

Peamised omadused

Pingejagaja

Järjestikku ühendatud takistid jagavad neile saabuva pinge teatud proportsioonis

Proportsiooni arvutamine

Takistite kaudu voolav voolutugevus on sama. need on ühendatud jadamisi ja Ohmi seaduse järgi võib arvutada:

Sama Ohmi seaduse järgi saab arvutada Vout pinge, mis langeb R2 takistile:

Saadud valemist selgub, et mida suurem on R2 R1 suhtes, seda suurem pinge sellel langeb.

Resistive sensorite lugemine

Kui kasutada R2 asemel mitte püsitakistit, vaid andurit, mis muudab oma takistust, sõltub Vout mõõdetavast väärtusest.

Mikrokontroller oskab pinget mõõta. Nii saame kasutada pingejaguri omadusi sensori näitude saamiseks.

Takistusandurite näited

Termistor muudab oma takistust sõltuvalt oma temperatuurist Fotoresistor

Fototakisti (inglise keeles. Light Dependent Resistor või lühendatult LDR) muudab oma takistust sõltuvalt valguse tugevusest, mis langeb tema keraamilisele «mahlale»

Potentsiomeeter

Potentsiomeetrit nimetatakse ka vahelduvaks takistiks, trimmeriks. See on kahe takisti jagaja ühes korpuses. Seega on tal 3 jalga: toit, väljapääs, maa.
R1 ja R2 suhet muudab käepideme pööramine. 100% R1 kasuks kuni 100% R2 kasuks.

Välitransistor

MOSFET-transistor on võti suurte voolude juhtimiseks väikese pinge abil.

• «Nuppu» nimetatakse katikuks (ingl. gate)
• Kuni katusel on väike pinge, on transistor avatud:
  • Suur vool võib voolata väljavoolu (ingl. drain)
  • ja tuleneda allikast (ingl. source)

Erinevalt bipolaarsest transistorist kontrollib põldu just pinge, mitte vool. Lahtises olekus voolu läbi luku ei tule.
Kasutage MOSFET-i suurte voolude juhtimiseks, alates sadadest milliampritest, kui odavast bipolaarsest transistorist enam ei piisa.

Peamised omadused :

Tüüpiline ühendusskeem

Soojuse hajumine

Transistor ei ole ideaalne ja osa läbilaskvast võimsusest muutub soojuseks

Kui Ph ületab Pd, põleb transistor ilma täiendava jahutuseta

Piesodünaamik

Piesokiirgur (ingl. buzzer) viib vahelduvpinge membraani võnkumisse, mis omakorda tekitab helilaine.

Teisisõnu, piesokõlar on kondensaator, mis kõlab laadimisel ja tühjendamisel.

Peamised omadused

Amplituud-sageduslikud omadused

Amplituud-sageduskarakteristik (ACH) määrab heli helitugevuse sõltuvalt signaalihalduri sagedusest, mis määrabki heli noodi kõrguse.

Ideaalne ACH on sirge, st. sama helitugevus, olenemata sagedusest. Kuid maailm ei ole täiuslik ja eri liiki kiirgustel on ideaalist erinevad kõrvalekalded.

Ühendus otse

Piesokõlar tarbib vaid paar mA, nii et seda saab julgelt ühendada otse mikrokontrolleriga.

Kõlarile tuleb anda kandiline laine. Mis sagedus on laine, selline sagedus on ja heli

Helitugevuse reguleerimisega ühendus

Mootor

Mootor viib elektrilise energia mehaanilisse pöörlemisenergiasse.

Lihtsaim mootoriliik on kollektor. Ühes suunas pinget andes pöörleb võll päripäeva, vastupidi — vastupäeva

Peamised omadused

Adruino