تامین انرژی در آردوینو مگا

یکی از نیازهای ضروری یک دستگاه الکترو مکانیکی منبع انرژی است. انتخاب منبع انرژی مناسب برای یک دستگاه خاص، یک ترفند مهم است که لازم است هرکسی که با آردوینو کار می کنند آن را بداند. در این بخش می خواهیم به این موضوع بپردازیم.

محدودیت های آردوینو MEGA 2560

اگر به مشخصات فنی آردوینو مگا 2560 در وب سایت آردوینو نگاهی بیاندازیم، با تصویر زیر روبه رو خواهیم شد:

 چیزی که باید به آن توجه کنیم، ولتاژ عملیاتی(operating voltage) است که برابر با 5 ولت است. این یعنی هر ولتاژ بزرگی که شما وارد کنید، آردوینو مگا همواره آن را به 5 ولت تبدیل می کند. در حقیقت به خاطر مقاومت های گوناگون، این ولتاژ اندکی کمتر از 5 ولت است. یک چیز دیگر که باید به آن توجه کنیم، جریان DC گذر کرده از میان پین I/O است که برابر با 40 میلی آمپر است. به طور میانگین ولتاژ یک سروو موتور میکرو  برابر با 4.8 تا 6 ولت است و تحت بار الکتریکی سنگین، مصرف جریان آن می تواند تا 1 آمپر یعنی 1000 میلی آمپر هم برسد. بنابراین اگر آردوینو مگا بتواند حتی به یک سروو موتور هم برق برساند، بسیار جالب است.

انتخاب منبع انرژی مناسب

چون که ما می خواهیم یک ربات سگ نما ایجاد کنیم و نمی خواهیم یک چیز ساکن ایجاد کنیم، قصد نداریم از یک آداپتور یا ... که به پریز متصل می شوند مثل پروژه ی اتوماسیون خانگی استفاده کنیم. همچنین چون که یک رایانه نمی تواند انرژی مورد نیاز آردوینوی ما را تامین کند، این گزینه نیز از لیست خارج می شود. پس فقط می توانیم از باطری ها استفاده کنیم. اما برای انتخاب باطری گزینه های زیادی پیش رو داریم.ما در ابتدای این فصل، در لیست قطعات مورد نیاز مشخص کردیم که چه چیزهایی باید خریداری شود. اکنون اجازه دهید تا انتخاب های خود را بررسی کنیم و ببینیم که چرا چنین تصمیماتی گرفته ایم.

علت اینکه چرا می خواهیم یک منبع انرژی مناسب پیدا کنیم این است که این کار بسیار مهم است؛ نه تنها برای این پروژه بلکه برای پروژه های بعدی شما نیز مهم است. بسیار خب، پس قرار است که از باطری ها استفاده کنیم. اما از چه نوع باطری می خواهیم استفاده کنیم؟ چون که ما می خواهیم یک ربات بسازیم و می خواهیم مجددا از آن استفاده کنیم، پس بهتر است از باطری های قابل شارژ استفاده کنیم. بنابراین دو انتخاب داریم:

• باطری های قابل شارژ AA
• باطری های لیتیوم پلیمر LiPo

همان طور که قبلا گفته شد، یک سروو موتور میکرو به 4.8 تا 6 ولت احتیاج دارد تا کار کند. هر سروو موتور به 1 آمپر جریان الکتریکی نیاز دارد که جمعا می شود 12 آمپر. در حقیقت تمام سروو موتورها به طور همزمان نمی خواهند کار کنند پس 12 آمپر، ماکزیمم جریانی است که به آن نیاز داریم.

 هر باطری قابل شارژ AA ولتاژی برابر با 1.2 ولت دارد. بنابراین اگر ما 5 عدد از آنها را به صورت سری به یکدیگر متصل کنیم، می شود 6 ولت که کافی است. حالا ما همچنین باید مطمئن شویم که جریان ارائه شده توسط باطری ها برای کار کردن سروو موتورها کافی است. باطری های قابل شارژ AA به صورت ~2000+ mAh ارزیابی می شوند که به راحتی در فروشگاه ها در دسترس هستند. علت اینکه ما به جای باطری های AA از باطری های LiPo استفاده می کنیم این است که وزن کمتری دارند و انرژی را بیشتر در خود نگه می دارند. اما اگر وزن باطری ها برای پروژه ی شما مهم نیست، می توانید از باطری های قابل شارژ AA استفاده کنید. اکنون اجازه دهید تا در مورد باطری های LiPo صحبت کنیم. همان طور که در بخش پیش نیازها اشاره کردیم، ما می خواهیم از یک باطری 7.4V (2 Cell) 2200 mAh LiPo استفاده کنیم. اگر به مشخصات فنی این باطری نگاهی بیاندازید، مشاهده خواهید کرد که نرخ تخلیه ی آن 20C است. مقدار 20C یعنی یعنی اینکه این باطری می تواند 20 برابر جریان ظرفیت اسمی خود، جریان به ما بدهد. این یعنی این باطری می تواند طبق محاسبه ی زیر با یک نرخ ثابت، 44 آمپر به ما بدهد:

20 * 2200 / 1000 = 44 Amps 

این بیش از 12 آمپر مورد نیاز برای سروو موتورها هست. هرچقدر که mAh بیشتر باشد، باطری ما بیشتر می تواند به آردوینو نیرو برساند. ما باید  یک باطری LiPo که همواره mAh آن بالا باشد انتخاب کنیم اما این کار باعث می شود که وزن باطری افزایش یابد. چون که این باطری قرار است توسط یک ربات حمل شود، اگر وزن باطری افرایش یابد، باعث می شود که ربات وزن بیشتری را حمل کند. بنابراین ما باید نوعی تعادل بین کارایی و وزن ربات برقرار کنیم. از این رو باطری زیر را انتخاب می کنیم:

7.4V (2 Cell) 2200 mAh LiPo

• قبلی
• بعدی