باشگاه علمی دانشجویان مهندسی برق شوشتر

1- تامین ولتاژ ثابت:
برای بازدهی بیشتر، بهت آن است که از یک منبع توان با مقدار نزدیک ( کمی بیشتر ) به ولتاژ مطلوب به عنوان ورودی استفاده کنید. اگر چه این ندرتاً شدنی و حتی شدنی است. برای شروع، المان های مختلف الکتیکی ولتاژهای مختلفی نیاز دارند. یک میکروکنترلر 5ولت و موتوهای دی سی 12ولت و یک تقویت کننده شاید -20 و +20 ولت نیازداشته باشد.
باطری ها هم دارای یک ولتاژ ثابت نیستند. یک باطری 6ولت اگر کاملاً شارژ باشد ولتاژی در حدود 7 ولت دارد، و می تواند ولتاژی تا 3 یا 4 ولت هنگام دشارژ داشته باشد. شکل زیر نشان می دهد که ولتاژ یک باطری با گذر زمان یه طور معمول چگونه کاسته می شود.

میکرو کنترلر ها (وسنسورها) به ولتاژ ورودی حساس هستند. تغییر ولتاژ باعث اتفاقات بد و خنده داری می شود. برای حل این مشکل، شما نیاز به آی سی ای دارید که به آن "رگولاتور ولتاژ می گویند". کاری که یک رگولاتور ولتاژ انجام می دهد این است که هر ولتازی را دریافت می کند و فقط ولتاژ ثابتی را در خروجی می دهد. بنابراین اگر منبع ولتاژ شما 7ولت باشد، یک رگولاتور 5ولت می تواند آن را به 5ولت خروجی و مابقی انرژی را به گرما تبدیل کند.
برای محاسبه ی توان تلف شده در رگولاتور، از این معادله استفاده کنید:
zz * current = wasted power
(ولتاژ ورودی - ولتاژ خروجی) * جریان = توان تلف شده

z(7V - 5V)z * 200mA = 0.4W
که برای یک ربات کوچک مقدار بسیار زیادی است!!!
اما چون میکروکنترلر ها و سنسورها معمولاً به این اندازه جریان نمی کشند پس توان تلف شده اینقدر نمی شود. اما برای موتور ها این می تواند مشکل بزرگی باشد. شمانمی خواهید ولتاژ بیشتر به انها بدهید، اما برای تنظیم ولتاژ مقدار زیادی انرزی تلف شده وجود دارد. پس چرا برای حل این مشکل از تنظیم کننده ی سویچینگ استفاده نکنید. آنها برای تامین خروجی مانند رگولاتور ها عمل می کنند، با ابن تفاوت که بسیار بسیار  کارآمد تر هستند. اگر به ولتاژ تثبیت شده 6 ولت برای سروو موتورها احتیاج دارید و منبع ولتاژ 12 ولت در اختیارتان است، یک رگولاتور سویچینگ یک راه حل برای این کار است. اگر رگولاتور ولتاژ معمولی داغ می شود (باعث ذوب شدن و شعله ور شدن می شود و احتیاج با هیت سینک بزرگی دارد)، پس باید از یک رگولاتور سویچینگ استفاده کنید. در زمانی که این را می نویسم بهترین مدل رگولاتور های سویچینگی که پیدا کردم در این سایت بود : dimensionengineering.com.

2- تامین مقدار حداقل توان مورد نیاز
مقدار حاصلجمع توان های مورد نیاز قسمت های مختلف ربات شما باید کمتر از مقداری باشد که منبع تامین می کند. اگر برای کسری از ثانیه توان منبع کمتر از مقداری شود که ربات به آن نیاز دارد، چیزهایی مثل میکروکنترلرها ریست می شوند، سنسور ها مقدار دقیقی گزارش نمی کنند و موتور ها درست کار نخواهند کرد.
 در یک جمله:
خوب است:  توان مورد نیاز ربات < توانی که باطری ها تامین می کنند
بد است:  توان مورد نیاز ربات > توانی که باطری ها تامین می کنند

چطور این مشکل را حل کنیم؟ آسان. با تخمین اینکه ربات در نهایت چقدر توان لازم دارد با تجربه کردن، محاسبه ی معادلات و مطالعه دیتا شیت قطعات مورد استفاده.
توان = جریان * ولتاژ
اگر باتری ها 8 ولت هستند و ربات شما 7 ولت نیاز دارد که خوب است. اما موقعیت هایی هم پیش می آید که ربات مقدار بسیار زیاد جریان نیاز دارد ( مثلا وقتی که موتور ها ناگهان تغییر جهت داشته باشند در حالی که با سرعت نهایی در حال حرکت بوده اند) بطوری که باطری ها نتوانند آن را تامین نمایند. برای دست کردن این، یک خازن الکترولیتی (" که زود تخلیه شود") مستقل که انرژی را برای این موقعیت ها ذخیره و نگهداری کند. شما می توانید با یک خازن مقادیر مشخص شده ی انرژی را برای وقتی که باطری ناگهان سقوط می کند ذخیره کنید، و در موقع نیاز آن را رها کنید. یک نمونه برای استفاده از این باطری را می توانید در شماتیک زیر ببینید

لینک H-bridge schematic.

3- بکارگیری خصیصه/امکانات بیشتر، از جمله محافظ اتصال کوتاه، تثبیت گر، ولتاژ منفی و محافظت در برابر نویز.
اول -اگر اتفاق بدی برای باطریها بیفتد ممکن است اسید شیمیایی داخل باطری به بیرون فوران کند، شعله ور شود، و یا خیلی بدتر از آن رخ دهد. مدار شما باید تمهیدی برای این مورد داشته باشد. ازفیوز استفاده کنید.!!!
دوم-بعضی از درایور ها تمهیدی برای دوباره تثبیت سازی دارند، به این معنی که مقداری توان را می شود برای دوباره شارژ نمودن منبع استفاده نمود. استفاده از خازن با تعریفی که در قسمت 2 آمده است بسیار موثرتر از استفاده ازباطری دیگری برای این کار است، ساده ترین دلیل برای آن هم داشتن مقاومت شارژ بالای باتری ها است.
سوم-اگر شما نیاز به رگولاتور ولتاژ منفی دارید به لینک negative voltage generator tutorial مراجعه کنید.

چهارم- یک مشکل مدار شما ممکن است داشتن نویز فرکانس بالا باشد. نویزفرکانس بالا ممکن است از تجهیزاتی نذیر موتورهای فرسوده، (براشهای موتور اتصال بدی دارند)، مدارات رادیو فرکانسی، و ناسازگاری بین هم به مدار تزریق شود. برای حل این مشکل شما باید از یک خازن دیگر اما بسیار کوچکتر استفاده کنید. قسمت 2 یک خازن بزرگ را برای رفع نویز های فرکانس پایین باطری معرفی می کرد، اما اینجا باید ازخازن بسیار ریز ( 10 الی 100 نانوفاراد) برای جلوگیری از نویزهای فرکانس بالا استفاده کرد.

*توجه کنید که رگولاتور سویچینگ و رگولاتور خطی هرکدام حدود 2 ولت از مقدار ورودی را می کاهند بنا بر این اگر مشکل پیش آمد رگولاتور سویچینگ را جدا برای موتور ها استفاده کنید و رگولاتور خطی را برای مدار بکار ببرید.