Аннотация 2
Введение 5
1. Состояние вопроса 6
1.1. Формулирование актуальности, цели и задач проекта 6
1.2. Обзор мобильных роботов и их источников питания 6
1.3. Анализ энергопотребления роботов на основе Arduino или Raspberry Pi 6
1.3.1. Энергопотребление Arduino 6
1.3.2. Энергопотребление Raspberry Pi 8
1.4. Обзор аккумуляторов для питания мобильных роботов 10
1.4.1. Типы аккумуляторов 10
1.5. Формулирование требований выходным параметрам системы 18
2. Разработка и расчет системы питания 19
2.1. Составление структурной схемы преобразователя 19
2.2. Обзор схем понижающих DC-DC преобразователей 21
2.3. Разработка и расчет схемы понижающего DC-DC преобразователя 27
2.4. Обзор систем индикации заряда аккумуляторов 33
2.5. Разработка и расчет системы индикации заряда 35
Заключение 39
Список используемой литературы 40
Приложение 44
Задача разработки мобильных роботов получает все большую актуальность. Одной из составляющих мобильных роботов является их система питания. Часто в роботе различается напряжение питания силовой части (приводов) от напряжения питания системы управления (микроконтроллера). В данной работе предполагается силовое питание 12 В, получаемое от аккумуляторов и необходимое для питания двигателей. Это напряжение может немного изменяться из-за разной степени заряда аккумулятора и величины потребляемого тока. Однако напряжение питания системы управления составляет 5В. В связи с этим необходима разработки системы питания (понижающего преобразователя), обеспечивающей стабильное напряжение +5 В. Другой задачей, рассматриваемой в данной работе является разработка системы индикация степени заряда аккумулятора.
Таким образом, в данной работе разрабатывается понижающий преобразователь со стабильным выходным напряжением +5В, и система индикации степени заряда аккумуляторной батареи.
В данной работе был произведен обзор ситуации, проанализированы энергопотребление систем управления и возможные типы аккумуляторов. Далее проведены обзоры возможных схем построения понижающих преобразователей постоянного напряжения и систем индикации степени заряженности аккумулятора.
Таким образом, в данной работе разработан понижающий преобразователь со стабильным выходным напряжением +5В (2А), и система индикации степени заряда аккумуляторной батареи. Разработанная схема простая, имеет минимум элементов. Особенностью схемы является возможность регулировки выходного напряжения. Например, при уменьшении напряжения с 5 до 4.5В будет сохранена работоспособность системы управления на Arduino, а энергопотребление уменьшится примерно на 20%. Степень заряда аккумулятора может быть определена при помощи светодиодной системы индикации по следующему интуитивно понятному принципу: «Чем больше светодиодов горит, тем больше уровень заряда аккумулятора». Благодаря дросселю, выбранному с запасом, система может обеспечивать выходной ток в 2.5 А, необходимый для включения некоторых моделей RasberryPi.
