Omet navegació

9.2.3 Fonamentació : Principis científics i lleis involucrades que es manifesten en aquesta pràctica

  • Inducció electromagnètica produïda entre un imant permanent i un grup d'espires conductores que explica el funcionament del motor de corrent contínua.
  • Ús de l'espectre electromagnètic per enviar comunicacions en la banda UHF de 2.402 GHZ a 2.480 GHz (longitud d'ona 0.1 m) usant la tècnica FHSS (espectre ampliat per salt de freqüència) per evitar interferències i enviar les dades.
  • Control de la velocitat dels motors variant la freqüència d'engegat amb un pols PWM.

1) El motor es basa el principi de la inducció electromagnètica descoberta Oersted i Faraday segons la qual si per un circuit on passa un corrent posem un imant es produeix una repulsió electromagnètica que fa girar el circuit en forma d'espira. Els motors tenen les espires connectades a un eix que al moure's fan un treball útil.

Motor senzill

En un motor les espires tenen un repulsió provocada pel camp magnètic i es mouen amb una força descoberta per Laplace i que diu eXe_LaTeX_math_1

on I és la intensitat de corrent en Ampers que recorre l'espira

L és la longitud de cada segment d'espira i que té la direcció i sentit de la Intensitat

B és el camp magnètic mesurat en Tesles

alfa és el angle que té en cada instant L i el camp magnètic

(Posa el ratolí damunt de la imatge de baix per veure l'acció de la força d'inducció electromagnètica).

2) La senyal Bluetooth utilitza la banda UHF de l'espectre electromagnètic amb una freqüencia que va de de 2.402 GHz (2.402 x 109 Hz) a 2.480 GHz (2.480 x 109 Hz)

Espectre + Bluetooth
Inductiveload, NASA. Espectre electromagnètic (CC BY-NC-SA)

, la senyal Bluetooth usa l'espectre eixamplat per salt de freqüència (FHSS) que és una tècnica en què el senyal s'emet sobre una sèrie de radiofreqüències aparentment aleatòries, saltant de freqüència en freqüència sincrònicament amb el transmissor, d'aquesta manera cada tram d'informació es va transmetent a una freqüència diferent durant un interval molt curt de temps.

FHSS
LiPeihua91. Gràfic freqüència temps (CC BY-NC-SA)

3) Controlem la velocitat dels motors modificant el pols PWM de cada motor. La modulació d'amplada de pols o PWM és una tècnica per obtindre resultats analògics amb mitjans digitals. El control digital s'usa per crear una ona quadrada que activa o desactiva la senyal. Aquest patró d'engegat i apagat simula voltatges de 5V quan està engegat el motor i voltatge de 0V quan està aturat el motor, canviant durant el temps la senyal i fent que els motors vagen més ràpid quan més pròxim al 100% d'engegats estan.

En el següent gràfic, les línies verdes representen un període de temps regular. Aquesta durada o període és l'invers de la freqüència PWM. En altres paraules, amb la freqüència PWM de Arduino a aproximadament 500Hz, les línies verdes mesurarien 2 mil·lisegons cadascuna. Una crida a analogWrite( ) està en una escala de 0 a 255, de manera que analogWrite(255) sol·licita un cicle de treball del 100% (sempre activat), analogWrite(127) és un cicle de treball del 50% (en la meitat del temps),  analogWrite(64) és un cicle de treball del 25% (en la quarta part del temps) per a aquest exemple, d'aquesta forma variem el temps que estan engegats els motors.