רעש חשמלי ברובוטיקה בא לידי ביטוי בד"כ בשינויים פתאומיים ולא צפויים מראש במערכות החשמליות של הרובוט.
הוא הגורם העיקרי לחלק לא מבוטל מהתקלות שצריך להתמודד איתן בתחום הרובוטיקה ובתחומים המרכיבים אותו.
התוצאות של רעש חשמלי הן מאוד מגוונות - החל מקפיצות פתאומיות בקלט מהחיישנים, ועד לאיתחול מחדש של הבקר באמצע ריצת קוד.
בעקבות העובדה שהמערכות החשמליות השונות ברובוט מחוברות ביניהן, כל חלק משפיע על האחרים, ולכן יש צורך מהותי לדאוג לטיפול בבעיה במקום היווצרה. במרבית המקרים מסנן LC פשוט יכול לפתור את הבעיה, ובמקרה של רעש בתדירות גבוהה, יש להוסיף קבל קטן ככל האפשר או מספר רב של קבלים קטנים במקביל.

הגורמים לעליות זרם הם לרוב קצרים. נסה לחפש קצרים בכבלי החשמל המוליכים אל הרובוט, בחיבורם אל הרובוט, ואז נסה גם להפריד חלקים במערכת החשמל ולראות איזה חלק מקצר. יכול להיות גם שחלק מתכתי נוגע בשני חלקים של מע' החשמל - בדקו שכל החיבורים מבודדים.

כמו כן, קיימת אפשרות שהספק מכוון להגבלת זרם נמוכה מאוד ויש להגביר את הזרם המקסימלי.

הסולנויד מורכב ממספר אלמנטים בסיסיים: טבעת גלילית או סליל, מסגרת מתכתית, וטובלן מתכתי. שדה מגנטי נוצר כאשר מזרימים זרם דרך הסליל. המעטפת שמקיפה את הסליל מאפשרת מעבר השטף המגנטי וממקדת את השדה המגנטי שנוצר באמצעות הסליל. הטובלן שעשוי מחומר מגנטי, מגיב לשדה המגנטי בנסיון לנוע למרכז הסליל. היות וכיוון הזרם לא מתהפך גם השדה המגנטי לא מתהפך (בסולנוידים המחוברים למתח DC. קיימים גם תעשייתיים למתח AC להם יש אילוצים אחרים). כל סולנויד מתוכנן למשוך או לדחוף עומס, ולבצע את המהלך במלואו בפרק זמן קצוב.

רכיבים המבצעים המרה של אות אנלוגי לדיגיטלי קרויים לרוב ATD או ACD, ר"ת של Analog to Digital Convertor. יש רכיבים רבים במשפחה זו, שההבדלים העיקריים ביניהם הם דיוק ההמרה (מספר הביטים הדיגיטליים), טווח האות האנלוגי הממומר ומהירות ההמרה.

רכיב נפוץ ופשוט לשימוש הוא ADC0803, שמהירות ההמרה שלו היא 100 מיקרו-שניות. זהו רכיב הממיר אות אנלוגי בין 0-5V למילה דיגיטלית בת שמונה ביט, ויש לחבר לו נגד וקבל כרכיבים פריפריאליים. המוצא הדיגיטלי יתקבל בשמונה היציאות MSB) DB7) ועד LSB) DB0). דף הנתונים של הרכיב, הכולל הצעות שימוש רבות, מצוי באתר.

לא מומלץ להשתמש במתח שמקורו במיקרו-בקר עבור אספקת מתח. הספק המוצא נמוך ומדובר בזרם של עד מספר מועט של עשרות מיליאמפרים. בנוסף, משיכת זרם גבוה מהמוגדר עלולה לפגוע בבקר עצמו. רצוי להשתמש בסוללה או ספק מתח בצירוף מייצב מתח להספקים שצורכת המערכת שלך. בנוסף, רצוי לחלק בין הרכיבים האנלוגיים לדיגיטליים ולהגן מפני EMI של המנועים.

חוק אוהם המוכר הוא חוק ניסיוני, המתאר טוב את המציאות עבוד חומרים מסויימים, בתנאים נפוצים (הוא לא עובד למשל עבור טמפ' גבוהות מאוד, או נמוכות מאוד). באופן כללי, מוליכים, ואפילו מוליכים גרועים, מצייתים לחוק אוהם, אולם חומרים אחרים - הקרויים מוליכים למחצה (Semiconductors) אינם מצייתים לו בתנאים מסויימים. למעשה המוליכות שלהם נשלטת ע"י תהליכים שונים מאלו הפועלים במתכות. אלו אינם תהליכים ליניאריים, ולכן ההתנהגות של רכיבים המורכבים ממוליכים למחצה, כמו דיודה וטרנזיסטור, אינה ליניארית.

ההתנגדות מוגדרת כיחס בין המתח לזרם. כלומר, עבור התנגדות של 100 אוהם, היחס בין המתח לזרם יהיה 1:100. וכך, אם המתח על הנגד יהיה 100V, הזרם שיזרום בו יהיה 1A.

כעת, ניתן להגדיר את הזרם ברכיב כפונקציה של המתח עליו, ולשרטט את הפונקציה כגרף. גרף זה נקרא "אופיין" של הרכיב. עבור רכיבים בעלי התנגדות אוהמית (נגדים וכו'), היחס בין המתח לזרם הינו קבוע ושווה להתנגדות, ולכן האופיין יהיה קו ישר (ליניארי) העובר דרך ראשית הצירים, ששיפועו היא ההתנגדות. אנו נדבר על התנגדות לא-אוהמית, כאשר האופיין איננו קו ישר. דוגמא לכך היא דיודה: כאשר המתח עליה חיובי - הזרם בה יהיה גבוה מאוד, וכאשר המתח עליה שלילי, הזרם בה יהיה אפסי. במקרה זה האופיין איננו קו ישר כלל - וזו דוגמא להתנגדות לא-אוהמית, הנובעת מתכונות של מוליכים למחצה המרכיבים את הדיודה. בכל מקרה בו מדובר על התנהגות לא ליניארית של רכיב, אנו לא מדברים על "ההתנגדות" שלו, כי אם על ה-"אופיין" שלו.

לא רק מוליכים למחצה מקיימים הולכה לא-אוהמית. גם חומרים נוספים כגון פולימרים, ואף גוף האדם - אינם מוליכים חשמל בצורה אוהמית.

מצב של דיודה ברב-המודד מיועד לבדוק צומת של דיודה או טרנזיסטור.היות והדיודה לא מתנהגת כמו נגד, אי אפשר למדוד את תקינותה במצב התנגדות. למעשה בדיקה במצב דיודה היא בדיקת מפל המתח על פני הדיודה ולא התנגדות. לכן בדיודה תקינה בממתח קדמי (כיוון ההולכה) נקבל מספר בין 0.6V ל-0.8V שהוא מפל המתח הנופל על פני הדיודה ומהווה מספר קבוע, ובכוון ההפוך נקבל נתק. בדיודה שאינה תקינה נקבל 0 בכיוון הולכה.

RESET של הבקר במערכות בעלות מקור הספק מוגבל, כגון רובוט אוטונומי, נגרם לעיתים רבות מנפילת מתח כללית כתוצאה מפעולת צרכן זרם גדול - המנוע. כדי שהמנוע לא יפיל את הבקר, אפשר לפעול בכמה דרכים:
1) לדאוג למערכת חשמל שתוכל להתמודד עם צרכן זרם גדול מבלי להוריד את המתח.
2) להפריד את ספק החשמל של המנוע ואת ספק החשמל של הבקר (סוללות נפרדות או ספק וסוללה).
3) לחבר נגד בטור למנוע, שיגביל את הזרם שהמנוע משתמש בו.

באופן זה פעלו בקרים אנלוגיים עשרות שנים.

תחום הבקרה קיים למעלה מ-100 שנים, והמכונות המבוקרות הראשונות פעלו באמצעות מערכות בקרה פניאומטיות ו/או הידראוליות, שהשתמשו בסוגים שונים של שסתומים ובוכנות כדי לשלוט על התהליכים הפיזיקליים המעורבים בפעולת המכונה, כגון טמפרטורה של דוד קיטור, או מהירות סיבוב של ציר וכו'.

הדור הבא של מערכות בקרה היה מערכות בקרה חשמליות, שבאמצעות יחסים של התנגדויות ואמצעים אנאלוגיים אחרים (הקיימים מאז ראשיותו של עידן החשמל) השתלטו על אותם מנגונונים פיזיקליים. כמובן שעם השנים הטכנולוגיה התפתחה, אך גם לפני 20 שנים לא היה נדיר לראות מהנדס בקרה יושב במפעל ומסובב פוטנציומטרים כדי לקבוע את הקבועים השונים ב-PID שכולנו מכירים.

עם האצת המהירויות של המעבדים לרמה מספקת, התפתחה הבקרה הדיגיטלית, בה הקבועים הללו נקבעים בתוכנת המחשב (ולמעשה, הם נקבעים ע"י המחשב, אחרי הרצת סימולציות של המערכת). בקרה זו נחשבת מדוייקת יותר, וגם זולה. בבקרה אנלוגית קיימים אלמנטים של רעש ותלות במאפיינים פיזיקלית של סביבת הרובוט, והדבר מפריע לדיוק. למימוש יחידות הבקרה באמצעות חומרה דרוש ידע בתכן מעגלים אנלוגיים, ואבני הבניה של מערכת הבקרה הם אינטגרטור, גוזר ומסכם המורכבים ממגברי שרת.

הנציגים של חברת "לגו" בישראל הם חברת רובוטק טכנולוגיות, אפק 13, איזור תעשיה ראש העין, טל: 03-9004111.

מצפן דיגיטלי משתמש ברכיבים המסוגלים לחוש את השדה המגנטי של כדור הארץ (שהוא כ- 0.00001 טסלה). בין רכיבים אלו יש את KMZ51 של פיליפס, מנגנונים מכניים כמו dimensor, ועוד מצפנים למיניהם כמו ה- VECTOR.

מצפנים אלו משתמשים במגוון פרוטוקולי תקשורת - הנפוץ למצפנים אלו - IIC , וגם I/O רגיל, SCI, SPI, ATD ועוד.

קרינת UV, שמקורה בלהבה, פוגעת בקתודה המצוייה בתוך שפופרת הגז של החיישן (הלוח המתכתי בשפופרת) ומשחררת אלקטרונים המואצים תחת שדה חשמלי ופוגעים באנודה (תיל מתכתי בשפופרת) ובכך נוצר זרם חשמלי קצר, הניתן לקליטה ע"י המעגל המפעיל את הגלאי. אפקט שחרור האלקטרונים מהקתודה כאשר קרינה אלקטומגנטית פוגעת בה, נקרא "האפקט הפוטואלקטרי". בשפופרת הגלאי קיים גם אפקט הגברה,
כאשר האלקטרונים המואצים פוגעים במולקולות גז המצוי בשפופרת, ומשחררות אלקטרונים נוספים.

המרת חישני ה IR לס"מ אינו דבר כה פשוט לביצוע.
מכיוון וחישן ה IR הוא רכיב אלקטרוני נוצרים אי דיוקים קלים ביצורו. הדבר גורם לכך שכל חיישן יראה ערך שונה לאותו המרחק, ולכן יש להכין למצוא לכל חישן בנפרד את הפונקציה שלו. על מנת למצוא את הפונקציה יש להכין טבלה של ערכי חיישן כנגד המרחק בס"מ ובעזרת תוכנה (כמו אקסל) למצוא את הנוסחא המתאימה לגרף שהתקבל.

מכאן ניתן להמשיך בכמה דרכים:
1. הכנסת טבלאות הערכים שהתקבלו לתוך התוכנה ושימוש בטבלאות כדי להמיר את הערכים לס"מ.
2. קידוד הנוסחה האקספוננציאלית של החיישן לתוך התוכנה, תוך שימוש בפרמטרים שונים לכל חיישן, ובקירוב טיילור עבור האקספוננט (קשה לביצוע בשפת אסמבלר).
3. חלוקת עקומת התגובה של החיישן למספר תחומים לינאריים (2-3), ושימוש בנוסחה ליניארית לפי התחום להמרת הערכים.

המלצות:
1. מצא את הפרמטרים או הכן טבלה לכל חישן בנפרד - ההבדלים ביניהם אינם מבוטלים.
2. הדרך הטובה ביותר להשגת קריאות טובות יותר היא ממוצע של מספר קריאות.
3. דיוק החיישן טוב יותר עבור מרחקים קצרים (פחות מ-18 ס"מ), ובתחום זה ניתן אף ליצור טבלאות עבור חצאי ס"מ.
4. עבור המשתמשים בחיישנים נוספים (כגון חיישני US) - יש לנצל את העובדה כי מהירות המדידה של חיישני ה-IR גבוהה יחסית, ולהשתמש בהם בין מדידות החיישנים האיטיים.

(תשובה זו מתייחסת לחיישני IR מדגם GP2D12 של SHARP הנפוצים בין בוני הרובוטים)
IR: חישוב המרחק של חיישני IR נעשה ע"פ זווית פגיעה בקיר ולכן דיוק המדידה גבוה יותר בזויות פגיעה גבוהות. עקב כך, לפלט החיישן יש אופי אקספוננציאלי (לא ליניארי) בעל צפיפות ערכים גבוהה יותר במרחקים קצרים. זמן המדידה של חיישן זה מושפע בעיקר ממהירות המרת A/D. זמן זה מהיר מאוד לעומת מהירות התנועה של הרובוט ולכן הוא זניח. חיישני ה- IR בעלי דיוק של {2-,2+} בבסיס 16, דוגמים ברציפות ואין צורך לכיילם. צריכת הזרם שלהם מינימלית.

SONAR (אולטרה-סוני): חיישן זה מתבסס על חישובי מהירות הקול באוויר (~344 m/s) ולכן הפלט שלו לינארי (X=344*t) ומדויק יותר מחיישן האינפרה אדום.
לעומת זאת, חיישן ה-US מופעל ע"י שעון חיצוני- TRIGGER ויש להפעילו ואף למדוד את הזמן ע"י התוכנה. זמן המדידה של החיישן ארוך יחסית והוא צורך זרם רב יותר מחיישן ה-IR.

ההבדלים בדיוק ובזמני המדידה בין שני החיישנים מקנים יתרון סינרגטי משמעותי לשימוש מושכל בשני החיישנים יחד.

בתשובה זו, ה-"גלאי" הוא שפופרת הזכוכית של החיישן, והבקר הוא המעגל האלקטרוני המחובר אליה.

ראשית, לא ניתן, בשום דרך, לחבר שני גלאי UV על בקר אחד. יש לכך מספר סיבות, אך בעיקר, חלק מתפקידו של הבקר הוא "לדחוף" את הגלאי, ולספק לו זרם ומתח קריטיים באופן כזה שקרינת ה-UV תגרום לספייקים של מתח. חלק זה של הבקר מיועד לגלאי יחיד.

הסיבה לשאלה זו היא לרוב רגישות נמוכה של החיישן. אם כך, יכול להיות כי מיקום הגלאי נמוך מידי, או רחוק מידי מן הבקר. בנוסף, ניתן לכוון את רגישות החיישן (ע"י מגשרים בצד הכרטיס) - יכול להיות שהוא אינו מכוון.

מהאנקודר יוצאים בד"כ 4 חוטים: שני חוטים, בד"כ אדום ושחור, הם אספקת המתח לחיישן, האדום הוא לרוב מתח 5V והשחור אדמה. לרוב שני האחרים (לבן וצהוב בד"כ) פועלים בשיטת quadruple כלומר: אחד מהם נותן גל ריבועי שכל קצה עולה בו יכול לשמש לספירת "חור" נוסף באנקודר. השני יהיה בדרך כלל מוזז ברבע אורך גל, כך שלפי סדר קבלת הפולסים, למשל 00 אח"כ 01 ואח"כ 10, המנוע מסתובב לכיוון אחד, ואם הסדר הפוך, הוא מסתובב לכיוון הפוך. אם כיוון הסיבוב ידוע, אין צורך בדרך כלל בקו השני אלא עבור שתי סיבות עיקריות: 1. אם הרובוט מתחלק בשיפוע בניגוד לכיוון התנועה שהמעבד חושב שהוא נוסע, המעבד יבחין בכך ויבצע ניסיונות נוספים, או 2. הגדלת הרזולוציה וקבלת שני קצוות עולים עבור אותו "חור" אנקודר.
לסיכום, יש לנסות ולחבר את החוטים הלבן והצהוב לסקופ, לחבר מתח 5V בקוטביות הנכונה לחוטי מתח האנקודר, ולבדוק את התוצאה. ישנה אפשרות קלושה שאחד החוטים יתן פולסי אנקודר והשני ישמש לאינדקס, כלומר פולס אחד כל סיבוב המצביע על המצב הזויתי של האנקודר ולכן של ציר המנוע.

ראשי התיבות PIR מייצגים Passive Infra-Red, כלומר אינפרה-אדום פסיבי. חיישנים העובדים בשיטה זו הינם גלאי אינפרה-אדום בלבד, ואינם מאירים באינפרה-אדום כדי לבצע את המדידה. חיישני חום, כגון חיישנים פיירואלקטריים, משתמשים בשיטה זו, וכן סוגים שונים של מצלמות תרמיות.
להבדיל, חיישן IR אקטיבי הינו חיישן המאיר אינפרה-אדום וקולט את ההחזר לצורך ביצוע מדידה. חיישני מרחק רבים משתמשים בשיטה זו.

התשובה מתייחסת לחיישנים הנפוצים בתחרות "רובונר" מתוצרת Hammamatsu ו-Eltec.
חיישן UV מסתמך על ספקטרום מסויים שפולטת אש כדי לזהות הימצאות להבה קרובה. זמן התגובה שלו מהיר מאוד אך הוא אינו מסוגל לזהות את כיוון מקור הקרינה - ולפיכך את כיוון הלהבה או המרחק אליה.
חיישן פיירואלקטרי משתמש בשיטת PIR לזיהוי תנועה של גוף חם. זמן התגובה שלו איטי יותר והוא מחייב את תנועת הרובוט כדי לזהות מקור חום נייח. מאחר והחיישן מזהה את כיוון התנועה ומתי העצם החם עובר מולו - ניתן לזהות את הכיוון. חיישן זה מסוגל לזהות גם תנועה של עצמים חמים נוספים, כבני אדם, בניגוד לחיישן UV.

חפש באתר שלנו, מדור חומרה/דפי נתונים: http://www.robotica.co.il/hardware/datasheets.php
אם לא תמצא, חפש את דגם החיישן ב-Google עם סיומת .pdf

חיישני המרחק של Sharp אכן עובד על העקרון של שינוי התנגדות של פיסת מוליך למחצה, המכונה PSD, המשנה את התנגדותה לפי מקום הפגיעה של הקרן בה. זוהי אינה התנגדות אוהמית במובן הרגיל (V=IR), אלא ישנם כאן אפקטים ומשתנים אחרים - וזה מקור ההתנהגות הלא-ליניארית של החיישן. בכל מקרה האות עובר עיבוד לפני היציאה מהחיישן, וגם הכניסה עוברת רגולציה, ולכן לא ניתן לפעיל את החיישן כנגד משתנה.

החיישן מודד מרחקים בין 10 ל-80 סנטימטרים, ומוציא מתח אנלוגי בין 0.4V ל-2.6V, שהוא פונקציה הפוכה ולא ליניארית של המרחק (כלומר ככל שהמרחק גדול יותר, המתח נמוך יותר). המתח האנלוגי נמדד בין החוט הצהוב (הפלט) לחוט השחור (אדמה). את החוט האדום (אספקת מתח לחיישן) יש לחבר למתח ישר(DC) של 5V. ניתן למצוא את הגרף המתאר את אופיין הפלט של החיישן באתר.

הערה: אל תנסו למדוד מרחקים קטנים מ-10 ס"מ בעזרת חיישן זה. הוא ייתן ערכים שגויים, הגדולים בהרבה מהמרחק הנמדד. נסו לבנות טבלה המתארת את המתח שהחיישן פולט, עבור כל מרחק נתון (קחו למשל את המרחקים 10 ס"מ עד 80 ס"מ, בקפיצות של 10).

חיישן UV של Hamamatsu מוציא פלט שהוא גל ריבועי בתדירות נמוכה, בגובה 5V. לא ניתן להשתמש בו לפלט אנלוגי, ואף לא להשתמש בתדירות הגל למציאת המרחק לנר (למרות שיש קשר למרחק, גורמים רבים נוספים משפיעים על התדירות).

החיישן הפיירואלקטרי של Daventech מוציא פלט אנלוגי קבוע של 2.5V, וכאשר מתקרב אליו מקור חום (אדם, להבה וכו') מתרחשת עליה במתח ואחריה ירידה (כמו מחזור אחד של סינוס), או להיפך, תלוי בכיוון התזוזה. חיישן זה מזהה רק תזוזה של מקור החום ימינה או שמאלה, וניתן לזהות את השינויים במתח ע"י השוואה של המתח בפלט לשני ערכי סף - אחד גבוה מ-2.5V והשני נמוך (בדקו את פעולתו באמצעות אוסילוסקופ).

התקן פייזואלקטרי (Piezoelectric) הינו התקן המשנה את צורתו כאשר עובר בו זרם חשמלי, או להיפך - משנה את תכונותיו החשמליות כאשר צורתו משתנה. מדובר כמובן על שינויי צורה קטנים ביותר, וכך ניתן להפיק קול, או למדוד שינויים זעירים במיקום או בלחץ. התקנים אלו מיוצרים מחומרים קרמיים, וזה הקשר היחיד (למעט השם) בינם לבין התקנים פיירואלקטריים (Pyroelectric), המשנים את תכונותיהם החשמליות בתגובה לשינויים בטמפרטורה.

אנקודרים הם חיישנים המיועדים לספירת סיבובי מנוע (מנוע DC או סטפר, לדוגמא). מכיוון שהוא סופר סיבובי מנוע, ניתן לחשב את המרחק המדוייק שעבר המנוע, כיוון שמספר סיבובי המנוע פרופורציניים ישירות למרחק אותו עבר הגלגל.

האנקודר בבסיסו הוא שער אופטי: לציר המנוע מחוברת דיסקה מחוררת, ומשני צידי הדיסקה מצויים LED הפולט קרינת IR וחיישן. כאשר יש חור ביניהם - עובר אור - ומתקבל 1 לוגי. כאשר אין חור ביניהם - אור לא עובר - ומתקבל 0 לוגי. כך ניתן לספור את מספר הפולסים בזמן מסויים ולחשב את המרחק שעבר הגלגל ואת מהירותו.

ה-UVtron מורכב מ-3 חלקים עיקריים: ממיר מתח, שפופרת פוטו-אלקטרית, ומעבד אות. ממיר המתח (בחלק מהמעגלים יש לו מעגל מקדים קטן, המייצב את המתח ל-5V) מרים את המתח הנמוך המגיע למעגל לרמה של כ-350V, הדרושה כדי שהאפקט הפוטואלקטרי יורגש. מתח זה מופעל על האנודה של השפופרת הפוטואלקטרית. אנודה זו היא למעשה חוט מתכת קטן בתוך השפופרת, המוחזק במתח גבוה לעומת הקתודה, שהיא לוח מתכת. כאשר השפופרת חשופה לקרינה אולטרא-סגולה בתדרים מתאימים, ייפלטו אלקטרונים מהאנודה ויואצו תחת השפעת המתח הגבוה, תוך כדי שהם פוגעים ומייננים את אטומי הגז הדליל אשר בשפופרת, ובכך גורמים לעוד אלקטרונים להשתחרר וחוזר חלילה, ותוך כדי כך מתפתח זרם גבוה מאוד בשפופרת (זהו אפקט ההגברה של הגז) ופורק את השפופרת, לאחר ההתפרקות, התהליך מתחיל שוב, כל עוד השפופרת חשופה לקרינה. התפרקויות מחזוריות אלו, מופיעות למעשה כ"ספייקים" של המתח החשמלי על הקתודה. מתח זה מורגש ע"י מעגל עיבוד האות, הסופר את מספר ה"ספייקים" בכל שנייה. כאשר מספר זה גדול מערך קבוע המכוון במעגל (ניתן לשנות ערך זה), מפיק המעגל אות ריבועי בגובה 5V ורוחב 10ms. מעגל עיבוד האות מייצר אות זה בלוגיקה חיובית ושלילית, או כ-Open Collector.

מנועי DC בנויים לרוב מסליל המלופף סביב עוגן, המסתובב בין מגנטים קבועים. הסליל הוא מוליך בעל התנגדות R, וכאשר הסליל מסתובב בתוך המנוע, מנגנון הקרוי "מחלף" (commutator) יוצר בליפופים זרם חילופין. כאשר זרם חילופין עובר דרך ליפולים כאלו, שהם למעשה סליל השראה, מושרה עליהם מתח V=L di/dt
(פרופורציונלי לשינוי הזרם), כאשר L הוא קבוע ההשראות (Inductance). כלומר, בזמן שהמנוע מסתובב מושרה בתוכו מתח המנוגד בכיוונו למתח המסופק למנוע מבחוץ. מתח זה קרוי כא"מ מושרה נגדי, או back emf.

מתח זה אחראי לתופעה מעניינת וחשובה במנועים חשמליים (מי שמכניקה וחשמל תיכוניים זרים לו, יכול לדלג על קטע זה): ככל שמהירות הסיבוב של המנוע גוברת, תדירות השינוי של הזרם בסליל עולה, והמתח המושרה גדל. מאחר ומתח זה מוגד למתח המופעל על המנוע, ככל שהוא גדל, הוא נוטה להגביל את הזרם דרך ההתנגדות R. כאשר הזרם נופל, השדה הנוצר במנוע נחלש אף הוא, והמומנט הסיבובי קטן אף הוא. כלומר - ככל שמהירות המנוע גדלה, המומנט שלו קטן.

למידע נוסף כיצד משפיע הכא"מ המושרה על בקרת המנוע, ניתן לעיין במאמר "בקרת מנועי זרם ישר" שבחלק החומרה באתר זה.

מנועי צעד, שבאנגלית מכונים step motors או stepper motors. בעיקרון מנוע צעד מבצע צעד או פסיעה שהיא סיבוב חלקי וקבוע של צירו בכל פעם שמעבירים פולס לבקר המנוע שלו. זויות סיבוב מקובלות לצעד הן 1.8 מעלות, 7.5 מעלות ועוד. יש אפשרות לקבל חצי צעד כלומר סיבוב של ציר המנוע בחצי מזוית הצעד בכל פולס.

קווי הבקרה לבקר מנוע זה הם שעון (clk) המעביר את מספר הפולסים הנחוץ לסיבוב המנוע קו לבקרת כיוון הסיבוב (dir) קדימה/אחורה, קו לסיבוב צעד מלא או חצי צעד (fs/hs) ולעיתים קיימות אופציות נוספות. בדרך כלל בקרת המנוע היא בחוג פתוח, כלומר סומכים על כך שהוא יבצע את הסיבוב בדיוק בזוית הנדרשת. זה לא תמיד כך ולכן צריך להוסיף רכיבי בקרה נוספים על מנת לשמור על דיוק. מנועי DC עם אנקודרים, טכומטרים או משוב מסוג אחר, מדויקים יותר בעקבות בקרת חוג סגור. מנועי צעד מתחלקים ל- unipolar ו- bipolar, לפי הצורה שבה משנים את הקוטביות לפעולת המנוע.

בד"כ מחברים קבלים במקביל למנועי ז"י בכדי לסנן רעשים שהם יוצרים, ובכדי לספוג ספייקים העלולים להיווצר בהם. קבועי הזמן של הקבלים האלו הם בסדר הגודל של זמן המחזור של הרעש שהמנועים מייצרים. כמובן שיש להתחשב גם בהתנגדות המנוע בחישוב קבוע הזמן. קבלי הסינון מחוברים כמה שיותר קרוב למנוע, רצוי ממש על הדקיו.

למנוע DC רגיל אין משוב מובנה כך שללא תוספות (חיישנים ו/או בקרה) לא ניתן לאיזו זויות פונה ציר המנוע. בסרוו נוסף חיישן (בד"כ פוטנציומטר) המחובר לציר המנוע המעביר את מיקום הציר למעגל בקרה, המחובר אף הוא למנוע.

הפעלת המנוע מתבצעת דרך מעגל הבקרה של הסרבו המקבל אות (לרוב PWM) הקובע בדיוק לאיזו זווית ציר המנוע צריך לפנות. מרגע קבלת האות מעגל הבקרה ידאג להנעת הציר לזוית הרצויה והישארותו בה.

להבת נר פולטת קרינה אלקטרומגנטית באורכי גל הנעים בין 180nm בתחום העל-סגול לכ-900nm בתחום התת-אדום - ועובר כמובן על כל תחומי האור הנראה.

ספקטרום (מלטינית, דמות או מראה) הוא האוסף של תדירויות (או אורכי הגל) של קרינה אלקטרומגנטית. מקובל להתייחס לחלקים שונים של הספקטרום האלקטרומגנטי בשמות מוכרים יותר, כגון אור נראה (400-700nm) גלי רדיו (1-1000m), קרינה על-סגולה (10-400nm), קרינה תת-אדומה (IR, 700-1200nm), קרני X, קרני גאמה ועוד..

יחידת המידה nm מציינת נאנו-מטרים, או החלק המיליארד של המטר.

פחמן טהור מופיע בטבע (או במעבדה) בשני מבנים בסיסיים: האחד הוא Double Face Centered - זהו מבנה היהלום, ובמבנה גבישי זה מסודרים כל המוליכים למחצה. המבנה השני הוא Hexagonal Close-packed - שהוא למעשה מבנה של דפים המורכבים ממשושים של אלקטרונים, המונחים זה על זה. למבנה זה של הפחמן אנו קוראים "גרפיט" והוא אחד המינרלים הרכים יותר הקיימים בטבע - בניגוד מוחלט לפחמן. במבנה הגרפיט כל אטום פחמן קשור לשלושה אטומים אחרים, אך מאחר והערכיות שלו היא 4, נשאר אלקטרון אחד חופשי ברמה זו - והאלקטרונים הללו מצטרפים לכדי "ים אלקטרונים" המופיע במוליכים. אי לכך, הגרפיט הוא מוליך לא רע. ניתן לבדוק זאת בקלות בעזרת רב-מודד - גרפיט הוא החומר המצוי בעיפרון.

לאחר שפסלנו את הגרפיט כמוליך למחצה, נשאר היהלום. פער האנרגיה ביהלום הוא 5.5eV, גבוה הרבה יותר מהערכים עבור סיליקון (צורן) וגרמניום (הסיבה לכך, הוא הרדיוס האטומי של הפחמן, הקטן יותר מסיליקון או גרמניום). למעשה, אין בפער האנרגיה הגבוה לבדו כדי לפסול את היהלום מלשמש כמרכיב ברכיבים מוליכים למחצה, כי ניתן לזהם את היהלום (באטומי חנקן, למשל) ועדיין להשתמש ביהלום כמוליך למחצה. כחומר טהור הוא באמת מבודד טוב, אך בשל מבנהו כאשר הוא איננו טהור הוא מסוגל לגלות תכונות שימושיות מאוד כמוליך למחצה.

מסתבר, שקיימת אפשרות תיאורטית ליצור רכיבים מוליכים למחצה על בסיס יהלומים (ליתר דיוק - יהלומים Type II, שהם טהורים יותר).

ראשית נציג את היתרונות שבדבר - מדוע יהלומים טובים יותר מסיליקון? מהירת המיתוג של טרנזיסטור העשוי יהלום גבוהה פי 32 מזו של טרנזיסטור סיליקון. כמו כן, יהלום עמיד הרבה יותר בתנאים קשים כמו חום גבוה (עד 700 מעלות ויותר), קרינה והתקפה כימית. היהלום הוא מוליך החום הטוב ביותר בטבע. הולכת החום שלו גבוהה פי 5 מזו של נחושת, ופי 13 מזו של הסיליקון. תכונה זו משפרת את יכולת סילוק החום הרב הנוצר בעת פעולת מעגלים משולבים, ומאפשרת להם לפעול במהירות יותר גבוהה. למעשה, כבר היום קיימים מעבדים העשויים מסיליקון יושבים על מצע מיהלום, המשפר את הולכת החום שלהם (היהלום הטהור הוא מבודד, כמו כל מוליך למחצה, אך הוא מבודד טוב יותר).

מאחר ואנו יודעים שהאפשרות התיאורטית לכך קיימת, קמו קבוצות מחקר רבות ששמו להן מטרה ליצור מוליכים למחצה על בסיס יהלום. מחקרים אלו חדשים מאוד, והתפתחויות רבות נרשמו מינואר 2000 ואילך. הבעיה העיקרית בייצור רכיבי מל"מ מיהלומים, הוא זיהומם המבוקר. חנקן, המזהם הטבעי של הפחמן, לא יכול לשמש זיהום בעל שימוש ליהלום, ולכן מקובל יותר להשתמש בליתיום ובבור.

לסיכום, הבעיות ביצירת רכיבים מוליכים למחצה מיהלומים הן טכניות בעיקרן, ואולי זוהי רק שאלה של זמן עד שיצליחו להתגבר עליהן.

כיסוד טהור, רק שני חומרים משמשים כמוליכים למחצה, הם הסיליקון (צורן) והגרמניום. יחד עם זאת, גבישים רב-אטומיים רבים הם מוליכים למחצה, בעלי טווח רחב של תכונות, המשמשים לייצור רכיבים בעלי מאפיינים נרחבים. דוגמאות לחומרים כאלו הם: גליום-ארסניד (GaAs), גליום-פוספיד (GaP), גליום-סלניד (GaSe), קדמיום-סלניד (CdSe).

הבדיל, וגם העופרת המצוייה באותו הטור, הם מתכות לכל דבר, ולכן הם מוליכים. ניתן להסביר זאת בכך שהם למעשה "גדולים מידי" על מנת לשמש מוליכים למחצה. הכוונה היא לכך שרמת הערכיות שלהם רחוקה כ"כ מהגרעין, ולכן צריך להשקיע אנרגיה מעטה מאוד על מנת לשחרר את האלקטרונים שלהם ולהוציאם ל-"ים האלקטרונים" השורר במתכת. באנרגיה של החומר בטמפרטורת החדר, וגם בטמפרטורות נמוכות יותר, כבר נמצאים מספיק אלקטרונים ברמת ההולכה כדי שהחומר יתפקד כמוליך לכל דבר.

לעיתים צריך לספק מתח מסויים לחיישנים, ממקור מתח שמספק מתח אחר. במקרים שבהם אנו עוסקים חשוב בדרך כלל שהמתח המסופק לחיישנים או לכרטיסים יהיה מיוצב, כלומר לא ישתנה במידה משמעותית. קיים רכיב הנקרא מייצב מתח או ממיר מתח שדואג לאספקת מתח קבוע ומיוצב במוצאו גם אם מתח המבוא משתנה. בדרך כלל צריך להיות הפרש מתח של לפחות וולט אחד בין המבוא (מתח גבוה יותר) למוצא, והרכיבים נקראים step down. יש לקחת בחשבון שככל שהפרש המתחים גדול יותר, כך גדל ההספק המתבזבז. ישנם רכיבים המבצעים מיתוג (לא כאן המקום לפרט בעניין זה) שאינם מבזבזים הספק רב לעומת רכיבים לינאריים (כדוגמת 7805) בהם ההספק עקב הפרשי המתח הופך לחום, ובמקרים מסויימים דרוש מפזר חום (heat sink) בכדי שהרכיב לא יישרף. יש רכיבים שמתח המוצא שלהם אינו ניתן לכוונון, ויש רכיבים שיש אפשרות לכוונן את מתח המוצא שלהם באמצעות מעגל אלקטרוני קטן.

סוג נוסף של ממירים dc to dc בנויים לאספקת מתח גבוה יותר במוצא מאשר במבוא ונקראים step up. בדרך כלל הזרם במוצא לא יהיה גבוה במקרים אלו.

ממסר הוא התקן אלקטרו מגנטי (Relay באנגלית). זהו מימוש של מתג המאפשר בעזרת הספק נמוך לסגור ולנתק מעגל שהספקו גבוה. הממסר בנוי מסליל, ומזרוע מוליכה המוחזקת במקומה ע"י קפיץ. כאשר המתח מנותק מהממסר קיים מגע בין הזרוע המשותפת לאחד המגעים. כשמוזן מתח וזורם זרם דרך סליל הממסר, נוצר שדה מגנטי שמושך את הזרוע ואז היא מתנתקת מהמגע הראשון ומתחברת למגע השני. כך ניתן להפעיל ולנתק את המתח מהתקן הצורך הספק גבוה.

יש לשים לב לערכים הנקובים של הממסר: המתח והזרם המירביים בהם הוא יכול לעמוד, מהו מתח הכניסה, תכונות הסליל ועוד. במקרים רבים כדאי לחבר דיודה הפוכה במקביל לסליל המפעיל את הממסר, כדי למנוע עליות מתח בעת המיתוג. כמו כן, יש לדאוג לדי הספק כדי להפעלת הממסר, לרוב ע"י מיקום דרגת הספק נוספת (טרנזיסטור למשל) בין אות הבקרה לסליל הממסר.

פירוש המילה לד (LED) באנגלית הוא: Light Emitting Diode
ובעברית: דיודה פולטת אור (בקיצור - דפ"א).

ומכאן - כמובן שלדים הם דיודות ויש להתייחס אליהם בהתאם. דיודות "רגילות" עשויות מסיליקון או מגרמניום, ומפלי המתח שלהם הם 0.8V-0.6V. קיימים סוגים שונים של לדים (דיודות פולטות אור), לפי אורך הגל של האור הנפלט מהם. הצבעים המתאימים לאורכי הגל הנפוצים של הלדים הם אדום, ירוק, צהוב ואינפרא אדום (קיימים גם לדים כחולים חדשים יותר). אורך הגל שהלד פולט תלוי בחומר (שהוא תמיד מוליך למחצה מורכב) ממנו הוא עשוי, וכך גם מפל המתח שלו.

לדוגמא: דיודה העשויה מגליום-ארסניד-פוספיד (GaAsP) פולטת אור אדום ( אורך גל 660nm) ומפל המתח האופייני שלה הוא 1.6V.

יש לציין, כי גם דיודות "רגילות" (העשויות סיליקון) פולטות אור, אך אורך הגל שלו עמוק בתוך תחום האינפרא-אדום, ולכן איננו יכולים לראות אותו. ישנם אף חומרים להם מספר שימושים. למשל, גליום-ארסניד (GaAs) משמש כדיודה "רגילה" עבור מיתוג בתדירויות והספקים גבוהים (למשל שימושי מיקרו-גל) וגם כלד אינפרא-אדום (אורך גל 950nm).

על כל קבל קרמי מופיעות 3 ספרות: שתי הספרות הראשונות הן ערך (מנטיסה) אותו יש להכפיל ב-10 בחזקת הספרה השלישית (אקספוננט - כלומר יש להוסיף אפסים לערך שבשתי הספרות הראשונות, כמספר המצויין בספרה השלישית). הערך המתקבל הוא ב-פיקו-פאראדים, כאשר 1000 פיקו-פאראדים הם ננו-פאראד אחד.

לדוגמא: אם רשום 473 - אז הערך הוא 47000pF שהם 47nF.

סליל הוא רכיב חשמלי האוגר אנרגיה בשדה המגנטי שלו. עקרון הפעולה שלו מתבסס על חוק ההשראה של פרדיי (Faraday) והוא טוען כך: v(t)=df/dt כאשר f הוא שטף השדה המגנטי דרך הסליל הנתון ביחידות ובר (Wb - Weber). קיים קשר מסויים בין השטף המגנטי בסליל לבין הזרם העובר דרכו, ובסלילים ליניאריים (מרבית הסלילים) קשר זה הוא קשר ליניארי, המאופיין ע"י קבוע פרופורציה L הקרוי ההשראות של הסליל. קבוע זה נתון ביחידות הנרי המסומנות H, לפי Henry. כך קיבלנו: v(t)=L*di(t)/dt וזוהי המשוואה הדיפרנציאלית המאפיינת את הסליל. היחידה הנרי מוגדרת כהשראות הדרושה ליצר 1V משינוי זרם של 1A לשניה.
היחידה ובר מוגדרת כמידת השטף המגנטי אליה צריך להגיע תוך שניה אחת, על מנת ליצר בלולאת מוליך מתח של 1V.

בארץ נערכת תחרות רובונר שנתית המיועדת לבתי ספר תיכון ולמכללות. התחרות בארגון משרד החינוך ונערכת במרץ, כל שנה במיקום אחר.

המינימום הדרוש הוא:
2 - TX
3 - RX
5 - ground
בכדי לבטל את ה- handshake מומלץ לקצר את רגליים 1,4,6 ביחד וגם את 7,8 ביחד.