engineering.nyu.eduengineering.nyu.edu/mechatronics/control_lab/bck/vkapila/... · 0.01 0.001 0.1...

12

Upload: others

Post on 04-Dec-2019

1 views

Category:

Documents


0 download

TRANSCRIPT

Page 1: engineering.nyu.eduengineering.nyu.edu/mechatronics/Control_Lab/bck/VKapila/... · 0.01 0.001 0.1 Threshold of shock sensation Mild sensation Painful Cannot let go Muscular paralysis

���������� �

����� ������ �� ������������� ���

��� ��������� ���� ���

� ��������

� ������������� ���� � ������ � ����� ��� �� ���� �� � ������ �� �� ��� � ���

� ������������� ���� ��������� ������ ���� ����� � ���� �� �� ������ � ��

����� � ����� �� �������� �

� �� � ������ �� � � ���� ����� �� �� �� � ���� � ���

� � ��������

��� ������ ���� ���� �� ���� � ����� �������� � � � �� �� ��� �� �� ������� ����

� !� �� � ������ � ���� �� ����� ���� �� ������ � ����� ��� ��� "�

#� ��� ��� ������� � � ����� �������� � ���� � �� � ���� �� � ���� � � � ������

$����� ����� � �� ���� ��% ��� �� ���� ����� ������ ��� & �� ������� �� ������

��� �� �� ������ �� � � �� � � ���� �������� ���� � ��� '� � ����� �� ��

� ���� � ������� ���� �� ���( ��� �� � � � ���� �������� �� � ��� � � � � � �

)*� +� ,- �� ����� � ������ $�� �������� "� �� � ������ �� ����� �� ������

�������� �� � �� �� �%�

��� ������ �� �������

��������� � � ����� �� � ���������� � � � ���� �� ��� � ����� ��� �� � ��� "�

����� .���� � � �������� � � �� �� � ����� �� ��� ��

� � �� $*%

�� � � �� �� ���� � '��� ������ �� � ����� � � ������ � �� � ����� � �� ����� ������ ��� � ������� � � ����� �� �� ������ ���� �� ��� � ����� *� "� ��� �� ������ �� �� ��� $�%�

"� ��� ��� � ����� �� ��� � ���� �� ��������� � �� � ����� � ���� �#������ � ���� ��� ��� � ���� ���� � ���� �� ����� � ��� �� ���� �� � ������ ����

*

Page 2: engineering.nyu.eduengineering.nyu.edu/mechatronics/Control_Lab/bck/VKapila/... · 0.01 0.001 0.1 Threshold of shock sensation Mild sensation Painful Cannot let go Muscular paralysis

IR

V

+_

����� */ 0�� ����� 1 �� � ���� � � 1 �����

A B C D

����� +/ 1 ����� ��� ��

�� ��� �� ��� � "� �� ������ � ����� ��� �� �� � �� � � � � ����� + �� "��� *�� � �� � ������ �� ��� ��

� � �� � ����� �� $+%

�� #���� � �� �� ��� ���� ��� � �� � ����� � � ����� �� � �� ��� �� ��� � ������ �� �� � ������ ��

� �

���� ��� � � �

��

� ��� ���� ����� �� $,%

"� � ����� �� � ����� � ���� � �� ���� � ����� � ���� � �� � ����� ��

���� ������ � �� � ���� �� ���� � ������ �� ������ � ��

��

��

�� �� �� � 2���

��� �� �� �� �� ��3 � �� �� ��� �� � �� �� ���������� ��� �� ��������� � � ����� ,�

"� ��#���� ������� ����� ����

�� � ����� � � ����� �� � ��� ������ ����� ��

��� � ������� ����� � � � ���� � � �� ��� � � � ��� ��� ��� �� �� ��������

� ������ � �� �������� ����

� � 4����

������������ � �� ��� � � �� � � ����� ��� ���� �� � �������� ��(��� �� &�

������ � � ���� � ��� ��� � ����� ���� � ���� ��� ����� �� � ����� � ��

��� � ������ � ����� � ������ � ����� ��� �� ��� � ����� 5� 6� ��� � �� ��

������� ��� � �� ��� � 3�� � �3�� ���� "� �� � � ������� ������ � � �3�� ���

�� ��� � � �� ���� ��� � ������ ���� � � ��������� � � ��� �� ���� � �����

$��������� ���� ����� ��� ���� � �� ��#���� � ������ ���%� & �� 3�� ���

�� ��� � ��� �� ���� � ������ � ���� � � #��� �� ���� ���� � � ������ ������

+

Page 3: engineering.nyu.eduengineering.nyu.edu/mechatronics/Control_Lab/bck/VKapila/... · 0.01 0.001 0.1 Threshold of shock sensation Mild sensation Painful Cannot let go Muscular paralysis

"��� */ 1 ����� ��� �� ���� ���� � ���

7���! 8 9�� $ ��% .*

7�� * 0��� � $ ��% .+

1 � +

:��� ,

; ��� 5

9� <

7�� =

4�� � >

9��� ?

2��� @

9�� �<A

0��� � �*8A

B ��� �+8A

1/4 ” 3/8 ”9/16 ”

11/16 ”

1/4 - Watt

0.090 ” diam.

1/2 - Watt

9/64 diam.”

1 - Watt

7/32 diam.”

1 - Watt

5/16 diam.”

����� ,/ ���� 1 ����� ��� ��� �� 6� �

�� ���� � � ������ � �� ������ 6� ��� � �� �� ��� ��������� � �� � � � �� ��

� �� ������ ��� � ����� 5�

����� 5/ �������� �� 0����� 6� ��� � ��

��� ��� ��� "������� ��� #� ��� �� �� � � � ����� �������� ��� � � ������

C�� �������D ���� � �� � �� ��� � ����� �� �� ���� ����3���� ��� � � �.

���� � �� ������ �� ������ � � � ���� � ������ ����� ����� � ����� �� �� �����

� �� � $����� ���� ������� �% ����� � ���� � �� $� ����� <%� 0� ��3������ ��� �.

����� � �� ��������� ��� �� �� �� �� � �� ���� ������� �� & � ������� �� �� ���

������ � �� ��������� ����� ����

������� �

���

��� �

����

������ �����

�� ���� ������� ��

"� � ������ � ������ ��� �� $� ������� ���������� �.����� ���% �� ������ � � ��

������ ������ � ����E� ��� ��� � �� #���� � ����� < ���� � � ����� ���� ��� �

� �� � � ������ ���� � ��������� ������� �� � ����� �� �������� � ������ �� �

,

Page 4: engineering.nyu.eduengineering.nyu.edu/mechatronics/Control_Lab/bck/VKapila/... · 0.01 0.001 0.1 Threshold of shock sensation Mild sensation Painful Cannot let go Muscular paralysis

r1

r2

r3

r4

c1

top

c1

bot

c29

top

c29

bot

c11

bot

����� </ 0�� ����� 1 �� � ���� � � 7� ������

I1

I2

I3

A

����� =/ F#���� � G�����HI� ���� � J��

� ��� �� ������ �� � ���� ������ ����� �� ��� ���� ����

��� "��� ����� � ���� �� � ��

� ��� � (���� � �� �� �� � �������

��� �������� ����

G�����HI� ���� �� �� ����� �� �� ������� � � ����� ��������� "� � ���� �� � ��������

����� � �� ���� �� ���� � � � ��������

������ � �� G�����HI� ���� � ��� ���� � ���� �� ��� ����� ��� � ��� ���� �� � ���

�� � ���� � � �� � �� �� #���� � �� � � � ����� =

�� � �� � �� � �� $5%

����� �� � � ����� ���� � �� � ��� $<%

5

Page 5: engineering.nyu.eduengineering.nyu.edu/mechatronics/Control_Lab/bck/VKapila/... · 0.01 0.001 0.1 Threshold of shock sensation Mild sensation Painful Cannot let go Muscular paralysis

I

V2

V1V3

V4

+

_

+

_

+ _

+_

����� >/ F#���� � G�����HI� 4���� J��

���� �� � �� G�����HI� ����� ��� ���� � ���� �� ��� ����� ��� � ����� � ���� �

��� � �� �� � �� �� #���� � � �� �� � ����� >

�� � �� � �� � �� � � $=%

�� � �� �� ����� � ���� �� ����� ���� ����� ��� ������ � � � � �� ��� ��� � �� ���� � '��

��� ����� ����

����������� � ������ � � �� � ������ � ���� �� � � ���� �� � ���� ������� � ����.

��� ������� �� ���� �� �� #���� � ����� $���� � �%� ���� � $��� � �%� �� � ������

$��� � �%� �� �� ��� � ��(���� � � ��� ����� �� ������ & ������� ������ � �� $�

� �� � � ���� ��������%� �� �� ����� ���� � �� ������� � �� � ���� � �� ��� ����

��� � �� ������ �I� �������� "� � ����� � �� � � ��� � �� ������� �� ��3 � ������

�� ��� � � ������� � ������ $����� �

��

�������%� 2� � ������ � � �� ������� ��� � ��

����� � � ����� � ��

�� �� ����� � ���� �� �� ����� � ������� � ���� � � �� �� 3���

� ������� � ������ ����� � ��������� ���� � �� � #���� � ���� � �� ��� � � �

��������

���� � � ���� � ���� � 8 � 8�* 4���� �� ������� � ���� � � �� � ���� � �### � ��

���� ���� � �� ���� � � �� ������� ����� 8�888< 4���� B� ���� ���� �� � �� ���� � �I�

� ����� �� �� ���� �� ��H � � ��� �� ��� � �� ��

��� � �� � � �� �� � �� � ������ � ����� ������ ���� ���� � � � ��� �� �� ��

����� �������� �� � � ��� � � � ���� � �� ���� � '��� � �� �� � ������

������ �� ��� ����� �� ���� ����� � � ����� �������� "� ��� � � �� � �� � �

� �� $����� � ���� ����% �� �� � ������ �� ��� � ����� ?$�%� "��� � ���� � � ��

� ���� � � �� �� �� ���� � �� '� ������ �� ��� � �� "� � �� � �� �� �� ��� � �

����� ��� �� � ���� ������� $����� ��� � � �� � ��� �� �� �� ��� � ������ � �� � � �%

��� �� ����� � ����� �� ������� ������� �������� "� ���� � � � ���� � �� �� ����

��H � � � �� � ���� � � � � � � ����� �������� "� ���� � � �� � �� � � � � ����

���� �� ���� � �� ������� � �� �� ���� � � � �� ��������� � � ����� ?$�%� "���

<

Page 6: engineering.nyu.eduengineering.nyu.edu/mechatronics/Control_Lab/bck/VKapila/... · 0.01 0.001 0.1 Threshold of shock sensation Mild sensation Painful Cannot let go Muscular paralysis

Ammeter

(R = 0in )

Terminal A

Terminal B

(a)

I

…Node A

Node B

(b)

I = 0

Voltmeter

(R =in )~~+_

����� ?/ &� �� ��� � � �� 4��� � � � ���� � ��

� ���� � � �� � ���� � � �� �� �� ���� � '�� ������ �� ���� � �� "� � �� � ��

�� �� ���� � � ����� � ��� �� � � ������� � �� � ���� $��� ��%� � ��� � ��� ������� �� �� � ����� � ���� � � � � � �� �� � �� � � ������ � ���� �� � ������

� � � ���� ��

"� � ������ � � �� �� � � �� � �������� � �� �� ���� � '��� ������ ��

� ������ �� �� ����� � ����� �� !� ����� ���� $*%� � ��� ���� � �

� �

��� � � $������� �� �� � ����� � ���� � �% ����� � � !�� � � � � ����� ��� �

�� � � �� � ���� � �� ���� � � �� ���� �� � ������ �� � �

����

� " ����

����� � �� ������ � �� �� � ����� ����� � ����� � � �� � � �� �� ��� ��� �

"� ������� � ������ ��� �� * � � ,+ �� �� ��� ������ � ���

���� ������� � �� � ������ �� � � ����� � ��� ���� ����� � � !� �� ����� �

���� � � ���� ��� � �� � ������ �� ����� � �� � ���� ��� �� �� �� ��������� � ��� �

����� � ����� ��� 8 � ,8 4���� & ������� ��� �� � ������ � ����� � ����� � 3# �

�*+ 4��� ��K� �< 4��� ����� � ������ ��� �� � ����� � �� ����� �� � � �� �

����� � ����� ��� �� ���� �� �.���� �� ������� �� ���� � ���������

������ ���� ���� 2� � �� �� � ������ � �� �� � � ����� �� ����� � � � �������� �

����� � ���� ����� � � ����� �� ����� �� "��� ����� � ����� �� � ���� � ��

�� �������� � �� � ����� �� ������ ��� ��� ��� ��� ���� "��������� ��������� ����� �

�� ��������� ��� ���� �� ����� � � ��� ��� ������� �������� ����� � ������

������������� :�������� � �� �� � �� � ���� � ������ � �� �� �� � ����� ������ �

� ���� � � ���� ��� 2� � �� ������� ������ � �� ������� �� �� ����� ���� � � �����

� ���� � ������ � �������� �������� ������ �� ��� ���� � ��� ���� ���� ��������

�� �� ����� ����� � ����� �� ����� �I� ��� �� � ���� �� ���3���� � ��

�������� �� ��� ���� � � �� ����� � �� ������� �� "������ �������� � ��� �� �

=

Page 7: engineering.nyu.eduengineering.nyu.edu/mechatronics/Control_Lab/bck/VKapila/... · 0.01 0.001 0.1 Threshold of shock sensation Mild sensation Painful Cannot let go Muscular paralysis

0.01

0.001

0.1

Threshold of shock sensation

Mild sensation

Painful

Cannot let go

Muscular paralysis

Severe shockLabored breathingBreathing upset

Extreme breathing difficulties

0.2DEATH

1

Am

per

es

Breathing stops

Severe burns

����� @/ 6������� FH ��� � F� ����� 0��!�

��� ��� �� �� ����� ������� 0����� �� ��� �� � ��� ��� � � ������ � �� � �

�������� ��� ���

� � ��� ���� �� �����

��� ������ �����

2��� ��!�� � � �������� ���� �� ���������� ��� �� ����� � ���� � �� ����.

�� � � ����� ���!�� 0 � ��� ������� ��� �� ���� ����� ���� � �� �� � ���� �.

�������� �� #� ��� ���

"� � �� � ���� � � ���!I� �� ���� �� � ���� � �� �� ���� � ���� � ��� � ������

�� ���� "��� ����� � ���� � ����� � *8 4��� �� � �� � ���� �� <888 4���� �� ���� �

���� � � *8 �� �� ���� � ������ ���!� "� � ���� ���� � ��� �� � �� *88 �

+88 ��� �� � � �������� 3�������� � �� � ��� ������ ��� ���� ��� � �� � ������

�������� �������� �� � � � � ���� �� � �������� 3�������� �� �� � � � �� ��� �

����� � @� &� � � ����� ���! ������ ��� ��� ����� � �!�� ����"� ��� "����� ��

����!�� �� ������ ������ ��� ��� ���� ��� "� � ������ � �� ������ � �� �� � ����

��� �� �� ����� ���� � ��� � � ��� � �� ���� �� � ��� �� &� �� ������ ��� ���� �

�� ����� � �� �������� ����� ����3���� � ������� �� ���� � � ����� ���������

����� ���� ���� ��� �� ��� � ���� �������� �� ��� ������ �� �������� ������ �� ����� �� ��� ������ ��

��������

>

Page 8: engineering.nyu.eduengineering.nyu.edu/mechatronics/Control_Lab/bck/VKapila/... · 0.01 0.001 0.1 Threshold of shock sensation Mild sensation Painful Cannot let go Muscular paralysis

V = 0

V = 0

I = 0

I = 0

TrueGround

+_120 VAC ~

����� *8/ �� "�� " ����� 6���

��� ���� ���������� �����

2��� ����� �� �� �������� �� � ����� �� ������ ��� � ����� � �� �� �� ������ ������

�� ��� C����D �� �� � ��� �� 9��� �� ���� � � � � �� ���������� ����� � � � �

�� ����� & �� ��������� � � ��� ������ �� �� �� � � �� F����I� �� ���� �� ��������

� ������� 6� � �� �� � �� �������� ��� � ������ ����� �� �� �� �� � �� �� � �

�� F����I� ����� &����� �� $�� � ������ �� ����� � ������ �������� �� ���%

��� � �� � �� �� �� ���� � ��� E� ����� ����� "� ��� ���� �E�������

����� �� ������ � �� � � �� ������ � ������� $� ����� *8%� ������� � �����

��� ������ �� ��� �� �� ��������� ������� �� �� �� � ������ �� ������ ���� � �

�� �� � �� � "� ��������� ������ � ����� ����� � ��� � ��������� ��� �� ����

���� �������� ��� ����� " ���� ���� ��������� � � ��� �������� ��� �� �� � ������ '����

����� ��� � � ����� �� � �� � � �� ����� "��� �� ����� ��� � �� � ������ ��

�� � �� � ������ ����� �� ��������� ����� �� �� ����� �� � �� � � ��

������ � �������� & ���� ���� ��� � � ����� �� � ���� �� � ��� � �� '���� ��

� ���� � � ����� **�

0 ����� �� �� ����� � ��� �� ������� ���� ����� �� ����� �� ���

��������� ���� ���� � �� ���� � � �� �� � ���� �� �� ��� ��� � ��� �� � ����

�� ������ ��I ����� ���� ����� �� �� ��� � � ��� � ��� �� � ���� ��� �� ���

� ����� �� ��� �� � ��� � �� ��E� � � ������� " ������ �� H ��� � ��� ��� 3 ���

���� � �� �� =8.L� �� � �� �� �� ���� �� �� �� ������ ��� �� ����� ��� �� ���

��� � ����� � ��� ��� ��� �� $����� ������� ��� ����� % � ��� ��� ���

� � ��� ���� ���������

��� � �� ��� ���

� ��� !� � ������ $��2����� <A �� ������% � � �� �� ��� �� � G�� �� � ���

� ��� �!� � ������ ���� � �� � � � � $�

�2����� <A �� ������%�

� : �������� �� ��� � � $�

�2����� +8A �� ������%�

?

Page 9: engineering.nyu.eduengineering.nyu.edu/mechatronics/Control_Lab/bck/VKapila/... · 0.01 0.001 0.1 Threshold of shock sensation Mild sensation Painful Cannot let go Muscular paralysis

+_

GND

Power Supply

Positive Supply

+_

GND

Power Supply

Negative Supply

+_

GND

Power Supply

Floating

����� **/ " ����� � ���� �� 6� � 0����� :�����

� 7� ������ �� � � � � � ����

� 6� � ������� ����� � ����� �� �������� �

� 0 � � 7B� ���� � �� ����� � ����K�������� ��� ��

��� !��� ��� !����� ����

*� ���� �� �� ������ �� ������ � �� � ���� �� ���� � �� �!� � ������ �

���� ��� � ���� �� �������� � ��� � ���� � ��� � �� #� �� � ���� ��

������� � ���� � �� �� ����� � ����� � �� � ������ �M ����� �� � ���� �

���� � ���� ���� ���� � ��� �� ��� �� �

+� � �� �� �� � �� !� � ������ � ���� ���� �� �� ������� 2��� �� ��

#� �� � � ������ � ��� � �� � � ���M � ���� �� � �� � � ������ ���� ��

������ � � �� ����� �� ���� �� #� �� � ���� � 1 � �� �� ��� ��� ��� ����

�� �� � ������ � �� � � � � �����

,� 0 � �� � � ����� ���

�� � � ����� � � ����#���� �� �� ��� �� � �� �� ���

���� � �� �� � ������ � � �� � �� ����� � ��������� �����

� � �� � �� �

� ��� ���� �� �� � ������� � ��� ����� � �� � ���� � ���� ������� �� ���

� ����� *+� ��#��� ���������$ ��� ���� ��%���� ��� � ��� ���� &' �� �(

���"� ���� �������� � ��������� 7� ���� �� ������ � � �� � ���������� � ���

� ��� � ���������� �� �!� � ������ ��� ��� �� ����� � ���� � � � ��

�������� ���� ���� � � ���� � � � �� �!� � ������ � ��

��� B�� �� ���� ��

������ � � �� � ������� � ��� � ��� � ���������� �� �!� � ������ ���

���

�� ���� � � ���� � �� ���� ���� � � ���� � � � �� �!� � ������ � ��

���

1 � �� �� ��� ��� ��� � �� �� �� � � ������ ����

5� ��� � ��� � ���� � �� ���� ��

��� �� ��

������ � � �� ��� #� ��� ���

2���� � ��� ����� � �� ��� $� ���% ������� � ���� � �� ���� � ������ M

N������ ��� ��� ��

��� ������� ��� �� ������ � ���� ������� ���� ���� ������������� ��� ����� ������ �� ��� ����������

@

Page 10: engineering.nyu.eduengineering.nyu.edu/mechatronics/Control_Lab/bck/VKapila/... · 0.01 0.001 0.1 Threshold of shock sensation Mild sensation Painful Cannot let go Muscular paralysis

Rk

PowerSupply

+_

Ru

����� *+/ 0 �� � � ��� � 1 ������ ���� 6� � 0�����

��� "���������� !����� ����

*� ���� � 7B� ���� � � �� �� ����� � �� ����� � ���� � � �� ����.

���� ��� ��� ��#��� ���������$ ��� ���� ��%���� ��� � ��� ���� &' ��

����"� ���� �������� � ��������� 9 ��� �� �������� ����� ��� � �����

*, ��� �� ����� � ���� �� �� ������ ��� ��� � � � ����� ��

��� ��

��� ��

����

� �� �� �� � �� � �� �������� � "� �������� ���� � ��� ���� � �� ����� �

� �� �������� ��� ��� � � ��(��� � � ��� ��� �� � ��� ��� � &�� &' ������

"���#� �� � ��� ������ ��� � � � ��� ���� ���) ��(��� �� �������� � ��

���� �� � �� �� ��� � � �� ������ B�� ��(��� �� �������� � �� �� �

��� �� �� �� �� ��� �� � �� ������ 2��� �� �� �� �� �� �������� �

� �� �����M

+� 1 � �� �� ��� ��� ��� �� �� � ����� ����� ��� � ����� *5�

,� � �� �� �� � �� � ������ � � � �� � �� ����� �� ��� �������� �����

����� � �� � �� � � ��� ���� �� ����� � ���� $����� � �� ������� � �����

*+� � ���� �� ����� ������ ���� �� ����� � ����%� ��#��� ���������$ ���

���� ��%���� ��� � ��� ���� &' �� ����"� ���� �������� � ��������� 2���

����� � �� #� �� � � ����� ��� � �����M ���� �� �������� ��� �� � ��

��� � � �� ����� � ����� �� �� �� � ��� � ����� �� ���� � ����� $�����

�� ���� �� � � ���� � �� � ����� *+%� ��! ��� �� ������ ������� �

�� ��� � �� � �� � � �� ������� ����� 0 ��� �� �������� � ���� ��� ��

���� �� ����� ����� � �� � ������� ���� �� ��� � � ����� ���� ��

� � � ��� �� � ����� �� #� ��� ��� � ����� ��� M F#���� �� ����� ���� ��

5� 1 � �� �� ��� ��� ��� �� �� � ����� ����� ����� ������

<� ��� ��� �� ������� ��� � ����� *< �� �� ������� ��! �� � �� ��� �� � �����

4��� �� ��(��� �� �� ��� � � ���� ���� ���

��

�� 2��� � �� #� �� ��

�� ��� � � � ������ �� � � M � ���� �� ���� �� ������ � � $� ��� �� �I�

��� � � 3��� ��� H �� ����� � ����%� �� ����� �� � ���� � � ������

���� �� #� �� � ���� � F#���� �� ����� ���� ��

*8

Page 11: engineering.nyu.eduengineering.nyu.edu/mechatronics/Control_Lab/bck/VKapila/... · 0.01 0.001 0.1 Threshold of shock sensation Mild sensation Painful Cannot let go Muscular paralysis

����� *,/ 0������� 2�� ���

2

0.8

T

Time

Vo

lts

00

����� *5/ 6 ����� 0���� 2�� ���

**

Page 12: engineering.nyu.eduengineering.nyu.edu/mechatronics/Control_Lab/bck/VKapila/... · 0.01 0.001 0.1 Threshold of shock sensation Mild sensation Painful Cannot let go Muscular paralysis

100 �

FunctionGenerator

+

_ ~Vi

1 k� PotentiometerRp

+

_

Vo

����� *</ ������� ���� 6� ��� � �

���������

)*- 2� 7��� ��� ������ �������� ������� ����� �� ��� �� � �� ������ � �����

�������� �����.2 �� �� B � ;�!� B;� *@@@�

)+- ��7� L����� �� ��9� ������� � ����������� �� ��� ����� �� �� ������� ������

2�7K��9���.L���� 7��� ��� *@@@�

),- N�2� B����� ������ ������� �����.2 �� �� 1 ����� ��� *@@=�

*+