engineering.nyu.eduengineering.nyu.edu/mechatronics/control_lab/bck/vkapila/... · 0.01 0.001 0.1...
TRANSCRIPT
���������� �
����� ������ �� ������������� ���
��� ��������� ���� ���
� ��������
� ������������� ���� � ������ � ����� ��� �� ���� �� � ������ �� �� ��� � ���
� ������������� ���� ��������� ������ ���� ����� � ���� �� �� ������ � ��
����� � ����� �� �������� �
� �� � ������ �� � � ���� ����� �� �� �� � ���� � ���
� � ��������
��� ������ ���� ���� �� ���� � ����� �������� � � � �� �� ��� �� �� ������� ����
� !� �� � ������ � ���� �� ����� ���� �� ������ � ����� ��� ��� "�
#� ��� ��� ������� � � ����� �������� � ���� � �� � ���� �� � ���� � � � ������
$����� ����� � �� ���� ��% ��� �� ���� ����� ������ ��� & �� ������� �� ������
��� �� �� ������ �� � � �� � � ���� �������� ���� � ��� '� � ����� �� ��
� ���� � ������� ���� �� ���( ��� �� � � � ���� �������� �� � ��� � � � � � �
)*� +� ,- �� ����� � ������ $�� �������� "� �� � ������ �� ����� �� ������
�������� �� � �� �� �%�
��� ������ �� �������
��������� � � ����� �� � ���������� � � � ���� �� ��� � ����� ��� �� � ��� "�
����� .���� � � �������� � � �� �� � ����� �� ��� ��
� � �� $*%
�� � � �� �� ���� � '��� ������ �� � ����� � � ������ � �� � ����� � �� ����� ������ ��� � ������� � � ����� �� �� ������ ���� �� ��� � ����� *� "� ��� �� ������ �� �� ��� $�%�
"� ��� ��� � ����� �� ��� � ���� �� ��������� � �� � ����� � ���� �#������ � ���� ��� ��� � ���� ���� � ���� �� ����� � ��� �� ���� �� � ������ ����
*
IR
V
+_
����� */ 0�� ����� 1 �� � ���� � � 1 �����
A B C D
����� +/ 1 ����� ��� ��
�� ��� �� ��� � "� �� ������ � ����� ��� �� �� � �� � � � � ����� + �� "��� *�� � �� � ������ �� ��� ��
� � �� � ����� �� $+%
�� #���� � �� �� ��� ���� ��� � �� � ����� � � ����� �� � �� ��� �� ��� � ������ �� �� � ������ ��
� �
���� ��� � � �
��
� ��� ���� ����� �� $,%
"� � ����� �� � ����� � ���� � �� ���� � ����� � ���� � �� � ����� ��
���� ������ � �� � ���� �� ���� � ������ �� ������ � ��
��
�
��
�
�� �� �� � 2���
��� �� �� �� �� ��3 � �� �� ��� �� � �� �� ���������� ��� �� ��������� � � ����� ,�
"� ��#���� ������� ����� ����
�� � ����� � � ����� �� � ��� ������ ����� ��
��� � ������� ����� � � � ���� � � �� ��� � � � ��� ��� ��� �� �� ��������
� ������ � �� �������� ����
� � 4����
������������ � �� ��� � � �� � � ����� ��� ���� �� � �������� ��(��� �� &�
������ � � ���� � ��� ��� � ����� ���� � ���� ��� ����� �� � ����� � ��
��� � ������ � ����� � ������ � ����� ��� �� ��� � ����� 5� 6� ��� � �� ��
������� ��� � �� ��� � 3�� � �3�� ���� "� �� � � ������� ������ � � �3�� ���
�� ��� � � �� ���� ��� � ������ ���� � � ��������� � � ��� �� ���� � �����
$��������� ���� ����� ��� ���� � �� ��#���� � ������ ���%� & �� 3�� ���
�� ��� � ��� �� ���� � ������ � ���� � � #��� �� ���� ���� � � ������ ������
+
"��� */ 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� ��� ��� � �� #���� � ����� < ���� � � ����� ���� ��� �
� �� � � ������ ���� � ��������� ������� �� � ����� �� �������� � ������ �� �
,
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
I
V2
V1V3
V4
+
_
+
_
+ _
+_
����� >/ F#���� � G�����HI� 4���� J��
���� �� � �� G�����HI� ����� ��� ���� � ���� �� ��� ����� ��� � ����� � ���� �
��� � �� �� � �� �� #���� � � �� �� � ����� >
�� � �� � �� � �� � � $=%
�� � �� �� ����� � ���� �� ����� ���� ����� ��� ������ � � � � �� ��� ��� � �� ���� � '��
��� ����� ����
����������� � ������ � � �� � ������ � ���� �� � � ���� �� � ���� ������� � ����.
��� ������� �� ���� �� �� #���� � ����� $���� � �%� ���� � $��� � �%� �� � ������
$��� � �%� �� �� ��� � ��(���� � � ��� ����� �� ������ & ������� ������ � �� $�
� �� � � ���� ��������%� �� �� ����� ���� � �� ������� � �� � ���� � �� ��� ����
��� � �� ������ �I� �������� "� � ����� � �� � � ��� � �� ������� �� ��3 � ������
�� ��� � � ������� � ������ $����� �
��
�
�������%� 2� � ������ � � �� ������� ��� � ��
����� � � ����� � ��
�� �� ����� � ���� �� �� ����� � ������� � ���� � � �� �� 3���
� ������� � ������ ����� � ��������� ���� � �� � #���� � ���� � �� ��� � � �
��������
���� � � ���� � ���� � 8 � 8�* 4���� �� ������� � ���� � � �� � ���� � �### � ��
���� ���� � �� ���� � � �� ������� ����� 8�888< 4���� B� ���� ���� �� � �� ���� � �I�
� ����� �� �� ���� �� ��H � � ��� �� ��� � �� ��
��� � �� � � �� �� � �� � ������ � ����� ������ ���� ���� � � � ��� �� �� ��
����� �������� �� � � ��� � � � ���� � �� ���� � '��� � �� �� � ������
������ �� ��� ����� �� ���� ����� � � ����� �������� "� ��� � � �� � �� � �
� �� $����� � ���� ����% �� �� � ������ �� ��� � ����� ?$�%� "��� � ���� � � ��
� ���� � � �� �� �� ���� � �� '� ������ �� ��� � �� "� � �� � �� �� �� ��� � �
����� ��� �� � ���� ������� $����� ��� � � �� � ��� �� �� �� ��� � ������ � �� � � �%
��� �� ����� � ����� �� ������� ������� �������� "� ���� � � � ���� � �� �� ����
��H � � � �� � ���� � � � � � � ����� �������� "� ���� � � �� � �� � � � � ����
���� �� ���� � �� ������� � �� �� ���� � � � �� ��������� � � ����� ?$�%� "���
<
…
…
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���� � ��
�������� �� ��� ���� � � �� ����� � �� ������� �� "������ �������� � ��� �� �
=
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���� � ������� �� ���� � � ����� ���������
����� ���� ���� ��� �� ��� � ���� �������� �� ��� ������ �� �������� ������ �� ����� �� ��� ������ ��
��������
>
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 �� ������%�
� : �������� �� ��� � � $�
�2����� +8A �� ������%�
?
+_
GND
Power Supply
Positive Supply
+_
GND
Power Supply
Negative Supply
+_
GND
Power Supply
Floating
����� **/ " ����� � ���� �� 6� � 0����� :�����
� 7� ������ �� � � � � � ����
� 6� � ������� ����� � ����� �� �������� �
� 0 � � 7B� ���� � �� ����� � ����K�������� ��� ��
��� !��� ��� !����� ����
*� ���� �� �� ������ �� ������ � �� � ���� �� ���� � �� �!� � ������ �
���� ��� � ���� �� �������� � ��� � ���� � ��� � �� #� �� � ���� ��
������� � ���� � �� �� ����� � ����� � �� � ������ �M ����� �� � ���� �
���� � ���� ���� ���� � ��� �� ��� �� �
+� � �� �� �� � �� !� � ������ � ���� ���� �� �� ������� 2��� �� ��
#� �� � � ������ � ��� � �� � � ���M � ���� �� � �� � � ������ ���� ��
������ � � �� ����� �� ���� �� #� �� � ���� � 1 � �� �� ��� ��� ��� ����
�� �� � ������ � �� � � � � �����
,� 0 � �� � � ����� ���
�� � � ����� � � ����#���� �� �� ��� �� � �� �� ���
���� � �� �� � ������ � � �� � �� ����� � ��������� �����
� � �� � �� �
� ��� ���� �� �� � ������� � ��� ����� � �� � ���� � ���� ������� �� ���
� ����� *+� ��#��� ���������$ ��� ���� ��%���� ��� � ��� ���� &' �� �(
���"� ���� �������� � ��������� 7� ���� �� ������ � � �� � ���������� � ���
� ��� � ���������� �� �!� � ������ ��� ��� �� ����� � ���� � � � ��
�������� ���� ���� � � ���� � � � �� �!� � ������ � ��
��� B�� �� ���� ��
������ � � �� � ������� � ��� � ��� � ���������� �� �!� � ������ ���
���
�� ���� � � ���� � �� ���� ���� � � ���� � � � �� �!� � ������ � ��
���
1 � �� �� ��� ��� ��� � �� �� �� � � ������ ����
5� ��� � ��� � ���� � �� ���� ��
��� �� ��
������ � � �� ��� #� ��� ���
2���� � ��� ����� � �� ��� $� ���% ������� � ���� � �� ���� � ������ M
N������ ��� ��� ��
��� ������� ��� �� ������ � ���� ������� ���� ���� ������������� ��� ����� ������ �� ��� ����������
@
Rk
PowerSupply
+_
Ru
����� *+/ 0 �� � � ��� � 1 ������ ���� 6� � 0�����
��� "���������� !����� ����
*� ���� � 7B� ���� � � �� �� ����� � �� ����� � ���� � � �� ����.
���� ��� ��� ��#��� ���������$ ��� ���� ��%���� ��� � ��� ���� &' ��
����"� ���� �������� � ��������� 9 ��� �� �������� ����� ��� � �����
*, ��� �� ����� � ���� �� �� ������ ��� ��� � � � ����� ��
��� ��
��� ��
����
� �� �� �� � �� � �� �������� � "� �������� ���� � ��� ���� � �� ����� �
� �� �������� ��� ��� � � ��(��� � � ��� ��� �� � ��� ��� � &�� &' ������
"���#� �� � ��� ������ ��� � � � ��� ���� ���) ��(��� �� �������� � ��
���� �� � �� �� ��� � � �� ������ B�� ��(��� �� �������� � �� �� �
��� �� �� �� �� ��� �� � �� ������ 2��� �� �� �� �� �� �������� �
� �� �����M
+� 1 � �� �� ��� ��� ��� �� �� � ����� ����� ��� � ����� *5�
,� � �� �� �� � �� � ������ � � � �� � �� ����� �� ��� �������� �����
����� � �� � �� � � ��� ���� �� ����� � ���� $����� � �� ������� � �����
*+� � ���� �� ����� ������ ���� �� ����� � ����%� ��#��� ���������$ ���
���� ��%���� ��� � ��� ���� &' �� ����"� ���� �������� � ��������� 2���
����� � �� #� �� � � ����� ��� � �����M ���� �� �������� ��� �� � ��
��� � � �� ����� � ����� �� �� �� � ��� � ����� �� ���� � ����� $�����
�� ���� �� � � ���� � �� � ����� *+%� ��! ��� �� ������ ������� �
�� ��� � �� � �� � � �� ������� ����� 0 ��� �� �������� � ���� ��� ��
���� �� ����� ����� � �� � ������� ���� �� ��� � � ����� ���� ��
� � � ��� �� � ����� �� #� ��� ��� � ����� ��� M F#���� �� ����� ���� ��
5� 1 � �� �� ��� ��� ��� �� �� � ����� ����� ����� ������
<� ��� ��� �� ������� ��� � ����� *< �� �� ������� ��! �� � �� ��� �� � �����
4��� �� ��(��� �� �� ��� � � ���� ���� ���
�
��
�� 2��� � �� #� �� ��
�� ��� � � � ������ �� � � M � ���� �� ���� �� ������ � � $� ��� �� �I�
��� � � 3��� ��� H �� ����� � ����%� �� ����� �� � ���� � � ������
���� �� #� �� � ���� � F#���� �� ����� ���� ��
*8
����� *,/ 0������� 2�� ���
2
0.8
T
Time
Vo
lts
00
����� *5/ 6 ����� 0���� 2�� ���
**
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 ����� ��� *@@=�
*+