机器人常用的电池和电源.ppt
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1、机自机自1206班班主讲人:卢凡主讲人:卢凡组员:廖志梁、马成、丁涛、组员:廖志梁、马成、丁涛、张景栋张景栋机器人常用电池及电源机器人常用电池及电源123目录目录1.1 机器人常用电池1.2 线性稳压电源1.3 开关电源 机器人的能源子系统是为机器人上所有的控制子系统、驱动及执行子系统提供能源的部分。通常小型或微型机器人采用直流电作为电源;重点介绍和对比当今常见的电池技术。机器人常用电池及电源机器人常用电池及电源 1.1机器人常用机器人常用电池池-简介简介(1)定义:)定义:电池是指能将化学能、内能、光能、原子能等形式的能直接转化为电能的装置。机器人常用电池及电源机器人常用电池及电源(2)分类
2、:)分类:在化学电池中,根据能否用充电方式恢复电池存储电能的特性,可以分为一次电池(也称原电池)和二次电池(又名蓄电池,俗称可充电电池,可以多次重复使用)两大类。由于需要重复使用,机器人上通常采用二次电池。1.1.1 干电池 1.1.2 铅酸蓄电池1.1.3 镍镉/镍氢电池1.1.4 锂离子/锂聚合物动力电池1.1 机器人常用电池1.1.1 干电池 机器人常用电池及电源机器人常用电池及电源1、简介:、简介:我们在生活中经常用到干电池。电子闹钟、电动剃须刀、手电筒等都是以干电池为电源的设备。干电池属于化学电源中的原电池,或者称为一次电池。2、适用范围:、适用范围:干电池不仅适用于手电筒、半导体收
3、音机、收录机、照相机、电子钟、玩具等,而且也适用于国防、科研、电信、航海、航空、医学等国民经济中的各个领域。3、分类:、分类:常见的有普通锌-锰干电池、碱性锌-锰干电池、镁-锰干电池、锌-空气电池、锌-氧化汞电池、锌-氧化银电池、锂-锰电池等。1.1.1 干电池 机器人常用电池及电源机器人常用电池及电源锌锌-锰干电池的结构与原理锰干电池的结构与原理锌锰干电池是日常生活中常用的干电池。正极材料:MnO2、石墨棒负极材料:锌片电解质:NH4Cl、ZnCl2及淀粉糊状物电池符号可表示为()ZnZnCl2、NH4Cl(糊状)MnO2C(石墨)()负极:ZnZn22e正极:2MnO22NH42eMn2O
4、32NH3H2O总反应:Zn2MnO22NH42Zn2Mn2O32NH3H2O机器人常用电池及电源机器人常用电池及电源1.1.2 铅酸蓄电池 铅酸蓄电池是一种具有一百多年应用历史的蓄电池。(1)组成:)组成:1、阳极板(过氧化铅.PbO2)-活性物质2、阴极板(海绵状铅.Pb)-活性物质3、电解液(稀硫酸)-硫酸.H2SO4+水.H2O4、隔离板、电池外壳等附件机器人常用电池及电源机器人常用电池及电源(2)工作原理:工作原理:电池内的阳极(PbO2)及阴极(Pb)浸到电解液(稀硫酸)中,两极间会产生2V的电力,这是根据铅蓄电池原理,经由充放电,则阴阳极及电解液即会发生如下的变化:(阳极)(电解
5、液)(阴极)PbO2+2H2SO4+Pb-PbSO4+2H2O+PbSO4(放电反应)(过氧化铅)(硫酸)(海绵状铅)(阳极)(电解液)(阴极)PbSO4+2H2O+PbSO4-PbO2+2H2SO4+Pb(充电反应)(硫酸铅)(水)(硫酸铅)1.1.2 铅酸蓄电池机器人常用电池及电源机器人常用电池及电源1.1.2 铅酸蓄电池(3)免免维护蓄蓄电池池:免维护蓄电池的工作原理与普通铅蓄电池相同。放电时,正极板上的二氧化铅和负极板上的海绵状铅与电解液内的硫酸反应生成硫酸铅和水,硫酸铅则沉淀在正负极板上,而水则留在电解液内;充电时,正负极板上的硫酸铅又分别还原成二氧化铅和海绵状铅。对免维护蓄电池,由
6、于其负极板上的硫酸铅含量比正极板上多,因此,充足电时正极板的硫酸铅全部转变成了二氧化铅,而负极板用来产生氧气,用于使多余的硫酸铅转变成海绵状铅。同时,在正极板上所产生的氧气也不会外逸,而是迅速与负极板上的活性物质(海绵状铅)发生反应生成二氧化铅,再与电解液中的硫酸反应变成硫酸铅和水。机器人常用电池及电源机器人常用电池及电源(4)免免维护蓄蓄电池池的的性能特点:性能特点:1、自放自放电量小量小2、失水量小、失水量小3、启、启动性能好性能好4、使用寿命和、使用寿命和储存寿命存寿命长5、使用方便、使用方便1.1.2 铅酸蓄电池镍镉电池镍镉电池 简介一简介一镍氢电池镍氢电池 简介二简介二 镍镉电池是最
7、早应用于手机、笔记本电脑等设备的电池种类,它具有良好的大电流放电特性、耐过充放电能力强、维护简单等优势。但其最致命的缺点是,在充放电过程中如果处理不当,会出现严重的“记忆效应”,使得电池容量和使用寿命大大缩短。镍氢电池是早期的镍镉电池的替代产品,不再使用有毒的镉,可以消除重金属元素对环境带来的污染问题。它是使用氧化镍作为阳极,以及吸收了氢的金属合金作为阴极,由于此合金可吸收高达本身体积100倍的氢,储存能力极强。1.1.3 镍镉/镍氢电池机器人常用电池及电源机器人常用电池及电源1.1.3 镍镉/镍氢电池 镍氢电池采用与镍镉电池相同的Ni氧化物作为正极,储氢金属作为为负极,碱液(主要KOH)作为
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