Приступим! Если вы решили заняться созданием светочувствительных роботов, а большого опыта в электротехнике, к сожалению, нет, - не отчаивайтесь. Вы сможете обойтись одним набором Photopopper 4.2 от компании Solarbotics. В нем есть все, что нужно: детали, эффективная солнечная батарейка, небольшие бессердечниковые моторы, переключатели - все с полным и подробным описанием - и небольшая печатная плата. Заплаченные деньги набор оправдывает полностью. Чтобы совсем вас убедить, вот пара фотографий.
Светофил BEAM – это автоматический робот, который питается только за счет солнечной энергии. Как следует из корня "фил" в его названии, он ищет наиболее яркий источник света, который дает ему больше энергии, чтобы искать еще более яркий свет. Неплохая идея, правда? Первый шаг в создании любого электрического устройства – это его электросхема.
 | Схема любезно предоставлена Дэйвом Хрункивом (Dave Hrynkiw).
|
| Все перечисленные детали, высококачественную печатную плату и схемы переключателей можно приобрести в магазине Solarbotics. |
| № | Название | Кол-во | Описание, комментарии | Цифровой код |
| 1 | Детектор напряжения Panasonic 1381J 2,6 В-2,9 В | 2 | Это средний по мощности вариант контроллера. Если мотор вращается слишком быстро и колеса проскальзывают, возьмите менее мощный 1381G (2,4 В-2,6 В) или 1381E (2,2 В-2,4 В). Чтобы увеличить скорость, вам понадобится 1381L, он рассчитан на напряжение 3,0 В-3,3 В. | MN1381-J-ND |
| 2 | Фотодиод | 2 | | P4958-ND |
| 3 | Конденсатор 0,22 мкФ | 2 | | P4958-ND |
| 4 | NPN транзистор 2N3904 | 2 | | 2N3904-ND |
| 5 | PNP транзистор 2N3906 | 2 | | 2N3906-ND |
| 6 | Резистор, 2,2 кОм | 2 | | 2.2KQTR-ND |
| 7 | Электролитический конденсатор 4700 мкФ | 1 | | P5118-ND |
| 8 | Потенциометр 100 кОм | 1 | | 3386H-104-ND |
| 9 | Бессердечниковый мотор | 2 | Они достаточно эффективны. Я пользовался моторами Solarbotics "Namiki 1701" и остался доволен. | |
| 10 | Стяжки для проводов | 2 | Или что-нибудь аналогичное, чем можно прикрепить моторы | |
| 11 | Солнечная батарейка | 1 | Подойдет любая с напряжением от 3,5 В. По-моему, самые хорошие батарейки опять же в Solarbotics. | |
Сначала соберите макет робота на печатной плате в соответствии со схемой.
И убедитесь, что все работает. Установите потенциометр примерно на 50 кОм и посветите на схему. Закройте сначала один фотодиод, потом другой. Если оба мотора вращаются, то все нормально, можно продолжать. |  |
| Внешний вид робота ограничивается только вашим воображением. Я предпочел не ставить вообще никакой корпус, а собрать машину из имеющихся деталей. Порядок спаивания элементов тоже может быть произвольным. Тот, который описан ниже, мне показался наиболее удобным. Последовательно соединяются элементы различных логических частей схемы. Разумеется, Вы можете придумать что-нибудь получше. |
| Сначала склеиваются попарно, а потом вместе детекторы напряжения и транзисторы. Такую конструкцию предложил Пол Бэкингем (Paul Beckingham). Сделайте контур заземления. Соедините вместе контакты "3" детекторов напряжения и эмиттеры NPN транзисторов. Обращаем внимание, нужно соединить все четыре контакта! |   |
| Следующий шаг – контур питания. Скользящий контакт потенциометра соединяется с ним, пора добавить этот элемент к собранному блоку. Припаяйте его скользящий контакт к излучателям PNP транзисторов. Оставьте небольшую часть провода свободной, чтобы было удобно крепить к ней другие элементы. |  |
| После этого удобно спаять следующие соединения: контакт "1" одного из детекторов напряжения с коллектором NPN транзистора и базой PNP транзистора. Потом повторить то же самое с другой стороны. |  |
| Постоянно сверяйтесь со схемой. Все детали соединяются вместе достаточно компактно, и в случае ошибки перепаивать будет неудобно. |
Вместо глаз у робота будут светодиоды. Мне они достались бесплатно, а для светофильных роботов и похожих приложений светодиоды необходимы. Внешний вид у разных моделей может сильно различаться, главное – соблюдайте полярность соединения. Если перепутаете, то робот работать не будет. Анод каждого светодиода соединяется со своим контактом потенциометра, а катод – с соответствующим детектором напряжения.
Следующим шагом соедините катоды фотодиодов и контур заземления с помощью двух конденсаторов. |  |
| Последний шаг сборки электрической схемы. Два резистора по 2,2 кОм соединяют базы PNP транзисторов с коллекторами NPN транзисторов. Оставьте кончики проводов, чтобы позже припаять моторы. Сопротивления резисторов подобраны так, чтобы увеличить производительность именно используемых моторов. С другими моделями, может быть, потребуется изменить сопротивление обоих резисторов. Проверьте схему, не должно быть коротких замыканий и лишнего припоя. |  |
| На этом рисунке показаны детали, которые еще осталось соединить. Чтобы закрепить моторы, нужны две стяжки от проводов. Использовать электролитический конденсатор в качестве опоры нехорошо, но ничего другого не остается. На этот вариант робота я поставил электролитический конденсатор емкостью 1000 мкФ и солнечную батарею Panasonic Sunceram площадью 22 x 24 миллиметра. |  |
Завершающий этап. Припаяйте контакты конденсатора к батарее, соблюдая полярность. Отрицательный контакт конденсатора обозначен на его корпусе, будьте внимательны. После этого соедините батарею и конденсатор с собранной схемой. Отрицательный контакт с контуром заземления (показан на рисунке белым цветом), положительный – с контуром питания (красный на рисунке).
Осталось правильно припаять моторы. Красный провод на нем обычно соответствует положительному контакту, темный или белый – отрицательному. Положительный контакт правого мотора соединяется с проводом схемы, который отмечен красным цветом, а отрицательный с зеленым проводом.
Потом левый мотор. Положительный контакт припаивается к синему проводу, отрицательный – к красному.
Можно приступать к испытаниям. Положите робота на стол, включите лампу, он должен начать двигаться. Светофилы не очень быстрые, интереснее, когда несколько собранных вами роботов толкутся под одной лампой. |  |
На этом рисунке приведен графический план сборки робота. Порядок был следующий:
- Черный
- Красный
- Синий
- Зеленый
- Коричневый
- Фиолетовый
- Оранжевый
- Желтый
|  |
| После того, как мой первый робот немного покатался по столу, я решил сделать какие-нибудь опоры, чтобы железные оси моторов не скользили по гладкой поверхности. Лучше всего подошли кусочки толстого кембрика. У меня нашелся только желтый, зато он хорошо виден на фотографии. Также стоит наклонить батарею немного вперед. Цель робота двигаться по направлению к источнику яркого света, поэтому это разумно. Чтобы увеличить активность робота можно увеличить батарею и емкость основного конденсатора. При емкости в 2200 мкФ он заряжается достаточно быстро, но шаги получаются маленькими. |
| А вот и полностью завершенный робот. Включите 100-ваттную лампочку, он должен начать двигаться в ее направлении. Для точной настройки используется потенциометр: подкрутите его, чтобы сбалансировать моторы и светодиоды. |  |
Если ваш робот все-таки не работает, письмо от Дэйва из Solarbotics ответит на все ваши вопросы.
Subject:Re: photovore...oh damn
Date:Wed, 10 Feb 1999 01:19:29 -0700
From:Dave Hrynkiw
To:beam@corp.sgi.com
Проверка светофила. Несколько уроков.
Общая рекомендация. Она подойдет для любого самодельного электронного устройства. Если что-то не работает, сядьте с паяльником и коснитесь всех контактов. 90 процентов не работавших моделей, которые поступают в ремонтную мастерскую Solarbotics, чинятся за 30 секунд. Берется паяльник и припаивается ослабшее соединение. Обязательно сделайте это. Так может случиться с любым спаянным контактом, даже с вашим, причем именно с вашим. Некачественные спаи были у КАЖДОГО, кто утверждал, что все спаянно отлично. Еще одно замечание: не спешите обвинять детали. За всю жизнь я видел только 3 бракованных транзистора и ни одного детектора напряжения. Если проверка спаев не помогла, приступим.
Шаг 1. Вы поставили тактильные датчики? Снимите их, они только мешают проверять.
Шаг 2-a.
Проверка контура детектора напряжения. Если робот едет не относительно прямо, а крутится (а так чаще всего и бывает), это означает, что работает только одна сторона или что потенциометр безнадежно разъюстирован. Сдвиньте потенциометр в крайнее положение. Вы слышите слабое жужжание? Если нет, поверните регулятор потенциометра в другую сторону до упора. Ничего не жужжит? Значит, проблема – в контуре детектора напряжения. Проверьте его питание и заземление. Если жужжание слышно, значит, детектор пытается включиться, но не работает двигатель.
Шаг 2-b. Проверка контура детектора напряжения, часть 2. Соедините положительный контакт батареи или конденсатора с центральной ножкой детектора. Так вы исключите все дополнительные контуры и насильно установите прибор в активированное состояние. Так работает? Проверьте фотодиод, может быть, вы ошиблись с его полярностью? А не забыли ли вы поставить конденсатор к детектору напряжения? Может быть его полярность неправильная?
Что, все еще не работает? Есть напряжение, причем положительное на центральной ножке детектора напряжения, заземление правого (если повернуть прибор контактами вниз и читать текст на плоской стороне) контакта не нарушено? Может быть, проблема с двигателем.
Шаг 3.
Проверка контура двигателя. Присоедините отдельный провод к положительному контакту батареи и прикоснитесь им к центральной ножке NPN транзистора. Повторите так несколько раз и обратите внимание на мотор. Он начинает вращаться? Это хороший знак. Теперь немного внимательнее. Мотор продолжает крутиться некоторое время или останавливается сразу? Первый вариант означает, что этот контур работает правильно. Если мотор крутится, только пока вы подаете питание на центральный контакт транзистора, значит, не происходит переключения. Проверьте подключение PNP транзистора.
Если вы до сих пор не нашли причину, еще раз проверьте спаи на предмет наличия налитого припоя, который замыкает два провода или создает неправильную полярность элементов. Кстати, вы случайно не приклеивали провода? Да, такое тоже бывает. Никогда так не делайте.
С уважением,
Дэйв.
PS.
Здесь описаны работающие светофилы. Когда вы сделаете своего робота, пришлите мне его фотографию, мы ее тоже опубликуем.
|
|
