Сделать робота-насекомого на солнечной энергии: 9 шагов (с изображениями)

2024 Автор: John Day | [email protected]. Последнее изменение: 2024-01-30 11:53

Эти роботы могут быть небольшими и несколько простодушными, но их простая конструкция, уникальное передвижение и причудливый характер делают их великолепными в качестве новичка в робототехнике. В этом проекте мы создадим простого робота, похожего на жука, который будет накапливать световую энергию до тех пор, пока у него не будет достаточно энергии, чтобы двигаться с помощью вибрационного двигателя. Этот простой проект робототехники можно выполнить за несколько часов, и это отличное введение в концепции электроники и пайки.

Шаг 1. Соберите припасы

Ниже приведены все материалы, необходимые для этого проекта, а также ссылки для их покупки. Большинство элементов можно найти на Amazon, однако некоторые компоненты лучше всего покупать у Mouser или DigiKey.

• Паяльник и припой
• Горячий клей
• Кусачки
• Плоскогубцы для иглы
• Ювелирная проволока
• Провод электроники 22AWG
• Конденсатор 4700 мкФ
• Резистор 2,2 кОм
• 2N3904 NPN транзистор
• Транзистор 2N3906 PNP
• Маленькие солнечные батареи
• Вибрационный двигатель
• Триггер напряжения TC54

Обновление: мое внимание было обращено на то, что триггер напряжения, с которым я связался выше, устарел. Но не бойтесь! Я нашел то, что считаю подходящей заменой в триггере напряжения DS1233A. К сожалению, ножки этого компонента отличаются от TC54, поэтому вам придется помнить об этом на протяжении всего проекта.

Левая нога TC54 ===> Средняя нога DS1233A

Средняя нога TC54 ===> Правая нога DS1233A

Правая нога TC54 ===> Левая нога DS1233A

Шаг 2: подготовьте компоненты

Первая часть Solar Bug Robot, которую мы собираемся сконструировать, - это «солнечный двигатель». Это часть робота, которая проверяет конденсатор, чтобы убедиться, что он достаточно заряжен. Когда это происходит, он передает всю эту мощность двигателю для короткого рывка. Чтобы сначала построить солнечный двигатель, нам нужно подготовить наши компоненты. Я считаю, что для меня проще всего показать вам это, сославшись на изображения выше, но я также напишу инструкции, чтобы рассказать, что я делаю.

ПРИМЕЧАНИЕ. Для единообразия, когда я говорю о «левой» и «правой» ножках компонентов, я говорю о том, что они ориентированы плоской стороной ко мне, а ножки направлены вниз (как показано на большинстве изображений.)

Сначала согните левую ногу 2N3904 влево и вниз, а правую ногу вправо и на себя, оставив среднюю ногу направленной прямо вниз. Теперь 2N3906 и регулятор напряжения TC54 будут согнуты таким же образом, при этом левая и правая ножки будут согнуты наружу и вниз, а средняя ножка будет направлена на вас.

Шаг 3. Подключите 2N3904 к 2N3906

Пора вытащить паяльник и приступить к сборке этой штуки. Сначала поместите 2N3904 рядом с 2N3906, затем припаяйте среднюю ножку 2N3904 к правой ножке 2N3906.

Затем возьмите резистор 2,2 кОм и припаяйте его между правой ножкой 2N3904 и средней ножкой 2N3906. На этом этапе вы можете использовать кусачки, чтобы отрезать лишний провод с резистора.

Шаг 4: Присоедините триггер напряжения

Теперь давайте добавим в смесь триггер напряжения. Припаяйте левую ножку триггера напряжения к средней ножке 2N3904 и припаяйте левую ножку 2N3904 к правой ножке триггера напряжения. На этом этапе ваш солнечный двигатель должен выглядеть, как на первом рисунке выше.

Теперь отрежьте кусок провода 22AWG длиной около дюйма и припаяйте его между средней ножкой триггера напряжения и левой ножкой 2N3906. Теперь ваш солнечный двигатель готов!

Шаг 5: прикрепите солнечный двигатель к конденсатору

Примечание. Теперь, когда мы завершили «мозг» бота, пришло время дать ему место для хранения энергии. В этом проекте мы будем использовать электролитический конденсатор для хранения электроэнергии. Этот тип конденсатора мы называем полярным, это означает, что он работает только в одном направлении. Чтобы определить, какой вывод какой, поищите полосу, напечатанную на стороне конденсатора. Это отрицательный вывод, следовательно, другой положительный. Это будет важно на этом этапе.

Нанесите немного горячего клея, чтобы прикрепить солнечный двигатель к конденсатору так, чтобы отрицательный полюс был ближе всего к триггеру напряжения. Обязательно поместите его туда, где будут дотягиваться ножки конденсатора.

Теперь отогните отрицательную ножку конденсатора назад и припаяйте ее к правой ножке триггера напряжения. Также согните положительную ножку конденсатора и припаяйте ее к левой ножке 2N3906.

Шаг 6: прикрепите мотор

Теперь прикрепим мотор! Сначала определитесь, где вы хотите разместить мотор, я решил поставить мотор, выходящий сзади, как жало. Это требует некоторого планирования, потому что провода на моем двигателе немного короткие. Я использовал оставшиеся ножки, которые я отрезал от резистора, чтобы немного удлинить провода двигателя, чтобы они доходили до задней части моего робота.

припаяйте один из проводов двигателя к правой ножке 2N3904, а другой провод к положительному полюсу конденсатора. Неважно, какой провод куда идет, переворот проводов просто изменит направление вращения двигателя.

Затем используйте немного горячего клея, чтобы закрепить двигатель на месте. Убедитесь, что противовес может свободно вращаться, иначе ваш робот не сможет двигаться.

Шаг 7: Солнечная энергия

Мы на финише! Пришло время прикрепить солнечные батареи. Во-первых, если к панелям не припаяны провода, самое время это сделать. Я рекомендую использовать провод 22AWG двух разных цветов, чтобы вы могли легко определить положительную и отрицательную клеммы солнечной панели.

Примечание: в этом уроке я использую две солнечные панели, однако, если у вас есть только одна, она тоже подойдет. Чем больше у вас панелей, тем быстрее будет заряжаться конденсатор и тем сильнее будет пульсировать двигатель. Итак, если вы хотите, чтобы ваш бот двигался больше, добавьте больше панелей.

С помощью паяльника подключите отрицательный провод солнечной панели к отрицательной клемме конденсатора. Затем сделайте то же самое с другой стороны, подключив положительный конец панели к положительному выводу конденсатора.

Шаг 8: Сделайте это красивым

На этом ваш Solar Bug-Bot почти готов! Последний шаг - просто косметический.

Отрежьте два куска ювелирной проволоки длиной от трех до четырех дюймов. С помощью плоскогубцев согните оба конца проволоки в ножки. Теперь согните оба отрезка проволоки в форме буквы «М» и приклейте их горячим способом к нижней части вашего бота. Они будут действовать как ноги вашего робота.

На этом ваш Solar Bug-Bot готов! Теперь все, что вам нужно сделать, это вынести их на солнце и смотреть, как они уходят!

Шаг 9: Как это работает?

Когда бот попадает на солнечный свет, солнечные панели начинают заряжать конденсатор. По мере зарядки напряжение на конденсаторе будет увеличиваться до тех пор, пока в конечном итоге не превысит напряжение, срабатывающее при «переломном моменте». В этот момент триггер напряжения подаст напряжение на базу 2N3904. Теперь, поскольку 2N3904 является транзистором NPN, он действует как переключатель, когда ток подается на базу, он позволяет току течь от одной стороны к другой. Этот «переключатель» активирует двигатель. С другой стороны, 2N3906 - это транзистор PNP. Это означает, что он позволяет току течь, когда база подключена к земле. Когда срабатывает 2N3904, он отключает 2N3906 и полностью обходит триггер напряжения, позволяя всему электричеству течь в двигатель до тех пор, пока конденсатор не опустеет и не будет готов к повторной заправке.