太阳能陀螺

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  太阳能陀螺属于入门级的微型机器人,它能在阳光下自动运转,碰到障碍物后可转向,而在无光环境下则保持静止。它不像居家电器一样需要电源开关控制,也不需要专人维护,可以24小时运转。
  制作这个机器人所需要的大部分材料可从废家电里获得,如果使用较高品质的材料做,造价也不会超过一顿午餐。
  一、工具和材料
  需要的工具有功率为20W的内热烙铁、剪刀、尖嘴钳、偏口钳。为了保证操作安全,电烙铁还需配备一个专用的烙铁架。
  所需要的材料有曲别针6枚,微型电机1只,2200uf电解3只,NPN三极管 1只,PNP三极管1只,2.2K电阻1只,闪光LED1只,导线若干,电压4V以上、电流10mA以上小型太阳能电池板1片,洞洞板1片,焊锡丝若干。
  为了增加制作乐趣,建议尽量搜集身边的材料,如废电脑、电话、手机、游戏机等被拆解后都能成为有利用价值的材料。
  二、制作过程
  太阳能陀螺是一个经典的BEAM机器人太阳能引擎,网上可以找到很多相关资料。特别值得一提的是一些有关太阳能引擎类似神经元的特性:实体化后的装置是一个基于随机振荡器的阀值设备,电路有一个触发电压的上限阀值和关闭电压的下限阀值,触发和关闭的周期受电机负载的影响。
  在关闭状态,电路又受太阳能电池板所接收到的环境光的影响。它与环境是一种动态的衰变关系。
  首先制作太阳能陀螺的机械部分。先把洞洞板剪切成一个等边三角形。要求三角形外切圆内可放得下三只2200uf电解和微型电机,放置在中心的电机和外部包围的三只电解之间有一定距离,如图1所示。
  把三根曲别针拉直,首尾衔接弯成一个圆形外框。圆环内放置储能电解、电机和电子部分,太阳能电池安置在三角形洞洞板上。
  该圆环有三个作用:一是作为三只储能电解负极的汇流母线;二是保护环内的电子核心;三是利用碰撞造成的重心变化改变机器人的运动方向。
  接下来在洞洞板上焊接电子部分,三只电解的负极向外辐射延伸,与前面提到的圆环焊接在一起。如图2。
  用余下的三根曲别针弯成三个固定电机的框架,把电机包在架子里。注意,曲别针卡入电机螺丝孔里的那一端不要留太长,否则会阻碍电机转子的运转。如图3所示。
  最后是总装工作。用胶条或尼龙扎带固定好包围电机外框的曲别针,用这三根曲别针把电机与电容线路板接合。由于只是最后正反转的区别,可以不管电机的极性。
  注意电机轴和电容顶部接触地面时不是在一条水平线上,把制好的骨架平放在桌面上,圆环应与桌面有一个倾斜角度,除电机主轴还有两只电容着地。这样电路触发电机启动时,机器人会做弧形运动;当圆环在运动方向碰到障碍物时,机器人倾斜的方向就会改变,着地的电容随之改变,弧形运动的方向也跟着变化。
  仓门电机的轴比较细,可用电线剥下的塑料外皮套在轴上,增加与地面的摩擦力。在每只电容顶部接触地面处,用双面胶贴上一个塑料片,用以保护电容、减少运动阻力。
  为了让它看起来更像一台机器,可以去除三只电解和电容外面的塑料皮,使其银光闪闪,如图4。
  三、调试
  电路和骨架都装配完毕后,在阳光下测试。正常情况是LED闪动几下后,电机带动整个骨架旋转。以下是几个可能出现的问题和解决办法。
  1.电机转一下就停止,电路不再触发。
  电机灵敏度太高,尝试在电机两端并联一根几十欧姆的电阻。
  2.电机不转,LED也不闪。
  太阳能电池板的电压太低或接线错误。
  3.LED常亮,不闪,电路不触发。
  尝试用不透明胶布或热缩管包裹LED。
  4.电机嘶嘶响,但是不转。
  储能电容容量过大,尝试减小储能电容的容量。
  如果太阳能板和电容都比较大,三根曲别针圈不下,则可以增加曲别针的数量,将外框制成六边形或八边形。圆环的材料也不一定用曲别针,其他外观好看、焊接方便的材料都可以。(据极客网)
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