Crea un robot per insetti a energia solare: 9 passaggi (con immagini)

2024 Autore: John Day | [email protected]. Ultima modifica: 2024-01-30 10:04

Questi robot potrebbero essere piccoli e in qualche modo semplici, ma la loro costruzione semplice, la locomozione unica e la personalità bizzarra li rendono fantastici come progetto di robotica per la prima volta. In questo progetto creeremo un semplice robot simile a un insetto che immagazzinerà energia luminosa fino a quando non avrà abbastanza potenza per muoversi con un motore a vibrazione. Questo semplice progetto di robotica può essere svolto in poche ore ed è un'ottima introduzione ai concetti di elettronica e saldatura.

Passaggio 1: raccogli le tue forniture

Di seguito sono riportati tutti i materiali di consumo necessari per questo progetto e i link per acquistarli. La maggior parte degli articoli che puoi trovare su Amazon, tuttavia, alcuni dei componenti sono acquistati al meglio da Mouser o DigiKey.

• Saldatore e saldatore
• Colla calda
• Pinza tagliafili
• Pinze ago
• Filo di gioielli
• Cavo dell'elettronica 22AWG
• Condensatore da 4700μf
• Resistenza da 2,2 k
• Transistor NPN 2N3904
• Transistor PNP 2N3906
• Piccole celle solari
• Motore a vibrazione
• Trigger di tensione TC54

Aggiornamento: è stato portato alla mia attenzione che il trigger di tensione che ho collegato sopra è diventato obsoleto. Ma niente paura! Ho trovato quello che ritengo essere un sostituto adatto nel trigger di tensione DS1233A. Sfortunatamente le gambe di questo componente sono diverse dal TC54, quindi dovrai tenerlo a mente durante tutto il progetto.

Gamba sinistra del TC54 ===> Gamba centrale del DS1233A

Gamba centrale del TC54 ===> Gamba destra del DS1233A

Gamba destra del TC54 ===> Gamba sinistra del DS1233A

Passaggio 2: prepara i componenti

La prima parte del Solar Bug Robot che andremo a costruire è il "motore solare". Questa è la parte del robot che controlla il condensatore per vedere se è sufficientemente carico. Quando lo è, scarica tutta quella potenza nel motore per un breve scatto di movimento. Per costruire prima il motore solare avremo bisogno di preparare i nostri componenti. Credo che il modo più semplice per mostrarti questo sia facendo riferimento alle immagini sopra, ma scriverò anche istruzioni per raccontare quello che sto facendo.

NOTA: Per motivi di coerenza, quando mi riferisco alle gambe "sinistra" e "destra" dei componenti sto parlando di loro orientati con il lato piatto rivolto verso di me e le gambe rivolte verso il basso (come mostrato nella maggior parte delle immagini.)

Prima piega la gamba sinistra del 2N3904 a sinistra e in basso e la gamba destra a destra e verso di te lasciando la gamba centrale rivolta verso il basso. Ora il 2N3906 e il regolatore di tensione TC54 saranno piegati allo stesso modo, con le gambe sinistra e destra piegate verso l'esterno e verso il basso e la gamba centrale rivolta verso di te.

Passaggio 3: collegare il 2N3904 al 2N3906

È ora di tirare fuori quel saldatore e mettersi al lavoro per mettere insieme questa cosa. Posizionare prima il 2N3904 adiacente al 2N3906, quindi saldare la gamba centrale del 2N3904 alla gamba destra del 2N3906.

Quindi, prendi il resistore da 2.2k e saldalo tra la gamba destra del 2N3904 e la gamba centrale del 2N3906. A questo punto puoi usare le tronchesi per tagliare il cavo in eccesso dalla resistenza.

Passaggio 4: collegare il trigger di tensione

Ora gettiamo il trigger di tensione nel mix. Saldare la gamba sinistra del trigger di tensione alla gamba centrale del 2N3904 e saldare la gamba sinistra del 2N3904 alla gamba destra del trigger di tensione. A questo punto il tuo motore solare dovrebbe assomigliare alla prima immagine sopra.

Ora taglia un pezzo di filo 22AWG lungo circa un pollice e saldalo tra la gamba centrale del trigger di tensione e la gamba sinistra del 2N3906. Ora il tuo motore solare è completo!

Passaggio 5: collegare il motore solare al condensatore

Nota: ora che abbiamo completato il "cervello" del bot, è tempo di dargli un posto dove immagazzinare la sua energia. In questo progetto utilizzeremo un condensatore elettrolitico per immagazzinare elettricità. Questo tipo di condensatore è quello che chiamiamo polare, questo significa che funziona solo in una direzione. Per capire quale cavo è quale, cerca una striscia stampata sul lato del condensatore. Questo è il vantaggio negativo, quindi l'altro è positivo. Questo sarà importante per questo passaggio.

Usa una piccola quantità di colla a caldo per collegare il motore solare al condensatore con la gamba negativa più vicina al trigger di tensione. Assicurati di posizionarlo da qualche parte dove raggiungeranno le gambe del condensatore.

Ora piega indietro la gamba negativa del condensatore e saldala alla gamba destra del trigger di tensione. Piegare anche la gamba positiva del condensatore in posizione e saldarla alla gamba sinistra del 2N3906.

Passaggio 6: collegare il motore

Ora colleghiamo il motore! Prima decidi dove vuoi posizionare il motore, ho deciso di mettere il motore che esce dal retro come un pungiglione. Ciò richiede una pianificazione perché i fili sul mio motore sono un po' corti. Ho usato le gambe rimanenti che ho tagliato via dal resistore per estendere un po' i fili del motore in modo che raggiungessero la parte posteriore del mio robot.

saldare uno dei fili del motore alla gamba destra del 2N3904 e l'altro filo all'estremità positiva del condensatore. non importa quale filo va dove, capovolgere i fili invertirà semplicemente la direzione di rotazione del motore.

Quindi utilizzare una piccola quantità di colla a caldo per fissare il motore in posizione. Assicurati che il contrappeso possa ruotare liberamente o il tuo robot non sarà in grado di muoversi.

Passaggio 7: energia solare

Siamo in dirittura d'arrivo! Ora è il momento di collegare i pannelli solari. Innanzitutto, se non ci sono fili saldati ai pannelli, ora è il momento di farlo. Consiglio di utilizzare due diversi colori del cavo 22AWG in modo da poter identificare facilmente le gambe positive e negative del pannello solare.

Nota: in questo tutorial sto usando due pannelli solari, tuttavia se ne hai solo uno funzionerà anche tu. Più pannelli hai, più velocemente si carica il condensatore e più pulsa il motore. Quindi, se vuoi che il tuo bot si muova di più, aggiungi più pannelli.

Usa il tuo saldatore per collegare il filo negativo del pannello solare alla gamba negativa del condensatore. Quindi, fai lo stesso sull'altro lato collegando l'estremità positiva del pannello alla gamba positiva del condensatore.

Passaggio 8: fallo sembrare carino

A questo punto il tuo Solar Bug-Bot è quasi pronto! Il passo finale ora è solo cosmetico.

Taglia due lunghezze del filo per gioielli di circa tre o quattro pollici di lunghezza. Usa delle pinze ad ago per piegare entrambe le estremità di entrambi i pezzi di filo in piccoli piedi. Ora piega entrambe le lunghezze del filo a forma di "M" e incollale a caldo sul fondo del tuo robot. Questi agiranno come le gambe del tuo robot.

E con questo il tuo Solar Bug-Bot è completo! Ora tutto ciò che devi fare è portarli fuori al sole e guardarli andare!

Passaggio 9: come funziona?

Quando il robot entra nella luce del sole, i pannelli solari inizieranno a caricare il condensatore. Man mano che si carica, la tensione ai capi del condensatore aumenterà fino a quando non supererà il "punto critico" di attivazione della tensione. A questo punto il trigger di tensione applicherà la tensione alla base del 2N3904. Ora, poiché il 2N3904 è un transistor NPN, agisce come un interruttore, quando viene applicata una corrente alla base, consente alla corrente di fluire da un lato all'altro. Questo "interruttore" attiverà il motore. Il 2N3906, d'altra parte, è un transistor PNP. Ciò significa che consente alla corrente di fluire quando la base è collegata a terra. Quando il 2N3904 viene attivato, fa scattare il 2N3906 e bypassa completamente il trigger di tensione consentendo a tutta l'elettricità di fluire nel motore fino a quando il condensatore non è vuoto e pronto per essere ricaricato.