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【入门】17、PVCBOT【15号】机械昆虫·六足爬行机器人(3)

时间:2011-12-23 12:15来源: 作者:机器人 点击:
3、电路原理

  与之前的几个仿生机器人项目一样,本项目也是分为A版的常规电池版本和B版太阳能版本:A版电路是非常的简单;B版采用与之前的2号到6号以及8号类似、与10号、12号、13号、14号一模一样的太阳能脉动充放电控制电路。

 

 

  PVC-Robot 15号-A版

 

  本项目A版机器人的电路原理比较简单,就是直接一组电池连接一个电机,中间通过一个拨动开关来控制电路的通断。

 

 

 

  

【入门】17、PVC-Robot【15号】机械昆虫·六足爬行机器人 - PVC-Robot - PVC-Robot

 

 

 

 

 

 

  

【入门】17、PVC-Robot【15号】机械昆虫·六足爬行机器人 - PVC-Robot - PVC-Robot

 

 

 

 

  PVC-Robot 15号-B版

 

  本项目B版机器人的电路采用的还是那个经典的太阳能脉动充放电控制电路,与10号、12号、13号、14号一样也是属于改良型电路版本,即采用了额定电压为5V的太阳能电池板,整个电路的标准太阳能充电电压由原来的3V变为5V,由此:

  1、为了充分利用电能,电路充电的电压上限需要加大,即原来的一个LED发光二极管变为用两个LED发光二极管,具体见下图中串联在一起使用的两只LED发光二极管;

  2、由于电路电压较高,假如我们项目中使用了功耗比较小的电机,在光线较强的情况下,电路放电带动电机转动时,由于电机消耗的电流比较小,导致放电的速度还跟不上充电的速度,这样就会导致电路用于处于一种“半导通”的死循环状态无法正常运行下去,也就是出现了电机开始转了一下之后就再也不转了的情况。(更多相关内容请参见:常见问题)

  为了解决这个问题,我们可以考虑在电机两侧并联一个47欧姆的小电阻(色环:黄紫黑金棕),具体见下图中电机两侧用虚线连接的电阻。当然这种情况并不是总会发生(如果采用功耗大一些的电机),只是假如采用本博客对应淘宝店提供的套件,出现这种情况的几率要大一些。(更多相关内容请参见:调试完善)

 

 

  

【入门】17、PVC-Robot【15号】机械昆虫·六足爬行机器人 - PVC-Robot - PVC-Robot

 

  基本原理如下:

  1)太阳能电池板给电解电容充电,电解电容两端的电压不断上升;

  2)当电路电压达到2个串联在一起的LED二极管的导通电压(4V左右)时,LED二极管导通;

  3)三极管9015的基极从导通的LED二极管获得足够的导通电压,则三极管9015导通;

  4)三极管9015导通后,又使三极管9014的基极获得足够的导通电压,则三极管9014导通;

  5)三极管9014导通后,电机获得电流开始转动;

  6)电机转动,消耗电解电容中存储的电能,电路电压下降;

  7)当电路电压下降到低于2个串联在一起的LED二极管的导通电压(4V左右)时,LED二极管截止;

  8)虽然三极管9015的基极失去了来自LED的导通电压,但是由于此时三极管9014已经导通,导通后的电流除了提供给电机转动之外,还通过电阻分流了一部分重新回到三极管9015的基极(形成一个循环),即三极管的基极还是有足够的导通电压;

  9)当电机继续转动消耗电解电容的电能时,电路电压进一步下降,则即便三极管9014导通后回流给三极管9015基极的电压也无法保证三极管9015继续导通(循环被破坏),则两个三极管都截止,电机停止转动;

  10)电解电容重新充电,继续重复上面的各环节。

 

  简单的说,即:太阳能电池对电解电容充电,当充电量达到由LED二极管设置的充电上限后,则电路开始瞬间放电提供给电机转动;虽然电机转动消耗电能使电压下降至低于LED二极管的下限,但是由于电路存在一个导通循环的机制,仍然会继续放电让电机转动,能够尽可能的把电解电容中存储的电能都消耗掉;消耗完电解电容中的电能后,重新由太阳能电池对其进行充电……如此循环往复。

  也可以这样理解:太阳能电池对电解电容进行缓慢充电(太阳能电池的电流比较小),充电达到上限后对电机进行瞬间放电(电机的电流比较大);放电停止的下限比较低,可以比较彻底的把充电的电量消耗完。

 

  在PVC-Robot 2号机器人的项目中已经对该电路原理进行了更详细的分析,这里不再重复。如果还有不清楚的,或者有兴趣继续了解的,可以点击这里:PVC-Robot 2号 电路原理分析。

 

 

 

 

  

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