Самоходный трактор-игрушка

Эта игрушка воплощает давнюю мечту человечества об экологиче­ски чистых, естественных источниках энергии, используемых во благо людей. Она "питается" энергией солнца — энергия света превращается в электри­ческую, а затем в кинетическую энер­гию движения. Эта идея широко ис­пользуется, в том числе и в робототех­нике по направлению BEAM. Эта анг­лийская аббревиатура означает: Biology (Биология), Electronics (Электроника), Aesthetics (Эстетика), Mechanics (Меха­ника). У его истоков стоит инженер Марк Тилден — создатель первого в своём роде робота типа solaroller. Этот нехит­рый механизм, работая от солнечной батареи, смог преодолеть дистанцию в 15 см. В предлагаемой статье приво­дится описание упрощённого и доступ­ного для повторения начинающими ра­диолюбителями варианта этого устрой­ства.

Схема игрушки показана на рис. 1. Преобразователь напряжения собран по схеме блокинг-генератора на тран­зисторе VT3, трансформаторе Т1 и ре­зисторе R1. Питается он от солнечной батареи GB1. Транзистор VT1 включён инверсно и работает в лавинном режи­ме. В процессе работы блокинг-генера­тора транзистор VT3 периодически открывается и закрывается. Когда он открыт, в магнитном поле трансформа­тора накапливается энергия, а когда закрыт — в каждой из обмоток трансформатора возникает ЭДС само­индукции. Суммарное напряжение этих обмоток выпрямляет диод VD2, и происходит зарядка конден­сатора С1. Когда напряжение на нём увеличивается до 9...12 В, транзистор VT1 открывается, а когда напряжение на конденсаторе С1 уменьшается до 8 В, он закрыва­ется. За это время через диод VD2 происходит зарядка конденсатора С2 и его напряжение открывает транзистор VT2. Благодаря этому конденсатор С1 разряжается че­рез транзистор VT1 и обмотку дви­гателя М1. В этот момент трактор совершает рывок и проезжает какое-то расстояние, пока напряжение на кон­денсаторе уменьшится до 2 В. Далее цикл работы повторяется. Чем ярче светит солнце, тем быстрее заряжается конденсатор С1 и тем чаще двигается модель. Устройство сохраняет работо­способность при напряжении питания 1 В.

Рис. 1

Рис. 1

Большинство элементов (кроме электродвигателя и солнечной бата­реи) смонтированы на односторонней печатной плате (рис. 2) из фольгированного стеклотекстолита. Применён резистор МЯТ, С2-23, его сопротивле­ние может быть в интервале 1... 10 кОм. Транзистор КТ315В можно заменить транзистором КТ315Б, КТ315Г, 2SC3199 или любым из серии КТ3102. Вместо транзисторов КТ815В подойдут и тран­зисторы серии КТ315. Трансформатор намотан вдвое сложенным проводом ПЭЛ 0,2 (25 витков) на магнитопроводе К2х5,5х7 из феррита с проницаемо­стью 1000...2000. Налаживание сводит­ся к подбору конденсатора С1 в интер­вале 470...4700 мкФ и экземпляра транзистора VT2 на необходимое на­пряжение пробоя в лавинном режиме. Собранный макет трактора проходит 1 ...2 см за каждый импульс тока, а длительность паузы — 10...12 с в зависи­мости от внешней освещённости и ка­чества поверхности.

Рис. 2

Рис. 2

Конструкцию ходовой части игрушки поясняют рис. 3 и рис. 4. Основа кор­пуса 1 — фрагмент каркаса, вырезан­ный из компьютерного DVD-привода с электродвигателем 15 и трёхступенча­тым редуктором. К шестерне 12 с помо­щью пары винтов 4 (М2) с гайками кре­пят заднее колесо 3. Шестерню предва­рительно снимают с основания редуктора и высверливают в ней отверстия для установки винтов 4. Затем устанав­ливают колесо 3 (крышка от бутылочки из-под йогурта) и фиксируют его с помощью ещё одной пары гаек. На внеш­ний обод одета покрышка 2, изготов­ленная из резинового шнура детской скакалки, торцы которой склеены "се­кундным" клеем. Аналогично изготов­лены и покрышки 9 передних колёс 11. Только расходным материалом явля­ется квадратный пассик от ЛПМ ста­рого магнитофона. Роль колёс 11 вы­полняют шестерни от механического счётчика, например, прибора учёта расхода бытового газа. Колёса 11 сво­бодно вращаются на оси 8. Их люфт обеспечивают отрезки ПВХ-трубки 10. Ось 8 вставлена в отрезок пластмас­сового бруска 7, который приклеен к основанию 1.

Рис. 3

Рис. 3

4

Рис. 4

Солнечная батарея 5 вырезана из садового светодиодного светильника. К основанию 1 она закреплена с помо­щью пластмассовых брусков 13 (второй брусок приклеен к солнечной батарее и на рис. 3 и рис. 4 не виден) и изогнутой металлической стойки 14 (из велоси­педной спицы). Концы стойки с неболь­шим усилием вставлены в отверстия брусков. Такая конструкция позволяет поворачивать батарею и ориентировать её на солнце. Плата 6 приклеена к осно­ванию 1 "секундным" клеем вдоль от­резка боковой линии.

Крепление солнечной батареи пока­зано на рис. 5. Чтобы не повредить её рабочий слой 1, сначала к ней надо приклеить планку-переходник 2, а уже к ней — брусок 3, в который вставлен конец стойки 4. Клей лучше использо­вать вязкий.

Рис. 5

Рис. 5

Автор: Д. МАМИЧЕВ, п. Шаталово Смоленской обл.

Постоянная ссылка на это сообщение: http://meandr.org/archives/29677

Добавить комментарий