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