اصنع روبوت يعمل بالطاقة الشمسية: 9 خطوات (بالصور)

2024 مؤلف: John Day | [email protected]. آخر تعديل: 2024-01-30 07:41

قد تكون هذه الروبوتات صغيرة وذات عقلية بسيطة إلى حد ما ، لكن بنائها السهل وحركتها الفريدة وشخصيتها الغريبة تجعلها رائعة كمشروع روبوتات لأول مرة. في هذا المشروع ، سننشئ روبوتًا بسيطًا يشبه الحشرات يخزن الطاقة الضوئية حتى يكون لديه ما يكفي من القوة لتحريك نفسه باستخدام محرك اهتزاز. يمكن تنفيذ مشروع الروبوتات البسيط هذا في غضون ساعات قليلة وهو مقدمة ممتازة لمفاهيم الإلكترونيات واللحام.

الخطوة 1: جمع المستلزمات الخاصة بك

فيما يلي جميع المستلزمات اللازمة لهذا المشروع بالإضافة إلى روابط لشرائها. معظم العناصر التي يمكنك العثور عليها على أمازون ، ولكن من الأفضل شراء بعض المكونات من Mouser أو DigiKey.

• لحام الحديد ولحام
• الغراء الساخن
• قواطع للاسلاك
• كماشة الأنف إبرة
• سلك مجوهرات
• سلك إلكترونيات 22AWG
• مكثف 4700μf
• 2.2kΩ المقاوم
• 2N3904 NPN الترانزستور
• 2N3906 الترانزستور PNP
• خلايا شمسية صغيرة
• محرك الاهتزاز
• مشغل الجهد TC54

تحديث: لقد تم لفت انتباهي إلى أن مشغل الجهد الذي ربطته أعلاه أصبح قديمًا. لكن لا تخف! لقد وجدت ما أعتقد أنه بديل مناسب في DS1233A Voltage Trigger. لسوء الحظ ، تختلف أرجل هذا المكون عن TC54 ، لذا عليك أن تضع ذلك في الاعتبار طوال فترة المشروع.

الساق اليسرى من TC54 ===> الرجل الوسطى من DS1233A

الساق الوسطى من TC54 ===> الرجل اليمنى من DS1233A

الساق اليمنى من TC54 ===> الرجل اليسرى من DS1233A

الخطوة 2: تحضير المكونات الخاصة بك

الجزء الأول من برنامج Solar Bug Robot الذي سنقوم ببنائه هو "المحرك الشمسي". هذا هو جزء الروبوت الذي يفحص المكثف لمعرفة ما إذا كان مشحونًا بدرجة كافية. عندما يكون كذلك ، فإنه يفرغ كل هذه القوة إلى المحرك لطفرة قصيرة من الحركة. لبناء المحرك الشمسي ، سنحتاج أولاً إلى إعداد مكوناتنا. أعتقد أن أسهل طريقة يمكنني أن أوضحها لك هي الرجوع إلى الصور أعلاه ، لكنني سأكتب أيضًا تعليمات لأروي ما أفعله.

ملحوظة: من أجل الاتساق عندما أشير إلى الأرجل "اليسرى" و "اليمنى" للمكونات ، أتحدث عن توجيههما مع الجانب المسطح المواجه لي والساقين تشير إلى الأسفل (كما هو موضح في معظم الصور.)

أولاً ، قم بثني الساق اليسرى من 2N3904 إلى اليسار والأسفل والساق اليمنى إلى اليمين ونحوك تاركًا الساق الوسطى تشير إلى الأسفل بشكل مستقيم. الآن سيتم ثني 2N3906 و TC54 Voltage Regulator بنفس الطريقة ، مع ثني الأرجل اليمنى واليسرى للخارج وللأسفل وتوجيه الساق الوسطى نحوك.

الخطوة 3: قم بتوصيل 2N3904 بـ 2N3906

حان الوقت لسحب مكواة اللحام هذه والبدء في العمل على تجميع هذا الشيء معًا. أولاً ، ضع 2N3904 بجوار 2N3906 ثم قم بتوصيل الجزء الأوسط من 2N3904 بالساق اليمنى من 2N3906.

بعد ذلك ، خذ المقاوم 2.2k وقم بلحامه بين الساق اليمنى من 2N3904 والساق الوسطى من 2N3906. في هذه المرحلة ، يمكنك استخدام قواطع الأسلاك لقص الرصاص الزائد من المقاوم.

الخطوة 4: قم بتوصيل مشغل الجهد

الآن دعنا نلقي بمشغل الجهد في المزيج. قم بتلحيم الساق اليسرى من مشغل الجهد إلى الجزء الأوسط من 2N3904 ولحام الساق اليسرى من 2N3904 بالساق اليمنى من مشغل الجهد. في هذه المرحلة ، يجب أن يبدو محركك الشمسي مثل الصورة الأولى أعلاه.

قم الآن بقطع قطعة من سلك 22AWG بطول بوصة واحدة ولحامها بين الساق الوسطى لمشغل الجهد والساق اليسرى من 2N3906. الآن اكتمل محركك الشمسي!

الخطوة 5: قم بتوصيل المحرك الشمسي بالمكثف

ملاحظة: الآن وقد أكملنا "أدمغة" الروبوت ، حان الوقت لمنحه مكانًا لتخزين طاقته. في هذا المشروع ، سنستخدم مكثفًا إلكتروليتيًا لتخزين الكهرباء. هذا النوع من المكثفات هو ما نسميه قطبي ، وهذا يعني أنه يعمل في اتجاه واحد فقط. لمعرفة أي الرصاص هو أيهما ، ابحث عن شريط مطبوع على جانب المكثف. هذا هو السبق السلبي ، وبالتالي ، الآخر إيجابي. سيكون هذا مهمًا لهذه الخطوة.

استخدم مسحة من الغراء الساخن لتوصيل المحرك الشمسي بالمكثف مع الساق السالبة الأقرب إلى مشغل الجهد. تأكد من وضعه في مكان ما حيث تصل أرجل المكثف.

الآن ثني الساق السالبة للمكثف للخلف ولحامها بالساق اليمنى من مشغل الجهد. قم أيضًا بثني الساق الموجبة للمكثف في مكانها ولحامها بالساق اليسرى من 2N3906.

الخطوة 6: قم بتوصيل المحرك

الآن دعنا نعلق المحرك! قررت أولاً المكان الذي تريد وضع المحرك فيه ، قررت أن أخرج المحرك للخلف مثل اللدغة. يتطلب هذا بعض التخطيط لأن الأسلاك الموجودة في محرك سيارتي قصيرة بعض الشيء. لقد استخدمت الأرجل المتبقية التي قطعتها من المقاوم لتمديد أسلاك المحرك قليلاً حتى تصل إلى الجزء الخلفي من الروبوت الخاص بي.

قم بلحام أحد أسلاك المحرك بالساق اليمنى من 2N3904 والسلك الآخر إلى الطرف الموجب للمكثف. لا يهم أي سلك يذهب إلى حيث ، فإن قلب الأسلاك سيؤدي فقط إلى قلب اتجاه دوران المحرك.

بعد ذلك ، استخدم القليل من الغراء الساخن لتثبيت المحرك في مكانه. تأكد من أن ثقل الموازنة قادر على الدوران بحرية وإلا فلن يتمكن الروبوت الخاص بك من التحرك.

الخطوة 7: الطاقة الشمسية

نحن في امتداد المنزل! حان الوقت الآن لربط الألواح الشمسية. أولاً ، إذا لم تكن هناك أسلاك ملحومة باللوحات ، فقد حان الوقت الآن للقيام بذلك. أوصي باستخدام لونين مختلفين من سلك 22AWG بحيث يمكنك بسهولة تحديد الأرجل الإيجابية والسلبية للوحة الشمسية.

ملاحظة: في هذا البرنامج التعليمي ، أستخدم لوحين شمسيين ، ولكن إذا كان لديك لوح واحد فقط يعمل أيضًا. كلما زاد عدد الألواح لديك ، زادت سرعة شحن المكثف وزادت نبضات المحرك. لذا ، إذا كنت تريد أن يتحرك الروبوت الخاص بك أكثر ، فأضف المزيد من اللوحات.

استخدم مكواة اللحام لتوصيل السلك السلبي للوحة الشمسية بالساق السالبة للمكثف. ثم افعل الشيء نفسه على الجانب الآخر من خلال توصيل الطرف الموجب من اللوحة بالساق الموجبة للمكثف.

الخطوة 8: اجعلها تبدو جميلة

في هذه المرحلة ، أوشك برنامج Solar Bug-Bot على الانتهاء! الخطوة الأخيرة الآن تجميلية فقط.

اقطع طولين من سلك المجوهرات بطول ثلاث إلى أربع بوصات. استخدم بعض كماشة الأنف ذات الإبرة لثني أي من طرفي كلا القطعتين من السلك إلى أقدام صغيرة. الآن قم بثني أطوال السلك إلى شكل "M" وألصقهما على الجزء السفلي من الروبوت. ستعمل هذه كأرجل الروبوت الخاص بك.

وبهذا اكتمل برنامج Solar Bug-Bot! الآن كل ما عليك فعله هو إخراجهم في الشمس ومشاهدتهم وهم يذهبون!

الخطوة 9: كيف يعمل؟

عندما يدخل الروبوت إلى ضوء الشمس ، ستبدأ الألواح الشمسية في شحن المكثف. أثناء الشحن ، سيزداد الجهد عبر المكثف حتى يتجاوز في النهاية "نقطة التحول". عند هذه النقطة ، سيطبق مشغل الجهد الجهد على قاعدة 2N3904. الآن نظرًا لأن 2N3904 هو ترانزستور NPN ، فإنه يعمل كمفتاح ، عندما يتم تطبيق تيار على القاعدة ، فإنه يسمح للتيار بالتدفق من جانب إلى آخر. هذا "التبديل" سوف ينشط المحرك. من ناحية أخرى ، فإن 2N3906 هو ترانزستور PNP. هذا يعني أنه يسمح للتيار بالتدفق عندما تكون القاعدة متصلة بالأرض. عندما يتم تعطل 2N3904 ، فإنه يقوم برحلات 2N3906 ويتجاوز تمامًا مشغل الجهد مما يسمح بتدفق كل الكهرباء إلى المحرك حتى يصبح المكثف فارغًا وجاهزًا لإعادة تعبئته.