В этом ролике канала Паяльник TV показана конструкция ходячего робота. Он имеет всего один моторчик и простейшую схему управления, поэтому доступен для сборки начинающими радиолюбителями. Но, не смотря на это, он управляемый, умеет не только просто передвигаться, но также направляться в сторону источника света. Здесь использован мотор с редуктором, который соединен с главной шестерней. Она под углом соприкасается с ведомой шестеренкой, на обеих приклеены ноги робота. Посмотрите готовых роботов такого класса в этом китайском магазине.
После включения видно как двигатель периодически меняет направление вращения – это позволяет, хоть и не быстро, но перемещаться вперед. Этот робот имеет два сенсора, которые реагируют на свет и располагаются спереди. Если источник света воздействует на один из сенсоров, то двигатель поворачивается на больший угол в одном из направлений.
Схема содержит две основные части – симметричный мультивибратор и h-мост, с которым мы уже знакомились раньше. Что касается мультивибратора, то давайте немного освежим память и рассмотрим в симуляторе ЭВЕРИ-ЦИРКУИТ его более подробно. Это обычный симметричный стимулятор на двух PNP-транзисторах, он является генератором прямоугольных импульсов и в нем происходит периодическое открывание транзисторов по очереди. Как правило, на этой схеме создают простую мигалку, подключив к коллекторам каждого транзистора светодиоды. Длительность импульсов зависит от емкости конденсаторов и от сопротивления двух средних резисторов. При уменьшение сопротивления, импульсы становятся короче и частота переключений увеличивается.
Итак, мультивибратор создает импульсы, которые в нашей схеме будут поступать на h-мост. К примеру, при открытии VT2 ток с коллектора поступит через светодиод и базовый резистор на управляющий транзистор, далее откроется VT4, VT5 и мотор начнет вращаться в определенную сторону. Светодиоды при таком включении будут светиться гораздо тусклее, но зато снимут нагрузку с управляющих транзисторов.
Если светодиоды расположить как в классической схеме, из коллекторов убрать сигналы для h-моста, то в этом случае мост будет сильно греться, т.к. при переходных процессах в некоторый момент времени, напряжение одновременно воздействует на оба управляющих транзистора.
Смотрим дальше, параллельно резисторам R3 и R4 установлены фоторезисторы, когда на один из них поступит больше света, его сопротивление станет меньше, чем у другого, что вызовет нарушение симметрии. А значит, на наш мост будут поступать не одинаковые по длительности импульсы. Вращение мотора, при этом, будет больше в каком-то из направлений.
Внимательно посмотрите, как меняется угол поворота при воздействии на сенсоры, что собственно, и позволяет роботу поворачиваться. В качестве сенсоров можно использовать отечественные фоторезисторы ФСД1, при таком небольшом напряжении питания, их чувствительность очень низкая и приходится светить практически вплотную.
Рекомендуем в качестве датчиков света брать фоторезисторы ldr, которые сейчас используются практически везде. Главное помнить об их параметрах, которые надо знать при конструировании роботов и других устройств. Одно из самых главных – это рабочее напряжение. К примеру, в нашем случае, фоторезисторы полностью обеспечивают параметры при напряжении 15-20 V, а робот питается от аккумулятора 4 V, да, конечно, они все равно будут работать, но чувствительность будет невысокая.
Следующим важным параметром является – темновое сопротивление, т.е. сопротивление фоторезистора при полном отсутствии света. У нашего робота оно составляет примерно 2 Мом, а сопротивление при полном освещении в среднем 15 кОм. Это сопротивление необходимо учитывать при построении мультивибратора.
Некоторые могут подумать – а почему бы в схеме не установить только фоторезисторы, без переменных резисторов? В этом случае, точно также, если на один из датчиков будет поступать больше света, то длительность импульсов на одной из сторон мультивибратора изменится, что позволит роботу повернуться в сторону света. Но ведь при отсутствии света мультивибратор совсем перестанет переключаться, т.к. темновое сопротивление очень велико, кроме этого производится первоначальная настройка робота.
Продолжение описания с 5 минуты на видео. Робот, который направляется в сторону света. Удобен в сборке для начинающих. Тут еще на ту же тему.