Суперконденсаторный Vibrobot

Мы собираемся использовать конденсаторы 15F для питания вибрационных двигателей, чтобы робот двигался при помощи вибраций. Базовая модель имеет переключатель включения / выключения и порт зарядки, позволяющий заряжать его между режимами использования. Более продвинутая версия также включает небольшой солнечный элемент, позволяющий заряжать его солнцем, когда он не используется.

Вам понадобятся:

(X1) Суперконденсатор 15F
(X1) 100 Ом резистор
(X1) Вибрационный двигатель
(X1) Печатная плата
(X1) SPDT сквозной переключатель
(X1) JST-XHP 2-контактный штекерный и гнездовой разъем
(X1) 2-проводной адаптер питания
(X1) Регулируемое напряжение питания

Необязательно:
(X1) Панель солнечных батарей 4V
(X1) 1N4001 диод

Схема вибробота довольно проста. Существует зарядная мощность, которая имеет питание и заземление. Земля подключается к конденсатору и двигателю. Входная мощность подается на SPDT-переключатель через резистор, ограничивающий ток 100 Ом. Переключатель SPFT переключает положительное соединение конденсатора между зарядным устройством и двигателем. Таким образом, он позволяет конденсатору заряжаться через входной порт или приводить в действие двигатель.

Давайте начнем делать монтажную плату, припаяв суперконденсатор на место. Обратите внимание, что конденсатор имеет металлическую пластину на дне, соединенную с силовым выводом. Вы должны быть особенно осторожны, чтобы случайно не закоротить, если нижняя часть конденсатора коснется любых шин на печатной плате, которые могут быть подключены к земле. Чтобы легко предотвратить это, я установил свой конденсатор под углом 45 градусов, расположив по центру.

Следующее, что нужно установить, - гнездо для вилки питания. Поместите на той же стороне платы, что и провод заземления конденсатора. Поместите его где-нибудь посередине с отступом, чтобы вкладка вилки была направлена ​​наружу от платы.

 

Установите переключатель включения / выключения со стороны платы напротив гнезда зарядного устройства.

Присоедините неизолированный провод к одной из клемм вибрирующего двигателя. Повторите этот процесс для другого вывода.

Поместите двигатель в центр по краю платы таким образом, чтобы его противовес висел над краем. Вставьте каждый провод двигателя через одно из гнезд на соответствующие стороны печатной платы и припаяйте.

Присоедините черные провода заземления между 2-контактным гнездом, заземляющим контактом на конденсаторе и одним из выводов двигателя. Крайне важно, чтобы соединение между выводом заземления на гнезде и суперконденсатором было правильным. Когда вилка вставлена, заземляющий вывод  должен быть подключен к контакту с отрицательной маркировкой на конденсаторе. Как только вы абсолютно уверены, что правильно подключили заземление, припаяйте красный провод между центральным контактом на переключателе и положительным контактом на конденсаторе. Также припаяйте красный провод между одним из внешних контактов на переключателе и двигателе. Наконец, припаяйте провод вокруг корпуса двигателя. Он  не должен быть электрически связан ни с чем. Он просто держит мотор на месте.

Припаяйте резистор 100 Ом между выводом напряжения на разъеме питания и неиспользуемым контактом на переключателе. Этот резистор используется для зарядки. Если бы мы не использовали резистор, суперконденсатор попытается извлечь столько тока, сколько возможно, из зарядного устройства. Все это говорит о том, что конкретный суперконденсатор, который здесь используется, имеет относительно высокое внутреннее сопротивление. Означает, что он не получает энергию от заряда так же быстро, как обычный суперконденсатор. Фактически, требуется исключительно долгое время для зарядки (около часа, а не 10 секунд). Резистор, который мы используем, может не понадобиться и может немного замедлить время зарядки. Тем не менее, я включил резистор, если кто-то решит использовать другой суперконденсатор.

Вырежьте четыре прочных провода, которые будут использоваться в качестве ног робота.

Припаяйте оба конца каждого провода в углы монтажной платы, чтобы создать четыре проводных петли. Они не должны быть электрически подключены к каким-либо компонентам на печатной платы.

Соберите все четыре ноги, как вы сочтете нужным.
 

Для зарядки вибробота мы собираемся использовать преобразователь переменного тока в постоянный ток. Вставьте 2-проводной адаптер в гнездо на конце кабеля. Используйте настройку напряжения на вашем мультиметре, чтобы измерить напряжение, отходящее от адаптера. Если вы видите положительное напряжение, провод, подключенный к красному зонду, будет положительным, а провод, подключенный к черному зонду, будет заземлен.

Припаяйте металлические розетки для 2-контактного гнездового разъема на конец каждого провода 2-проводного адаптера питания.
 

Чтобы зарядить его, убедитесь, что переключатель находится в положении зарядки (т. е. двигатель не работает), и вставьте разъем в гнездо. Вы можете оставить его включенным в зарядное устройство столько, сколько захотите. Конденсатор прекратит вытягивать мощность после зарядки и будет в порядке. Конденсаторы не похожи на батареи, срок годности которых снижается, если вы оставите их слишком долго, без защиты.

Если вы хотите снять свой робот с постоянной зарядки, вы можете добавить небольшую солнечную панель, чтобы зарядить конденсатор, когда двигатель не используется.
 

Чтобы сделать эту схему солнечной батареей, нам нужно добавить два дополнительных компонента: солнечную панель и диод. Панель солнечных батарей должна быть рассчитана на меньшее напряжение, чем конденсатор, и помещена параллельно с конденсатором. Так как наш конденсатор рассчитан на 5,6 В, использование 4В солнечной панели должно быть безопасным для его зарядки. Нам также нужно будет добавить диод к цепи между положительным выводом на панели солнечных батарей и конденсатором.

Просто соедините конец диода с полосой на штырьке на переключателе, где подключен резистор на 100 Ом. Подключите другой диодный вывод к любой неиспользуемой паяльной панели на плате.

Прикрепите красный к положительной клемме на панели солнечных батарей и черный провод к отрицательному.
 

Соедините красный провод от солнечной панели с неиспользуемым выводом на диоде. Подключите черный провод от солнечной панели к любому другому заземлению на плате. Теперь ваш робот работает на возобновляемой энергии.