PVC-Robot 0号机器人是被称为“暴走臭虫”的振动机器人,这里介绍的是采用超级电容作为电源的S1版0号机器人。
点击此处查看视频 1.1、基本原理 PVC-Robot 0号所有版本的机器人的运动原理都是一样的,即都是利用带偏心锤的振动电机产生的震动波促使身体产生位移,振动的幅度越大、身体支撑得越不稳定,则运动的效果就越明显。
当前PVC-Robot 0号的S1版机器人,是一个标准的带充电功能的超级电容供电控制电路。
充电电路 超级电容可反复充电,需要配备充电器。但是与其他可充电电池对充电要求比较严格的情况不同的是,超级电容的充电电路可以很简单(
几乎是直接接上电源就可以直接充电,只要充电的电压不高于其额定的最大工作电压就可以了,无需要复杂的充电保护电路),所以我们是把超级电容的充电电路直接做到具体机器人的控制电路中,不再需要要额外的充电器。
考虑到我们蓄能系列所采用的超级电容最高工作电压在5V左右的,为了方便和降低成本,超级电容充电电路我们采用基于电脑的USB接口的供电(注:电脑USB口供电电压为5V),即可以直接插接到电脑的USB口为超级电容充电。当然也可以连接普通带有USB口的开关电源(要求电压为5V)一起使用。
由于我们只是把USB口作为充电器的供电电源,所以USB接口我们只需要连接其中的电源引脚即可。
这应该说是一个带充电功能的超级电容供电控制电路,通过一个选择开关控制超级电容是对负载进行放电,或是接受充电。该电路的具体工作原理说明如下,有兴趣的朋友可以了解一下:
放电: 选择开关的节点2,拨到节点3的位置时,超级电容直接连接负载(比如:电机),将进行放电以驱动负载。
充电: 选择开关的节点2,拨到节点1的位置时,超级电容将利用USB提供的5V电源进行充电。开始充电时,LED发光二极管发光;充满后,LED发光二极管熄灭,提醒充电结束。
1、超级电容与51R的电阻其实是串联在USB电源上的,根据串联电路的原理,我们知道超级电容两端的电压加上51R两端的电压,应该正好等于电源的电压(5V)。
2、LED发光二极管有一个开始发光的导通电压,并联在51R电阻两端的LED发光二极管其实就是用来检测51R电阻两端的电压的:
(1)刚开始充电时,超级电容两端电压比较低,则51R电阻两端的电压比较高,也就是LED发光二极管得到比较高的电压开始发光,说明充电进行中;
(2)当超级电容逐步充上电后,其两端的电压会升高,而同时51R电阻两端的电压逐渐下降,LED发光二极管得到的电压也在下降则其发光的亮度也会逐步变暗;
(3)当超级电容充电到一定程度后,其两端的电压会高到一定的数值,而51R电阻两端的电压也会降到一定的数值,LED发光二极管获得的电压也会低到一个数值,当这个数值低于发光二极管的导通电压时,则发光二极管熄灭,提醒充电结束。
对于与LED发光二极管串联在一起的220R电阻,其实是作为保护LED发光二极管的限流电阻,避免充电初期时由于51R电阻两侧的电压较高可能导致通过LED发光二极管的电流太大而烧坏LED发光二极管。
特别注意:当LED发光二极管熄灭的时候,其实超级电容还没有充满电的,而且充电还是会继续。这个时候超级电容两端的电压只是到了大约3V多的程度(电源5V 减去 发光二极管的导通电压),只有当超级电容两端的电压接近电源的电压(5V)时,才算基本充满。而由于超级电容不用担心过度充电问题,只要充电电压不高于其最高工作电压,还可以让其继续处于充电状态。
另外,选用的LED发光二极管要求导通电压尽可能低一些,这样在其熄灭的时候超级电容就可以充更多的电。这里我们
选用导通电压比较低的“红色发红光”的LED发光二极管,其导通电压一般为1.6V左右,也就是说其熄灭的时候超级电容可以充电到3.4V左右。
综上,[u]
发光二极管熄灭,实际上代表超级电容已经充电到一定程度,不用马上停止充电,可以继续让其充电[/b]。
我们把超级电容的充电电路直接内置于具体机器人的控制电路板上,而该电路板直接通过USB电源转接线活动充电用的电源。
对于蓄能系列机器人中,一般控制电路板我们设计做成如下样式,上面代一个PH插座。然后,再配以一条带PH插头的充电USB线(即:USB-PH电源转接线)。
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本型号版本的机器人,大约充电时间在10到20秒左右,而持续运动的时间大约在1分钟到2分钟左右,这对于一个简单振动方式运动的机器人也算基本足够了。[u][/b]
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