Этот проект специально для поклонников солнечных батарей. Как вы только попали к нам в руки! Это судьба…
Вы, наверное, подумали, что мы решили изменить мир с помощью простых дешевых солнечных батарей. ХАХАХА, вы так наивны! Сейчас я расскажу истинную цель наших “солнечных” экспериментов.
Да здравствует мадагаскарский таракан на солнечной батарее!
Это малыш Gromphadorhina portentosa стоит меньше хот-дога и требует всего 15 минут времени. Вдохновившись подобными проектами на обычной батарейке (где небольшой объект движется по направлению к источнику света благодаря фотоэлементу), я решил создать аналог на солнечной батарее. Вы можете легко сделать его, разместив фотоэлектрический модуль поверх корпуса “зверька”. Мы сотворили 77 504 мадагаскарских тараканчика, которые наслаждаются в жизни всего двумя вещами — протонами и вашими страхами!
Скоро мы спустим наших “деток” на свободу, в парке развлечений или на какой-то ярмарке в вашем городе. Они будут пощелкивать и развлекать местных котят, пока солнце не померкнет, через миллиарды лет…Единственное укрытие от тараканьего нашествия — крепко установленный зонтик!
Приступим к созданию гоночного тараканчика.
Шаг 1: Что вам нужно для этого
— Игральная карта (подойдет и просто кусок плотной бумаги, акрилопласта или любого другого материала толщиной до 2 мм).
— Двусторонний скотч: любой подойдет, мой любимый вариант — оконный скотч.
— Пара полосок клейкой медной фольги: это просто маст-хев для любой работы с солнечными батареями. Такую ленточку можно найти в любом художественном магазине.
— Кусочек акрила или ПЭТ размером меньше вашей игральной карты: я использовал прямоугольник акрилового полотна 70 х 60 мм.
— 5 фотоэлементов*
— Вибромотор, который вибрирует при напряжении 0.5 — 2В
— 5-минутный эпоксидный клей, который предназначен для температур минимум 90∘С.
— Горячий клей и пистолет для него
— Тефлоновый лист (не обязательно)
*Если вы пока новичок в мире фотонных роботов, термин “фотоэлемент” вам явно не знаком. фотоэлементы — это небольшие кусочки моно- или поликристаллического фотоэлектрического кремния, разрезанные лазером или вручную на более мелкие фрагменты солнечные панели. Это просто небольшие прямоугольные плиточки волшебного кремния, зашитые внутри панели. Именно они преобразуют солнечный свет в электричество.
Шаг 2: Клеим медный проводник на игральную карту
Вам понадобятся два кусочка медной клейкой ленты для двух полюсов солнечной панели. Отрежьте нужный кусочек, снимите слой бумаги и приклейте. Ногтем загладьте фольгу до блеска : )
Так как мы буем делать панель с напряжением 2В (с одним фотоэлементом в качестве фальшивого проводника), и нам потребуется 5 фотоэлементов, я расположил два кусочка фольги по 25 мм на расстоянии 45 мм друг от друга (см. фото изнанки и лицевой стороны).
>>Помните, что лучше всего медная фольга проводит ток на поверхности без клея. Чем толще слой, тем менее надежна проводимость.
Шаг 3: Задействуем двойной скотч
По бокам от фольги нужно вклеить две полоски двусторонней и липкой ленты. Ни в коем случае не заходите лентой на фольгу, так как это может вызвать снижение мощности солнечной батареи.
Шаг 4: Монтируем солетты
В этом шаге мы будем комбинировать фотоэлементы в одну батарею.
Раньше в подобных проектах я использовал и суперклей, и проводящую пасту, и пайку. Для светового мадагаскарского таракана ничего из этого вам не нужно, вы поступите гораздо проще. Нужно наложить край одного фотоэлемента на край другого, безо всякого клея или спайки. Такая конструкция позволит замкнуть цепь батареи.
Теория:
Каждый фотоэлемент или другой вид моно- или поликристаллического фотоэлектрического кремния выдает 0.5 — 0.6 В с небольшим током для большинства из возможных полезных применений этой энергии. Нам нужно скомпоновать достаточное количество фотоэлементов вместе, цепью, чтобы в сумме они давали большее напряжение.
Чтобы вибромотор вращался и создавал вибрацию, необходимую для приведения робота-таракана в движение, на провода мотора нужно подавать напряжение около 2В. Это значит, что нам понадобится батарея из 4 фотоэлементов (что в сумме даст 2.0В).
Я рекомендую использовать фотоэлементы размером 13х52 мм, и каждый будет выдавать питающий ток в районе 150-200 мА на фотоэлемент. Это гораздо более, чем достаточно для приведения вибромотора в движение на полную скорость, даже в пасмурный день. Поскольку мы компонуем несколько фотоэлементов вместе, напряжение суммируется, а ток нет. 4 фотоэлемента в ряд будут выдавать 2.0В и ток в 150 — 200 мА в ясный день, и около ⅓ этого тока в облачный день.
Вернемся к фотоэлементам: (+) вывод — это серый низ первого фотоэлемента в цепочке. Доступ к (-) выводу можно получить через электрическую шину или серебристые прожилки на синей поверхности получившейся батареи, или же путем использования “фальшивого” фотоэлемента, которые не будет производить электричество, а только лишь послужит соединителем между наружной поверхностью одного фотоэлемента и изнанкой второго. Это наиболее лучший подход, как раз его я и демонстрирую на фото. Даже не жалко пожертвовать фотоэлементом из-за простоты, которую дарит нам такой способ. Проигнорируйте все, что я писал в предыдущем абзаце. Нам понадобится 5 фотоэлементов, а не 4, и 1 будет базовым проводником.
Практика:
Для первого фотоэлемента убедитесь, что на изнанке есть белая шина для контакта с медной фольгой. Я использовал фотоэлемент со сплошной электрической шиной в этом примере. Наложите шину фотоэлемента на фольгу минимум на 2 мм, чтобы обеспечить устойчивое соединение. Фотоэлемент должен хорошо крепиться на карту за счет двух клейких полосок по бокам карты. Не забывайте, именно синяя сторона карты будет обращена к солнцу.
Теперь наложите второй фотоэлемент поверх первого на 2 мм. И опять же, хотя бы часть электрической шины под вторым фотоэлементом должна контактировать с белой шиной сверху первого фотоэлемента, чтобы обеспечить хорошую проводимость (это не обязательное правило для таких черепицеобразных панелей, но об этом в одном из следующих мастер-классов). Наложите все четыре фотоэлемента один на другой. У пятого и последнего фотоэлемента должна быть цельная шина с нижней стороны, что обеспечит соединение фотоэлемента №4 с медной полоской (-) края панели. Последний фотоэлемент действует просто как проводник, также хорошо сработает и кусочек алюминиевой фольги или сложенный в несколько слоев медный плоский проводник. Но использование “фальшивого” фотоэлемента дает наиболее надежный результат, так что я рекомендую именно его.
Шаг 5: Инкапсуляция и покрытие
Чтобы защитить будущую стаю солнечных таракашек, воспользуемся 5-минутной смолой и слоем прозрачного акрила. Эпоксидка вовсе не лучший выбор для изготовления солнечных микропанелей, так как она желтеет на солнце в результате влияния ультрафиолета. Но акрил блокирует ультрафиолет, так что этот дуэт позволяет задешево серьезно продлить жизнь солнечной батарее.
По крайней мере, в теории. Я сам не тестировал этот тип панелей более нескольких дней. Так что скажите мне сами, соответствует ли теория реальности!
Смешайте около 2 мл эпоксидной смолы, этого вполне хватит, чтобы заляпать нашу солнечную панель в следующем шаге.
Накапайте смолой на фотоэлементы. Добавьте акриловое покрытие (я использовал лист толщиной 1 мм, но более тонкий или толстый акрил тоже пойдет). Акриловый лист должен просто покрывать фотоэлементы и выступать на несколько мм за их пределы, чтобы оставалось еще около 20 мм непокрытой карты по сторонам, как показано на фото. У меня кусочек акрилового листа размером 70х60 мм.
И затем сверху нужно положить вес массой 5-10 кг, чтобы спрессовать этот карточно-фотоэлементно-эпоксидно-акриловый бутерброд. Моя панель успешно прошла краш-тест 15-килограммовым прессом (что приравнивается к 2 пси давления на панель). Панель от пресса должно отделять что-то не липнущее, иначе таракашка рискует на всю жизнь прилипнуть к тому тяжелому предмету. Я использовал лист тефлона.
Батарее нужно 10 минут полежать под прессом, а затем нужно ее оттуда освободить. Это чудо должно производить около 2.5В и 150 — 200 мА в погожий солнечный день. Даже меньший ток будет обеспечивать нормальную работу вибромотора на максимальной мощности, так как мотору нужно десятки мА на 2В.
Шаг 6: Приклеиваем вибромотор на обратную сторону игральной карты
Есть парочка основных разновидностей вибромоторов. Наиболее популярный вариант имеет несимметричную массу на концах, что и вызывает эффект вибрации в несколько сотен Гц при вращении массы. Другой менее популярный вид — это равномерно наполненный диск.
Если у вас именно вариант с ассиметричной массой, отцентрируйте массу посередине обратной стороны игральной карты. Капните горячим клеем и приклейте вибромотор так, чтобы клей не попал на инерционную массу. Если хоть частичка горячего клея попадет на нее, таракан плюхнется на пузо еще до того, как его выпустят на прогулку. Не сломайте его опорно-двигательный аппарат!
Шаг 7: Припаиваем контакты вибромотора к медным контактам батареи
На медь очень хорошо ложится припой. Так как деткам очень нравится хватать бегущего тараканоробота, я использовал бессвинцовый припой и паял на температуре 350С.
Я обнаружил, что неважно, какой провод к какому контакту батареи припаивается. Может, для некоторых моторов это и имеет значение. Если так, то просто припаяйте красный контакт мотора к медной полоске возле первого фотоэлемента, так как это (+) контакт батареи.
Шаг 8: Согните лапки
Это последний и самый важный шаг!
Выберите, какая сторона карты будет “головой” тараканоробота. Согните эти два уголка, как вы загибаете страницы в книге. Эти загибы должны быть достаточно большими, чтобы, когда таракашка стоит на “ножках”, мотор мог спокойно вращаться.
Также согните и два других уголка.
Теория:
При вращении вибромотора вся карта будет вибрировать. Цель этих “ножек” в том, чтобы все эти вибрации перенаправлялись в одном направлении. Заметьте на фото, как две передние лапки смотрят в том же направлении, что и задние (одна пара ножек отогнута). Это и есть маленький секрет, как научить таракана ходить и даже бегать, а не хаотично толочься в углу
Тараканоробот готов к гонке!
Становитесь автором сайта, публикуйте собственные статьи, описания самоделок с оплатой за текст. Подробнее здесь.
Источник: