在完成上一個(gè)以簡單電學(xué)電路為基礎(chǔ)的避障機(jī)器人項(xiàng)目后，我們將進(jìn)行第三個(gè)PVC機(jī)器人項(xiàng)目制作。這是一個(gè)比較特殊的機(jī)器人，首先其控制電路比上一個(gè)項(xiàng)目稍微復(fù)雜了一點(diǎn)，是以電子元器件組成的;其次這個(gè)機(jī)器人不再以傳統(tǒng)電池作為電源，而是采用了綠色環(huán)保的太陽能作為能源;另外，這個(gè)項(xiàng)目的動力驅(qū)動方式比較特別——以震動的方式進(jìn)行挪動位移。

本項(xiàng)目主要面向?qū)﹄娮与娐酚悬c(diǎn)陌生的初學(xué)者，能夠讓大家初步掌握以電子元器件為基礎(chǔ)的電子制作，了解基礎(chǔ)的電子知識，理解簡單的電路原理，同時(shí)掌握基本的電路焊接技巧。如果是對此已經(jīng)非常熟悉的朋友，可以跳過本章節(jié)。

這是一個(gè)的以太陽能為能源的特殊移動機(jī)器人，即以太陽能電池為電源，以偏心擺錘馬達(dá)的震動效果作為挪動的動力。

以下為效果視頻，前一段是在燈光(白熾燈)下進(jìn)行測試的效果，后面一段為在陽光下的效果。

因?yàn)轶w型相象，以及震動時(shí)的嗡嗡聲，我給本項(xiàng)目的太陽能動力機(jī)器人再起一個(gè)外號——曬太陽的蚊子，呵呵。

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一、基本原理

1.1、驅(qū)動原理

1.2、機(jī)械結(jié)構(gòu)

1.3、電路原理

1.3.1、電路符號

1.3.2、電子元件 (電阻、電容、二極管、三級管、震動馬達(dá)、太陽能電池)

1.3.3、原理分析(常規(guī)分析、類比分析)

二、準(zhǔn)備工作

三、制作過程

3.1、電路焊接

3.2、電路測試

3.3、結(jié)構(gòu)制作

3.4、安裝電路板

3.5、震動馬達(dá)

3.6、太陽能電池

3.7、電源開關(guān)

3.8、整機(jī)組裝

3.9、整機(jī)效果

3.10、結(jié)構(gòu)完善

四、效果展示

五、常見問題

六、項(xiàng)目總結(jié)

一、基本原理　　本項(xiàng)目的太陽能機(jī)器人采用太陽能電池作為電源，依靠帶偏心擺錘的震動馬達(dá)發(fā)出的震動波進(jìn)行移動。 1、驅(qū)動原理　　本項(xiàng)目機(jī)器人的動力來自于震動馬達(dá)，這和我們的0號機(jī)器人的驅(qū)動原理是一樣的，具體可以參見這里：PVCRobot 0號機(jī)器人驅(qū)動原理　　這里所謂震動馬達(dá)，其實(shí)就是我們手機(jī)中實(shí)現(xiàn)震機(jī)的震動器，其原理就是通過旋轉(zhuǎn)的馬達(dá)帶動一個(gè)位于偏心輪上的擺錘，由于擺錘的重心是位于旋轉(zhuǎn)的軸上的一邊，在馬達(dá)轉(zhuǎn)動的過程中，就會由于擺錘的重量不斷循環(huán)的在轉(zhuǎn)軸的周圍產(chǎn)生一個(gè)離心的外力(即：交替忽上忽下、忽左忽右的擺動)，從而導(dǎo)致馬達(dá)的震動。

下圖中左邊的兩個(gè)震動馬達(dá)是在普通馬達(dá)上接了偏心擺錘，而右邊扁平的其實(shí)把馬達(dá)和擺錘融為一體了，效果其實(shí)相當(dāng)于左邊馬達(dá)豎著放而已，只不過結(jié)構(gòu)更緊湊了。

2、機(jī)械結(jié)構(gòu)　　本項(xiàng)目機(jī)器人的結(jié)構(gòu)最開始在設(shè)計(jì)的時(shí)候是采用“三點(diǎn)支撐”的方式，即：一對前腳，然后尾部(電子元件：電解電容)著地。

后來在實(shí)際測試的時(shí)候，發(fā)現(xiàn)由于尾部著地點(diǎn)較遠(yuǎn)，導(dǎo)致重心比較靠中心，從而整體平衡較穩(wěn)定，在震動的時(shí)候挪動的幅度不夠。后來的設(shè)計(jì)改為再增加兩只后腿，既可以采用三種支撐方式：

1)“四點(diǎn)支撐”：四腳匍匐，較穩(wěn)定，移動幅度小;

2)“三點(diǎn)支撐”：后腳站立，較穩(wěn)定，移動幅度較大;

3)“一點(diǎn)支撐”：尾部獨(dú)立著地，很不穩(wěn)定，移動幅度最大。

在上面的視頻中也演示了這三種不同的情況。

也就是加了兩只后腿，看起來就像蚊子了，本機(jī)器人“蚊子”的外號也因此而得名。

在重量一定的情況下，越是不穩(wěn)定的結(jié)構(gòu)，在震動的影響下移動的幅度越大。不過由于震動采用的器件是帶擺錘的馬達(dá)，在震動的過程中會有一個(gè)旋轉(zhuǎn)的趨勢，如果采用不穩(wěn)定的支撐結(jié)構(gòu)時(shí)，容易發(fā)生原地轉(zhuǎn)動。

要改變這個(gè)情況，則可以：調(diào)整震動馬達(dá)的安裝方位

如果把震動馬達(dá)從現(xiàn)在平行身體(一字型)的方向改為垂直身體(十字型)的方向安裝，則旋轉(zhuǎn)的趨勢就會變成向前或者向后的動力，震動時(shí)機(jī)器人就會由“打轉(zhuǎn)”變?yōu)?ldquo;向前”或“向后”移動。

如果要改變前進(jìn)或者是后退，則只要改變馬達(dá)的電源正負(fù)極，即改變馬達(dá)是順時(shí)針還是逆時(shí)針旋轉(zhuǎn);如果震動馬達(dá)的擺錘位置不是正好位于機(jī)器人身體的中心軸，則還會有略微的轉(zhuǎn)動，但這樣動起來的效果更好，還帶一點(diǎn)轉(zhuǎn)彎。

另外，這里提一下，如果改用扁平震動器，則不可避免的一定會出現(xiàn)以上所說的打轉(zhuǎn)的狀況，因?yàn)楸馄秸饎悠髌鋵?shí)相當(dāng)于上面那種震動馬達(dá)以轉(zhuǎn)軸垂直地面的豎著放的情況，而扁平震動器由于形狀所限又不能隨意調(diào)整安裝方位(只能扁平的水平貼在物件的表面)，即無法像上面所說情況那樣通過改變方位去化解轉(zhuǎn)動的趨勢。當(dāng)然，如果專門追求轉(zhuǎn)動的效果那又是另外的一種思路。

3、電路原理　　本項(xiàng)目的電路比起上一個(gè)項(xiàng)目的簡單電學(xué)電路來說復(fù)雜了一些，除了特殊的太陽能電池、震動馬達(dá)之外，還有幾個(gè)包括電阻、電容、二極管、三級管等在內(nèi)的電子元件。

對于熟悉電子電路的朋友，看了這個(gè)電路圖一定覺得很簡單。如果沒有接觸過電子電路的朋友也沒有關(guān)系，接下來我會仔細(xì)進(jìn)行講解，有興趣的朋友可以聽我慢慢說來，如果是已經(jīng)了解的朋友請直接跳過下面的一段。當(dāng)然，可能也有一些朋友說“電路原理我就不深究了，反正我會照著電路圖組裝就行”——這當(dāng)然也是可以的(以前我自己在初學(xué)無線電的時(shí)候就是這樣的^_^)。　　下面我將用簡單通俗的比喻進(jìn)行講解，有一些比喻未必非常恰當(dāng)，但有助于理解一些抽象和生澀的內(nèi)容。

1)電路符號　　我們先要會看電路圖，下圖把各個(gè)符號所對應(yīng)的電子元件都做了注明。

此外，除了了解每種符號對應(yīng)的代表什么電子元件之外，我們也要懂得基本電路連接的表達(dá)方式。特別是對于交叉線的表示方式：

a)下圖左邊的一組交叉線，中間有一個(gè)圓點(diǎn)，代表橫、豎兩條線路是互相連接的;

b)下圖右邊的兩組交叉線，一組中間是沒有圓點(diǎn)，另一組有一個(gè)圓弧(似乎像跨過去一樣)，兩組都是代表一樣的意思——即橫、豎條線路是互相不連接的。

2)電子元件

我們再來了解本項(xiàng)目電路中所涉及到的幾種電子元件。

(1)電阻

電阻的作用可以理解為減小電流。

下圖兩個(gè)符號都是電阻的電子符號。

如果把電流比喻成水流的話，電阻可以看成一個(gè)“把大水管的水流轉(zhuǎn)到小水管中流動的裝置(水流減小器)”，比較大的水流經(jīng)過該設(shè)備后變成了比較小的水流。

注：實(shí)際上不能簡單通過大水管接小水管的方式就能把水流變小，那樣只會讓水流更急更快，以上的比喻只是希望通過忽略其他因素簡化表述。

電阻的基本參數(shù)稱為“阻值”，可以理解為能夠把大水流變成多細(xì)的水流的程度，即：阻值越大，能夠轉(zhuǎn)換的水流就越細(xì)。

電阻“阻值”的數(shù)值單位：

a)基本單位為：歐姆(符號：Ω);

b)大一點(diǎn)的單位為：千歐姆(符號：KΩ，簡稱K);

c)更大一點(diǎn)的單位為：兆歐姆(符號：MΩ，簡稱M)。

其換算關(guān)系為：1MΩ=1,000KΩ=1,000,000Ω

本項(xiàng)目中采用的電阻的阻值為：2.2K。

(2)電容

電容的作用可以理解為存儲電流(實(shí)為電荷)。

電容有兩個(gè)引腳，一般分為兩種，一種是不分極性的普通電容;另一種是兩個(gè)引腳區(qū)分正負(fù)極性的稱為電解電容(簡稱：電解)，其正極性的引腳一定要接在電源的正極，負(fù)極性的引腳一定要接在電源的負(fù)極上。　　下面電子符號中，左邊一個(gè)的為普通的電容，右邊的兩個(gè)都是電解電容(兩種不同的表示方式，帶加號或者空心的一邊為正極)。

如果把電流比喻成水流的話，電容可以看成一個(gè)“蓄水裝置”，而電解電容則是一個(gè)“限定了水流方向的蓄水池”，蓄水池中有一個(gè)特殊的倒梯形容器，往蓄水池中注水，當(dāng)水達(dá)到一定程度后，由于重力平衡的問題，倒梯形容器會一次性把水全部倒出，水則從另一個(gè)出口溢出來。

電容的基本參數(shù)稱為“容值”，可以理解為能夠存儲多少的水，即：容值越大，能夠存儲越多的水(或者說需要注入越多的水才能注滿，水才能從另外的出口流出)。

電容“容值”的數(shù)值單位：

a)基本單位為：法拉(符號：F，較少用);

b)小一點(diǎn)的單位為：毫法(符號：mF，較少用);

c)再小一點(diǎn)的單位為：微法(符號：μF，常用);

d)更小一點(diǎn)的單位為：皮法 (符號：pF，常用);

e)最小的單位為：納法(符號：nF，較少用)。

其換算關(guān)系為：

1F=1,000mF=1,000,000μF=1,000,000,000pF=1,000,000,000,000nF

1μF=1,000pF

本項(xiàng)目中采用的電解電容的容值為：4700μF。

(3)二極管

二極管有兩個(gè)引腳(因此得名)，基本作用可以理解為僅允許某一個(gè)極性的電流通過。而在本項(xiàng)目中采用的LED發(fā)光二極管，除此功能之外還可以發(fā)光。

二極管的兩個(gè)引腳是區(qū)分正負(fù)極性的，只有正極性的電流才能從二極管的正極引腳單向通過，或者說只有負(fù)極性的電流才能從二極管的負(fù)極引腳單向通過。

二極管的電子符號，喇叭口的一端為為正極。下圖中左邊一個(gè)的為普通的二極管，右邊的兩個(gè)都是發(fā)光二極管(兩種不同的表示方法，都帶表示發(fā)光效果的箭頭)。

如果把電流比喻成水流的話，二極管可以看成一個(gè)“限定了水流方向的可以根據(jù)水壓自動控制的閥門”，當(dāng)水流的壓力達(dá)到一定程度后，水流會頂開閥門允許水流通過，但是同時(shí)水流不會往入水口倒灌(入水口位置高于出水口，實(shí)現(xiàn)單向流動;用專業(yè)的比喻就是一種稱為“逆止閥”能夠控制水不會倒流的閥門)。

本項(xiàng)目中二極管的作用就是一個(gè)閥門的功能，閥門要打開需要一定的條件，這可以理解為水量夠多達(dá)到一定的水壓時(shí)，閥門打開允許水流通過。

二極管“打開閥門”，實(shí)際上就是所謂的“導(dǎo)通”，即二極管兩端的電壓達(dá)到一個(gè)下限值時(shí)二極管就導(dǎo)通允許電流通過。一般普通的硅材料的二極管的導(dǎo)通電壓為0.7V(伏特)，而本項(xiàng)目我們采用的LED發(fā)光二極管的導(dǎo)通電壓為2V(伏特)左右，也就是說當(dāng)達(dá)到2V(伏特)左右時(shí)LED發(fā)光二極管導(dǎo)通，同時(shí)發(fā)出亮光。

本項(xiàng)目之所以采用LED發(fā)光二極管，是因?yàn)槲覀兿ＭO(shè)置一個(gè)導(dǎo)通條件為2V左右的閥門。如果要采用一般的硅材料的非發(fā)光二極管，因?yàn)槠鋵?dǎo)通電壓條件比較低，要整體導(dǎo)通條件達(dá)到2V的話，我們就需要把三個(gè)普通的二極管串聯(lián)在一起(每個(gè)導(dǎo)通電壓0.7，三個(gè)就是2.1V)。即三個(gè)普通的硅二極管串聯(lián)可以代替一個(gè)LED發(fā)光二極管，當(dāng)然為了簡單且減少元件的數(shù)量，我們建議還是采用LED發(fā)光二級管。

這里要提醒一下，本項(xiàng)目建議采用紅色發(fā)紅光的LED發(fā)光二極管，這種二極管相對來說導(dǎo)通電壓比較低，而其他顏色的導(dǎo)通電壓比較高(接近甚至達(dá)到3V，綠色發(fā)綠光、黃色發(fā)黃光的相對都比較高，而白色發(fā)其他顏色光的最高)，否則可能會影響效果——即影響閥門的靈敏度，可能導(dǎo)致閥門很難被打開。

(4)三極管

三極管有三個(gè)引腳(因此得名)，在本項(xiàng)目中的基本作用可以理解當(dāng)“控制引腳”的電壓達(dá)到一定程度后把另外兩個(gè)引腳連通從而允許電流通過。

三極管的兩個(gè)引腳是不同的，其中“控制引腳”稱為“基極”，用字母“B”表示;另外常連接著電源的，相當(dāng)于引入電流的那一引腳稱為“發(fā)射極”，用字母“E”表示;還有一個(gè)引腳是作為輸出電流給目標(biāo)的，稱為“集電極”，用字母“C”表示。

三極管通常分為NPN和PNP兩種類型(這里不做詳細(xì)介紹，如果不明白的可以百度一下)，簡單的理解就是：

a)NPN型的三極管，其“發(fā)射極”固定連接的是電源的負(fù)極，即實(shí)現(xiàn)的功能就是控制負(fù)極的電流從“集電極”輸出;

b)PNP型的三極管，其“發(fā)射極”固定連接的是電源的正極，即實(shí)現(xiàn)的功能就是控制正極的電流從“集電極”輸出。

注：實(shí)際上電流沒有正負(fù)極之分，電流都是從電源正極流向電源負(fù)極，上面這樣提只是便于簡化表述。

下圖三極管的電子符號，左邊的兩個(gè)為NPN類型(有兩種表示方法)，右邊的兩個(gè)為PNP類型(有兩種表示方法)。 NPN和PNP兩者的符號區(qū)別只是發(fā)射極箭頭的方向，NPN是箭頭向外的，而PNP是箭頭向內(nèi)的，這個(gè)箭頭其實(shí)就是電流的方向(電流實(shí)際上從電源正極流向負(fù)極的)，正好也就是NPN型的發(fā)射極是接著電源負(fù)極，而PNP型的發(fā)射極是接著電源的正極的。

如果把電流比喻成水流的話，三極管可以看成一個(gè)“由注入的水的水壓控制的水閘”，當(dāng)從控制口注入的水的水壓達(dá)到一定程度后，水閘會打開，水閘上游的水會流向下游。如果NPN型三極管說是“控制水是從東流向西的水閘”，則PNP型三極管就相當(dāng)于“控制水從西流向東的水閘”。(姑且可以這樣理解)

三極管有比較多的參數(shù)指標(biāo)，這里不展開講，有興趣的可以自己百度一下。這里只提一個(gè)參數(shù)——“最大電流”，也就是說三極管最能夠承受多大的電流通過，用我們水流的例子理解就是這個(gè)水閘單位時(shí)間里最大能夠允許多大的水流通過(立方/秒)。我們這個(gè)電路由于采用的是太陽能電池供電，實(shí)際電路的電流并不大，所以我們選擇三極管的時(shí)候就按照比設(shè)計(jì)電流稍微大一點(diǎn)的指標(biāo)進(jìn)行選型。 　　本項(xiàng)目采用兩個(gè)三極管，一個(gè)是NPN的，型號為9014;一個(gè)是PNP的，型號為9015。

如果看過這個(gè)電路圖原始版本的朋友可能會知道，他原來采用的兩個(gè)三極管的型號為2N3904和2N3906，那兩種三極管的最大電流是0.2A。其實(shí)這個(gè)影響不大，之所以我這里改為9014和9015是因?yàn)樵谖覀儑鴥?nèi)，后面這兩種型號的三極管相對容易找一些，而這兩種型號的三極管最大電流雖然只是0.1A，但是對于我們這個(gè)電路來說還是足夠了的。

(5)震動馬達(dá)

本項(xiàng)目的動力來自震動馬達(dá)產(chǎn)生的震動波。關(guān)于震振動馬達(dá)在前面的驅(qū)動原理的章節(jié)中已經(jīng)有了詳細(xì)的介紹，這不再重復(fù)。

馬達(dá)的電子符號如下圖(兩種表示方法)，圓圈里面的字母“M”其實(shí)就是英文單詞“Motor”(譯為：發(fā)動機(jī)、馬達(dá))的首字母。

還是對于水流的例子，本項(xiàng)目的震動馬達(dá)相當(dāng)于一個(gè)“以水流驅(qū)動的水輪機(jī)(水車)”，水流從高處留下來，沖擊扇葉，扇葉帶動一根轉(zhuǎn)軸轉(zhuǎn)動，結(jié)果就是把水流落差的勢能轉(zhuǎn)為機(jī)械旋轉(zhuǎn)的動能。

(6)太陽能電池

太陽能電池是本項(xiàng)目機(jī)器人的能量來源?！　‰姵氐碾娮臃柸缦聢D：

a)第一個(gè)和第二個(gè)為普通電池的符號。

□ 一根長線和一根短線為一組，長線的一段為正極，短線的一段為負(fù)極;

□ 很多時(shí)候，一組長短線就代表一節(jié)電池，兩組就代表兩節(jié)電池;

□ 也有些時(shí)候，多少組長短線并不代表具體多少節(jié)電池，尤其是在電壓比較高時(shí)(如果真要換成多少節(jié)電池來表示可能需要非常多組的長短線，那樣的話太復(fù)雜)，而只是代表是電源，具體多少電壓一般會在旁邊直接注明，比如：3V、1.5V*2(意為兩節(jié)1.5V的電池)?！　)第三個(gè)符號是電池旁邊帶了英文“Solar Cell”， 含義就是“太陽能電池” 。

c)第四個(gè)符號是電池旁邊帶了一組射入的箭頭，代表光線，其實(shí)也指的是“太陽能電池” ?！　√柲茈姵厥且环N把光能轉(zhuǎn)換為電能的器件。單片太陽能電池板的功率都不大，電壓電流都不高，如果用多塊太陽能電池板串聯(lián)來可以提高電壓，如果用多塊太陽能電池板并聯(lián)來可以提高電流，也可以是即串聯(lián)又并聯(lián)既提高電壓也提高電流。即便如此，由于太陽能電池的效率并不高，所以一般不會直接用太陽能電池作為動力驅(qū)動，動力驅(qū)動用專門的大電流電池組，而太陽能電池只是用于給這些電池組進(jìn)行充電(充電電流要求不高)。

本項(xiàng)目的機(jī)器人的移動方式?jīng)Q定了其不需要持續(xù)的電源供電，所以我們用可以用太陽能電池進(jìn)行直接的動力驅(qū)動，中間通過一個(gè)巧妙的電能積蓄電路進(jìn)行電能收集，達(dá)到一定的量之后進(jìn)行瞬間短暫的放電以獲取足夠的電流。具體原理在后面的電路分析中會有詳細(xì)的說明。

同樣對于水流的例子，我們把太陽能電池看成是“可以收集雨水的裝置(雨水收集器)”，即把曬太陽看成是淋雨(正好相反，哈哈)，把“收集太陽能轉(zhuǎn)為電能形成電流”看成是“收集雨水形成水流”。

本項(xiàng)目采用兩片1.5V/50mA的太陽能電池板串聯(lián)在一起使用。

3)原理分析　　接下來我們對本項(xiàng)目的電路進(jìn)行原理分析，有興趣深入了解的朋友可以繼續(xù)跟著來，如果已經(jīng)很熟悉的可以跳過本節(jié)?！　”卷?xiàng)目機(jī)器人的電路實(shí)際上是一個(gè)比較巧妙的電路——脈動充放電控制電路，其可以把功率較低且有可能斷斷續(xù)續(xù)的太陽能電能收集起來集中存儲，當(dāng)存儲的電能達(dá)到一定量的時(shí)候，通過瞬間短暫的放電以獲取足夠的電流去驅(qū)動馬達(dá)。雖然瞬間放電的電流足夠大能夠驅(qū)動馬達(dá)，但是持續(xù)時(shí)間很短，在積蓄的電能很快耗盡后，則馬達(dá)停止電路重新開始收集太陽能進(jìn)入下一次循環(huán)。　　即是這樣一個(gè)過程：　　　　太陽能充電——>積累電能——>瞬間放電——>驅(qū)動馬達(dá)——>耗盡電能——>太陽能充電……

由以上看出，本項(xiàng)目的機(jī)器人運(yùn)動的頻率是有一個(gè)間斷性的，即周期性一陣陣的挪動，陽光亮度越大，每個(gè)周期中間的間隔時(shí)間就越小，相當(dāng)于挪動得更快。(1)常規(guī)分析　　下面我們將以常規(guī)的方式，即從電子專業(yè)的角度，對電路圖的原理進(jìn)行分析。 　　特別說明：以下的箭頭并不一定代表電流方向，只是為了說明電路執(zhí)行的流程，實(shí)際電流方向總是從正極流向負(fù)極?！　)太陽能電池把太陽能轉(zhuǎn)換為電能，并給電解電容充電。

b)電解電容積蓄電能，過程中整體電路的電壓逐步上升，當(dāng)達(dá)到LED二極管的導(dǎo)通電壓時(shí)(2V)，LED二極管導(dǎo)通。

c)LED二極管導(dǎo)通后，可以給PNP三極管的基級提供足夠的電壓，促使PNP三極管導(dǎo)通。

d)PNP三極管導(dǎo)通后，反過來又給NPN三極管的基極提供足夠電壓，促使NPN三極管導(dǎo)通。

e)NPN三極管導(dǎo)通，一方面通過電阻給PNP三極管基極保持足夠的導(dǎo)通電壓，另一方面驅(qū)動馬達(dá)轉(zhuǎn)動。其中用電阻可以降低電流，以保護(hù)LED二極管以及PNP三極管不容易燒壞，而且也降低LED二極管的功耗(畢竟這里L(fēng)ED二極管的主要作用不是用來發(fā)光的)，讓更多的電能都用在驅(qū)動馬達(dá)上。

f)馬達(dá)啟動后，會迅速消耗電解電容中存儲的電能，整體電路的電壓下降，直到無足夠電壓保持二極管的導(dǎo)通，則二極管截止。

g)由于NPN導(dǎo)通后會通過電阻分一定的電流給到PNP三極管的基極，使得即使二極管截止之后仍然有足夠的電壓在PNP三極管基極使其保持導(dǎo)通。

h)當(dāng)馬達(dá)轉(zhuǎn)動繼續(xù)消耗電解電容中儲存的電能，整體電路電壓進(jìn)一步下降，即便NPN三極管導(dǎo)通后有通過電阻分給PNP三極管基極電壓，但也會因?yàn)樵撾妷航档降陀谄鋵?dǎo)通的電壓，則PNP三極管截止，同時(shí)NPN三極管也截止。

接著，太陽能電池重新給電解電容充電，電路重新開始一次上面的各個(gè)步驟，循環(huán)往復(fù)。

(2)類比分析　　如果是原來沒有電子基礎(chǔ)的朋友，可能對前面常規(guī)方式的電路原理分析還是聽得一頭霧水，沒有關(guān)系，下面我們將以通俗易懂的類比方式再進(jìn)行一次分析。已經(jīng)了解的朋友可以忽略跳過繼續(xù)瀏覽后面的內(nèi)容。

在之前介紹電子元件是都會類比到某一種容易明白的工具設(shè)備，其實(shí)那不僅僅是有助于了解電子元件，同時(shí)也是為下面用類比方式介紹電路原理做一個(gè)鋪墊。

主要的流程如下：

1)下雨天氣，“雨水收集器”收集雨水

2)收集到的雨水注入“蓄水池”

3)“蓄水池”蓄滿水后會溢出，一次性倒出

4)水流順著管道流向“閥門”和“水閘”

5)“閥門”和“水閘”關(guān)閉，水流無法繼續(xù)向前流

6)水壓升高，水流頂開“閥門”并通過“閥門”，水流到達(dá)“閘門1”的基極

7)水壓升高，“閘門1”被頂開，水流從“閘門1”的發(fā)射極流向集電極

8)“閘門1”集電極流出的水流向“閘門2”的基極

9)水壓升高，“閘門2”被頂開，水流從“閘門2”的發(fā)射極流向集電極

10)“閘門2”集電極流出的水流向“水車”，并且通過“水流減小器”流回“水閘1”的基極

11)“水車”在水流的沖擊下轉(zhuǎn)動，并消耗水流;水流經(jīng)過“水流減小器”流回“水閘1”的基極

12)“水閘2”集電極流出的水經(jīng)過“水流減小器”回流到“水閘1”的基極，確保“水閘1”繼續(xù)打開，循環(huán)之下“水閘2”也能保持打開

13)“水車”轉(zhuǎn)動繼續(xù)消耗水流

14)當(dāng)“水車”轉(zhuǎn)動消耗大多數(shù)水流，“水閘1”和“水閘2”無法維持打開狀態(tài)，全都關(guān)閉了

15)“水車”失去水流驅(qū)動，停止了轉(zhuǎn)動

16)準(zhǔn)備重新收集雨水，開始下一輪循環(huán)

以下為原理分析的模擬動畫，希望能夠有助于理解。

題外話

如果了解過本項(xiàng)目電路的朋友，可能會知道該電路原型建議采用的是閃光LED二極管(也稱爆閃LED二極管)，即點(diǎn)亮后會自動以一定頻率自動閃光的發(fā)光二極管(其之所以會閃光，其實(shí)是嵌入了一塊用于控制閃光的芯片)。之所以使用這種類型的二極管，實(shí)際上就是因?yàn)橹灰狶ED二極管瞬間導(dǎo)通一次就可以令整個(gè)電路觸發(fā)正常運(yùn)行(之后發(fā)光二極管不需要繼續(xù)導(dǎo)通)，而且因?yàn)橹皇撬查g發(fā)光，所以LED二極管消耗的電能比較小，讓剩余的所有電能都能夠用在電路的電機(jī)運(yùn)行上。

本項(xiàng)目這里不使用這種閃光LED二極管，而是采用普通發(fā)光的LED二極管，主要是因?yàn)椋?/p>

1)雖然說閃光LED比一般LED省電，但是一般閃光LED的導(dǎo)通電壓比較，通常都高于3V，如果要采用這種閃光LED二極管，則我們整體電路的太陽能電池板就不能使用3V的，而是需要更換為3V以上甚至4V的，再加上本身閃光LED二極管也比普通LED二極管價(jià)格高，這樣的話無形中增加了成本。

2)雖然理論上使用普通LED二極管的效率不如使用閃光LED二極管，但是經(jīng)過我們實(shí)踐，以我們目前項(xiàng)目的電路元件的參數(shù)，我們的機(jī)器人還是可以運(yùn)行得比較順暢的，一來是我們所采用的電機(jī)都是低能耗的，能夠在比較低的電流下正常運(yùn)行;二來我們采用的太陽能電池板的電流也比較高，能夠提供較大的電流。所以即便是我們采用普通LED二極管多消耗了一些電能，但是還是不影響機(jī)器人的整體運(yùn)行的。

二、準(zhǔn)備工作

本項(xiàng)目需要的器材主要包括：PVC線槽、震動馬達(dá)、太陽能電池、電阻、電解電容、二極管、三極管、撥動開關(guān)、螺絲/螺帽等。

以下列出本項(xiàng)目主要器材，其中的采購預(yù)算，由于有些器材采購時(shí)一般是批量的，而本項(xiàng)目中實(shí)際使用用不了那么多(剩下的可以留在以后的其他項(xiàng)目上)，所以另外加了一項(xiàng)成本折算。

三、制作過程　　以下將按照制作的順序，全程介紹本項(xiàng)目機(jī)器人的制作過程。3.1、電路焊接 　　控制電路是本機(jī)器人的核心，這里將會比較詳細(xì)的介紹如何進(jìn)行電路焊接。電路焊接可以算是一門技術(shù)活，對于熟練的朋友來說這是小菜一碟，而且肯定很多人比我焊接得好得多，這里我算是班門弄斧了，目的也是給入門的朋友一點(diǎn)指引吧。

這里我們選用一塊樹脂實(shí)驗(yàn)板(也稱萬用板/洞洞板)作為焊接電路的載體，也許有人會說“那么簡單的電路也要電路板”——確實(shí)是對于一些熟練的朋友來說，這樣簡單的電路還不如用電子元件的引腳直接搭起來焊接。這里之所以還選擇用電路板，一來作為入門教程來說為了找一個(gè)簡單實(shí)例，為以后焊接更復(fù)雜的電路打基礎(chǔ);二來我本人的習(xí)慣還是堅(jiān)持用電路板——不容易出錯(cuò)。

使用電路板焊接電路，尤其是萬用板/實(shí)驗(yàn)板，可能大家會說，這個(gè)板上的孔全是一樣的，該如何排列元件呢?

這里有一個(gè)技巧——通常情況下，在電路板上排列元件，一般最好是按照各元件在電路圖中所在的位置對應(yīng)到電路板上布局，什么意思呢?即，比如元件A在電路圖中位于最左邊，則實(shí)際在電路板上也排在最左邊;如果元件B在電路圖中正好位于元件A的右邊，則在電路板上也把元件B布局在元件A的右邊。這樣一來容易對照電路圖進(jìn)行焊接，不容易出錯(cuò);二來多數(shù)電路圖排列是正好符合其電流或者信號的流向，按照電路圖的布局排列實(shí)際的元件不容易產(chǎn)生干擾或者(信號)異常。

當(dāng)然，這里所說的一般只是針對手工焊接的電路板，如果是設(shè)計(jì)印刷電路板(PCB)來焊接電路，那涉及到更多的內(nèi)容，這里不展開討論。

對于本項(xiàng)目的電路圖(如上)，下面我們對應(yīng)各元件在圖上所在的位置進(jìn)行實(shí)際電路板的布局(外接的電源、馬達(dá)、電解電容除外，以方便焊接考慮)。

這是“電路板正面布局圖”(無焊點(diǎn)的一面，黑芯藍(lán)點(diǎn)為焊點(diǎn)，藍(lán)色帶代表焊點(diǎn)相連)：

這是“電路板底面布局圖”(有焊點(diǎn)的一面，黑芯藍(lán)點(diǎn)為焊點(diǎn)，藍(lán)色帶代表焊點(diǎn)相連)：

1)三極管　　我們先來焊接三極管?！　「鶕?jù)“電路板正面布局圖”在電路板上插入兩個(gè)三極管(引腳不要留得過短，不要讓元件太過貼著電路板)。

到這里可能大家會問：“三極管有三只引腳，應(yīng)該怎樣判別各引腳呢?”這里我給大家介紹一些方法?！　∪龢O管的符號：

判斷三極管的引腳，最簡單的方法就是通過三極管的外形直觀判斷出其引腳。

本項(xiàng)目采用的三級管是9014、9015兩個(gè)型號，一般這兩個(gè)型號的外形封裝是TO92(一種封裝類型，特征就是如下圖的外形)，且引腳的排列也是相對固定的。

以上的圖示只是TO92封裝類型的三極管默認(rèn)的引腳排列，從本博客的淘寶網(wǎng)店購買的套件也是按照這個(gè)布局排列。 　　　　　如果本項(xiàng)目的三極管大家是自己獲取的而不是直接從本博客的淘寶網(wǎng)店購買的套件，或者是說在本項(xiàng)目之外采用其他的三極管，則可能由于三極管的外形(封裝)不同，或者由于廠家眾多執(zhí)行的標(biāo)準(zhǔn)也不一樣，所以單純從外形判斷三極管的引腳并不是百分之百準(zhǔn)確的，這個(gè)時(shí)候我們就需要通過其他更準(zhǔn)確的方法去測量。

附：如何準(zhǔn)確的判別三極管的引腳?　　要準(zhǔn)確判斷三極管引腳的方法有很多(可在百度上搜索)，這里僅提一個(gè)我常用的比較簡單的方法——直接用萬用表的三級管測量功能(三極管直流放大系數(shù)hFE測量)?！　∥疫@里以數(shù)字萬用表為例進(jìn)行介紹。(關(guān)于該款數(shù)字萬用表，具體見之前的工具準(zhǔn)備)　　把數(shù)字萬用表的檔位調(diào)到“hFE”，即測量三極管的直流放大系數(shù)。

如果測量的是NPN三極管，則把三極管插到NPN三極管的插座上。通常三極管的中間引腳是基極(B)，可以嘗試各種插接方式，直到顯示屏顯示出一定的數(shù)值為止(通常是幾十到幾百)，這個(gè)時(shí)候三極管各引腳的電極就對應(yīng)插孔所標(biāo)注的電極。

如果測量的是PNP三極管，則把三極管插到PNP三極管的插座上。通常三極管的中間引腳是基極(B)，可以嘗試各種插接方式，直到顯示屏顯示出一定的數(shù)值為止(通常是幾十到幾百)，這個(gè)時(shí)候三極管各引腳的電極就對應(yīng)插孔所標(biāo)注的電極。

我們把三極管按照正確的引腳插好，然后就按照“電路板底面布局圖”焊接三極管(紫色部分為連接線)。

焊點(diǎn)之間的連接線，一般我們可以直接用元件的引腳折起來再焊上。

為了焊接時(shí)使焊錫更容易粘住引腳和電路板的銅箔，一般需要給焊接的部位(引腳和銅箔)涂上一點(diǎn)助焊劑后再用烙鐵焊接。

常用的助焊劑主要有松香(用松樹樹脂提取的物質(zhì))，也有專門焊錫膏(前一篇關(guān)于器材準(zhǔn)備的文章中有說明)。值得注意的是，比起松香，焊錫膏的助焊效果更好，但是焊錫膏一般都有一定的腐蝕性，對電路板的線路有傷害(時(shí)間長會腐蝕電路)，所以用量不宜過多，而且建議焊接好后最好用布或紙擦拭干凈。

把元件的引腳按照要連接位置折好并用剪刀剪掉多余的長度，然后用牙簽棒蘸一點(diǎn)焊錫膏涂在要上焊錫的引腳和電路板銅箔上。

用烙鐵粘上焊錫對著要引腳和銅箔的結(jié)合部位進(jìn)行焊接。