电路原理 - 工程师电子制作故事：太阳能卫星陀螺机器人DIY设计

　　3、电路原理

　　本项目机器人的控制电路和PVC-2号机器人项目基本是一样的——典型的脉动充放电电路。

　　但是两者还是有一点区别：PVC-2号项目的电解电容是一个4700uF，而本项目的电路采用的是三个2200uF的电解电容。

　　三个电解电容并联在一起，其容值就是三个电解电容之和，这样本项目采用的电解电容其实就是6600uF，比PVC-2号的4700uF大一点。对于本脉动充放电电路来说，电解电容的容量越大，储电量就会越大，但充电的时间也会越长，不过放电的时间也会越长，持续运动的时间也会越久。

　　当然，本项目之所以用三个电解电容并联在一起代替原来的一个电解电容，主要还是因为机械结构的需要，即用三脚支架作为平衡支撑的结构。

　　

　　基本原理如下：

　　1）太阳能电池板给电解电容充电，电解电容两端的电压不断上升；

　　2）当电路电压达到LED二极管的导通电压（2V左右）时，LED二极管导通；

　　3）三极管9015的基极从导通的LED二极管获得足够的导通电压，则三极管9015导通；

　　4）三极管9015导通后，又使三极管9014的基极获得足够的导通电压，则三极管9014导通；

　　5）三极管9014导通后，电机获得电流开始转动；

　　6）电机转动，消耗电解电容中存储的电能，电路电压下降；

　　7）当电路电压下降到低于LED二极管的导通电压时，LED二极管截止；

　　8）虽然三极管9015的基极失去了来自LED的导通电压，但是由于此时三极管9014已经导通，导通后的电流除了提供给电机转动之外，还通过电阻分流了一部分重新回到三极管9015的基极（形成一个循环），即三极管的基极还是有足够的导通电压；

　　9）当电机继续转动消耗电解电容的电能时，电路电压进一步下降，则即便三极管9014导通后回流给三极管9015基极的电压也无法保证三极管9015继续导通（循环被破坏），则两个三极管都截止，电机停止转动；

　　10）电解电容重新充电，继续重复上面的各环节。

　　简单的说，即：太阳能电池对电解电容充电，当充电量达到由LED二极管设置的充电上限后，则电路开始瞬间放电提供给电机转动；虽然电机转动消耗电能使电压下降至低于LED二极管的下限，但是由于电路存在一个导通循环的机制，仍然会继续放电让电机转动，能够尽可能的把电解电容中存储的电能都消耗掉；消耗完电解电容中的电能后，重新由太阳能电池对其进行充电……如此循环往复。

　　也可以这样理解：太阳能电池对电解电容进行缓慢充电（太阳能电池的电流比较小），充电达到上限后对电机进行瞬间放电（电机的电流比较大）；放电停止的下限比较低，可以比较彻底的把充电的电量消耗完。

　　在PVC-Robot 2号机器人的项目中已经对该电路原理进行了更详细的分析，这里不再重复。如果还有不清楚的，或者有兴趣继续了解的，可以点击这里：PVC-Robot 2号 电路原理分析。

　　二、准备工作

　　本项目需要的器材主要包括：PVC线槽、小型电机（马达）、太阳能电池、电阻、电解电容、二极管、三极管、螺丝/螺帽等。

　　

　　本项目采用的PVC线槽没有具体的规格要求。

　　以下列出本项目的主要器件：

　　三、制作过程

　　以下将按照制作的顺序，全程介绍本项目机器人的制作过程。

　　3.1、电路焊接

　　本项目机器人的控制电路和PVC-Robot 2号机器人项目是一样的，虽然一个是单个的大电解电容，一个是三只并联在一起的小电解电容，但是电路板还是一样的（电解电容可以外接）。

　　

　　这是“电路板正面布局图”（无焊点的一面，黑芯蓝点为焊点，蓝色带代表焊点相连）：

　　

　　这是“电路板底面布局图”（有焊点的一面，黑芯蓝点为焊点，蓝色带代表焊点相连）：

　　

　　选读内容——搭焊：

　　作为尝试或者说作为进阶，也可以省去电路板，直接对电子元件的引脚进行搭焊。

　　因为要围绕电机直接搭焊，为了防止电机的金属外壳把电路给短路了，可以在外壳上包一圈透明胶布。

　　

　　直接把电子元件直接焊在电机的电极上。

　　

　　焊接好的电路。

　　

　　搭焊电路的效果比较有粗放的艺术质感，而且不同的人可能焊接布局的方式不同，最终的效果也都不一样，作为DIY来说会比较有个性。但直接搭焊对于焊接的技巧要求比较高，尤其是稍微复杂一点的电路不好把握好。正因为如此，在我们PVC教程中只是把搭焊作为一个附属的“选修”内容。