COM'È FATTO UN MINIROBOT?

    

PHOTOVORES: sono robot fototropici, basati sul motore solare («Solarengine»). Si muovono a scatti dirigendosi verso la fonte luminosa.

Il Motore Solare (Solar Engine, SE) è il cuore di tutti i circuiti BEAM e serve a trasformare l'energia solare in picchi di tensione che alimentano i motori. Una caratteristica dei motori solari è di non richiedere pile o accumulatori, perché si alimentano direttamente trasformando l'energia solare in elettricità. Ecco lo schema di principio:

La tensione prodotta dal pannello solare (PS) scorre attraverso il diodo (D) e carica il condensatore elettrolitico (C) che funziona da "serbatoio". Per arrivare al motorino (M), la tensione deve passare attraverso l'interruttore elettronico (IC). Questo interruttore è regolato su un preciso valore di tensione. Quando la tensione contenuta in C è inferiore a questo valore, l'interruttore è aperto e il motore non gira. Quando la tensione contenuta in C supera questo valore, l'interruttore IC si chiude e il serbatoio scarica la tensione su M che si mette a girare. Rimasto vuoto il serbatoio, IC si riapre e ricomincia la carica del "serbatoio" C. 

La frequenza dei cicli di carica e scarica del condensatore dipende dall'intensità luminosa. In condizione di alta luminosità il pannello solare produce molta tensione e il condensatore si carica molto velocemente. Questo produce una maggiore velocità del motore. Al contrario, quando la luminosità è scarsa, il condensatore impiega più tempo a caricarsi e il motore gira più lentamente.
   

• FLED SOLARENGINE

Il FLED Solarengine è un motore solare che usa come interruttore elettronico un LED lampeggiante ("Flashing LED" = FLED). Il FLED conduce a un valore di circa 2,2V mandando in conduzione il transistor PNP (2N3906) il quale a sua volta manda in conduzione il transistor NPN (2N3904), facendo girare il motore.

Quando la tensione ai capi del FLED si abbassa, i transistor non conducono e il motore si ferma. Il ritmo di carica-scarica dipende dalla capacità del condensatore elettrolitico: un condensatore di 1000 mF fornisce impulsi brevi e veloci, mentre uno da 4700 mF dà impulsi più lunghi ma distanziati nel tempo, perché il pannello solare impiega più tempo a caricare il condensatore.

NOTA: il FLED conduce quando la tensione ai capi del condensatore raggiunge il valore di ca. 2,8V perché bisogna calcolare la caduta di tensione di 0,6V sulla giunzione EB del transistor PNP (2,8 - 0,6 = 2,2).

: questo tipo di circuito è adatto a pilotare motori a bassissimo consumo di corrente e bassa resistenza interna, come ad esempio i cosiddetti "pager motors" che venivano usati come vibracall nei cercapersone. Se collegate i soliti motori a ingranaggi il circuito NON funziona.

Layout di montaggio visto da sopra - lato componenti

Con due SE si può costruire un Photovore («mangia-luce»), cioè un robottino che zampetta o striscia verso la luce. Una gran quantità di schemi si può trovare su internet (vedi "Photovore" o "Photopopper"). 

Il fototropismo («tendenza a dirigersi verso la luce») del Photovore dipende dalla sua struttura simmetrica (fatta di due identici motori solari). Quando un motore solare riceve più luce, gira più velocemente dell'altro e quindi il Photovore "sterza". Il fototropismo può essere positivo o negativo, e dipende da come il Solarengine è collegato ai motori. Clicca sulle immagini per vedere alcuni progetti di Fotovori.
 

LINE FOLLOWERS: compiono un percorso seguendo una linea disegnata sul pavimento. Sono dotati di uno o più sensori che misurano la differenza di luminosità tra il pavimento e la linea. Il dato raccolto dai sensori controlla i motori (destro e sinistro) in modo da mantenere il robot "in equilibrio" sulla linea.
Il segreto per costruire un buon line-following sono (tanto per cambiare) i sensori. Se i sensori sono soltanto due, il robot avrà delle serie difficoltà a superare le curve a 90° e andrà spesso in stallo. Molto meglio usare 4 sensori allineati, di cui due tengono il robot sulla linea e altri due gli dicono quando è il momento di sterzare.

SUMO: "combattono" tra loro cercando di buttare l'avversario fuori da un cerchio disegnato sul pavimento (come nel famoso sport giapponese). Sono dotati di sensori posteriori, simili a quelli dei "line followers", per riconoscere la linea che segna il perimetro del campo da gioco e di sensori di prossimità per intercettare e "aggredire" l'avversario. 

MAZE SOLVING: compiono un percorso districandosi in un vero e proprio labirinto (in inglese "maze") di ostacoli e difficoltà varie. Sono dotati di sensori di prossimità e di altri sensori (temperatura, luminosità, inclinazione, ecc.), secondo le difficoltà che devono superare.

"TESTE" FOTOTROPICHE: sono robot che ruotano sul proprio asse rivolgendosi verso una fonte luminosa. Possono essere modificati per rivolgersi verso una fonte sonora (ad es. una persona che parla).

Una categoria a parte è rappresentata dai robot A microprocessore che possono essere programmati per eseguire determinate istruzioni.

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