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制作太阳能机器人的元件分析

电路符号 我们先要会看电路图,下图把各个符号所对应的电子元件都做了注明。 此外,除了了解每种符号对应的代表什么电子元件之外,我们也要懂得基本电路连接的表达方式。特别是对于交叉线的表示方式: a)下图左边的一组交叉线,中间有一个圆点,代表横、竖两条线路是互相连接的; b)下图右边的两组交叉线,一组中间是没有圆点,另一组有一个圆弧(似乎像跨过去一样),两组都是代表一样的意思——即横、竖条线路是互相不连接的。
电子元件组成分析
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将会用到的电子元件 (1)电阻 电阻的作用可以理解为减小电流。下图两个符号都是电阻的电子符号。 如果把电流比喻成水流的话,电阻可以看成一个“把大水管的水流转到小水管中流动的装置(水流减小器)”,比较大的水流经过该设备后变成了比较小的水流。 注解:实际上不能简单通过大水管接小水管的方式就能把水流变小,那样只会让水流更急更快,以上的比喻只是希望通过忽略其他因素简化表述。 电阻的基本参数称为“阻值”,可以理解为能够把大水流变成多细的水流的程度,即:阻值越大,能够转换的水流就越细。 电阻“阻值”的数值单位: a)基本单位为:欧姆(符号:Ω); b)大一点的单位为:千欧姆(符号:KΩ,简称K); c)更大一点的单位为:兆欧姆(符号:MΩ,简称M)。 其换算关系为:1MΩ=1,000KΩ=1,000,000Ω 本项目中采用的电阻的阻值为:2.2K。

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(2)电容 电容的作用可以理解为存储电流(实为电荷)。 电容有两个引脚,一般分为两种,一种是不分极性的普通电容;另一种是两个引脚区分正负极性的称为电解电容(简称:电解),其正极性的引脚一定要接在电源的正极,负极性的引脚一定要接在电源的负极上。 下面电子符号中,左边一个的为普通的电容,右边的两个都是电解电容(两种不同的表示方式,带加号或者空心的一边为正极)。 如果把电流比喻成水流的话,电容可以看成一个“蓄水装置”,而电解电容则是一个“限定了水流方向的蓄水池”,蓄水池中有一个特殊的倒梯形容器,往蓄水池中注水,当水达到一定程度后,由于重力平衡的问题,倒梯形容器会一次性把水全部倒出,水则从另一个出口溢出来。 电容的基本参数称为“容值”,可以理解为能够存储多少的水,即:容值越大,能够存储越多的水(或者说需要注入越多的水才能注满,水才能从另外的出口流出)。 电容“容值”的数值单位: a)基本单位为:法拉(符号:F,较少用); b)小一点的单位为:毫法(符号:mF,较少用); c)再小一点的单位为:微法(符号:μF,常用); d)更小一点的单位为:皮法 (符号:pF,常用); e)最小的单位为:纳法(符号:nF,较少用)。 其换算关系为: 1F=1,000mF=1,000,000μF=1,000,000,000pF=1,000,000,000,000nF 1μF=1,000pF 本项目中采用的电解电容的容值为:4700μF。

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(3)二极管 二极管有两个引脚(因此得名),基本作用可以理解为仅允许某一个极性的电流通过。而在本项目中采用的LED发光二极管,除此功能之外还可以发光。 二极管的两个引脚是区分正负极性的,只有正极性的电流才能从二极管的正极引脚单向通过,或者说只有负极性的电流才能从二极管的负极引脚单向通过。 二极管的电子符号,喇叭口的一端为为正极。下图中左边一个的为普通的二极管,右边的两个都是发光二极管(两种不同的表示方法,都带表示发光效果的箭头)。 如果把电流比喻成水流的话,二极管可以看成一个“限定了水流方向的可以根据水压自动控制的阀门”,当水流的压力达到一定程度后,水流会顶开阀门允许水流通过,但是同时水流不会往入水口倒灌(入水口位置高于出水口,实现单向流动)。 其中二极管的作用就是一个阀门的功能,阀门要打开需要一定的条件,这可以理解为水量够多达到一定的水压时,阀门打开允许水流通过。 那采用LED发光二极管,是因为我们希望设置一个导通条件为2V左右的阀门。如果要采用一般的硅材料的非发光二极管,因为其导通电压条件比较低,要整体导通条件达到2V的话,我们就需要把三个普通的二极管串联在一起(每个导通电压0.7,三个就是2.1V)。即三个普通的硅二极管串联可以代替一个LED发光二极管,当然为了简单且减少元件的数量,我们建议还是采用LED发光二级管。 另外还有在这里要提醒一下,本项目建议采用红色发红光的LED发光二极管,这种二极管相对来说导通电压比较低,而其他颜色的导通电压比较高(接近甚至达到3V,绿色发绿光、黄色发黄光的相对都比较高,而白色发其他颜色光的最高),否则可能会影响效果——即影响阀门的灵敏度,可能导致阀门很难被打开。

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(5)震动马达 动力来自震动马达产生的震动波。马达的电子符号如下图(两种表示方法),圆圈里面的字母“M”其实就是英文单词“Motor”(译为:发动机、马达)的首字母。

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(6)太阳能电池 太阳能电池是本项目机器人的能量来源。 电池的电子符号如下图: a)第一个和第二个为普通电池的符号。 l  □ 一根长线和一根短线为一组,长线的一段为正极,短线的一段为负极; l  很多时候,一组长短线就代表一节电池,两组就代表两节电池; l  □ 也有些时候,多少组长短线并不代表具体多少节电池,尤其是在电压比较高时(如果真要换成多少节电池来表示可能需要非常多组的长短线,那样的话太复杂),而只是代表是电源,具体多少电压一般会在旁边直接注明,比如:3V、1.5V*2(意为两节1.5V的电池)。 b)第三个符号是电池旁边带了英文“Solar Cell”, 含义就是“太阳能电池” 。 c)第四个符号是电池旁边带了一组射入的箭头,代表光线,其实也指的是“太阳能电池” 。 这个小制作采用两片1.5V/50mA的太阳能电池板串联在一起使用。

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