Inline graphics op deze pagina: 158K

Een gelukkige robot

Smiley Smiley krijgt energie van een klein zonnepaneeltje. Zijn motoren zijn klokjes, aangepast om een stuk sneller te lopen dan normaal. De wielen zijn van een type dat wordt gebruikt voor het onderstel van modelvliegtuigen. Hij 'voelt' zijn weg met 0,3 mm staaldraad, gebogen in cirkelbogen met het tegenoverliggende wiel als middelpunt.

Smiley's gebrag is gebaseerd op drie regels:

  1. Als er geen van beide voelsprieten contact maken, zullen de motoren de 'ogen' volgen. Smiley beweegt in de richting van het meeste licht, terwijl hij schaduwen ontwijkt.
  2. Als een van de voelsprieten een obstakel raakt, zal Smiley "de muur volgen" in de richting van het beste licht. Een serie illustraties laat zien hoe het werkt.
  3. Als beide voelsprieten contact maken, zal de robot proberen een van de twee obstakels uit de weg te duwen.

Mijn andere lichtetende robots - Fotovoor, SunEater_III en Fotovoor Junior - volgen hetzelfde gedragspatroon. Maar Smiley is het eerste ontwerp met slechts een IC en een transistor als `verstand':

Smiley schematic

Smiley's hart is de generator opgebouwd rond de schmitt-trigger/inverter en de transistor rechts in het schema. Wanneer het zonnepaneeltje weinig licht krijgt zal de spanning dalen. De generator reageert door het verlagen van de frequentie, waardoor de gemiddelde stroomopname van de actieve motor ook afneemt. Bij 2V is de frequentie circa 0,5 Hz, zodat Smiley nog maar heel langzaam vooruitkomt; zijn stroomverbruik zakt tot 75uA. Bij 2,2V is de frequentie ongeveer 5 Hz: De snelheid is tien keer zo hoog, het stroomverbruik loopt op tot meer dan 600uA. Als je duidelijk tikkende klokjes gebruikt, wordt Smileys enthousiasme over beter licht goed hoorbaar : )
De maximaal bereikbare snelheid hangt af van de klokjes. Wordt de frequentie te hoog voor de stappenmotor, dan zal hij niet meer betrouwbaar kloksgewijs draaien. Mijn klokjes waren goed tot ongeveer 10 Hz, twintig keer de normale snelheid. Met op de as van de grote wijzer een wiel met een diameter van 57 mm wordt dan een topsnelheid van ongeveer 6 cm/min bereikt. Ok, een slakkengang, maar het is een duidelijk zichtbare beweging.

De bipolaire stappenmotortjes in de klokjes moeten direct worden aangestuurd door Smileys eigen schakeling. Het uitschakelen van de elektronica in de klokjes wordt beschreven op deze pagina. Wie andere klokjes gebruikt zal waarschijnlijk moeten experimenteren met verschillende waarden voor de 47uF condensator en de 390K weerstand in de pulsgenerator. De spanningsval over de rode LED moet 1,4V zijn (meten als de LED aan is), althans voor de klokjes in het prototype. Veel rode LEDs hebben een hoger "forward voltage."
Een schmitt-trigger verwerkt het signaal afkomstig van de voelsprieten en BPW41 fotodiodes. Dankzij de uitstekende eigenschappen van de BPW41 (gebruik geen andere fotodiodes tenzij je weet wat je doet), beweegt Smiley in de richting van het beste licht, vrijwel onafhankelijk van de totale lichtsterkte. Een serie illustraties laat zien hoe Smiley omgaat met licht en obstakels.

PCB-layout Under the hood

Klik op de zwarte layout voor een versie in Postscript. Druk de film af op transparant papier met een laserprinter, die is uitgerust met een Postscript-interpreter (of gebruik Ghostscript). De layout laat zich dan makkelijk overzetten op lichtgevoelig PCBmateriaal.

Onder de motorkap

Gebruik dubbelzijdig tape om de klokjes vast te zetten op het printplaatje. Schuif stukjes krimpkous op de (minuten)assen van de klokjes, gevolgd door de wielen. Als je dezelfde klokjes en wielen gebruikt passen ze perfect.
De behuizing is gemaakt van zwart karton, vastgezet met een klein stukje dubbelzijdig tape.

De fotodiodes zijn aan de onderkant van de PCB gesoldeerd en kijken onder een hoek van ongeveer 45 graden omlaag. Daardoor valt het zonlicht er niet rechtstreeks op, en beweegt Smiley in de richting van het beste licht, terwijl hij schaduwen ontwijkt. Onderzijde

Net als de meeste mensen kijkt Smiley niet altijd vrolijk...

Niet blij Blij