制作太阳能机器人的元件分析

1、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。

2、（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。

3、（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。

4、（4）三极管

三极管有三个引脚（因此得名），在本项目中的基本作用可以理解当“控制引脚”的电压达到一定程度后把另外两个引脚连通从而允许电流通过。

三极管的两个引脚是不同的，其中“控制引脚”称为“基极”，用字母“B”表示；另外常连接着电源的，相当于引入电流的那一引脚称为“发射极”，用字母“E”表示；还有一个引脚是作为输出电流给目标的，称为“集电极”，用字母“C”表示。

注：实际上电流没有正负极之分，电流都是从电源正极流向电源负极，上面这样提只是便于简化表述。

下图三极管的电子符号，左边的两个为NPN类型（有两种表示方法），右边的两个为PNP类型（有两种表示方法）。 NPN和PNP两者的符号区别只是发射极箭头的方向，NPN是箭头向外的，而PNP是箭头向内的，这个箭头其实就是电流的方向（电流实际上从电源正极流向负极的），正好也就是NPN型的发射极是接着电源负极，而PNP型的发射极是接着电源的正极的。

三极管有比较多的参数指标，这里不展开讲，有兴趣的可以自己百度一下。这里只提一个参数——“最大电流”，也就是说三极管最能够承受多大的电流通过，用我们水流的例子理解就是这个水闸单位时间里最大能够允许多大的水流通过（立方／秒）。我们这个电路由于采用的是太阳能电池供电，实际电路的电流并不大，所以我们选择三极管的时候就按照比设计电流稍微大一点的指标进行选型。

本项目采用两个三极管，一个是NPN的，型号为9014；一个是PNP的，型号为9015。

如果看过这个电路图原始版本的朋友可能会知道，他原来采用的两个三极管的型号为2N3904和2N3906，那两种三极管的最大电流是0.2A。其实这个影响不大，之所以我这里改为9014和9015是因为在我们国内，后面这两种型号的三极管相对容易找一些，而这两种型号的三极管最大电流虽然只是0.1A，但是对于我们这个电路来说还是足够了的。

5、（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。

6、（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。