Popis robota Sagitta, který se umístil jako prvnív soutěži Napájeni sluncem 2005 spolu s Dark Jump. Oba nejrychlejší roboti jsou dílem jednoho stvořitele Jakuba Kákony.
Popis robotů Sagitta a Dark Jump
Tyto roboty byly postaveny pro soutěž Napájeni Sluncem 2005. Jejich konstrukční řešení je tedy omezeno pravidly této soutěže.
Mechanická konstrukce
Mechanická konstrukce vychází z konstrukce robota Dark Walker, který jezdil v soutěži v roce 2003. Hnaná náprava je umístěna vpředu a vzadu je jedno opěrné kolečko. Toto řešení způsobuje, že hnaná náprava je při rozjezdu odlehčena a je tedy nutné, aby kolečka byla obuta kvalitní gumou s dobrou adhezí. Na druhou stranu při tomto řešení nedochází ke „stavění se autíčka na zadní“. Těžiště je umístěno těsně za přední nápravu. Po skončení akcelerace je tedy zadní kolečko odlehčeno.
Popis robotů Sagitta a Dark Jump1
Všechna ložiska jsou na autíčku kluzná (ocelová hřídelka v mosazném pouzdru). Pro mazání je použita směs oleje a grafitu. Sagitta má přední kolečka z řemenic z walkmana. Dark Jump má přední kolečka z autíčka na setrvačník (zde je na místě poděkování Hronkovi mladšímu (3 roky), který nás zásobuje kolečky z hraček), kolečka jsou odlehčena vyvrtanými otvory. Jako zadní kolečko je použita přítlačná rolnička pásku z walkmana.
Sluneční články jsou umístěny na příhradové konstrukci z balzy, která je potažena papírem. Sagitta má hmotnost 66 g a Dark Jump 71 g.
Pohon
Převodovky jsou na robotech jednostupňové s ozubenými koly s evolventním ozubením. Byly koupeny v modelářské prodejně za 160 Kč a jejich původní určení je pohon vrtule elektroletu. Protože převodovky ve vozítku přenášejí výkon pouze cca 1W oproti desítkám wattů v elektroletu, mohly být podstatně odlehčeny. Byla z nich odstraněna asi 1/3 materiálu. Sagitta má převodovku s převodovým poměrem 1:3 a Dark Jump má převodový poměr 1:4. Motory jsou z rozbitých CD mechanik. Původně sloužily na vysouvání CD z mechaniky. Jsou to stejnosměrné komutátorové motory s permanentním magnetem.
Elektrická konstrukce
Zapojení je shodné s robotem dart01b. Po mnoha pokusech s měniči bylo vybráno pro cívku měniče toroidní jádro z materiálu H22 se vzduchovou mezerou.
Popis robotů Sagitta a Dark Jump2Popis robotů Sagitta a Dark Jump3
Oba roboti používají standardní sluneční články, které dodává organizátor soutěže. Všechny články (8 ks) jsou vždy zapojeny do série. Takto zapojené články dodávají robotu při optimálním zatížení napětí cca 3 V a na trati je k dispozici stálý výkon cca 115 mW.
Robot Sagitta má odlišně řešeno měření napětí na článcích. Jako napěťová reference je použita LED. Na startu se porovnává úbytek napětí na této diodě, který je zhruba 1,7 V, oproti napájecímu napětí. Dioda zároveň zatěžuje články proudem cca 8 mA. K odstartování dojde, pokud napětí na článcích při této zátěži vzroste nad 3,6 V.
Popis robotů Sagitta a Dark Jump4
Popis robotů Sagitta a Dark Jump5
Popis robotů Sagitta a Dark Jump6
V zapojení je použit tranzistor ze staré baterie z mobilního telefonu. Zde přikládáme jeho parametry.
Program
Po startu procesoru (při napětí cca 1,5V) je PWM měniče nastavena na minimum a je periodicky měřeno napětí na článcích. U Sagitty se to projevuje tak, že bliká LED. To je známka toho, že se provedl korektní reset procesoru a že je robot připraven ke startu.
Po odkrytí článků startérem přesáhne jejich napětí nastavenou mez a program začne akumulovat energii. Z trimru se načte přednastavená hodnota pro optimální zatížení článků. PWM se nastaví na požadovanou hodnotu a program čeká definovanou dobu. Doba je nastavena tak, aby do 15s po odkrytí článků robot přerušil laserový paprsek časomíry. Vzhledem k tomu, že zapojení používá interní RC oscilátor procesoru, který není příliš přesný, je nutné danou dobu změřit a upravit konstantu v programu.
Rozjezd se provádí v krocích po 55 ms. (U Dark Jumpa se krok nastavuje trimrem P2.) Každých 55 ms se zvětší doba sepnutí PWM o 1/8 periody.
Doba jízdy na plný výkon je omezena na cca 1,3 s. Po této době je motor odpojen.
Programy pro stagittu a dark_jumpa se mírně liší vzhledem k jejich drobným HW odlišnostem.
Uvedené konstrukce bylo dosaženo po zhruba ročním experimentování s měniči kolegou Horkelem a po několikaměsíčním experimentování se třemi modely robotů (rozumí se samozřejmě po nocích ve volném čase). Dnes stále nejsou vyjasněny všechny teoretické aspekty této konstrukce a věříme, že po jejich pochopení bude možné vozítka ještě zlepšit. Otevřenou otázkou zůstává zejména účinnost měniče. Současná konstrukce dosahuje účinnosti zhruba 65% při akumulaci energie do kondenzátoru vůči teoretické hodnotě, která odpovídá optimálnímu zatížení článků a bezeztrátové akumulaci.