Bij deze activiteit gaan we met vijf personen een klein robotje te bouwen dat op zonne-energie kan rijden. Het is de bedoeling om met weinig onderdelen een klein karretje of anderszins bewegend 'iets' te maken dat met zo min mogelijk energie zoveel mogelijk beweging maakt. De energie wordt uit een klein zonnepaneeltje gehaald. Voor de aandrijving wordt een motortje gebruikt uit een walkman o.i.d.

Het leuke van dit soort robotjes is dat ze waarschijnlijk over een jaar of 20 nog steeds werken. Ze hebben alleen wat zonlicht nodig, en de zon blijft voorlopig nog wel even schijnen. Voor het bouwen is een klein beetje technische kennis nodig, maar vooral veel fantasie.

Er zijn kleine bouwpakketjes gemaakt, waarin bijna alle benodigde onderdelen zitten:

• 2N3906 Transistor (klein zwart dingetje met drie draadjes eraan)
• 2N3904 Transistor (nog zo'n klein zwart ding met drie draadjes)
• 2,2K weerstand (cilinder met twee draadjes en kleurringetjes)
• 4700 uF condensator (grote batterij-achtige ding met twee aansluitdraden)
• Knipper-LED (Groene lampje met twee draadjes)
• Stukje zwart krimkous (stukje plastic-buis)
• Zonnepaneeltje (glasplaatje met twee aansluitdraden)
• Motor uit een walkman
• Printplaatje van 2x4cm om de onderdelen op vast te solderen
• 3 twee-polige stekkertjes met aansluitsnoer, om de motor, zonnepaneel en condensator met het printplaatje te verbinden.

Verder is behalve wat gereedschap nog wat sloop-materiaal nodig, om zo creatief mogelijk een robotje mee in elkaar te zetten. Hiervoor kunnen onderdelen uit een walkman, CD-ROMspeler of een ander dump-apparaat gebruikt worden.

Gereedschap dat nodig is:

• Soldeerbout met soldeertin e.d.
• tangetje
• Lijm (uit lijmpistool of secondenlijm)
• lucifers of aansteker

Er wordt voor zoveel mogelijk sloop-rommel gezorgd. Het is ook toegestaan om karton, papier, paperclips of andere materialen te gebruiken. Het gebruik van batterijen is daarentegen STRENG verboden!! J

Het is de bedoeling straks met twee mensen de electronica te gaan maken, en met twee of drie anderen (afhankelijk van de groepsgrootte) het mechanische deel.

Hier volgt een korte technische uitleg. Je kunt dit gedeelte eerst wel overslaan, maar het is misschien toch wel handig als je het een beetje doorleest De meeste theorie zal toch wel uitgelegd worden tijdens de activiteit.

Meestal kan een zonnepaneeltje niet genoeg energie opwekken om direct een motortje aan te drijven. Een klein zonnepaneeltje, zoals gebruikt wordt in een rekenmachientje, levert misschien maar 1,0 mA bij 2 volt (vergelijk maar met een batterij: twee penlite-batterijen kunnen makkelijk 500 mA bij 3V leveren, dat is ruim 500 maal zoveel energie).

Om nu toch een motortje op een klein zonnepaneeltje aan te kunnen sluiten, is een handige truuk bedacht. Je gebruikt het zonnepaneel om een 'accu' op te laden (in dit geval is de 'accu' een grote condensator). Als de condensator helemaal vol zit, sluit je de motor erop aan, zodat deze even gaat draaien. Daarna kan de condensator weer met de zonneenergie worden opgeladen, enz.

Hierbij onstaat een klein probleempje: Wanneer moet je nu de motor op de condensator aansluiten, en het zonnepaneeltje er van afhalen? En hoe kun je dit doen, zonder zelf steeds een paar draadjes aan elkaar vast te moeten knopen, en daarna weer loshalen?

Een simpele elektronische oplossing kun je maken met transistors. Transistors zijn een soort drukknoppen (net zoals bij een deurbel) die je met een klein stroompje bestuurd. Hieronder staat een schema getekend van hoe alle onderdelen aan elkaar vastzitten. Je ziet twee transistors, een knipperLED, een weerstand van 2.2kOhm, de motor, de condensator, en tenslotte het Zonnepaneel.

Hieronder staat het aansluitschema, wanneer het zonnepaneel de condensator aan het opladen is:

Het schema van de vorige pagina laat dus zien wat er gebeurt als de condensator wordt opgeladen. De transistor laat geen stroom door, zodat alle stroom van het zonnepaneel naar de condensator gaat.

Op een gegeven moment is de condensator opgeladen, en komt er een spanning over de knipperLED staan. De knipperLED knippert, en stuurt daarmee de transistor aan in de lus met de motor. Er kan een stroom naar de motor lopen (zie de dikke zwarte pijl). De motor gaat even draaien. Zodra de condensator leeg is, loopt er ook geen stroom meer door de 2N3904 transistor. De motor is niet meer aangesloten op de condensator. Nu kan de condensator weer opgeladen worden, zoals te zien op het plaatje op de vorige bladzijde. Pas als de condensator weer helemaal is opgeladen, krijgt de knipperLED weer de kans om te knipperen, en zo de transistor aan te sturen.

Met dit idee kun je eenvoudig een klein rijdend zonne-robotje in elkaar zetten. Je hebt een zonnepaneel nodig, een schakeling met twee transistoren, een knipperLED, een weerstand, een grote condensator en een motortje.

Met dit motortje kun je verschillende dingen doen. Je kunt een rijdend karretje maken. Dit is erg leuk om te doen, omdat je met verschillende karretjes een wedstrijd kunt houden wie de grootste afstand af kan leggen in een bepaalde tijd. Je kunt er ook andere bewegende 'robots' mee maken, maar hierover later meer. Eerst het bouwen van de electronica.

Electronische schakelingen kun je op verschillende manieren bouwen. Een simpele methode is met draadjes aan elkaar knopen, of met een insteekbordje. Op zo'n manier worden vaak proefschakelingetjes opgebouwd, waar nog wat aan veranderd kan worden. Als je echt een 'langer houdbare' schakeling bouwt, gebruik je meestal een soldeerbout.

Met een soldeerbout kun je onderdelen op gaatjesbord vastmaken, je kunt de pootjes van onderdelen direct aan elkaar solderen, of je kunt gebruik maken van een kant-en-klare printplaat. Een printplaat is een plaatje plastic met koperen spoortjes erop. Op plaatsen die hiervoor bedoeld zijn kun je de onderdelen dan vastsolderen.

Van deze laatste methode gaan we gebruik maken. Er zijn kleine printplaatjes gemaakt waar de onderdelen van het bovenstaande schema opgebouwd kunnen worden. Alle onderdelen worden door de gaatjes in het bordje gestoken, en aan de onderkant vastgesoldeerd.

Hieronder staat de afbeelding hoe de onderdelen op de printplaat gestoken moeten worden. Het werkt het beste om de gegeven volgorde te gebruiken. De tekening laat de bovenkant van de printplaat zien, alsof de printplaat doorzichtig is. Je monteert de onderdelen dus aan de kant zonder kopersporen. Aan de kant met de kopersporen soldeer je ze vast.

• Begin met het vastsolderen van de weerstand. (Cylindertje met drie kleurringetjes en twee aansluitdraden). De draden kunnen omgebogen worden, en dan kan de weerstand aan de bovenkant (De koperspoortjes zitten aan de onderkant) door de gaatjes gestoken worden. De draden kunnen met een soldeerbout en soldeertin aan de onderkant op het koper vastgesoldeerd worden. De overtollige stukken draad kunnen met een klein tangetje afgeknipt worden.



• Soldeer de drie aansluitconnectoren op de print vast. Bij sommige pakketjes zitten haakse (omgebogen) connectoren, bij sommige zitten rechte. Dit maakt voor de werking natuurlijk niet uit.,
• Soldeer de twee transistoren op hun plaats. Let goed op dat je de 2N3904 en de 2N3906 niet door elkaar haalt. De platte kanten wijzen naar de buitenkant van de printplaat. Steek de aansluitdraden door de print, en soldeer ze vast aan de onderkant.

• De knipperled moet voordat deze op de print wordt gesoldeerd worden voorzien van een stuk krimkous. Er mag namelijk geen licht vallen op deze LED, want dat beinvloed de werking nogal. Schuif daarom een stukje kous over de led, en verhit dit voorzichtig door er een aansteker ongeveer 7cm onder te houden. Zodra de LED lichtdicht verpakt is kun je hem vastsolderen, LET OP! Het lange aansluitdraadje (De langste van de twee is ongeveer 5mm langer) moet in het gaatje met het vierkante eilandje gestoken worden (de kant naar het midden van de print toe). Dit is de positive aansluitdraad van de LED De negatieve kant wordt aangegeven door een vlakje en door de kortste aansluitdraad.

Nu is de printplaat klaar. Nu mogen de andere onderdelen op de printplaat aangesloten worden. Dit hangt natuurlijk helemaal af van wat voor mechanische constructie er wordt bedacht.

Voor de constructie is eigenlijk geen regel gegeven of stappenplan mogelijk. Hier volgen een paar afbeeldingen van verschillende opties, maar het is eigenlijk de bedoeling zelf zo'n creatief mogelijke constructie te bedenken. Hierbij moet wel met een paar dingen rekening gehouden worden:

• De constructie moet erg licht zijn. De motor levert namelijk maar heel kortstondig een klein beetje energie, dus is het erg belangrijk dat de constructie wel vooruit kan komen.
• De aandrijving moet dus ook erg soepel zijn. Je kunt bijvoorbeeld de motoras met een druppel lijm direct op de grond zetten. (zie afbeelding hieronder) Dit is één van de meest simpele methodes. Je kunt natuurlijk ook gebruik maken van de aanwezige wieltjes en snaartjes.
• De electronica moet er goed in passen. Onderdelen zoals het zonnepaneel moeten natuurlijk bovenop komen, maar waar zet je bijvoorbeeld de grote condensator?

Dit is een eenvoudige constructie: De as van de motor steunt op de grond. De condensator is tegen de motor gelijmd. Merk op dat hier geen printplaat is gebruikt. De onderdelen zijn in de lucht aan elkaar gesoldeerd.

Dit is ook een leuke constructie. Helaas is zoiets voor een wedstrijdje minder geschikt. Vaststaande bouwsels zoals deze zijn natuurlijk wel erg leuk om voor je raam te zetten. Iedere keer dat er een beetje zon is, begint het vlaggetje te draaien.

Je zou het niet zeggen, maar deze robot is ook met dezelfde elektronica gemaakt. De overbrenging met een elastiekje werkt uitstekend. Bij elke stap die het robotje zet beginnen de voelsprieten te trillen.

Deze robot rijdt zonder wielen. Hij wordt aangedreven doordat de motoras direct de grond raakt. Zodra deze robot ergens tegenaan botst, rijdt hij een andere kant op.

Er is veel informatie over dit soort elektronica te vinden op het internet. In Amerika worden veel wedstrijden georganiseerd in het bouwen van zonne-robots. De robots die ze daar bouwen zijn ook echte 'robot's', die obstakels kunnen ontwijken, licht kunnen zoeken, communiceren met een grote 'moederrobot' en ga zo maar door.

Als je meer wilt weten kun je misschien de volgend robot-pagina's eens bekijken: