●陳染 文 周周 編
要讓創(chuàng)客作品更具有互動性、更加智能,我們需要將電引入到創(chuàng)客教育中。從最基礎的電子創(chuàng)客制作“點亮一個LED燈”,到設計出多功能的創(chuàng)客機器人,電在創(chuàng)客教育中扮演著重要的角色。當我們創(chuàng)作與電相關的創(chuàng)客作品時,必須思考它們是如何工作的。
我們首先要思考的一個問題:創(chuàng)客作品中的電從何而來?我們知道,電可以分為直流電和交流電。交流電被廣泛應用于電力傳輸之中,我們最常接觸的是家用插座上220V60Hz的交流電;而我們所用的電器大多數是直流電,創(chuàng)客作品也幾乎都是直流電的天下。
那么,我們在創(chuàng)客教育中如何獲得直流電呢?最常見的方法有2種:使用直流電源,或者將交流電轉化為直流電。除了這些方法,有些創(chuàng)客作品還會使用太陽能電板提供電源,或者利用機械裝置將機械能轉化為電能。
說到直流電源,首先令我們想到的是干電池。所謂“干”是指使用糊狀的電解液產生穩(wěn)定直流電的電池,與之相對的是用液態(tài)電解液的“濕”電池。干電池易于攜帶、儲存和使用,在創(chuàng)客制作中應用廣泛。干電池又可以分為一次性電池和可充電電池兩大類。也可以按照電池的化學材料劃分,分為鋅錳電池、堿性電池、鎳鎘電池、鋰電池等類型。
提到干電池,我們常常會想到5號電池、7號電池等。我們常說的幾號電池,是中國劃分的型號,常見的有1號、2號、5號、7號、8號、9號電池。這些型號的電池都是圓柱體,電壓都是1.5V,最大的區(qū)別在于體積和電量的不同,這些差異可以讓我們用于不同的場合。
最大的1號電池直徑達到34.2 mm,電量達到20500mAh,很適合用于對體積要求不高、連續(xù)使用時間不長的場合,許多燃氣熱水器或燃氣灶的打火器就會用到1號電池。最小的9號電池直徑僅有8.3mm,電量也只有625mAh,適合于對電量有一定要求、又對體積要求較高的場合,某些遙控器會用到9號電池。
創(chuàng)客教育中最常用的干電池有5號電池和7號電池。5號電池直徑為14.5mm,電量為2850mAh;7號電池直徑為10.5mm,電量為1250mAh,你可以根據自己作品的實際需求選用電池。5號電池和7號電池通常配合電池盒使用,將多顆電池串聯在一起,以增加其電壓和電量。例如創(chuàng)客教育中常見的EV3機器人就安裝了6顆1.5V的5號電池,讓它的電壓能夠達到9V,電量達到7500mAh。
另一種創(chuàng)客教育常用的電池是PP3電池,通常也叫9伏電池(不要跟9號電池混淆),它的外觀呈圓角長方體,頂端并列著一圓一方2個接口,PP3電池只需扣上電池帽就可以使用。它最大的特點是電壓高達9V,而體積和重量僅相當于2顆5號電池。PP3電池很適合便攜式作品的制作,但其電量僅為625mAh,即使是高容量PP3電池也僅有1000mAh,價格也比普通的電池高出一截,所以PP3電池不適合用于需要長時間開機的創(chuàng)客作品。
如果你的創(chuàng)客作品對于體積的要求較為苛刻,你可以選擇紐扣電池,它僅有幾毫米厚,重量僅15g,很適合微型創(chuàng)客作品的制作。
有時候,創(chuàng)客制作還會用到鋰離子電池。鋰離子電池可以說是我們現在生活中接觸最多的電池了,小到手機、智能手環(huán),大到純電力汽車都會用到這種電池。鋰離子電池可多次反復充電,能量密度高,電壓穩(wěn)定,適合設計多種類型的創(chuàng)客作品。但創(chuàng)客教育中使用鋰離子電池一定要注意潛在的危險,錯誤的使用可能會造成電池過熱、膨脹,甚至發(fā)生爆炸。
如果你的創(chuàng)客作品需要長時間供電,并且對便攜性要求不高的話,你可以考慮用插座供電。家用電源是220V的交流電,我們需要用整流器將它變成直流電,再用變壓器轉換成我們所需的電壓,才能用于創(chuàng)客作品中。
除了用電池供電和電源供電之外,少數創(chuàng)客作品還會將光能、機械能轉化為電能。創(chuàng)客教育通常采用能產生25V直流電源的太陽能板為設備供電。但和光伏發(fā)電的痛點一樣,這種方法受外界影響較大,容易電流不穩(wěn),在設計創(chuàng)客作品時需考慮這個問題。
有了電源,我們就能大展身手創(chuàng)作出有趣的創(chuàng)客教育作品,但我們需要先用導線連接用電器,并用開關控制它們。