Для полноценного функционирования роботам необходим источник питания. Вот здесь и возникают первые вопросы, что выбрать? Существуют разные источники питания, начиная от батареек заканчивая фотоэлектрическими элементами. На этапе разработки достаточно линейных источников питания, выполненных по классической схеме, с использованием трансформатора, выпрямителя, фильтра и стабилизатора. Они просты в изготовлении и надежны, их комплектующие доступные и недорогие.

Простая и надежная схема регулируемого источника питания с применением интегральной схемы LM317T представлена ниже. Выходное напряжение 1…37В, ток до 1,5А. Понижающий трансформатор необходимо взять на несколько вольт выше выходного напряжения. С1 в зависимости от нагрузки в пределах 1000…4000 мкФ/40В, С2 0,47…1 мкФ/40В. R1 220 кОм, P1 4,7 кОм.

Вместо LM317T можно установить LM78** - нерегулируемый стабилизатор напряжения. В данном случае из схемы R1 и P1 следует исключить.

С линейными источниками можно сильно не извращаться, такого простенького источника питания хватит, чтобы начать собирать не сложные устройства.

Батареи

Рассмотрим основные параметры столь привычных для нас батарей. Емкость батареи – это произведение силы тока и времени в течение, которого батарея сможет выдавать этот ток. Ток обычно выражается в амперах или миллиамперах, а время в часах. Если емкость батареи 2200 мАч значит, она способна в течение часа выдавать ток 2,2 А. Время разряда батареи обратно пропорционально силе тока. Однако на практике только работая в прерывистом режиме батареи, могут максимально полно отдать свою мощность. В перерывах батарея восстанавливается. Если постоянно подключенная нагрузка невелика, она может эффективно расходовать ресурс батареи.

Напряжение, выдаваемое в течение всего срока службы батареи, изменяется. Так у щелочных батарей в самом начале эксплуатации равно 1,65 В, по мере разряда напряжение падает до 1 В. На рисунке ниже указаны кривые разряда для щелочных, никель-кадмиевых и угольно-цинковых батарей.

У нового никель-кадмиевого элемента напряжение около 1,35 В, а кривая разряда более пологая чем у остальных элементов.

Гальванические элементы – батареи одноразового использования, имеют большую емкость, чем у аккумуляторов. Напряжение разряда в период службы держится на уровне 1,5 В. Существует несколько типов таких элементов. Они отличаются друг от друга типом рабочего вещества. При выборе гальванического элемента необходимо обратить внимание на ряд параметров: это отношение отдаваемая мощность/цена, отдаваемый ток, время жизни, кривая разряда.

Угольно-цинковые элементы. Самые простые и дешевые элементы из всего батарейного ряда. Имеет низкую емкость около 0,05-0,1 Вт-ч на куб. см. Низкий разрядный ток, боится низких температур, кривая разряда довольно покатая. Достаточно низкая цена компенсирует моральный износ.

Щелочно-марганцевые элементы. В народе щелочные элементы. Их емкость выше (0,1–0,15 Вт-ч/куб. см), температурные характеристики выше, чем у угольно-цинковых элементов, кривая разряда поле пологая, цена умеренная.

Литиевые элементы. На сегодняшний день являются лучшим что есть на рынке. дельная емкость около 0,5 Вт-ч/куб. см, у них очень хорошие температурные характеристики для высоких и для низких температур, Очень долгое время сохраняют заряд, до 15 лет. Имеют небольшую массу. Высокая цена является недостатком.

Аккумуляторные батареи

Аккумуляторные батареи имеют возможность перезарядки. Наиболее популярными являются кислотные и никель-кадмиевые (NiCd). Главным недостатком никель-кадмиевых батарей является низкое напряжение около 1,2 В на один элемент, это ниже чем напряжение на обычном гальваническом элементе. Выдерживают 200-1000 циклов «заряд-разряд» однако быстро выходят из строя, если не соблюдать режим заряда. Время жизни никель-кадмиевых батарей до 4 лет. Ток заряда для этих батарей составляет 10% от емкости, обозначается «С/10».  Следовательно,  общее время заряда превышает 10 часов. Недостатком NiCd батарей является эффект памяти – запоминание в случае неоднократной перезарядки батареи до наступления полного разряда. В результате удельная электрическая емкость снижается.

Литий-ионные (Li-Ion) современные источники питания, имеют большую по сравнению с другими источниками электрическую емкость и минимальный вес. Напряжение 3,7 В на одном элементе. В комплекте с батареей идет схема – контроллер защиты, который не позволяет достичь глубокого разряда, который выведет элемент из строя. В схему встраивается защита от перезаряда. Данная батарея может отдать большие токи. Аккумуляторы можно заряжать в любое время, не дожидаясь полного разряда. Отсутствует саморазряд и эффект памяти. При непрерывной работе после 2-3 лет работы емкость падает в 2 раза. Однако при правильной эксплуатации работоспособность сохраняется до 10 лет. Не критичны к низким температурам. От Li-Ion батарей питается большое количество электронной аппаратуры от мобильных телефонов до GPS навигаторов.