Черепаха «Альфа». Это классический представитель упрощенных черепах-игрушек. Представим себе, что кто-то крутит перед носом черепахи куском обычной белой бумаги, как бы дразня ее «приманкой».Достаточно теперь переставить хвост-переключатель черепахи, чтобы «Альфа» тут же поползла к «приманке». Она будет двигаться только тогда, когда на размещенные внутри головы черепахи фотоэлементы будет падать свет, но не прямой, а отраженный, например, от листа белой бумаги. Источником света является скрытая в голове черепахи миниатюрная лампочка. Если листок быстро спрятать, черепаха сразу же остановится, ожидая момента, когда впереди или сбоку снова появится что-нибудь белое (рис. 13.7).
«Альфа», поставленная на полосу бумаги, пойдет по ней, «принюхиваясь» по сторонам. Каждый раз, когда черепаха «захочет» сойти с белой дорожки, один из фотоэлементов (левый или правый) не воспримет отраженного светового луча, автоматически затормозится переднее колесо (со стороны фотоэлемента, еще воспринимающего отраженный бумажной лентой свет). Это вызовет поворот передней части тележки черепахи, и черепаха повернет на трассе (рис. 13.7, в). Пересечения трасс следует снабдить устройствами, прикрывающими одну из дорог куском черной бумаги в момент приближения «Альфы». Особенно эффектно выглядят прогулки черепахи в темноте, глаза можно сделать из прозрачных цветных бусин, освещенных изнутри дополнительной миниатюрной лампой.

Обнаружитель света состоит из селеновых фотоэлементов. Можно также применить фотодиоды или фоторезисторы. Непосредственно управлять реле током от этих элементов нельзя - он слишком мал. Учитывая, что наша черепаха питается автономно постоянным током напряжением 4, 5...6 В, а запас электроэнергии должен обеспечивать многочасовое применение игрушки, для освещения можно использовать ток не более 200 мА. Применение двух миниатюрных транзисторных усилителей постоянного тока позволяет игрушке двигаться по дорожке даже с частично заряженными батареями. Это увеличивает безотказность работы всего устройства.

Система управления состоит из транзисторных усилителей. Применение реле с сопротивлением катушки больше 3 кОм нежелательно, если только не применять поляризованные реле с малым рабочим током. Удобнее всего применить реле с сопротивлением катушек 150...1000 Ом, обращая внимание на то, чтобы ток коллекторов транзисторов не превышал 25. ..35 мА.

Исполнительный механизм состоит из электродвигателя постоянного тока 4,5 В/150...200 мА, приводящего в движение через понижающий редуктор (50...100: 1) задние колеса черепахи и два электромагнитных тормоза передних колес». Электродвигатель должен развивать мощность, достаточную для преодоления силы торможения, и сообщать черепахе требуемую скорость движения. Расход тока при включении тормоза не должен превышать 40...50мА.

Конструкция (рис. 13.7, е) представляет собой трехколесную подвижную платформу, состоящую из двух частей передней и задней. Передняя поворотная часть должна быть как можно более легкой и свободно поворачиваться вокруг своей вертикальной оси, закрепленной в подшипниках. Следует обратить внимание на обеспечение минимального удельного давления передних колес, одинаковых условий их работы. Одной из наиболее частых ошибок является неравномерное давление обоих колес на опору и даже зависание одного из них в воздухе, что мешает правильному управлению черепахой. Основная масса оборудования, источники питания, реле и электродвигатель размещаются на задней части подвижной платформы. Здесь также нужно проследить за равномерной загрузкой осей ведущих колес, старательно уравновесить переднюю и заднюю части. Правильно сбалансированная черепаха должна иметь чуть более тяжелую «голову».
Два ведущих колеса с резиновыми шинами, используемыми для моделей автомобилей, вращаются вместе с осью, на которую они насажены.
При напряжении питания 4...4,5 В сопротивление катушки электромагнитного тормоза должно составлять около 100 Ом, а ориентировочные размеры ее 10 X 15 мм.
Электрические соединения черепахи должны быть выполнены многожильным монтажным проводом. Двухполюсный выключатель с удлиненной ручкой (в виде хвоста) располагается сзади. Размещение важнейших частей черепахи показано на рис, 13.7, е. Голова и панцирь «Альфы» могут быть сделаны из пластмассы, бальсового дерева или папьемаше. В последнем случае достаточна толщина панциря 10 мм. Лапы (также из бальсы или другого очень легкого материала) прикрепляются к передней подвижной части. Внутри головы, вблизи места соединения ее с шеей черепахи, укрепляется патрон миниатюрной лампы и два фотоэлемента. Лампа с рефлектором должна освещать дорогу, а отраженный свет попадать на фотоэлементы (рис. 13.7, а). Если окажется, что ток в цепи реле слишком слаб для его срабатывания, то следует так ориентировать лампу, чтобы она освещала и фотоэлементы. В этом случае достаточно даже небольшого увеличения тока для срабатывания реле. Можно также применить многокаскадные усилители постоянного тока (УПТ).
При монтаже селеновых элементов следует избегать паяных соединений, чтобы не повредить элементы. По этой же причине фотоэлементы лучше размещать на пластине из жести или фанеры и прижимать плоскими пружинками из фосфористой бронзы (рис. 13.7, б), закреплять капелькой эпоксидной смолы или каким-либо клеем.

Регулировка заключается прежде всего в подгонке и устранении люфтов и уменьшении механического сопротивления. Электродвигатель включенной черепахи (которую держат в руке) работать не должен. Только после того как «Альфа» будет поставлена на белую дорожку, электродвигатель включится. Если белая дорожка осталась позади, то двигатель выключается и черепаха останавливается. Белая бумажная лента - трасса шириной 40...60 мм может быть заменена полоской светлой краски, нанесенной на темную бумагу или пленку. Это позволит ее свернуть и убрать.
Опыт показал, что наибольшие трудности возникают при изготовлении и регулировке электромагнитных тормозов. Правильная регулировка электромагнитных тормозов состоит в том, чтобы колесо вращалось в моменты торможения, что необходимо для поворота. Эти трудности могут быть устранены, например, с помощью применения отдельных электродвигателей для боковых колес, включаемых и выключаемых с помощью светочувствительных элементов (рис, 13.8).

(рис.13.7)  Электронная черепаха «Альфа»: а, б - голова черепахи; в - движение по трассе, г - принципиальная схема (П - правый тормоз, Л - левый тормоз); д - электромагнитный тормоз из ферритового броневого сердечника, отверстие которого служит подшипником оси колеса (для больших игрушек следует вклеить алюминиевую или латунную втулку); е - конструкция