Elektromehaaniline putuka- või lehvitav ostsillaator: 9 sammu (piltidega)

2025 Autor: John Day | [email protected]. Viimati modifitseeritud: 2025-01-23 14:40

Sissejuhatus

Olen robootika arengut jälginud umbes 10 aastat ja minu taust on bioloogia ja videograafia. Need huvid on tiirutanud ümber minu peamise kire, entomoloogia (putukate uurimine). Putukad on paljudes tööstusharudes suur asi ja neist on saanud palju inspiratsiooni. Õnneks saavad bioloogia ja putukad robootikas mõju biomimikri ja sünteetilise bioloogia kaudu. Olen eriti põnevil putukavõtjate edusammudest. CIA lõi lendava putukatopteri juba 1970ndatel ja putukad mängivad jätkuvalt suurt rolli, mõjutades robootikaga seotud probleemide lahendamist. Tahan jagada kunstilist meetodit oma elektromehaanilise putukate skulptuuri ehitamiseks.

Üks käsitöö, mis on suurel määral keskendunud putukate omadustele, on kärbse sidumise kunst. Kärbse sidumine on meetod kärbsepüügiks lanti loomiseks. See käsitöö kasutab mitmekesist materjalide ja tööriistade paletti ning nõuab detailide hoolikat tähelepanu, tuginedes samal ajal kaunite kujunduste valmimisel suuresti õigele tehnikale.

Ma pole 3D -printimisest ega mikrokontrolleritest liiga vaimustuses. Püüan toota elektromehaanilisi olendeid, mis ei kasuta kumbagi neist tehnoloogiatest. Tundub, et olenemata sellest, millist andurit või mehaanilist väljendit soovite uurida, peab see kõik toimima mikrokontrolleri kaudu. Võtame selle natuke tagasi ja teeme oma aju ostsillaatoriks!

Mida ma teile pakun, on see, et me kasutame kärbse sidumisvahendeid, materjale ja tehnikat ilusa, kerge ja ainulaadse elektromehaanilise putuka loomise alusena. Loodetavasti inspireerib see BEAM-i sarnane kineetiline skulptuur teie sõpru ja perekonda putukaid ja meisterlikkust hindama.

Samm: ostsillaatori kujundamine

Internetis on valida palju ostsillaatorite ahelaid. Pärast sortide uurimist tundsin, et kõige lihtsam ja kõige orgaanilisem on Astable Multivibrator. Seda vooluahelat saab luua sümmeetriliste takistite abil või asümmeetriliselt, mille tulemuseks on veidi erinevad impulsi laiused, sõltuvalt sellest, millisest vooluahela "küljest" te oma väljundit võtate.

Selle vooluahela komponendid, mille valisin, on järgmised:

Kogus: Toode:

x1 2N4403 pnp transistor

x1 2N3905 pnp transistor (peegelpildiga)

x2 330 Ω takistid

x2 22k Ω takistid

x2 4,7 μF 16V kondensaatorid

x2 valgust sõltuvad takistid (LDR) vahemikus 0 - 30 kΩ

x1 2N4920 pnp transistor (käepidemed 1 amprit)

x1 8+ Ω kõlari mähis

x1 Väike mittemagnetiline, suletud pilliroo lüliti

Soovin madalat RC aega ja väikesi kondensaatoreid, seega valisin 22 kΩ takistid koos 4,7 μF 16V bipolaarsete kondensaatoritega. Selle tulemuseks on ligikaudu 2–5 Hz võnkesagedus.

Samuti soovin, et vooluahelat mõjutaks keskkond, nii et ma panen valgusest sõltuvad takistid (LDR) 22k takistitega jada. Lüliti on väike pilliroo lüliti, mis on tõmmatud ühekordselt kasutatavast kaamera välguahelast. Kasutame seda lülitit tundlike vurrudena kõhul.

Samm: alustage jootmist

Neid komponente kasutades vajate nende ühendamiseks mitmeid tööriistu. Me ei kasuta parfüümi.

Haarake kaks visiidi, millest üks hoiab komponente ja teine jootekolvi.

Veenduge ka, et teil oleks võrdluseks traadilõikurid, tangid ja vooluringi mudel. Olen prototüüpinud vooluringi teise versiooni, et veenduda, et tean alati, millised komponentide osad kuhu kinnituvad.

Painutage kahe transistori juhtmeid nii, et kollektor kõverdub külje poole ja alus paindub keskele. Kuna mudelitel 2N4403 ja 2N3905 (pildil BC557) on erinevad nööpnõelad, pöörake hoolikalt tähelepanu aluse ja kollektori asukohale. Võib kasutada kahte sama pnp -transistorit, kuid mulle meeldib peegelpildi kiraalne kvaliteet. Lõppude lõpuks on see kunst.

Painutage kondensaatori juhtmed täisnurga all.

Katkestage kondensaatorite ja transistori aluse ja kollektorite juhtmed.

Nüüd asetage transistor oma kruustangidesse ja viige jootekolb jootmiseks soovitud juhtme suunas. See vabastab mõlemad käed kondensaatori ja joodise sisestamiseks ning nende ühendamiseks.

Korrake seda sammu, nii et iga transistori alus ja kollektorid kinnituvad igale kondensaatorile.

Huvitav on märkida, et kruustang võib tegelikult toimida transistoride jahutusradiaatorina ja teie valmis jootetöö arhitektuur muudab selle struktuuri üllatavalt tugevaks.

Samm: jootke takistid

Painutage ja lõigake takistite juhtmed, nagu ülal näidatud.

Asetage 330 Ω takisti kruustangidesse ja jootke meie kondensaatori transistoriüksus takisti külge. Järgige skeemi, see takisti peab kinnituma sinna, kus on transistori kollektor.

Korrake seda teise 330 Ω takistiga.

Asetage LDR kruustangidesse ja jootke meie kasvuahel selle külge. Jootmine transistori alusele.

Korda teise LDR -iga.

Lõika LDR -i pikad juhtmed keskpunkti poole.

Jootke 22 kΩ takistid LDR -juhtmete külge nii, et takistid on järjestikku.

Kõigil neljal takistil peaksid olema avatud juhtmed, mis osutavad meie vooluringi keskele (nagu pildil).

Painutage nende takistite juhtmed naabrite poole, lõigake need lühikeseks ja jootke kõik kokku. See takisti kimp on nüüd osa meie maapealsest rööpast.

Samm: jootetraadid ja toite PNP

See kondensaatorite, transistoride ja takistite üksus on meie stabiilne multivibraatorostsillaator. See on tegelikult meie aju putuka jaoks. LDR -id toimivad silmadena ja muudavad veidi meie ostsillaatori sagedust ja impulsi laiust. See vooluahel üksi ei saa kõlari mähist toita, nii et me ühendame selle oma võimsustransistoriga Q3 (BD140 või 2N4920).

Jootke positiivne rööpajuhe Q1 emitteriga.

Jootke maandusjuhtme takisti kimp.

Jootage kolmas juhe Q2 kiirgajale (pildil oranž).

Jootke see kolmas juhe Q3 alusele, võimsus pnp transistorile (2N4920).

Eemaldage positiivne rööpajuhe umbes 1 1/2 tolli allapoole ja jootke Q3 kiirguri külge.

Siinkohal meeldib mulle jootmisel paus teha ja vooluringile liberaalne läbipaistev küünelakk peale kanda. See aitab vältida lühiseid, kui vooluahel on painutatud või kokkusurutud, ning annab sellele ilmastikukindluse. Kandke julgelt mitu kihti.

Kontrollige, kas te pole vooluahelat kuskil lühistanud. Kontrollige vooluringi, et veenduda selle töös, toites punase juhtme toiteallikaga +9 V, maandades musta või pruuni juhtme ja klammerdades Q3 kollektori külge. Kasutan pisikest 5V lampi või varukõlarit. Kuna Q3 saab hakkama ainult umbes 1 ampriga, ärge kuumutage seda transistorit liiga suure võimsuse ja liiga väikese takistusega. Tehke oma arvutused (I = V/R) eeldades alalisvoolu. Teoreetiliselt on keskmine vool pulseeriva efekti tõttu rööppingel pool alalisvoolust, kuid see aitab meil jätta vigade ruumi.

Samm: lõigake välja häälmähis ja jootmine

Võtke väike odav kõlar koos töötava häälmähisega ja lõigake see välja. Alustuseks lõigake kõlari koonuse serva ümber ja veenduge, et te ei lõigata selle alt kettajuhtme pistikuid.

Lõigake või desoldeerige kottjuhtme pistikud korvi sakkidelt.

Lõigake võrgusilma vedrustus otse püsimagneti kohale.

Eemaldage häälmähis ja lõigake ära üleliigne paber ja võrk. Jätke kottjuhtmete pistikud kindlasti nii kaua kui võimalik.

Plekkige tinakaabli pistikute otsad ja jootke üks Q3 kollektori külge.

Jootke teine pistik pikendusjuhtme külge.

Eemaldage selle uue juhtme keskosa ja jootke see maandusrööpa külge.

6. samm: kujundage tiivad

Trükkisin läbipaistvusele kraana tiiva mustrid.

Tiivad saate joonistada pliiatsite ja teravate jooniste abil ka atsetaadile.

Lõbutsege tiibade värvimisel ning muutke need ainulaadseks ja huvitavaks.

Asetage atsetaatleht vana ajakirja peale ja vajutage selle abil veenidesse. Asetaadis nõgusate ja kumerate kortsude tekitamiseks vahetage ees ja taga. See mitte ainult ei lisa illusiooni tõelistest putukatiibadest, vaid tugevdab ka tiibu.

Lõika tiivad välja, kuid jäta need paariks! Jätke keskele veidi lisamaterjali, nii et meie häälmähisel on rohkem materjali, mida ümber lükata.

7. samm: siduge tiivad monokiududega

Sidumise alustamiseks vajate umbes 35 naela monokiudu, meie varasemat kruusa, käärid, tiivad, niit ja kärbse sidumispool. *Soovitatav parandus: kasutage nende tiibade toetamiseks raskemat monokiudu või õhukest traati. Pildil kujutatud ja ehitatud mudel kaotab mehaanilise efektiivsuse, kui monofilament kummardub väljapoole allapoole.

Lõika kaks, viie tolli pikkust tükki ja aseta üks tükk kruustangidesse. Siduge tiivad lõdvalt monokiududele kaheksandal joonisel.

Korda sama teise kiuduga ja teise tiivaga.

Lisasin turvalisuse tagamiseks iga tüki sõlmedesse veidi liimi. Veenduge, et liim ei takista tiibade klappimist. See peaks toimima nagu liigend ja monokiud on meie tugipunkt.

8. samm: ehitage rindkere ja pea

Selles faasis saab kõik korraga kokku.

Võtke kolme tolli tükk 100 naela monokiudu või jäik toru ja kinnitage niit selle pikkusele.

Võtke kolm, seitse tolli lillest traati ja siduge igaüks keskele kogu meie keha struktuuri pikkuse ulatuses. Need saavad olema meie jalad.

Siduge väiksemate monokiudude tagumised osad meie tiivaosast otse tagumiste jalgade taha, jättes ruumi nende pikkust hiljem uuesti reguleerida.

Leidke pildil olev magnetiline tihvt. See hoiab meie püsivat neodüümmagnetit paigal.

Siduge ehitatud ahel jalgade / keha külge.

Siduge magnetiline tihvt pea taha, kuid Q3 ette.

Siduge kehale pea taha kaks väikest hakk -sulge, nii et need kalduvad välja nagu antennid (see on puhtalt esteetiline).

Tooge väiksema monokiudude esiosad tiivaosast ettepoole ja seo need pea lähedale keha külge. Tõmmake igast tükist, veendumaks, et tiivad on tsentreeritud ja tõusevad magnetist kõrgemale.

Lõigake häälmähise paberitoru keskpunkti poole, et saaksime libistada selle sees olevate tiibade atsetaadi. Kogu see struktuur peaks hõljuma tihvti kohal, kuhu meie magnet läheb, nii et kui vool tormab läbi mähise, tõmbab magnetjõud tiivad alla ja tiibade otsad klapivad üles.

9. samm: ehitage kõht

Siduge pilliroo lüliti keha tagumise otsa külge. See on kõhu ots, kus asuvad meie tundlikud vurrud. Jootke meie maaraudtee pilliroo lüliti ühele jalale.

Joodake teine lühike traatükk pilliroo lüliti teise jala külge.

Keerake positiivne rööptraat, et luua akule suur pind.

Keerake lülitiga ühendatud uus lühike traat, et puudutada aku negatiivset või 0 V külge.

Siduge väike 12 V aku kõhule ja kinnitage akujuhtmed kindlale ühendusele. Pidin kõhule lisama paar tükki rasket monokiudu, et vältida sidumise ajal aku ülekandumist kõhu vastasküljele.

Testi seda! Kas tiivad liiguvad magneti poole? Veenduge, et magneti polaarsus on õige, järgides elektromagnetilise voolu parema käe reeglit ja kasutades püsimagneti polaarsuse määramiseks analoogkompassi. Kui ehitasite vooluringi nii, nagu ma kirjeldasin, voolab vool Q3 kollektorist läbi mähise ja aku maandusrööpa või 0 V külje poole.

Selle lõpetamiseks painutage lillest traatjalad nii, et need näeksid välja nagu vead! Proovige veidi liimi, kus jalad puutuvad kokku kehaga, kui need on liiga õhukesed. Nautige!

Palun andke mulle teada, kui teil on küsimusi. See on kindlasti peen projekt. Väike kummipael aku juhtmete vahel aitab neid paigal hoida.

Edu!

Tehnikavõistluse esimene auhind