Elektromechanikus rovar vagy csapkodó oszcillátor: 9 lépés (képekkel)

2024 Szerző: John Day | [email protected]. Utoljára módosítva: 2024-01-30 09:39

Bevezetés

Körülbelül 10 éve figyelemmel kísérem a robotika fejlődését, és a hátterem a biológia és videográfia. Ezek az érdeklődési körök keringtek a szenvedélyem, az entomológia (a rovarok tanulmányozása) körül. A rovarok sok iparágban nagy jelentőségűek, és rengeteg inspirációt adtak. Szerencsére a biológia és a rovarok egyre nagyobb szerepet kapnak a robotikában a biomimikrián és a szintetikus biológián keresztül. Különösen izgatott vagyok a rovarölők fejlődése miatt. A CIA már az 1970 -es években létrehozott egy repülő rovarölőt, és a rovarok továbbra is nagy szerepet játszanak a robotika problémáinak megoldásában. Szeretnék megosztani egy művészi módszert saját elektromechanikus rovarszobrának felépítésére.

Az egyik mesterség, amely nagy hangsúlyt fektetett a rovarok tulajdonságaira, a légykötés művészete. A légykötés olyan módszer, amellyel csalik hozhatók létre a legyező horgászathoz. Ez a mesterség sokféle anyag- és eszközpalettát alkalmaz, és gondos odafigyelést igényel a részletekre, miközben nagymértékben támaszkodik a megfelelő technikára a gyönyörű tervek elkészítéséhez.

Nem izgultam túl a 3D nyomtatás vagy a mikrovezérlők miatt. Igyekszem olyan elektromechanikus lényeket előállítani, amelyek egyik technológiát sem használják. Úgy tűnik, hogy függetlenül attól, hogy milyen érzékelőt vagy mechanikai kifejezést szeretne felfedezni, mindezt egy mikrokontrollerön keresztül kell táplálni. Vegyük egy kicsit vissza, és csináljuk az agyunkat oszcillátorrá!

Tehát azt javaslom nektek, hogy légykötöző eszközöket, anyagokat és technikát használunk alapul egy gyönyörű, könnyű, egyedi, elektromechanikus rovar létrehozásához. Ez a BEAM-szerű kinetikus szobor remélhetőleg inspirálja barátait és családját, hogy értékeljék a rovarokat és a kivitelezést.

1. lépés: Az oszcillátor tervezése

Az interneten sok oszcillátor áramkör közül lehet választani. Miután megvizsgáltam a változatosságot, úgy éreztem, hogy a legegyszerűbb és leginkább "organikus" az Astable Multivibrator. Ez az áramkör szimmetrikus ellenállásokkal vagy aszimmetrikusakkal hozható létre, ami kissé eltérő impulzusszélességet eredményez, attól függően, hogy az áramkör melyik "oldaláról" veszi a kimenetet.

Ennek az áramkörnek az összetevőit választottam:

Mennyiség: Tétel:

x1 2N4403 pnp tranzisztor

x1 2N3905 pnp tranzisztor (tükrös pin out)

x2 330 Ω ellenállás

x2 22k Ω ellenállás

x2 4,7 μF 16V -os kondenzátor

x2 Fényfüggő ellenállások (LDR) 0 - 30k Ω tartományban

x1 2N4920 pnp tranzisztor (1 erősítő fogantyú)

x1 8+ Ω Hangszórótekercs

x1 Kis nem mágneses, nem zárt nádkapcsoló

Alacsony RC időt és kis kondenzátorokat szeretnék, ezért 22 kΩ -os ellenállásokat választottam 4,7 μF 16V bipoláris kondenzátorokkal. Ez nagyjából 2 - 5 Hz rezgési frekvenciát eredményez.

Azt is szeretném, ha az áramkört a környezet befolyásolná, ezért a fényfüggő ellenállásokat (LDR) sorba állítottam a 22k ellenállásokkal. A kapcsoló egy kis nádkapcsoló, amelyet egy eldobható kamera vaku áramköréből húztak ki. Ezt a kapcsolót érzékeny bajuszként használjuk a hasán.

2. lépés: Kezdje el a forrasztást

Ezen összetevők használatával több eszközre lesz szüksége az összeforrasztáshoz. Nem fogunk perfboardot használni.

Fogjon két szemüveget, az egyik az alkatrészek, a másik a forrasztópáka tartásához.

Győződjön meg arról is, hogy van drótvágó, fogó és az áramkör modellje referenciaként. Az áramkör második verziójának prototípusát készítettem, hogy mindig tudjam, hogy az alkatrészek mely részei hol vannak rögzítve.

Hajlítsa meg a két tranzisztor vezetékét úgy, hogy a kollektor oldalra hajoljon, az alap pedig a közepe felé. Mivel a 2N4403 és a 2N3905 (a képen: BC557) különböző tűkimenettel rendelkezik, ügyeljen arra, hogy hol van az alap és a kollektor. Két azonos pnp tranzisztor használható, de nekem tetszik a tükrözött csap királis minősége. Végül is ez művészet.

Hajlítsa meg a kondenzátor vezetékét derékszögben.

Vágja rövidre a vezetékeket a kondenzátorokon, a tranzisztor -alapon és a kollektorokon.

Most helyezze a tranzisztort a satuba, és vigye a forrasztópáka felé a kívánt vezetéket a forrasztáshoz. Így mindkét keze felszabadul, hogy behozza a kondenzátort és a forrasztót, és összekapcsolja őket.

Ismételje meg ezt a lépést, hogy az egyes tranzisztorok bázisa és gyűjtői minden kondenzátorhoz csatlakozzanak.

Érdekes megjegyezni, hogy a satu valójában hűtőbordaként működhet a tranzisztorokban, és a kész forrasztási feladat felépítése meglepően erősvé teszi ezt a szerkezetet.

Lépés: Forrasztja az ellenállásokat

Hajlítsa meg és vágja le az ellenállások vezetékeit a fenti képen látható módon.

Helyezze a 330 Ω -os ellenállást a satuba, és forrasztja fel kondenzátor tranzisztor egységünket az ellenálláshoz. Kövesse a vázlatot, ennek az ellenállásnak ott kell csatlakoznia, ahol a tranzisztor kollektorja van.

Ismételje meg a második 330 Ω -os ellenállással.

Helyezze az LDR -t a satuba, és forrasztja rá növekvő áramkörünket. Forrasztás a tranzisztor bázisához.

Ismételje meg a második LDR -rel.

Vágja le az LDR hosszú vezetékeit a középpont felé.

Forrasztja a 22 kΩ -os ellenállásokat az LDR vezetékekhez úgy, hogy az ellenállások sorban legyenek.

A négy ellenállás mindegyikének nyitott vezetékekkel kell rendelkeznie az áramkörünk közepén (ahogy a képen).

Hajlítsa ezeknek az ellenállásoknak a vezetékeit a szomszédok felé, vágja rövidre, és forrassza össze mindegyiket. Ez az ellenállásköteg most a földi sínünk része.

4. lépés: Forrasztó vezetékek és a Power PNP

Ez a kondenzátorok, tranzisztorok és ellenállások egysége a mi multivibrátor oszcillátorunk. Valójában ez az agyunk a rovar számára. Az LDR -ek szemként működnek, és kissé módosítják oszcillátorunk frekvenciáját és impulzusszélességét. Ez az áramkör önmagában nem tudja táplálni a hangszórótekercset, ezért csatlakoztatjuk a Q3 -hoz, a teljesítménytranzisztorunkhoz (BD140 vagy 2N4920).

Forrasztja a pozitív sínvezetéket a Q1 kibocsátójához.

Forrasztja a földelő sín vezetéket az ellenállás kötegéhez.

Forrasztjon egy harmadik vezetéket a Q2 kibocsátójához (narancssárga képen).

Forrasztja ezt a harmadik vezetéket a Q3 alapjához, a teljesítmény pnp tranzisztorhoz (2N4920).

Csíkozza le a pozitív sínhuzalt kb. 1 1/2 hüvelykkel lefelé és forrasztja a Q3 kibocsátójához.

Ezen a ponton szeretek szünetet tartani a forrasztásban, és felkenni egy liberális réteg tiszta körömlakkot az áramkörre. Ez segít megelőzni a rövidzárlatot, ha az áramkör meghajlik vagy összecsúszik, és időjárásálló lesz. Nyugodtan vigyen fel több réteget.

Ellenőrizze, hogy sehol nem zárolta -e rövidre az áramkört. Tesztelje az áramkört, és győződjön meg arról, hogy továbbra is működik -e: a piros vezetéket +9 V -al táplálja, földelje a fekete vagy barna vezetéket, és vágja le a Q3 kollektorát. Egy apró 5 V -os lámpát vagy tartalék hangszórót használok. Mivel a Q3 csak 1 amperes teljesítményt képes kezelni, ne melegítse túl ezt a túl nagy teljesítményű és túl kis ellenállású tranzisztort. Végezze el számításait (I = V/R) egyenáram feltételezésével. Elméletileg az átlagos áram a sínfeszültség egyenáramának fele a pulzáló hatás miatt, de ez segít bennünket, hogy teret hagyjunk a hibáknak.

5. lépés: Vágja ki a hangtekercset és a forrasztást

Vegyünk egy kis olcsó hangszórót működő hangtekerccsel, és vágjuk ki. Kezdje a hangszórókúp széle körüli vágással, és ügyeljen arra, hogy ne vágja el a talmi huzalcsatlakozókat alatta.

Vágja le vagy forgassa le a talmi huzal csatlakozókat a kosár füleiről.

Vágja le a hálószuszpenziót közvetlenül az állandó mágnes felett.

Távolítsa el a hangtekercset, és vágja le a felesleges papírt és a hálót. Ügyeljen arra, hogy a talmi huzalcsatlakozókat a lehető leghosszabb ideig hagyja.

Ónítsa meg a talmi huzalcsatlakozók hegyét, és forrasztjon egyet a Q3 kollektorához.

Forrasztja a másik csatlakozót egy hosszabbító vezetékhez.

Vágja le az új vezeték közepét és forrasztja a földi sínhez.

6. lépés: Tervezze meg a szárnyakat

Cranefly szárnymintákat nyomtattam az átlátszóságra.

A szárnyakat tollal és élesítővel is felhúzhatja acetátra.

Jó szórakozást a szárnyak színezéséhez és egyedivé és érdekessé tételéhez.

Helyezze az acetátlapot egy régi tárra, és nyomja be a vénákba. Elöl és hátul felváltva homorú és domború ráncokat hozhat létre az acetátban. Ez nemcsak növeli az igazi rovarszárnyak illúzióját, hanem valójában megerősíti a szárnyakat is.

Vágja ki a szárnyakat, de hagyja őket párban! Hagyjon egy kis extra anyagot a közepén, így a hangtekercsünk több anyagot tartalmaz.

7. lépés: A szárnyakat kösse a monofilhez

A kötés megkezdéséhez körülbelül 35 font monofilre, a korábbi satura, ollóra, szárnyra, cérnára és légykötő orsóra lesz szüksége. *Javasolt korrekció: Használjon nehezebb monofil vagy vékony huzalt ezekhez a szárnytartókhoz. A képen látható és gyártott modell elveszíti mechanikai hatékonyságát, ha a monofil kifelé hajlik a lefelé menet során.

Vágjon két, öt hüvelyk hosszú darabot, és helyezzen egy darabot a satuba. Lazán kösse össze a szárnyakat a monofilhez nyolcadik ábra szerint.

Ismételje meg egy második monofildarabbal és a másik szárnnyal.

Egy kis ragasztót adtam a csomókhoz minden darabon a nagyobb biztonság érdekében. Ügyeljen arra, hogy a ragasztó ne akadályozza a szárnyak lecsapódását. Ennek állítólag csuklópántként kell működnie, és a monofil a támaszpontunk.

8. lépés: A mellkas és a fej építése

Ebben a fázisban minden egyszerre jön össze.

Vegyünk egy 3 hüvelykes, 100 font súlyú monofil vagy merev csövet, és kössük rá a szálat a hosszára.

Vegyünk három, hét hüvelyk méretű virágdrótot, és kössük mindegyiket a testünk felépítése mentén középre. Ezek lesznek a lábaink.

A kisebb monofil hátsó darabjait kösse le szárnyas egységünkről közvetlenül a hátsó lábak mögé, hagyva helyet a hosszuk későbbi beállításához.

Keresse meg a képen látható mágneses tűt. Ez tartja a helyén az állandó neodímium mágnesünket.

Kösse össze az általunk épített áramkört a lábakra / testre.

Csatlakoztassa a mágneses csapot a testhez a fej mögött, de a Q3 elé.

A fej mögé kösse a testre két kicsi hackle tollát, hogy azok előre lökjenek, mint az antennák (ez tisztán esztétikus).

Vigye előre a kisebb monofil elülső darabokat a szárny egységből, és kösse őket a testhez közel a fejhez. Húzza meg az egyes darabokat, hogy megbizonyosodjon arról, hogy a szárnyak középen vannak és a mágnes fölé emelkednek.

Vágja le a hangtekercs papírcsövét a középpont felé, hogy a benne lévő szárnyak acetátját elcsúsztassuk. Ennek az egész szerkezetnek a csap fölé kell lebegnie, ahová a mágnesünk fog menni, így amikor az áram áthalad a tekercsen, a mágneses erő lehúzza a szárnyakat, és a szárnyak csúcsa felfelé nyílik.

9. lépés: Építsd fel a hasat

Kösse a nádkapcsolót a test hátsó végére. Ez lesz a has hegye, ahol érzékeny bajuszunk lesz. Forrasztjuk földi sínünket a nádkapcsoló egyik lábához.

Forrasztjon egy második rövid huzaldarabot a nádkapcsoló másik lábához.

Göndörítse a pozitív sínvezetéket, hogy nagy felületet hozzon létre az akkumulátor számára.

Göndörítse a kapcsolóhoz csatlakoztatott új rövid vezetéket, hogy megérintse az akkumulátor negatív vagy 0 V -os oldalát.

Kössön egy kis 12 V -os elemet a hasra, és rögzítse az akkumulátor vezetékeket, hogy szilárd csatlakozás legyen. Néhány darab vastag monofil szálat kellett hozzáadnom a hashoz, hogy ne kösse össze az akkumulátort a has másik oldalán.

Teszteld! A szárnyak a mágnes felé mozognak? Győződjön meg arról, hogy a mágnes polaritása megfelelő, kövesse az elektromágneses áram jobb oldali szabályát, és analóg iránytű segítségével állapítsa meg az állandó mágnes polaritását. Ha az áramkört az általam leírtak szerint építette fel, akkor az áram a Q3 kollektorán keresztül áramlik ki a tekercsen keresztül a föld sín vagy az akkumulátor 0V oldala felé.

A befejezéshez hajlítsa meg a virágos drótlábakat, hogy olyannak tűnjön, mint a poloska! Ha túl gyenge, próbáljon ki egy kis ragasztót, ahol a lábak találkoznak a testtel. Élvezd!

Kérjük, tudassa velem, ha kérdése van. Ez határozottan fincsi projekt. Egy kis gumiszalag az akkumulátor vezetékei között segíthet a helyükön tartásukban.

Sok szerencsét!

Első díj a Tech versenyen