Elektromehanički oscilator insekata ili mlatanje: 9 koraka (sa slikama)

2024 Autor: John Day | [email protected]. Zadnja promjena: 2024-01-30 09:33

Uvod

Pratim razvoj robotike oko 10 godina, a moje je iskustvo biologija i videografija. Ti su interesi kružili oko moje temeljne strasti, entomologije (proučavanje insekata). Insekti su velika stvar u mnogim industrijama i bili su izvor velike inspiracije. Srećom, biologija i kukci dobivaju utjecaj na robotiku putem biomimikrije i sintetičke biologije. Posebno sam uzbuđen napretkom insektotoptera. CIA je već 1970 -ih stvorila letećeg insektotoptera, a insekti će nastaviti igrati veliku ulogu u utjecaju na rješavanje problema u robotici. Želim podijeliti umjetničku metodu izgradnje vlastite elektromehaničke skulpture insekata.

Jedan zanat koji se jako usredotočio na svojstva insekata je umjetnost vezivanja muha. Vezanje muhama je metoda stvaranja mamaca za ribolov na muhe. Ovaj zanat koristi raznoliku paletu materijala i alata i zahtijeva pažljivu pozornost prema detaljima, dok se u velikoj mjeri oslanja na odgovarajuću tehniku za dovršetak lijepih dizajna.

Nisam se previše uzbudio zbog 3D ispisa ili mikrokontrolera. Ulažem napore u proizvodnju elektromehaničkih stvorenja koja ne koriste nijednu od ovih tehnologija. Čini se da bez obzira na to koji senzor ili mehanički izraz želite istražiti, sve se mora napajati putem mikrokontrolera. Vratimo se malo unatrag i učinimo naš mozak oscilatorom!

Stoga vam predlažem da koristimo alate, materijale i tehniku za vezivanje muha kao temelj za stvaranje prekrasnog, laganog, jedinstvenog, elektromehaničkog insekta. Nadamo se da će ova kinetička skulptura nalik ZRAKU nadahnuti vaše prijatelje i obitelj da cijene insekte i vještinu izrade.

Korak 1: Dizajnirajte svoj oscilator

Na internetu možete izabrati mnogo oscilatornih krugova. Nakon što sam se pozabavio raznolikošću, osjetio sam da je najjednostavniji i "najorganskiji" postojani multivibrator. Ovaj se krug može stvoriti simetričnim otpornicima ili asimetričnim, što rezultira neznatno različitim širinama impulsa, ovisno o tome s koje "strane" kruga izlazite.

Komponente za ovo kolo koje sam odabrao su:

Količina: Stavka:

x1 2N4403 pnp tranzistor

x1 2N3905 pnp tranzistor (zrcaljeni pin out)

x2 330 Ω otpornika

x2 22k Ω otpornika

x2 4,7 μF 16V kondenzatori

x2 svjetlo ovisni otpornici (LDR) u rasponu 0 - 30k Ω

x1 2N4920 pnp tranzistor (ručke 1 pojačalo)

x1 8+ Ω Zavojnica zvučnika

x1 Mali nemagnetski, zatvoreni trskasti prekidač

Želim nisko RC vrijeme i male kondenzatore, pa sam odabrao 22k Ω otpornike s bipolarnim kondenzatorima od 4,7 μF 16V. To rezultira otprilike 2 - 5 Hz frekvencijom titranja.

Također želim da na krug utječe okolina, pa sam stavio otpornike ovisne o svjetlu (LDR) u seriju s otpornicima od 22 k. Prekidač je mali trskasti prekidač izvučen iz kruga bljeskalice fotoaparata za jednokratnu upotrebu. Ovaj prekidač ćemo koristiti kao osjetljive brkove na trbuhu.

Korak 2: Počnite s lemljenjem

Koristeći te komponente, trebat će vam nekoliko alata za njihovo lemljenje. Nećemo koristiti perfboard.

Uhvatite dvije štitnike, jednu za držanje komponenti, a drugu za lemilicu.

Također, provjerite imate li rezače za žice, kliješta i model vašeg kruga kao referencu. Prototipirao sam drugu verziju kruga kako bih bio siguran da uvijek znam koji se dijelovi komponenti gdje spajaju.

Savijte vodiče dva tranzistora tako da se kolektor savija u stranu, a baza se savija prema sredini. Budući da 2N4403 i 2N3905 (na slici BC557) imaju različite izlaze, pažljivo obratite pozornost na to gdje se nalaze baza i kolektor. Mogla bi se koristiti dva ista pnp tranzistora, ali sviđa mi se kiralna kvaliteta zrcalnog izlaza. Uostalom, ovo je umjetnost.

Savijte provodnike kondenzatora pod pravim kutom.

Prekinite kabele na kondenzatorima i bazi tranzistora i kolektorima.

Sada postavite tranzistor u stege i dovedite lemilicu prema željenom vodiču do lemljenja. To oslobađa obje vaše ruke da unesete kondenzator i lemljenje te ih spojite.

Ponovite ovaj korak tako da se baza i kolektori svakog tranzistora spoje na svaki kondenzator.

Zanimljivo je napomenuti da škripci zapravo mogu djelovati kao hladnjak tranzistora, a arhitektura vašeg gotovog posla s lemljenjem čini ovu strukturu iznenađujuće snažnom.

Korak 3: Lemite otpornike

Savijte i izrežite vodove otpornika kao na gornjoj slici.

Stavite otpornik od 330 Ω u škripac i lemite našu tranzistorsku jedinicu kondenzatora na otpornik. Slijedite shemu, ovaj otpornik mora biti pričvršćen tamo gdje je kolektor tranzistora.

Ponovite postupak s drugim otpornikom od 330 Ω.

Postavite LDR u stege i zalemite naš rastući krug na njega. Lemljenje na bazu tranzistora.

Ponovite s drugim LDR -om.

Odrežite duge vodiče LDR -a prema sredini.

Lemite otpornike od 22 k Ω na LDR vodiče tako da su otpornici u nizu.

Svaki od četiri otpornika trebao bi imati otvorene vodiče usmjerene u središte našeg kruga (kao na slici).

Savijte vodove ovih otpornika prema njihovim susjedima, prekinite ih i sve ih lemite zajedno. Ovaj snop otpornika sada je dio naše uzemljene tračnice.

Korak 4: Lemljene žice i Power PNP

Ova jedinica kondenzatora, tranzistora i otpornika je naš stabilni multivibratorski oscilator. To je zapravo naš mozak za insekte. LDR -i funkcioniraju kao oči i malo će izmijeniti frekvenciju i širinu pulsa našeg oscilatora. Samo ovaj krug ne može napajati zavojnicu zvučnika, pa ćemo ga spojiti na Q3, naš tranzistor za napajanje (BD140 ili 2N4920).

Lemiti pozitivnu tračnicu na emiter Q1.

Lemite žicu uzemljene tračnice na snop otpornika.

Lemite treću žicu na odašiljač Q2 (na slici narančasto).

Lemite ovu treću žicu na bazu Q3, tranzistor snage pnp (2N4920).

Odvojite pozitivnu tračnicu otprilike 1 1/2 inča prema dolje i lemite je na odašiljač Q3.

U ovom trenutku volim se odmoriti od lemljenja i na krug nanijeti liberalni sloj prozirnog laka za nokte. To će pomoći u sprječavanju kratkih hlača ako je krug savijen ili zgnječen, te će mu dati neke vremenske uvjete. Slobodno nanesite nekoliko slojeva.

Provjerite niste li negdje kratki spoj. Testirajte krug kako biste bili sigurni da još uvijek radi napajanjem crvene žice s +9V, uzemljenjem crne ili smeđe žice i pričvršćivanjem na kolektor Q3. Koristim sićušnu 5V lampu ili rezervni zvučnik. Budući da Q3 može podnijeti samo oko 1 pojačalo, nemojte pretjerano zagrijavati ovaj tranzistor s previše snage i premalim otporom. Učinite svoje proračune (I = V/R) pretpostavljajući istosmjernu struju. U teoriji je prosječna struja upola manja od istosmjerne struje pri naponu tračnice zbog pulsirajućeg učinka, ali to će nam pomoći da ostavimo prostora za pogreške.

Korak 5: Izrežite glasovnu zavojnicu i lemilo

Uzmite mali jeftini zvučnik s radnom zavojnicom i izrežite ga. Počnite s rezanjem oko ruba konusa zvučnika i pazite da ne prerežete konektore žice ispod pleha.

Spojite ili odspojite konektore žica od šljokica s jezičaka košare.

Izrežite mrežasti ovjes neposredno iznad stalnog magneta.

Uklonite zavojnicu glasa i odrežite višak papira i mreže. Pazite da konektore žice ostavite što je dulje moguće.

Zakačite vrhove žičanih konektora sa šljokicama i lemite ih na kolektor Q3.

Lemite drugi konektor na produžnu žicu.

Skinite središte ove nove žice i lemite je na tračnicu za uzemljenje.

Korak 6: Dizajnirajte krila

Ispisao sam uzorke krila dizalice na prozirnost.

Krila također možete nacrtati olovkama i oštrim olovkama na acetatu.

Zabavite se bojeći krila i čineći ih jedinstvenim i zanimljivim.

Stavite svoj acetatni list na stari časopis i šilom utisnite ga u vene. Naizmjence sprijeda i straga za stvaranje konkavnih i konveksnih nabora u acetatu. Ovo ne samo da dodaje iluziju pravih krila insekata, nego zapravo i jača krila.

Izrežite krila, ali ostavite ih kao par! Ostavite malo dodatnog materijala u sredini kako bi naša glasovna zavojnica imala više materijala za kretanje.

Korak 7: Vežite krila za monofilament

Da biste započeli s vezanjem, trebat će vam monofilament od 35 funti, naš ranije vijak, škare, krila, konac i klatnica za vezanje muhe. *Predloženi ispravak: Za te nosače krila upotrijebite teže monofilamentne ili tanke žice. Model koji je prikazan i izrađen gubi mehaničku učinkovitost kada se monofilament savije prema van tijekom hoda prema dolje.

Izrežite dva komada dugačka pet centimetara i stavite jedan komad u škripac. Labavo vežite krila za monofilament u obliku osmice.

Ponovite s drugim komadom monofilamenta i drugim krilom.

Dodao sam malo ljepila u čvorove na svakom komadu radi dodatne sigurnosti. Uvjerite se da ljepilo ne ometa sposobnost krila da se zalepe. Ovo bi se trebalo ponašati kao šarke, a monofilament je naša uporišna točka.

Korak 8: Izgradite grudni koš i glavu

U ovoj fazi se sve spoji odjednom.

Uzmite komad od 100 inča monofilamenta ili krute cijevi od 100 lb i zavežite konac na njegovu duljinu.

Uzmite cvjetne žice od tri i sedam inča i svežite svaki u središte duž naše tjelesne građe. Ovo će biti naše noge.

Vežite stražnje dijelove manjih monofilamenta iz naše krilne jedinice odmah iza stražnjih nogu, ostavljajući prostor za kasnije podešavanje njihove duljine.

Pronađite magnetnu iglu poput ove na slici. Ovo će zadržati naš stalni neodimijski magnet na mjestu.

Vezati krug koji smo izgradili na noge / tijelo.

Pričvrstite magnetski zatik na tijelo iza glave, ali ispred Q3.

Zavežite dva mala perja na tijelo odmah iza glave kako bi virile naprijed poput antena (ovo je čisto estetski).

Donesite prednje komade manjih monofilamenta s krilne jedinice prema naprijed i zavežite ih uz tijelo uz glavu. Povucite svaki komad kako biste bili sigurni da su krila centrirana i da se izdižu iznad magneta.

Odrežite papirnatu cijev glasovne zavojnice prema sredini kako bismo mogli ubaciti acetat krila unutar nje. Cijela ova struktura trebala bi lebdjeti iznad igle u koju će ući naš magnet, pa kad struja projuri kroz zavojnicu, magnetska sila povlači krila prema dolje, a vrhovi krila lepršaju.

Korak 9: Izgradite trbuh

Priključite trska na stražnji dio tijela. Ovo će biti vrh trbuha, gdje će se nalaziti naši osjetljivi brkovi. Lemimo našu uzemljenu tračnicu na jednu nogu trska.

Lemite drugi kratki komad žice na drugu nogu trska.

Uvijte pozitivnu tračnicu kako biste stvorili veliku površinu za bateriju.

Novi kratki komad žice spojen na prekidač uvijte tako da dodirne negativnu ili 0V stranu baterije.

Vežite malu bateriju od 12 V na trbuh i pričvrstite izvode za bateriju tako da imaju čvrstu vezu. Morao sam dodati nekoliko komada teških monofilamenta u trbuh kako bih spriječio da se baterija prevrne na suprotnu stranu trbuha dok sam je vezivala.

Isprobajte! Kreću li se krila prema magnetu? Provjerite je li polaritet magneta ispravan slijedeći desno pravilo elektromagnetske struje i pomoću analognog kompasa utvrdite polaritet vašeg stalnog magneta. Ako ste sklopili krug kako sam opisao, struja teče kroz kolektor Q3, kroz zavojnicu, prema uzemljenoj traci ili 0V strani baterije.

Da biste to dovršili, savijte nožice od cvjetne žice kako biste izgledali kao bubica koliko želite! Isprobajte malo ljepila na mjestima gdje se noge spajaju s tijelom ako su previše krhke. Uživati!

Javite mi ako imate pitanja. Ovo je definitivno fin projekt. Mala gumica između kabela baterije može im pomoći da ih drže na mjestu.

Sretno!

Prva nagrada na tehničkom natjecanju