Oscilator electromecanic sau oscilator: 9 pași (cu imagini)

2024 Autor: John Day | [email protected]. Modificat ultima dată: 2024-01-30 11:41

Introducere

Urmăresc dezvoltarea roboticii de aproximativ 10 ani, iar background-ul meu este Biologie și Videografie. Aceste interese mi-au orbitat pasiunea subiacentă, entomologia (studiul insectelor). Insectele sunt o mare problemă în multe industrii și au fost sursa unei mari inspirații. Din fericire, biologia și insectele câștigă influență în robotică prin biomimicie și biologie sintetică. Sunt deosebit de entuziasmat de progresul insectotopterelor. CIA a creat un insectotopter zburător încă din anii 1970, iar insectele vor continua să joace un rol important în influențarea modului în care problemele din robotică sunt rezolvate. Vreau să împărtășesc o metodă artistică de construire a propriei sculpturi de insecte electromecanice.

O ambarcațiune care s-a concentrat puternic asupra proprietăților insectelor este arta legării muștelor. Legarea muștelor este o metodă de creare a nălucilor pentru pescuitul cu muște. Această ambarcațiune folosește o paletă diversă de materiale și instrumente și necesită o atenție atentă la detalii, bazându-se în același timp pe tehnica adecvată pentru a finaliza modele frumoase.

Nu m-am entuziasmat prea mult de tipărirea 3D sau de microcontrolere. Fac eforturi pentru a produce creaturi electromecanice care nu folosesc niciuna dintre aceste tehnologii. Se pare că, indiferent de senzorul sau expresia mecanică pe care doriți să o explorați, totul trebuie să se alimenteze printr-un microcontroler. Să-l luăm puțin înapoi și să facem din creierul nostru un oscilator!

Deci, ceea ce vă propun este că folosim instrumente, materiale și tehnică de legare a muștelor ca bază pentru crearea unei insecte frumoase, ușoare, unice, electromecanice. Această sculptură cinetică de tip BEAM vă va inspira prietenii și familia să aprecieze insectele și măiestria.

Pasul 1: Proiectarea oscilatorului

Există multe circuite oscilatoare pentru a alege online. După ce am analizat o varietate, am simțit că cel mai ușor și mai „organic” a fost Astable Multivibrator. Acest circuit poate fi creat cu rezistențe simetrice sau asimetrice, rezultând lățimi de impuls ușor diferite, în funcție de „partea” circuitului de la care luați ieșirea.

Componentele pentru acest circuit pe care le-am ales sunt:

Cantitate: Articol:

x1 2N4403 tranzistor pnp

x1 2N3905 tranzistor pnp (pin oglindit)

x2 rezistențe de 330 Ω

x2 rezistențe de 22k Ω

x2 4.7 μF 16V condensatori

x2 Rezistențe dependente de lumină (LDR) în intervalul 0 - 30k Ω

x1 2N4920 tranzistor pnp (manere 1 amp)

x1 8+ Ω Bobină difuzor

x1 Mic comutator reed nemagnetic, neînchis

Vreau un timp RC redus și condensatori mici, așa că am ales rezistențe de 22k Ω cu condensatori bipolari de 4,7 μF 16V. Acest lucru duce la o frecvență de oscilație de aproximativ 2 - 5 Hz.

De asemenea, vreau ca circuitul să fie efectuat de mediu, așa că am pus rezistențe dependente de lumină (LDR) în serie cu rezistențele de 22k. Comutatorul este un mic comutator reed extras dintr-un circuit de bliț al camerei de unică folosință. Vom folosi acest comutator ca mustăți sensibile pe abdomen.

Pasul 2: Începeți lipirea

Folosind aceste componente, veți avea nevoie de mai multe instrumente pentru a le lipi împreună. Nu vom folosi un perfboard.

Luați două vizete, una pentru a vă ține componentele și cealaltă pentru a ține fierul de lipit.

De asemenea, asigurați-vă că aveți tăietoare de sârmă, clește și un model al circuitului dvs. ca referință. Am protejat o a doua versiune a circuitului pentru a mă asigura că știu întotdeauna ce părți ale componentelor se atașează unde.

Îndoiți cablurile celor două tranzistoare astfel încât colectorul să se îndoaie în lateral, iar baza să se îndoaie spre mijloc. Deoarece 2N4403 și 2N3905 (ilustrat ca BC557) au ieșiri diferite ale pinilor, păstrați o atenție atentă la locul unde se află baza și colectorul. Ar putea fi folosiți doi dintre aceiași tranzistori pnp, dar îmi place calitatea chirală a pinului oglindit. La urma urmei, aceasta este artă.

Îndoiți cablurile condensatorului în unghi drept.

Tăiați scurt cablurile de pe condensatori și baza tranzistorului și colectoare.

Acum puneți tranzistorul în menghina dvs. și aduceți fierul de lipit în direcția dorită în lipit. Acest lucru vă eliberează ambele mâini pentru a aduce condensatorul și lipirea și le atașați împreună.

Repetați acest pas, astfel încât baza și colectoarele fiecărui tranzistor să se atașeze la fiecare condensator.

Interesant de remarcat, menghina poate acționa de fapt ca un radiator pentru tranzistoare, iar arhitectura lucrării de lipit terminate face această structură surprinzător de puternică.

Pasul 3: lipiți rezistențele

Îndoiți și tăiați cablurile rezistențelor așa cum se arată în imaginea de mai sus.

Așezați rezistorul de 330 Ω în menghină și lipiți unitatea de tranzistor a condensatorului pe rezistor. Urmați schema, acest rezistor trebuie să se atașeze acolo unde este colectorul tranzistorului.

Repetați cu al doilea rezistor de 330 Ω.

Așezați LDR în menghină și lipiți circuitul nostru în creștere. Lipiți la baza tranzistorului.

Repetați cu al doilea LDR.

Tăiați cablurile lungi ale LDR spre centru.

Lipiți rezistențele de 22k Ω pe cablurile LDR astfel încât rezistențele să fie în serie.

Fiecare dintre cele patru rezistențe ar trebui să aibă cabluri deschise care arată în centrul circuitului nostru (așa cum se arată în imagine).

Îndoiți firele acestor rezistențe către vecinii lor, tăiați-le scurt și lipiți-le pe toate împreună. Acest pachet de rezistențe face acum parte din șina noastră de sol.

Pasul 4: Sârmă de lipit și PNP de alimentare

Această unitate de condensatori, tranzistoare și rezistențe este oscilatorul nostru multivibrator. Este efectiv creierul nostru pentru insectă. LDR-urile funcționează ca ochi și vor modifica ușor frecvența și lățimea pulsului oscilatorului nostru. Acest circuit singur nu poate alimenta bobina difuzorului, așa că îl vom conecta la Q3, tranzistorul nostru de putere (BD140 sau 2N4920).

Lipiți firul pozitiv al șinei pe emițătorul Q1.

Lipiți firul șinei de împământare la pachetul de rezistențe.

Lipiți un al treilea fir la emițătorul Q2 (ilustrat ca portocaliu).

Lipiți acest al treilea fir la baza Q3, tranzistorul de putere pnp (2N4920).

Îndepărtați firul pozitiv al șinei cu aproximativ 1 1/2 inci în jos și lipiți-l la emițătorul Q3.

În acest moment, îmi place să iau o pauză de la lipire și să aplic un strat liberal de ojă transparentă pe circuit. Acest lucru va ajuta la prevenirea scurtcircuităților dacă circuitul este îndoit sau strâns și îi va oferi o rezistență la intemperii. Nu ezitați să aplicați mai multe straturi.

Verificați pentru a vă asigura că nu ați scurtcircuitat circuitul nicăieri. Testați circuitul pentru a vă asigura că funcționează în continuare alimentând firul roșu cu + 9V, împământând firul negru sau maro și prinzându-l pe colectorul Q3. Folosesc o lampă minusculă de 5V sau un difuzor de rezervă. Deoarece Q3 poate rezolva doar 1 amp, nu încălziți acest tranzistor cu prea multă putere și rezistență prea mică. Faceți calculele (I = V / R) presupunând curent continuu. În teorie, curentul mediu este jumătate din curentul continuu la tensiunea șinei datorită efectului pulsatoriu, dar acest lucru ne va ajuta să lăsăm loc pentru erori.

Pasul 5: Decupați bobina vocală și lipirea

Luați un difuzor mic, ieftin, cu bobină vocală funcțională și decupați-l. Începeți prin tăierea în jurul marginii conului difuzorului și asigurați-vă că nu tăiați conectorii de sârmă de beteală dedesubt.

Decupați sau desudați conectorii de sârmă din beteală din filele coșului.

Tăiați suspensia de plasă chiar deasupra magnetului permanent.

Scoateți bobina vocală și tăiați excesul de hârtie și plasă. Asigurați-vă că lăsați conectorii sârmei de beteală cât mai mult posibil.

Întindeți vârfurile conectorilor de sârmă de beteală și lipiți unul pe colectorul Q3.

Lipiți celălalt conector pe un fir de prelungire.

Îndepărtați centrul acestui nou fir și lipiți-l pe șina de sol.

Pasul 6: Proiectați aripile

Am imprimat modele de aripi cranefly pe transparență.

De asemenea, puteți desena aripile folosind pixuri și ascuțite pe acetat.

Distrează-te colorând aripile și făcându-le unice și interesante.

Așezați foaia de acetat pe o revistă veche și apăsați în vene cu un punte. Alternați fața și spatele pentru a crea cute concavă și convexă în acetat. Acest lucru nu numai că se adaugă iluziei unor aripi de insecte adevărate, dar întărește și aripile.

Tăiați aripile, dar lăsați-le ca o pereche! Lăsați puțin material suplimentar în centru, astfel încât bobina noastră vocală să aibă mai mult material de împins.

Pasul 7: Legați aripile de monofilament

Pentru a începe legarea, veți avea nevoie de aproximativ 35 lb monofilament, menghina noastră de mai devreme, foarfece, aripi, fir și o bobină de legare a muștei. * Corecție sugerată: Utilizați monofilament mai greu sau fir subțire pentru aceste suporturi de aripi. Modelul ilustrat și construit își pierde eficiența mecanică atunci când monofilamentul se înclină spre exterior în timpul cursei descendente.

Tăiați două bucăți, de cinci centimetri lungime și așezați o bucată în menghină. Legați ușor aripile de monofilament într-un model de figura opt.

Repetați cu o a doua bucată de monofilament și cealaltă aripă.

Am adăugat puțin adeziv la nodurile de pe fiecare piesă pentru o siguranță sporită. Asigurați-vă că lipiciul nu obstrucționează capacitatea aripilor de a bate. Acest lucru ar trebui să acționeze ca o balama și monofilamentul este punctul nostru principal.

Pasul 8: Construiește toracele și capul

Totul se reunește simultan în această fază.

Luați o bucată de trei inch de monofilament de 100 lb sau tub rigid, și legați firul pe lungimea acestuia.

Luați trei, șapte inci bucăți de sârmă florală și legați fiecare în centru de-a lungul structurii corpului nostru. Acestea vor fi picioarele noastre.

Legați piesele din spate ale monofilamentului mai mic de la unitatea noastră de aripi chiar în spatele picioarelor din spate, lăsând loc pentru a regla lungimea lor mai târziu.

Găsiți un știft magnetic ca cel din imagine. Aceasta va menține magnetul nostru permanent de neodim la locul său.

Legați circuitul pe care l-am construit pe picioare / corp.

Legați știftul magnetic pe corp în spatele capului, dar în fața Q3.

Legați două pene mici pe corp chiar în spatele capului, astfel încât să se arunce în față ca antenele (acest lucru este pur estetic).

Aduceți piesele din față ale monofilamentului mai mic din unitatea de aripă înainte și legați-le pe corp aproape de cap. Trageți de fiecare piesă pentru a vă asigura că aripile sunt centrate și se ridică deasupra magnetului.

Tăiați tubul de hârtie al bobinei vocale spre centru, astfel încât să putem strecura acetatul aripilor în interiorul acestuia. Întreaga structură ar trebui să se deplaseze deasupra știftului unde va merge magnetul nostru, astfel încât atunci când curentul trece prin bobină, forța magnetică trage aripile în jos și vârfurile aripilor se ridică în sus.

Pasul 9: Construiește abdomenul

Legați comutatorul de stuf pe capătul din spate al corpului. Acesta va fi vârful abdomenului, unde vor fi mustățile noastre sensibile. Soldați șina noastră de sol la un picior al comutatorului de stuf.

Lipiți o a doua bucată scurtă de sârmă la celălalt picior al comutatorului de stuf.

Buclați firul pozitiv al șinei pentru a crea o suprafață mare pentru baterie.

Buclați noua bucată scurtă de fir conectată la comutator pentru a atinge partea negativă sau 0V a bateriei.

Legați o baterie mică de 12V pe abdomen și fixați cablurile bateriei pentru a avea o conexiune solidă. A trebuit să adaug câteva piese de monofilament greu pe abdomen pentru a preveni rasturnarea bateriei în partea opusă a abdomenului pe măsură ce o legam.

Testează-l! Aripile se îndreaptă spre magnet? Asigurați-vă că polaritatea magnetului este corectă urmând regula de la dreapta a curentului electromagnetic și folosind o busolă analogică pentru a stabili polaritatea magnetului permanent. Dacă ați construit circuitul așa cum am descris, curentul curge în colectorul Q3, prin bobină și către șina de sol sau partea 0V a bateriei.

Pentru a-l termina, îndoiți picioarele din sârmă florală pentru a arăta la fel de bug ca doriți! Încercați un pic de lipici în cazul în care picioarele se întâlnesc cu corpul dacă sunt prea fragile. Bucurați-vă!

Vă rog să-mi spuneți dacă aveți întrebări. Acesta este cu siguranță un proiect minunat. O bandă mică de cauciuc între cablurile bateriei poate ajuta la menținerea lor în poziție.

Noroc!

Premiul I în concursul de tehnologie