Elektromekanik Böcek veya Çırpma Osilatörü: 9 Adım (Resimlerle)

2024 Yazar: John Day | [email protected]. Son düzenleme: 2024-01-30 13:17

Tanıtım

Yaklaşık 10 yıldır robotiğin gelişimini takip ediyorum ve geçmişim Biyoloji ve Videografi. Bu ilgi alanları benim temel tutkum olan entomolojinin (böceklerin incelenmesi) etrafında şekillendi. Böcekler birçok endüstride önemli bir yere sahiptir ve büyük bir ilham kaynağı olmuştur. Neyse ki, biyoloji ve böcekler robotikte biyomimikri ve sentetik biyoloji yoluyla nüfuz kazanıyor. Özellikle insektotopların gelişimi beni heyecanlandırıyor. CIA, daha 1970'lerde uçan bir böcek toplayıcı yarattı ve böcekler robotikteki sorunların nasıl çözüldüğünü etkilemede büyük bir rol oynamaya devam edecek. Kendi elektromekanik böcek heykelinizi yapmanın sanatsal bir yöntemini paylaşmak istiyorum.

Böceklerin özelliklerine yoğun olarak odaklanan bir zanaat, sinek bağlama sanatıdır. Sinek Bağlama, sinek balıkçılığı için yem oluşturma yöntemidir. Bu zanaat, çeşitli malzeme ve araçlardan oluşan bir palet kullanır ve güzel tasarımları tamamlamak için uygun tekniğe büyük ölçüde güvenirken, ayrıntılara özen gösterilmesini gerektirir.

3D baskı veya Mikrodenetleyiciler konusunda çok heyecanlanmadım. Bu teknolojilerin hiçbirini kullanmayan elektromekanik canlılar üretmeye çalışıyorum. Hangi sensör veya mekanik ifadeyi keşfetmek isterseniz isteyin, hepsinin bir mikro denetleyiciden beslenmesi gerekiyor gibi görünüyor. Biraz geriye gidelim ve beynimizi bir osilatör yapalım!

Size önerdiğim şey, güzel, hafif, benzersiz, elektromekanik bir böcek yaratmak için temel olarak sinek bağlama aletleri, malzemeleri ve tekniği kullanıyoruz. Bu BEAM benzeri kinetik heykel, umarız arkadaşlarınıza ve ailenize böcekleri ve işçiliği takdir etmeleri için ilham verir.

Adım 1: Osilatörünüzü Tasarlama

Çevrimiçi olarak seçebileceğiniz birçok osilatör devresi vardır. Çeşitliliğe baktıktan sonra, en kolay ve en "organik" olanın Kararsız Multivibratör olduğunu hissettim. Bu devre simetrik dirençlerle veya asimetrik olarak oluşturulabilir, bu da çıktınızı devrenin hangi "tarafından" aldığınıza bağlı olarak biraz farklı darbe genişlikleriyle sonuçlanır.

Seçtiğim bu devrenin bileşenleri:

Adet: Ürün:

x1 2N4403 pnp transistör

x1 2N3905 pnp transistör (aynalı pin çıkışı)

x2 330 Ω dirençler

x2 22k Ω dirençler

x2 4.7 μF 16V kapasitörler

0 - 30k Ω aralığında x2 Işık Bağımlı Dirençler (LDR)

x1 2N4920 pnp transistör (1 amp idare eder)

x1 8+ Ω Hoparlör bobini

x1 Küçük manyetik olmayan, kapalı olmayan indükleme anahtarı

Düşük bir RC zamanı ve küçük kapasitörler istiyorum, bu yüzden 4.7 μF 16V bipolar Kapasitörlü 22k Ω dirençleri seçtim. Bu kabaca 2 - 5 Hz salınım frekansı ile sonuçlanır.

Ayrıca devrenin ortamdan etkilenmesini istiyorum, bu yüzden ışığa bağımlı dirençleri (LDR) 22k dirençlerle seri hale getirdim. Anahtar, tek kullanımlık bir kamera flaş devresinden çekilen küçük bir kamış anahtarıdır. Bu anahtarı karın bölgesinde hassas bıyık olarak kullanacağız.

Adım 2: Lehimlemeye Başlayın

Bu bileşenleri kullanarak, bunları birbirine lehimlemek için birkaç araca ihtiyacınız olacak. Perfboard kullanmayacağız.

Biri bileşenlerinizi tutmak için diğeri havyanızı tutmak için iki mengene alın.

Ayrıca, referans olarak tel kesici, pense ve devrenizin bir modeline sahip olduğunuzdan emin olun. Bileşenlerin hangi kısımlarının nereye takıldığını her zaman bildiğimden emin olmak için devrenin ikinci bir versiyonunu prototipledim.

Kolektör yana doğru bükülecek ve taban ortaya doğru bükülecek şekilde iki transistörün uçlarını bükün. 2N4403 ve 2N3905 (BC557 olarak gösterilmiştir) farklı pin çıkışlarına sahip olduğundan, taban ve kollektörün nerede olduğuna dikkat edin. Aynı pnp transistörlerinden ikisi kullanılabilir, ancak aynalı pimin kiral kalitesini seviyorum. Sonuçta, bu sanat.

Kondansatör uçlarını dik açılarda bükün.

Kondansatörler, transistör tabanı ve kollektörlerdeki kabloları kısa kesin.

Şimdi transistörü mengenenize yerleştirin ve havyayı lehim için istenen kurşuna doğru getirin. Bu, kapasitör ve lehimi getirmek ve bunları birbirine bağlamak için iki elinizi de serbest bırakır.

Bu adımı, her bir transistörün tabanı ve toplayıcılarının her bir kapasitöre bağlanması için tekrarlayın.

İlginçtir ki, mengene aslında transistörler için bir soğutucu görevi görebilir ve bitmiş lehim işinizin mimarisi bu yapıyı şaşırtıcı derecede güçlü kılar.

Adım 3: Dirençleri Lehimleyin

Dirençlerin uçlarını yukarıda gösterildiği gibi bükün ve kesin.

330 Ω direnci mengeneye yerleştirin ve kapasitör transistör birimimizi dirence lehimleyin. Şemayı takip edin, bu direnç, transistörün kollektörünün olduğu yere bağlanmalıdır.

İkinci 330 Ω dirençle tekrarlayın.

LDR'yi mengeneye yerleştirin ve büyüyen devremizi ona lehimleyin. Transistörün tabanına lehimleyin.

İkinci LDR ile tekrarlayın.

LDR'nin uzun uçlarını merkeze doğru kesin.

22k Ω dirençleri, dirençler seri olacak şekilde LDR uçlarına lehimleyin.

Dört direncin her biri, devremizin ortasına işaret eden açık uçlara sahip olmalıdır (resimde gösterildiği gibi).

Bu dirençlerin uçlarını komşularına doğru bükün, kısa kesin ve hepsini birbirine lehimleyin. Bu direnç demeti artık toprak rayımızın bir parçası.

Adım 4: Lehim Telleri ve Güç PNP'si

Bu kapasitör, transistör ve direnç birimi, kararsız multivibratör osilatörümüzdür. Böcek için etkili bir şekilde beynimizdir. LDR'ler göz işlevi görür ve osilatörümüzün frekansını ve darbe genişliğini biraz değiştirir. Bu devre tek başına hoparlör bobinine güç sağlayamaz, bu yüzden onu güç transistörümüz (BD140 veya 2N4920) olan Q3'e bağlayacağız.

Pozitif ray telini Q1 emitörüne lehimleyin.

Toprak rayı kablosunu direnç demetine lehimleyin.

Üçüncü bir kabloyu Q2 emitörüne lehimleyin (turuncu resimde).

Bu üçüncü kabloyu Q3'ün tabanına, güç pnp transistörüne (2N4920) lehimleyin.

Pozitif ray telini yaklaşık 1 1/2 inç aşağı soyun ve Q3 emitörüne lehimleyin.

Bu noktada, lehimlemeye ara vermeyi ve devreye liberal bir kat şeffaf oje sürmeyi seviyorum. Bu, devre bükülürse veya ezilirse kısa devreyi önlemeye yardımcı olur ve ona bir miktar hava geçirmezlik sağlar. Birkaç kat uygulamaktan çekinmeyin.

Devreyi herhangi bir yerde kısa devre yapmadığınızdan emin olmak için kontrol edin. Kırmızı kabloya +9V güç vererek, siyah veya kahverengi kabloyu topraklayarak ve Q3 toplayıcısına klipsleyerek devrenin hala çalıştığından emin olmak için devreyi test edin. Küçük bir 5V lamba veya yedek hoparlör kullanıyorum. Q3 yalnızca 1 amper civarında işleyebildiğinden, bu transistörü çok fazla güç ve çok az dirençle aşırı ısıtmayın. Hesaplamalarınızı (I=V/R) DC akım kabul ederek yapınız. Teoride, darbe etkisi nedeniyle ortalama akım, ray gerilimindeki DC akımının yarısıdır, ancak bu, hataya yer bırakmamıza yardımcı olacaktır.

Adım 5: Ses Bobini ve Lehimi Kesin

Çalışan ses bobini ile küçük, ucuz bir hoparlör alın ve kesin. Hoparlör konisinin kenarını keserek başlayın ve altındaki cicili bicili tel konektörlerini kesmediğinizden emin olun.

Cicili bicili tel konektörlerini sepet tırnaklarından klipsleyin veya sökün.

Kalıcı mıknatısın hemen üzerindeki ağ süspansiyonunu kesin.

Ses bobinini çıkarın ve fazla kağıdı ve ağı kesin. Tinsel tel konektörlerini mümkün olduğunca uzun süre bıraktığınızdan emin olun.

Tinsel tel konektörlerinin uçlarını kalaylayın ve Q3 toplayıcısına lehimleyin.

Diğer konektörü bir uzatma kablosuna lehimleyin.

Bu yeni telin ortasını soyun ve toprak rayına lehimleyin.

Adım 6: Kanatları Tasarlayın

Turna sineği kanat desenlerini şeffaflığın üzerine yazdırdım.

Asetat üzerine kalem ve sivri uçlu kanatlar da çizebilirsiniz.

Kanatları renklendirerek ve onları benzersiz ve ilginç hale getirerek eğlenin.

Asetat çarşafınızı eski bir dergi üzerine yerleştirin ve damarlara bız ile bastırın. Asetatta içbükey ve dışbükey kırışıklıklar oluşturmak için alternatif ön ve arka. Bu sadece gerçek böcek kanatları yanılsamasına katkıda bulunmakla kalmaz, aynı zamanda kanatları da güçlendirir.

Kanatları kesin, ancak bir çift olarak bırakın! Ortada biraz fazla malzeme bırakın, böylece ses bobinimizin itecek daha fazla malzemesi olur.

Adım 7: Kanatları Monofilamente Bağlayın

Bağlamaya başlamak için, daha önceki mengenemiz olan yaklaşık 35 lb. monofilament, makas, kanatlar, iplik ve bir sinek bağlama bobinine ihtiyacınız olacak. *Önerilen Düzeltme: Bu kanat destekleri için daha ağır monofilament veya ince tel kullanın. Resimdeki ve yapılan model, monofilament aşağı strok sırasında dışa doğru eğildiğinde mekanik verimini kaybeder.

Beş inç uzunluğunda iki parça kesin ve bir parçayı mengeneye yerleştirin. Kanatları monofilamente sekiz rakamı şeklinde gevşek bir şekilde bağlayın.

İkinci bir monofilament parçası ve diğer kanat ile tekrarlayın.

Ek güvenlik için her parçadaki düğümlere biraz yapıştırıcı ekledim. Tutkalın kanatların çırpma kabiliyetini engellemediğinden emin olun. Bunun bir menteşe gibi hareket etmesi gerekiyor ve monofilament bizim dayanak noktamız.

Adım 8: Toraks ve Kafayı Oluşturun

Bu aşamada her şey bir anda bir araya gelir.

100 lb. monofilament veya sert borudan üç inçlik bir parça alın ve uzunluğuna iplik bağlayın.

Üç, yedi inçlik çiçek teli alın ve her birini vücut yapımızın uzunluğu boyunca merkeze bağlayın. Bunlar bizim bacaklarımız olacak.

Kanat ünitemizden daha küçük monofilamentin arka parçalarını arka bacakların hemen arkasına bağlayın ve daha sonra uzunluklarını yeniden ayarlamak için yer bırakın.

Resimdeki gibi bir manyetik pim bulun. Bu, kalıcı neodimyum mıknatısımızı yerinde tutacaktır.

Bacaklara/vücuda kurduğumuz devreyi bağlayın.

Manyetik pimi, başın arkasında, ancak Q3'ün önünde gövdeye bağlayın.

İki küçük tüyü gövdeye, başın hemen arkasına bağlayın, böylece antenler gibi öne doğru çıkarlar (bu tamamen estetiktir).

Kanat ünitesinden daha küçük monofilamentin ön parçalarını öne getirin ve kafaya yakın bir şekilde gövdeye bağlayın. Kanatların ortalandığından ve mıknatısın üzerinde yükseldiğinden emin olmak için her bir parçayı çekin.

Ses bobininin kağıt tüpünü ortaya doğru kesin ki kanatların asetatını içine geçirebilelim. Bütün bu yapı, mıknatısımızın gideceği pimin üzerinde durmalıdır, bu nedenle akım bobinden geçtiğinde, manyetik kuvvet kanatları aşağı çeker ve kanatların uçları yukarı kalkar.

9. Adım: Karnı İnşa Edin

Kamış anahtarı gövdenin arka ucuna bağlayın. Bu, hassas bıyıklarımızın olacağı karın ucu olacak. Toprak rayımızı kamış anahtarın bir ayağına lehimleyin.

Manyetik anahtarın diğer ayağına ikinci bir kısa tel parçası lehimleyin.

Pil için geniş bir yüzey alanı oluşturmak için pozitif ray telini kıvırın.

Akünün negatif veya 0V tarafına dokunmak için anahtara bağlı yeni kısa kablo parçasını kıvırın.

Karnına küçük bir 12V pil bağlayın ve pil uçlarını sağlam bir bağlantıya sahip olacak şekilde sabitleyin. Pilin takarken karnın karşı tarafına dönmesini önlemek için karnına birkaç parça ağır monofilament eklemek zorunda kaldım.

Deneyin! Kanatlar mıknatısa doğru hareket ediyor mu? Elektromanyetik akımın sağ el kuralını izleyerek ve kalıcı mıknatısınızın polaritesini belirlemek için bir analog pusula kullanarak mıknatısın polaritesinin doğru olduğundan emin olun. Devreyi anlattığım gibi kurduysanız, akım Q3'ün kolektöründen bobin içinden ve akünün toprak rayına veya 0V tarafına doğru akıyor.

Bitirmek için, çiçekli tel ayakları istediğiniz gibi böcek gibi görünecek şekilde bükün! Bacaklar çok zayıfsa, bacakların gövdeyle birleştiği yerde biraz tutkal deneyin. Eğlence!

Herhangi bir sorunuz varsa lütfen bana bildirin. Bu kesinlikle titiz bir proje. Pilin uçları arasındaki küçük bir lastik bant onları yerinde tutmaya yardımcı olabilir.

İyi şanlar!

Teknoloji Yarışmasında Birincilik Ödülü