Электромеханикалық жәндіктер немесе ілулі осциллятор: 9 қадам (суреттермен)

2024 Автор: John Day | [email protected]. Соңғы өзгертілген: 2024-01-30 10:23

Кіріспе

Мен робототехниканың дамуын 10 жыл бойы қадағалап келемін, ал мамандығым - биология мен видеография. Бұл қызығушылықтар менің негізгі құмарлығымды, энтомологияны (жәндіктерді зерттеу) айналдырды. Жәндіктер көптеген салаларда үлкен мәміле болып табылады және үлкен шабыт көзі болды. Бақытымызға орай, биология мен жәндіктер биомимикрия мен синтетикалық биология арқылы робототехникада маңызды орын алады. Әсіресе, инсектитоптердің прогресі мені қатты қуантады. ЦРУ 1970 жылдары ұшатын инсектитоптер құрды және жәндіктер робот техникасындағы мәселелердің шешілуіне әсер етуде үлкен рөл атқарады. Мен жәндіктердің электромеханикалық мүсінін жасаудың көркем әдісімен бөліскім келеді.

Жәндіктердің қасиеттеріне көп көңіл бөлген қолөнердің бірі - шыбын байлау өнері. Шыбын байлау - бұл шыбын балық аулауға арналған жемшөп жасау әдісі. Бұл қолөнер әр түрлі материалдар мен құралдардың палитрасын қолданады және әдемі конструкцияларды аяқтау үшін тиісті техникаға сүйене отырып, бөлшектерге мұқият қарауды қажет етеді.

Мен 3D басып шығаруға немесе микроконтроллерге қатты қызғанған жоқпын. Мен осы технологиялардың ешқайсысын қолданбайтын электромеханикалық тіршілік иелерін шығаруға тырысамын. Қандай сенсор немесе механикалық өрнек зерттегіңіз келсе де, бәрі микроконтроллер арқылы берілуі керек сияқты. Оны сәл қайтарып алып, миымызды осцилляторға айналдырайық!

Мен сізге ұсынатыным - біз шыбын байлауға арналған құралдарды, материалдар мен техниканы әдемі, жеңіл, бірегей, электромеханикалық жәндіктерді құру үшін негіз ретінде қолданамыз. Бұл BEAM тәрізді кинетикалық мүсін сіздің достарыңыз бен отбасыңызды жәндіктер мен қолөнерді бағалауға шабыттандырады деп үміттенемін.

1 -қадам: осциллятордың дизайны

Интернеттен таңдау үшін көптеген осциллятор схемалары бар. Әртүрлілікті қарап шыққаннан кейін мен ең қарапайым және «органикалық» Astable мультивибратор екенін сездім. Бұл схеманы симметриялы резисторлармен немесе асимметриялы түрде жасауға болады, нәтижесінде импульстің ені сәл өзгеше болады, бұл сіздің шығыс тізбегіңіздің қай жағынан алынғанына байланысты.

Мен таңдаған осы схеманың компоненттері:

Саны: Элемент:

x1 2N4403 pnp транзисторы

x1 2N3905 pnp транзисторы (айналы түйреуіш)

x2 330 дюймдік резисторлар

x2 22k Ω резисторлар

x2 4,7 мкФ 16В конденсаторлар

x2 Жарыққа тәуелді резисторлар (LDR) 0 - 30кΩ диапазонында

x1 2N4920 pnp транзисторы (тұтқасы 1 ампер)

x1 8+ Ω Динамик катушкасы

x1 Магнитті емес, жабық емес қамыс қосқышы

Мен RC уақыты мен кіші конденсаторларды алғым келеді, сондықтан мен 4,7 мкФ 16В биполярлы конденсаторлары бар 22 кΩ резисторларды таңдадым. Бұл шамамен 2 - 5 Гц тербеліс жиілігіне әкеледі.

Мен сондай -ақ тізбектің қоршаған орта әсерінен болғанын қалаймын, сондықтан мен жарыққа тәуелді резисторларды (LDR) 22к резисторлармен қатар қойдым. Коммутатор - камераның бір реттік жарқылынан алынған шағын қамысты қосқыш. Біз бұл қосқышты іштегі сезімтал мұрт ретінде қолданамыз.

2 -қадам: Дәнекерлеуді бастаңыз

Бұл компоненттерді қолдана отырып, оларды біріктіру үшін сізге бірнеше құрал қажет болады. Біз перформанды қолданбаймыз.

Екі висканы ұстаңыз, біреуі сіздің компоненттеріңізді, екіншісі - дәнекерлегішті ұстау үшін.

Сондай -ақ, анықтама ретінде сым кескіштер, қысқыштар және тізбегіңіздің үлгісі бар екеніне көз жеткізіңіз. Мен компоненттердің қай бөліктері қайда бекітілетінін білу үшін тізбектің екінші нұсқасын жасадым.

Екі транзистордың сымдарын коллектор бүйірге, ал негіз ортасына қарай иілетін етіп бүгіңіз. 2N4403 және 2N3905 (BC557 суреті) әр түрлі түйреуіштерге ие болғандықтан, негіз мен коллектордың қай жерде екеніне мұқият назар аударыңыз. Бірдей pnp транзисторларының екеуін қолдануға болады, бірақ маған айнадағы түйреуіштің хиральдық сапасы ұнайды. Өйткені, бұл өнер.

Конденсатор сымдарын тік бұрышпен бүгіңіз.

Конденсаторлар мен транзисторлық база мен коллекторлардың сымдарын қысқартыңыз.

Енді транзисторды вискаңызға салыңыз да, дәнекерлегішті дәнекерлеуге қажетті қорғасынға қарай жеткізіңіз. Бұл екі қолды да конденсатор мен дәнекерлеуді қосуға және оларды біріктіруге босатады.

Әр транзистордың негізі мен коллекторлары әр конденсаторға бекітілуі үшін осы қадамды қайталаңыз.

Бір қызығы, виске транзисторлар үшін жылу қабылдағыш ретінде әрекет ете алады және сіздің дайын дәнекерлеу жұмысыңыздың архитектурасы бұл құрылымды мықты етеді.

3 -қадам: Резисторларды дәнекерлеңіз

Жоғарыда көрсетілгендей резисторлардың ұштарын бүгіңіз және кесіңіз.

330 дюймдік резисторды вискаға салыңыз және конденсатордың транзисторлық блогын резисторға дәнекерлеңіз. Схеманы орындаңыз, бұл резистор транзистордың коллекторы орналасқан жерге бекітілуі керек.

Екінші 330 Ω резистормен қайталаңыз.

LDR -ді виске салыңыз және оған біздің өсіп келе жатқан тізбегімізді дәнекерлеңіз. Транзистордың негізіне дәнекерлеу.

Екінші LDR көмегімен қайталаңыз.

LDR -дің ұзын сымдарын орталыққа қарай кесіңіз.

LDR -ге 22кΩ резисторларды дәнекерлеу резисторлар тізбектей болады.

Төрт резистордың әрқайсысында тізбегіміздің ортасында ашық суреттер болуы керек (суретте).

Бұл резисторлардың сымдарын көршілеріне қарай бүгіңіз, оларды қысқартып, барлығын бірге дәнекерлеңіз. Бұл резисторлық топтама енді біздің жер үсті рельсінің бөлігі болып табылады.

4 -қадам: Дәнекерлеу сымдары мен қуат PNP

Бұл конденсаторлар, транзисторлар мен резисторлардың бірлігі - бұл біздің мультивибратордың керемет осцилляторы. Бұл жәндіктер үшін біздің миымыз. LDRs көз ретінде жұмыс істейді және біздің осциллятордың жиілігі мен импульстік енін сәл өзгертеді. Бұл тізбек қана динамик катушкасын қоректендіре алмайды, сондықтан біз оны Q3 транзисторына қосамыз (BD140 немесе 2N4920).

Оң рельсті сымды Q1 эмитентіне дәнекерлеңіз.

Жерге арналған рельсті сымды резистор пучкасына дәнекерлеңіз.

Үшінші сымды Q2 эмитентіне дәнекерлеңіз (суретте қызғылт сары).

Үшінші сымды Q3 базасына дәнекерлеңіз, қуатты pnp транзисторы (2N4920).

Оң рельсті сымды шамамен 1 1/2 дюйм төмен түсіріп, Q3 эмитентіне дәнекерлеңіз.

Осы кезде мен дәнекерлеуге үзіліс жасап, лиральды лакпен либералды лак қолдаймын. Бұл тізбек бүгілген немесе қысылған жағдайда қысқа шорттың алдын алуға көмектеседі және оған ауа райына төзімділік береді. Бірнеше қабатты қолдануға болады.

Электр тізбегін еш жерде қысқартпағаныңызға көз жеткізіңіз. Қызыл сымды +9В қуатпен қосу, қара немесе қоңыр сымды жерге қосу және Q3 коллекторына қыстыру арқылы тізбектің жұмыс істеп тұрғанын тексеріңіз. Мен кішкентай 5В шамды немесе қосалқы динамикті қолданамын. Q3 тек 1 амп шамасында жұмыс істей алатындықтан, бұл транзисторды тым қуатты және тым аз қарсылықпен қыздырмаңыз. Тұрақты токты ескере отырып, есептеулерді жасаңыз (I = V/R). Теория бойынша, орташа ток рельсті кернеуде тұрақты токтың жартысына тең, бірақ бұл бізге қателікке орын қалдыруға көмектеседі.

5 -қадам: Дауыс катушкасы мен дәнекерлеуді кесіңіз

Дауыстық орамасы бар шағын арзан динамикті алыңыз және оны кесіңіз. Динамик конусының шетін кесуден бастаңыз және оның астындағы шнурлы сым қосқыштарын кесіп алмаңыз.

Кәрзеңке ілгектерінен жалпақ сым қосқыштарын қысыңыз немесе сөндіріңіз.

Тұрақты магниттің үстінде торлы суспензияны кесіңіз.

Дауыс катушкасын алып тастаңыз және артық қағаз мен торды кесіңіз. Мүмкіндігінше ұзын сым қосқыштарын қалдырыңыз.

Сым коннекторларының ұштарын қаңылтырмен бекітіп, 3 -тоқсандағы коллекторға дәнекерлеңіз.

Басқа қосқышты ұзартқыш сымға дәнекерлеңіз.

Осы жаңа сымның ортасын алып тастаңыз және оны жердегі рельске дәнекерлеңіз.

6 -қадам: Қанаттардың дизайнын жасаңыз

Мен мөлдірлікке қанаттардың үлгілерін басып шығардым.

Қанаттар мен қаламдарды ацетатқа тартып алуға болады.

Қанаттарды бояп, оларды бірегей және қызықты етіп көңілді өткізіңіз.

Ацетат парағыңызды ескі журналға салыңыз да, тамырға шанышқымен басыңыз. Ацетатта ойыс және дөңес қыртыстар жасау үшін алдыңғы және артқы жағына ауысыңыз. Бұл жәндіктердің шынайы қанаттарының елесін қосады, сонымен қатар қанаттарын күшейтеді.

Қанаттарын кесіңіз, бірақ оларды жұп ретінде қалдырыңыз! Ортасында кішкене қосымша материал қалдырыңыз, сонда біздің дауысты орамда айналдыруға көбірек материал болады.

7 -қадам: Қанаттарды монофиламентке байлаңыз

Байланыстыруды бастау үшін сізге 35 фунтқа жуық монофиламент қажет, біздің бұрынғысынша вискамыз, қайшы, қанаттар, жіп және шыбын байлау орамасы. *Ұсынылған түзету: бұл қанатты тіректер үшін ауыр монофиламентті немесе жіңішке сымды қолданыңыз. Монофиламент төмен түсу кезінде сыртқа қисайғанда суреттелген және салынған модель механикалық тиімділігін жоғалтады.

Ұзындығы бес дюйм болатын екі бөлікті кесіп, бір бөлікті вискаға салыңыз. Қанаттарын монофиламентке сегіздік үлгіде байлап қойыңыз.

Монофиламенттің екінші бөлігімен және екінші қанатпен қайталаңыз.

Қауіпсіздікті қамтамасыз ету үшін әр бөліктің түйіндеріне кішкене желім қостым. Желімнің қанаттардың ұшуына кедергі жасамайтынына көз жеткізіңіз. Бұл ілмек сияқты әрекет етуі керек, ал монофиламент - біздің тірек.

8 -қадам: Кеуде қуысы мен басын жасаңыз

Бұл кезеңде барлығы бірден қосылады.

Үш дюймдік 100 фунт монофиламентті немесе қатты құбырды алыңыз да, ұзындығына жіпті байлаңыз.

Үш, жеті дюймдік гүл сымдарын алыңыз және олардың әрқайсысын дене құрылымының ұзындығына қарай ортасына байлаңыз. Бұл біздің аяқтарымыз болады.

Кішкене монофиламенттің артқы бөліктерін артқы аяқтардың артында біздің қанат бірлігімізден байлаңыз, олардың ұзындығын кейінірек түзетуге мүмкіндік береді.

Суреттегідей магнитті түйреуішті табыңыз. Бұл біздің тұрақты неодим магнитімізді орнында ұстайды.

Біз салған тізбекті аяққа / денеге байлаңыз.

Магниттік түйреуішті денеге бастың артында, бірақ Q3 алдында байлаңыз.

Бастың артындағы денеге екі кішкентай қауырсынды байлаңыз, сонда олар антенна тәрізді алға қарай шығады (бұл эстетикалық).

Кішкене монофиламенттің алдыңғы бөліктерін қанат қондырғысынан алға қарай апарып, оларды басына жақын денеге байлаңыз. Қанаттардың орталықта екеніне көз жеткізу үшін әр бөлікті тартыңыз және магниттен жоғары көтеріңіз.

Дауыс катушкасының қағаз түтігін ортасына қарай кесіңіз, сонда біз оның қанаттарының ацетатын сырғыта аламыз. Бұл құрылым біздің магнит кететін түйреуіштің үстінде болуы керек, сондықтан ток катушкадан өткен кезде магниттік күш қанаттарын төмен түсіреді және қанаттарының ұштары жоғары көтеріледі.

9 -қадам: іш қуысын жасаңыз

Қамыс қосқышты корпустың артқы жағына байлаңыз. Бұл іштің ұшы болады, онда біздің сезімтал мұртшалар болады. Біздің темір жолды қамыстың қосқышының бір аяғына дәнекерлеңіз.

Сымның екінші қысқа бөлігін қамыс қосқышының екінші аяғына дәнекерлеңіз.

Батарея үшін үлкен беткі аймақ жасау үшін оң рельсті сымды бұраңыз.

Батареяның теріс немесе 0В жағына тию үшін қосқышқа қосылған жаңа қысқа сымды бұраңыз.

Кішкентай 12В аккумуляторды ішке байлаңыз және батареяның берік қосылымға ие болуын қамтамасыз етіңіз. Батареяны ішке қаратып қарама -қарсы жаққа аударып алмау үшін ішке бірнеше ауыр монофиламентті қосуға тура келді.

Оны сынап көріңіз! Қанаттар магнитке қарай қозғала ма? Электромагниттік токтың оң жақ ережесін сақтай отырып және тұрақты магниттің полярлығын анықтау үшін аналогты компасты қолдану арқылы магниттің полярлығының дұрыстығына көз жеткізіңіз. Егер сіз тізбекті мен сипаттағандай құрған болсаңыз, ток Q3 коллекторынан катушка арқылы және аккумулятордың жердегі рельсіне немесе 0В жағына қарай ағып жатыр.

Оны аяқтау үшін гүлді сымның аяқтарын бүктеп, қалағаныңызша қате жасаңыз! Кішкене желім қолданып көріңіз, егер аяғы денеге сәйкес келмесе. Ләззат алыңыз!

Сұрақтарыңыз болса, маған хабарлаңыз. Бұл, әрине, күрделі жоба. Батарея сымдарының арасындағы шағын резеңке таспа оларды орнында ұстауға көмектеседі.

Іске сәт!

Техникалық байқаудың бірінші жүлдесі