Elektromehanički oscilator za insekte ili mlatanje: 9 koraka (sa slikama)

2025 Autor: John Day | [email protected]. Zadnja izmjena: 2025-01-23 14:37

Uvod

Pratim razvoj robotike oko 10 godina, a moje iskustvo je biologija i videografija. Ovi interesi su kružili oko moje temeljne strasti, entomologije (proučavanje insekata). Insekti su velika stvar u mnogim industrijama i bili su izvor velike inspiracije. Srećom, biologija i insekti 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 u velikoj mjeri fokusirao na svojstva insekata je umjetnost vezivanja muha. Vezivanje mušicama je metoda stvaranja mamaca za ribolov na muhe. Ovaj zanat koristi raznoliku paletu materijala i alata i zahtijeva pažljivu pažnju prema detaljima, dok se u velikoj mjeri oslanja na odgovarajuću tehniku za dovršetak prekrasnog dizajna.

Nisam se previše oduševio 3D štampanjem ili mikrokontrolerima. Ulažem napore u proizvodnju elektromehaničkih stvorenja koja ne koriste nijednu od ovih tehnologija. Čini se da, bez obzira na senzor ili mehanički izraz koji želite istražiti, sve to mora proći kroz mikrokontroler. Vratimo se malo nazad i učinimo naš mozak oscilatorom!

Ono što vam predlažem je 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 porodicu da cijene insekte i vještinu izrade.

Korak 1: Dizajnirajte svoj oscilator

Na mreži možete izabrati mnogo oscilatornih kola. Nakon što sam proučio razne sorte, osjetio sam da je najjednostavniji i najorganskiji "Astable Multivibrator". Ovo kolo se može stvoriti sa simetričnim otpornicima ili asimetrično, što rezultira neznatno različitim širinama impulsa, ovisno o tome s koje "strane" kola 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 otpornici

x2 22k Ω otpornici

x2 4,7 μF 16V kondenzatori

x2 Otpornici ovisni o svjetlu (LDR) u rasponu 0 - 30k Ω

x1 2N4920 pnp tranzistor (ručke 1 pojačalo)

x1 8+ Ω Zavojnica zvučnika

x1 Mali nemagnetni, zatvoreni trskasti prekidač

Želim malo RC vremena i male kondenzatore, pa sam odabrao otpornike od 22 k Ω sa bipolarnim kondenzatorima od 4,7 μF 16V. To rezultira otprilike 2 - 5 Hz frekvencijom osciliranja.

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

Korak 2: Počnite sa 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 kola kako bih bio siguran da uvijek znam koji dijelovi komponenti se gdje spajaju.

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

Savijte provodnike kondenzatora pod pravim kutom.

Skratite kabele na kondenzatorima i bazi tranzistora i kolektorima.

Sada postavite tranzistor u stege i dovedite lemilicu prema željenom vodiču do lemljenja. Ovo 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 stege zapravo mogu djelovati kao hladnjak za tranzistore, a arhitektura vašeg gotovog lemljenja čini ovu strukturu iznenađujuće snažnom.

Korak 3: Lemite otpornike

Savijte i odrežite vodove otpornika kao na gornjoj slici.

Postavite otpornik od 330 Ω u stege i lemite našu tranzistorsku jedinicu kondenzatora na otpornik. Slijedite shemu, ovaj otpornik mora biti pričvršćen na mjestu gdje se nalazi kolektor tranzistora.

Ponovite postupak sa drugim otpornikom od 330 Ω.

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

Ponovite sa drugim LDR -om.

Odrežite dugačke 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 lemite sve 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 -ovi funkcioniraju kao oči i malo će izmijeniti frekvenciju i širinu pulsa našeg oscilatora. Samo ovo kolo ne može napajati zavojnicu zvučnika, pa ćemo ga spojiti na Q3, naš tranzistor za napajanje (BD140 ili 2N4920).

Lemiti pozitivnu žicu na emiter Q1.

Lemite žicu uzemljene šine na snop otpornika.

Lemite treću žicu na emiter Q2 (na slici narandžasto).

Lemite ovu treću žicu na bazu Q3, strujnog pnp tranzistora (2N4920).

Odvojite pozitivnu žicu oko 1 1/2 inča prema dolje i lemite je na emiter Q3.

U ovom trenutku volim se odmoriti od lemljenja i nanijeti krug laka za nokte na krug. To će pomoći u sprječavanju kratkih spojeva ako je krug savijen ili zgnječen, a dat će i neke otpornosti na vremenske uvjete. 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 zagrijavati ovaj tranzistor s previše snage i premalim otporom. Uradite svoje proračune (I = V/R) pretpostavljajući istosmjernu struju. U teoriji, prosječna struja je polovina istosmjerne struje na naponu tračnice zbog pulsirajućeg efekta, ali to će nam pomoći da ostavimo prostor za greške.

Korak 5: Izrežite zavojnicu i lemljenje glasa

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

Odvojite ili odspojite konektore žica od šljokica s jezičaka korpe.

Izrežite mrežasti ovjes neposredno iznad stalnog magneta.

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

Pokosite vrhove žičanih konektora od šljokica i lemite ih na kolektor Q3.

Lemite drugi konektor na produžnu žicu.

Skinite središte ove nove žice i lemite je na uzemljenu šinu.

Korak 6: Dizajnirajte krila

Odštampao sam uzorke krila dizalice na prozirnost.

Također možete nacrtati krila olovkama i oštrim okom na acetatu.

Zabavite se bojeći krila i čineći ih jedinstvenim i zanimljivim.

Stavite svoj list acetata 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, već 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 stežak od ranije, škare, krila, konac i bobina za vezanje muha. *Predložena korekcija: Upotrijebite teže monofilamentne ili tanke žice za ove nosače krila. Model koji je prikazan i izrađen gubi mehaničku efikasnost 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 uzorku osam.

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 uporište.

Korak 8: Izgradite grudni koš i glavu

U ovoj fazi se sve spoji odjednom.

Uzmite komad od 3 inča monofilamentne ili krute cijevi od 100 lb i zavežite konac na njegovu duljinu.

Uzmite komade cvjetne žice od tri i sedam inča i svežite svaki u središte duž dužine našeg tijela. Ovo će biti naše noge.

Vežite zadnje dijelove manjih monofilamenta iz naše krilne jedinice odmah iza stražnjih nogu, ostavljajući prostor za kasnije prilagođavanje njihove dužine.

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

Vežite kolo koje smo izgradili na nogama / tijelu.

Pričvrstite magnetnu iglu 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 iz krilne jedinice prema naprijed i zavežite ih uz tijelo blizu glave. Povucite svaki komad kako biste bili sigurni da su krila centrirana i da se izdižu iznad magneta.

Odrežite papirnu cijev glasovne zavojnice prema sredini tako da možemo ubaciti acetat krila unutar nje. Cijela ova struktura trebala bi lebdjeti iznad igle u koju će ići naš magnet, pa kad struja projuri kroz zavojnicu, magnetska sila povlači krila prema dolje, a vrhovi krila se podižu.

Korak 9: Izgradite trbuh

Vezati trska prekidač na stražnji dio tijela. Ovo će biti vrh trbuha, gdje će se nalaziti naši osjetljivi brkovi. Lemite našu uzemljenu šinu na jednu nogu prekidača trske.

Lemite drugi kratki komad žice na drugu nogu trska.

Uvijte pozitivnu tračnicu kako biste stvorili veliku površinu za bateriju.

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

Vežite malu bateriju od 12 V na trbuh i osigurajte da vodiči baterija imaju čvrstu vezu. Morao sam dodati nekoliko komada teškog monofilamenta u trbuh kako bih spriječio da se baterija prevrne na suprotnu stranu trbuha dok sam je vezivao.

Isprobajte! Kreću li se krila prema magnetu? Uvjerite se da je polaritet magneta ispravan slijedeći desno pravilo elektromagnetske struje i koristeći analogni kompas za utvrđivanje polariteta vašeg stalnog magneta. Ako ste izgradili krug kako sam opisao, struja teče kroz kolektor Q3, kroz zavojnicu, prema uzemljenoj traci ili 0V strani baterije.

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

Javite mi ako imate pitanja. Ovo je definitivno škrti projekat. Mala gumica između provodnika baterije može im pomoći da ih drže na mjestu.

Sretno!

Prva nagrada na tehničkom takmičenju