Електромеханичен осцилатор за насекоми или махане: 9 стъпки (със снимки)

2024 Автор: John Day | [email protected]. Последно модифициран: 2024-01-30 07:50

Въведение

Следя развитието на роботиката от около 10 години и моят опит е биология и видеография. Тези интереси са обиколили основната ми страст, ентомологията (изследването на насекомите). Насекомите са голяма работа в много индустрии и са били източник на голямо вдъхновение. За щастие, биологията и насекомите придобиват влияние в роботиката чрез биомимикрия и синтетична биология. Особено съм развълнуван от напредъка на инсектотоптерите. ЦРУ създаде летящ инсектотоптър още през 70 -те години на миналия век и насекомите ще продължат да играят голяма роля в влиянието върху решаването на проблемите в роботиката. Искам да споделя артистичен метод за изграждане на собствена електромеханична скулптура на насекоми.

Един занаят, който се е фокусирал силно върху свойствата на насекомите, е изкуството за връзване на мухи. Fly Tying е метод за създаване на примамки за риболов на мухи. Този занаят използва разнообразна палитра от материали и инструменти и изисква внимателно внимание към детайлите, като същевременно разчита силно на подходяща техника за завършване на красив дизайн.

Не съм се вълнувал твърде много от 3D печат или микроконтролери. Полагам усилия да произведа електромеханични същества, които не използват нито една от тези технологии. Изглежда, че без значение какъв сензор или механичен израз искате да изследвате, всичко трябва да се подава през микроконтролер. Нека да го върнем малко назад и да направим мозъка ни осцилатор!

Така че това, което ви предлагам, е, че използваме инструменти, материали и техника за връзване на мухи като основа за създаване на красиво, леко, уникално, електромеханично насекомо. Тази кинетична скулптура, подобна на BEAM, се надяваме да вдъхнови приятелите и семейството ви да оценят насекомите и майсторството.

Стъпка 1: Проектиране на вашия осцилатор

Има много схеми на осцилатор, от които да избирате онлайн. След като разгледах разнообразието, почувствах, че най -лесният и най -„органичен“е Астабилният мултивибратор. Тази верига може да бъде създадена със симетрични резистори или асиметрична, което води до малко по -различна ширина на импулса, в зависимост от коя „страна“на веригата приемате изхода си.

Компонентите за тази схема, която избрах, са:

Брой: Артикул:

x1 2N4403 pnp транзистор

x1 2N3905 pnp транзистор (огледален изход)

резистори x2 330 Ω

x2 22k Ω резистори

x2 4,7 μF 16V кондензатори

x2 Светлозависими резистори (LDR) в диапазон 0 - 30k Ω

x1 2N4920 pnp транзистор (дръжка 1 усилвател)

x1 8+ Ω Бобина на високоговорителите

x1 Малък немагнитен, незатворен тръстиков превключвател

Искам ниско време на RC и малки кондензатори, затова избрах 22k Ω резистори с биполярни кондензатори 16V 4.7 μF 16V. Това води до приблизително 2 - 5 Hz честота на трептене.

Също така искам веригата да бъде въздействана от околната среда, затова поставям резистори, зависими от светлината (LDR), последователно с 22k резистори. Превключвателят е малък тръстиков превключвател, изваден от веригата на светкавицата на камерата за еднократна употреба. Ще използваме този превключвател като чувствителни мустаци по корема.

Стъпка 2: Започнете запояване

Използвайки тези компоненти, ще ви трябват няколко инструмента, за да ги споите заедно. Няма да използваме перфборд.

Вземете две типове, едната да държи компонентите ви, а другата да държи поялника ви.

Също така се уверете, че имате референтни ножове, клещи и модел на вашата схема. Прототипирах втора версия на схемата, за да съм сигурен, че винаги знам кои части от компонентите къде се прикрепят.

Огънете проводниците на двата транзистора така, че колекторът да се огъне отстрани, а основата да се огъне към средата. Тъй като 2N4403 и 2N3905 (на снимката като BC557) имат различни изводи, внимавайте внимателно къде са основата и колекторът. Могат да се използват два еднакви pnp транзистора, но ми харесва хиралното качество на огледалния извод. В крайна сметка това е изкуство.

Огънете проводниците на кондензатора под прав ъгъл.

Прекъснете проводниците на кондензаторите и транзисторната основа и колекторите.

Сега поставете транзистора във вашия менгеме и приведете поялника към желания проводник към спойка. Това освобождава двете ви ръце, за да вкарате кондензатора и спойката и да ги свържете заедно.

Повторете тази стъпка, така че основата и колекторите на всеки транзистор да се прикрепят към всеки кондензатор.

Интересно е да се отбележи, че менгемето всъщност може да действа като радиатор за транзисторите и архитектурата на завършената работа с спойка прави тази структура изненадващо здрава.

Стъпка 3: Запоявайте резисторите

Огънете и изрежете проводниците на резисторите, както е показано на снимката по -горе.

Поставете резистора 330 Ω в менгемето и запоявайте нашия кондензаторен транзисторен блок към резистора. Следвайте схемата, този резистор трябва да се прикрепи там, където е колекторът на транзистора.

Повторете с втория резистор от 330 Ω.

Поставете LDR в менгемето и запоявайте нашата нарастваща верига към него. Припой към основата на транзистора.

Повторете с втория LDR.

Изрежете дългите проводници на LDR към центъра.

Запоявайте 22k Ω резисторите към LDR проводниците, така че резисторите да са последователни.

Всеки от четирите резистора трябва да има отворени проводници, сочещи в центъра на нашата верига (както е на снимката).

Огънете проводниците на тези резистори към съседите им, скъсете ги и запойте всички заедно. Този резисторен пакет сега е част от нашата наземна релса.

Стъпка 4: Запояване проводници и захранване PNP

Тази единица от кондензатори, транзистори и резистори е нашият стабилен мултивибрационен осцилатор. Ефективно е нашият мозък за насекомото. LDR функционират като очи и леко ще променят честотата и широчината на пулса на нашия осцилатор. Само тази схема не може да захранва бобината на високоговорителя, така че ще я свържем с Q3, нашия захранващ транзистор (BD140 или 2N4920).

Запоявайте положителния релсов проводник към излъчвателя на Q1.

Запоявайте проводника на заземителната релса към резисторния сноп.

Запояйте трети проводник към излъчвателя на Q2 (изобразен като оранжев).

Запоявайте този трети проводник към основата на Q3, захранващия pnp транзистор (2N4920).

Разделете положителния релсов проводник на около 1 1/2 инча надолу и запоявайте към излъчвателя на Q3.

В този момент обичам да си почина малко от запояване и да нанеса на веригата обилен слой прозрачен лак за нокти. Това ще помогне за предотвратяване на къси панталони, ако веригата е огъната или смачкана, и ще му осигури известна устойчивост на атмосферни влияния. Чувствайте се свободни да нанесете няколко слоя.

Проверете дали никъде не сте скъсили веригата. Тествайте веригата, за да се уверите, че все още работи, като захранвате червения проводник с +9V, заземявате черния или кафявия проводник и го подрязвате към колектора на Q3. Използвам малка 5V лампа или резервен високоговорител. Тъй като Q3 може да се справи само с около 1 усилвател, не прегрявайте този транзистор с твърде много мощност и твърде малко съпротивление. Направете вашите изчисления (I = V/R), приемайки постоянен ток. На теория средният ток е половината от постоянния ток при напрежението на релсите поради пулсиращия ефект, но това ще ни помогне да оставим място за грешки.

Стъпка 5: Изрежете гласова бобина и спойка

Вземете малък евтин високоговорител с работеща гласова бобина и го изрежете. Започнете с изрязване около ръба на конуса на високоговорителя и внимавайте да не отрежете съединителите на тел отдолу.

Издърпайте или разпаяйте конекторите на тел от телчетата от кошниците.

Нарежете мрежестото окачване точно над постоянния магнит.

Извадете звуковата бобина и отрежете излишната хартия и мрежа. Не забравяйте да оставите съединителите на тенекела възможно най -дълго.

Изрежете върховете на съединителите за тел и ги запойте към колектора на Q3.

Запоявайте другия конектор към удължителен проводник.

Отлепете центъра на тази нова жица и я запояйте към заземяващата шина.

Стъпка 6: Проектирайте крилата

Отпечатах шаблони на крила на кран на прозрачност.

Можете също така да нарисувате крилата с помощта на химикалки и остриета върху ацетат.

Забавлявайте се да оцветявате крилата и да ги правите уникални и интересни.

Поставете ацетатния лист върху старо списание и натиснете във вените с шило. Редувайте се отпред и отзад, за да създадете вдлъбнати и изпъкнали гънки в ацетата. Това не само добавя към илюзията за истински крила на насекоми, но всъщност укрепва и крилата.

Изрежете крилата, но ги оставете като чифт! Оставете малко допълнителен материал в центъра, така че нашата гласова бобина да има повече материал, с който да се движите.

Стъпка 7: Привържете крилата към монофиламент

За да започнете връзването, ще ви трябват около 35 фунта монофиламент, нашите менгеме от по -рано, ножици, крила, конец и бобина за връзване на муха. *Предложена корекция: Използвайте по -тежки монофилни нишки или тънка жица за тези опори за крила. Изобразеният и изработен модел губи механична ефективност, когато монофиламентът се навежда навън по време на ход надолу.

Нарежете две парчета с дължина пет инча и поставете едно парче в менгемето. Разхлабете свободно крилата към монофиламента по модел осем.

Повторете с второ парче монофиламент и другото крило.

Добавих малко лепило към възлите на всяко парче за допълнителна сигурност. Уверете се, че лепилото не пречи на крилата да се размахват. Предполага се, че това действа като панта, а монофилът е нашата опорна точка.

Стъпка 8: Изградете гръдния кош и главата

През тази фаза всичко се събира наведнъж.

Вземете три инчово парче от 100 фунта монофиламент или твърда тръба и завържете конеца по дължината му.

Вземете три, седем инчови парчета флорална тел и завържете всяка в центъра по дължината на тялото ни. Това ще са нашите крака.

Вържете задните парчета от по -малки мононишки от нашето крило точно зад задните крака, оставяйки място да коригирате по -късно дължината им.

Намерете магнитен щифт като този на снимката. Това ще задържи нашия постоянен неодимов магнит на място.

Обвържете веригата, която изградихме върху краката / тялото.

Завържете магнитния щифт върху тялото зад главата, но пред Q3.

Завържете две малки пера от пера на тялото точно зад главата, така че да изпъкнат напред като антени (това е чисто естетично).

Донесете предните парчета по -малки мононишки от крилото напред и ги завържете върху тялото близо до главата. Издърпайте всяко парче, за да сте сигурни, че крилата са центрирани и се издигат над магнита.

Изрежете хартиената тръба на гласовата намотка към центъра, за да можем да плъзнем ацетата на крилата вътре в нея. Цялата тази структура трябва да виси над щифта, където ще отиде нашият магнит, така че когато токът се втурва през бобината, магнитната сила издърпва крилата надолу и върховете на крилата се размахват.

Стъпка 9: Изградете корема

Завържете тръстиковия превключвател на задния край на тялото. Това ще бъде върхът на корема, където ще бъдат нашите чувствителни мустаци. Запоявайте нашата наземна релса към единия крак на тръстиковия превключвател.

Запояйте второ късо парче тел към другия крак на тръстиковия превключвател.

Навийте положителния релсов проводник, за да създадете голяма повърхност за батерията.

Свийте новото късо жило, свързано към превключвателя, за да докоснете отрицателната или 0V страна на батерията.

Завържете малка 12V батерия към корема и закрепете проводниците на батерията, за да имат стабилна връзка. Трябваше да добавя няколко парчета тежки мононишки към корема, за да предотвратя преобръщане на батерията в противоположната страна на корема, докато я връзвам.

Изпробвайте го! Крилата движат ли се към магнита? Уверете се, че полярността на магнита е правилна, като следвате правилото на електромагнитния ток от дясната страна и използвате аналогов компас, за да установите полярността на вашия постоянен магнит. Ако сте изградили веригата, както описах, токът изтича през колектора на Q3, през бобината и към заземителната релса или 0V страната на батерията.

За да го завършите, огънете цветните телени крака, за да изглеждат толкова бъгове, колкото искате! Опитайте малко лепило, където краката се срещат с тялото, ако са твърде крехки. Наслади се!

Моля, уведомете ме, ако имате въпроси. Това определено е изискан проект. Малка гумена лента между проводниците на батерията може да помогне да ги задържите на място.

Късмет!

Първа награда в техническия конкурс