نوسان ساز حشره الکترومکانیکی یا فلپینگ: 9 مرحله (همراه با تصاویر)

2024 نویسنده: John Day | [email protected]. آخرین اصلاح شده: 2024-01-30 08:52

معرفی

من حدود 10 سال است که توسعه رباتیک را دنبال می کنم و سابقه من زیست شناسی و فیلمبرداری است. این علایق در مدار علاقه من ، حشره شناسی (مطالعه حشرات) قرار گرفته است. حشرات در بسیاری از صنایع یک معامله بزرگ هستند و منبع الهام زیادی نیز بوده اند. خوشبختانه ، زیست شناسی و حشرات از طریق زیست تقلید و زیست شناسی مصنوعی در رباتیک تأثیر می گذارند. من به ویژه از پیشرفت حشره کش ها هیجان زده هستم. CIA در اوایل دهه 1970 یک حشره کش پرنده ایجاد کرد و حشرات همچنان نقش مهمی در تأثیر مشکلات حل شده در رباتیک ایفا خواهند کرد. من می خواهم یک روش هنری برای ساخت مجسمه الکترومکانیکی حشرات خود به اشتراک بگذارم.

یکی از صنایع دستی که به شدت روی خواص حشرات تمرکز کرده است هنر بستن مگس است. Fly Tying روشی برای ایجاد وسوسه برای ماهیگیری مگس است. این کاردستی از طیف وسیعی از مواد و ابزار استفاده می کند و نیاز به توجه دقیق به جزئیات دارد ، در حالی که برای تکمیل طرح های زیبا به شدت به تکنیک مناسب تکیه می کند.

من در مورد چاپ سه بعدی یا میکروکنترلرها خیلی هیجان زده نشده ام. من در تلاش هستم تا موجودات الکترومکانیکی را تولید کنم که از هیچ کدام از این فناوری ها استفاده نمی کنند. به نظر می رسد مهم نیست که چه حسگر یا بیان مکانیکی را می خواهید کشف کنید ، همه چیز باید از طریق میکروکنترلر تغذیه شود. اجازه دهید کمی آن را پس بگیریم و مغزمان را به یک نوسان ساز تبدیل کنیم!

بنابراین آنچه من به شما پیشنهاد می کنم این است که ما از ابزارها ، مواد و تکنیک بستن مگس به عنوان پایه ای برای ایجاد یک حشره زیبا ، سبک ، منحصر به فرد و الکترومکانیکی استفاده می کنیم. این مجسمه جنبشی شبیه به BEAM امیدوار است که دوستان و خانواده شما را تشویق کند تا از حشرات و صنایع دستی قدردانی کنند.

مرحله 1: طراحی نوسان ساز خود را

مدارهای نوسان ساز زیادی وجود دارد که می توانید از بین آنها یکی را انتخاب کنید. پس از بررسی انواع مختلف ، احساس کردم که ساده ترین و "ارگانیک" ترین مولتی ویبراتور Astable است. این مدار را می توان با مقاومت های متقارن یا نامتقارن ایجاد کرد و در نتیجه عرض پالس کمی متفاوت است ، بسته به اینکه "خروجی" شما از کدام "طرف" مدار گرفته می شود.

اجزای این مدار که من انتخاب کردم عبارتند از:

تعداد: مورد:

x1 2N4403 pnp ترانزیستور

x1 2N3905 pnp ترانزیستور (پین آینه خارج شده)

مقاومت x2 330 Ω

مقاومتهای x2 22k Ω

x2 4.7 μF خازن 16 ولت

x2 مقاومتهای وابسته به نور (LDR) در محدوده 0 - 30k Ω

x1 2N4920 pnp ترانزیستور (دسته 1 آمپر)

کویل بلندگو x1 8+ Ω

x1 سوئیچ کوچک غیر مغناطیسی ، بسته نشده

من زمان RC کم و خازن های کوچک می خواهم ، بنابراین مقاومت های 22k Ω را با خازن های دو قطبی 4.7 μF 16V 4.7 انتخاب کردم. این فرکانس نوسان تقریباً 2 - 5 هرتز را در پی دارد.

من همچنین می خواهم مدار تحت تأثیر محیط قرار گیرد ، بنابراین مقاومتهای وابسته به نور (LDR) را با مقاومتهای 22k در سری قرار می دهم. سوئیچ یک سوئیچ کوچک نی است که از مدار فلش یکبار مصرف دوربین خارج شده است. ما از این سوئیچ به عنوان سبیل های حساس روی شکم استفاده می کنیم.

مرحله 2: شروع به لحیم کاری کنید

با استفاده از آن قطعات ، به ابزارهای متعددی برای لحیم کاری آنها نیاز دارید. ما قصد نداریم از یک تخته چوبی استفاده کنیم.

دو روکش بگیرید ، یکی برای نگه داشتن اجزای شما و دیگری برای نگه داشتن لحیم کاری شما.

همچنین ، مطمئن شوید که سیم برش ، انبردست و مدلی از مدار خود به عنوان مرجع دارید. من نسخه دوم مدار را نمونه اولیه کرده ام تا مطمئن شوم که همیشه می دانم کدام قسمت از اجزا به کجا متصل می شوند.

سرهای دو ترانزیستور را خم کنید تا کلکتور به طرفین خم شود و پایه به سمت وسط خم شود. از آنجا که 2N4403 و 2N3905 (تصویر BC557) دارای خروجی پین متفاوتی هستند ، به محل پایه و کلکتور دقت کنید. از دو ترانزیستور pnp مشابه می توان استفاده کرد ، اما من از کیفیت کایرال پین آینه ای خوشم می آید. بالاخره این هنر است.

خطوط خازن را در زاویه راست خم کنید.

سیمها را روی خازنها و پایه ترانزیستور و کلکتورها کوتاه کنید.

حالا ترانزیستور را در گیره خود قرار دهید و آهن لحیم کاری را به سمت سربی مورد نظر ببرید تا لحیم شود. این کار هر دو دست شما را آزاد می کند تا خازن و لحیم را وارد کرده و به هم وصل کنید.

این مرحله را تکرار کنید تا پایه و جمع کننده های هر ترانزیستور به هر خازنی متصل شوند.

نکته قابل توجه این است که گلف واقعاً می تواند برای ترانزیستورها به عنوان مخزن حرارتی عمل کند و معماری کار لحیم کاری شما این ساختار را به طرز شگفت آوری قوی می سازد.

مرحله 3: مقاومت ها را لحیم کنید

مطابق تصویر بالا سیم های مقاومت را خم کرده و برش دهید.

مقاومت 330 Ω را در گیره قرار دهید و واحد ترانزیستور خازن ما را به مقاومت لحیم کنید. شماتیک را دنبال کنید ، این مقاومت باید به محل جمع کننده ترانزیستور متصل شود.

با مقاومت دوم 330 Ω تکرار کنید.

LDR را در کاسه قرار دهید و مدار در حال رشد ما را به آن بچسبانید. به پایه ترانزیستور لحیم می شود.

با LDR دوم این کار را تکرار کنید.

خطوط طویل LDR را به سمت مرکز ببرید.

مقاومتهای 22k Ω را به سیمهای LDR بچسبانید تا مقاومتها به صورت سری باشند.

هر یک از چهار مقاومت باید دارای سرهای باز باشد که در مرکز مدار ما (همانطور که در تصویر نشان داده شده است) نشان داده شود.

سر این مقاومت ها را به سمت همسایه های خود خم کنید ، آنها را کوتاه کرده و همه آنها را با هم لحیم کنید. این بسته مقاومت در حال حاضر بخشی از راه آهن زمینی ما است.

مرحله 4: سیم های لحیم کاری و PNP قدرت

این واحد خازن ها ، ترانزیستورها و مقاومت ها یک نوسان ساز چند لرزه ای استوار ما است. این به طور موثر مغز ما برای حشره است. LDR ها به عنوان چشم عمل می کنند و فرکانس و پهنای نوسان ساز ما را کمی تغییر می دهند. این مدار به تنهایی نمی تواند سیم پیچ بلندگو را تغذیه کند ، بنابراین ما آن را به Q3 ، ترانزیستور قدرت (BD140 یا 2N4920) وصل می کنیم.

سیم ریل مثبت را به امیتر Q1 لحیم کنید.

سیم راه آهن زمین را به دسته مقاومت بچسبانید.

سیم سوم را به ساطع کننده Q2 (در تصویر نارنجی) لحیم کنید.

این سیم سوم را به پایه Q3 ، ترانزیستور pnp قدرت (2N4920) لحیم کنید.

سیم ریل مثبت را در حدود 1 1/2 اینچ پایین بیاورید و به امیتر Q3 بچسبانید.

در این مرحله ، من دوست دارم از لحیم کاری استراحت کنم و یک لایه آزاد از لاک ناخن شفاف به مدار بزنم. این امر در صورت خم شدن یا پیچ خوردن از شورت جلوگیری می کند و به آن عایق آب و هوا می دهد. با خیال راحت چندین لایه بزنید.

بررسی کنید تا مطمئن شوید مدار را در هیچ جایی کوتاه نکرده اید. با تغذیه سیم قرمز با +9 ولت ، اتصال سیم مشکی یا قهوه ای و اتصال به کلکتور Q3 ، مدار را آزمایش کنید تا مطمئن شوید که هنوز کار می کند. من از لامپ کوچک 5 ولت یا بلندگوی یدکی استفاده می کنم. از آنجا که Q3 فقط می تواند در حدود 1 آمپر کار کند ، این ترانزیستور را با قدرت زیاد و مقاومت بسیار کم داغ نکنید. محاسبات خود را (I = V/R) با فرض جریان DC انجام دهید. از لحاظ تئوری ، جریان متوسط به دلیل اثر پالس ، نیمی از جریان DC در ولتاژ ریل است ، اما این به ما کمک می کند تا جایی برای خطا بگذاریم.

مرحله 5: سیم پیچ و لحیم صدا را قطع کنید

یک بلندگوی کوچک ارزان قیمت با سیم پیچ صدا بردارید و آن را قطع کنید. با برش در اطراف لبه مخروط بلندگو شروع کنید و مطمئن شوید که اتصالات سیم حلقه ای را در زیر قطع نکنید.

اتصالات سیم حلقه را از زبانه های سبد جدا کنید یا از آنها جدا کنید.

تعلیق مش را درست بالای آهنربای دائمی برش دهید.

سیم پیچ صدا را برداشته و کاغذ و مش اضافی را برش دهید. اطمینان حاصل کنید که اتصالات سیم حلقه را تا آنجا که ممکن است ترک کنید.

نوک اتصالات سیم مفتول را قلع دهید و یکی را به کلکتور Q3 بچسبانید.

اتصال دهنده دیگر را به سیم فرمت لحیم کنید.

مرکز این سیم جدید را بردارید و آن را به ریل زمین لحیم کنید.

مرحله 6: طراحی بالها

من الگوهای بال cranefly را روی شفافیت چاپ کردم.

همچنین می توانید بالها را با استفاده از قلم و نوک تیز روی استات بکشید.

از رنگ آمیزی بالها و منحصر به فرد و جالب بودن لذت ببرید.

ورق استات خود را روی یک مجله قدیمی قرار دهید و با یک سنجاق به رگها فشار دهید. جلو و عقب را جایگزین کنید تا چین های مقعر و محدب در استات ایجاد شود. این نه تنها به توهم بال حشرات واقعی می افزاید ، بلکه در واقع بالها را نیز تقویت می کند.

بالها را جدا کنید ، اما آنها را به صورت یک جفت بگذارید! کمی مواد اضافی در مرکز بگذارید تا سیم پیچ ما مواد بیشتری برای دور زدن داشته باشد.

مرحله 7: بالها را به Monofilament وصل کنید

برای شروع بستن ، به حدود 35 پوند مونوفیلامن ، گلف ما از قبل ، قیچی ، بال ، نخ ، و یک بوبین بستن مگس نیاز دارید. *اصلاح پیشنهادی: از تک رشته یا سیم نازک سنگین تری برای این تکیه گاه های بال استفاده کنید. مدلی که در تصویر نشان داده شده و ساخته شده است هنگامی که تک رشته ای در هنگام سکته مغزی به بیرون خم می شود ، کارایی مکانیکی خود را از دست می دهد.

دو قطعه ، به طول پنج اینچ برش دهید و یک قطعه را در گور قرار دهید. به آرامی بالها را با الگوی شکل هشت به مونوفیلامنت وصل کنید.

این کار را با قطعه دوم تک رشته و بال دیگر تکرار کنید.

من برای امنیت بیشتر چسب کمی به گره های هر قطعه اضافه کردم. اطمینان حاصل کنید که چسب مانع از بال زدن بال ها نمی شود. این قرار است مانند یک لولا عمل کند و تک رشته تکیه گاه ما است.

مرحله 8: قفسه سینه و سر را بسازید

در این مرحله همه چیز به یکباره جمع می شود.

یک قطعه سه اینچی از یک رشته یا لوله سفت 100 پوندی بردارید و نخ را به طول آن ببندید.

تکه های سه ، هفت اینچی سیم گل را بردارید و هر کدام را در وسط ساختار بدن ما در مرکز ببندید. این پاهای ما خواهد بود.

قطعات پشتی یکپارچه کوچکتر را از واحد بال ما درست پشت پاهای عقب بچسبانید ، و فرصتی برای تنظیم مجدد طول آنها باقی می ماند.

یک پین مغناطیسی مانند آن پیدا کنید. این امر آهنربای دائمی نئودیمیوم ما را در جای خود نگه می دارد.

مداری که ساخته ایم را روی پاها / بدن وصل کنید.

پین مغناطیسی را روی بدن در پشت سر اما در جلوی Q3 وصل کنید.

دو پر کوچک هکل را روی بدن درست پشت سر ببندید تا مانند آنتن ها به جلو بیرون بیایند (این کاملاً زیبایی دارد).

قطعات جلویی تک رشته کوچکتر را از واحد بال به جلو بیاورید و آنها را روی بدن نزدیک به سر ببندید. هر قطعه را بکشید تا مطمئن شوید که بالها در مرکز قرار گرفته و بالاتر از آهنربا قرار می گیرند.

لوله کاغذی سیم پیچ صدا را به سمت مرکز ببرید تا بتوانیم استات بالها را در داخل آن بچرخانیم. کل این ساختار باید در بالای پینی که آهنربا در آن قرار دارد حرکت کند ، بنابراین هنگامی که جریان از سیم پیچ عبور می کند ، نیروی مغناطیسی بال ها را به سمت پایین می کشد و نوک بال ها به سمت بالا تکان می خورد.

مرحله نهم: شکم را بسازید

کلید نی را به انتهای پشت بدن وصل کنید. این نوک شکم است ، جایی که سبیل های حساس ما در آن قرار خواهند داشت. راه آهن زمینی ما را به یک پا از سوئیچ نی بچسبانید.

دومین قطعه سیم کوتاه را به پای دیگر سوئیچ نی بچسبانید.

سیم ریل مثبت را بچرخانید تا سطح زیادی برای باتری ایجاد شود.

سیم کوتاه جدید متصل به سوئیچ را بچرخانید تا قسمت منفی یا 0 ولت باتری را لمس کند.

یک باتری کوچک 12 ولت را روی شکم وصل کرده و سیم های باتری را محکم کنید تا اتصال محکمی داشته باشید. من مجبور شدم چند تکه مونوفیلامن سنگین را به شکم اضافه کنم تا از اتصال باتری به طرف مقابل شکم در هنگام بستن آن جلوگیری کنم.

آن را آزمایش کنید! آیا بالها به سمت آهنربا حرکت می کنند؟ با پیروی از قاعده جریان الکترومغناطیسی در سمت راست و استفاده از قطب نما آنالوگ برای تعیین قطبیت آهنربای دائمی خود ، مطمئن شوید که قطبیت آهنربا درست است. اگر مدار را همانطور که توضیح دادم ساختید ، جریان از کلکتور Q3 ، از طریق سیم پیچ ، به طرف خط زمین یا سمت 0 ولت باتری خارج می شود.

برای خاتمه دادن به آن ، پاهای سیم گل را خم کنید تا همانطور که می خواهید اشکال داشته باشد! اگر پاها خیلی ضعیف هستند در جایی که پاها با بدن برخورد می کنند کمی چسب امتحان کنید. لذت بردن!

لطفا در صورت داشتن هرگونه سوال به من اطلاع دهید. این قطعاً یک پروژه سخت است یک نوار لاستیکی کوچک بین سیم های باتری می تواند به ثابت نگه داشتن آنها کمک کند.

موفق باشید!

جایزه اول در مسابقه فناوری