Elektromekanikal Serangga atau Flapping Oscillator: 9 Langkah (dengan Gambar)

2024 Pengarang: John Day | [email protected]. Diubah suai terakhir: 2024-01-30 11:07

Pengenalan

Saya telah mengikuti perkembangan robotik selama lebih kurang 10 tahun dan latar belakang saya adalah Biologi dan Videografi. Minat ini mengorbankan minat saya, entomologi (kajian serangga). Serangga adalah masalah besar di banyak industri, dan telah menjadi sumber inspirasi yang besar. Syukurlah, biologi dan serangga mendapat pengaruh dalam robotik melalui biomimikri dan biologi sintetik. Saya sangat teruja dengan kemajuan insektotopter. CIA telah membuat insectothopter terbang seawal tahun 1970-an dan serangga akan terus memainkan peranan besar dalam mempengaruhi bagaimana masalah dalam robotik diselesaikan. Saya ingin berkongsi kaedah artistik untuk membina patung serangga elektromekanik anda sendiri.

Salah satu kraf yang telah banyak menumpukan pada sifat serangga adalah seni mengikat lalat. Fly Tying adalah kaedah mencipta gewang untuk memancing lalat. Kerajinan ini menggunakan palet bahan dan alat yang pelbagai, dan memerlukan perhatian yang teliti terhadap perincian, sementara sangat bergantung pada teknik yang tepat untuk menyelesaikan reka bentuk yang indah.

Saya tidak terlalu teruja dengan percetakan 3D atau Mikrokontroler. Saya berusaha untuk menghasilkan makhluk elektromekanik yang tidak menggunakan teknologi ini. Nampaknya apa pun sensor atau ekspresi mekanikal yang anda ingin terokai, semuanya mesti disalurkan melalui pengawal mikro. Mari kita ambil sedikit dan menjadikan otak kita, pengayun!

Jadi apa yang saya ajukan kepada anda adalah, kami menggunakan alat, bahan, dan teknik mengikat lalat sebagai asas untuk membuat serangga elektromekanik yang cantik, ringan, unik. Arca kinetik seperti BEAM ini diharapkan dapat memberi inspirasi kepada rakan dan keluarga anda untuk menghargai serangga dan ketukangan.

Langkah 1: Merancang Pengayun Anda

Terdapat banyak litar pengayun untuk dipilih dalam talian. Setelah melihat pelbagai jenis, saya merasakan bahawa "organik" termudah dan paling banyak adalah Astiv Multivibrator. Litar ini dapat dibuat dengan perintang simetri atau tidak simetri, menghasilkan lebar nadi yang sedikit berbeza, bergantung pada "sisi" litar yang anda keluarkan.

Komponen untuk litar ini yang saya pilih adalah:

Kuantiti: Item:

transistor x1 2N4403 pnp

transistor x1 2N3905 pnp (pin keluar cermin)

perintang x2 330 Ω

perintang x2 22k Ω

Kapasitor x2 4.7 μF 16V

x2 Perintang Bergantung Cahaya (LDR) dalam julat 0 - 30k Ω

transistor x1 2N4920 pnp (mengendalikan 1 amp)

x1 8+ Ω gegelung pembesar suara

x1 Suis buluh kecil yang tidak bermagnet, tidak tertutup

Saya mahukan masa RC rendah dan kapasitor kecil, jadi saya memilih perintang 22k Ω dengan Kapasitor bipolar 4.7 μF 16V. Ini menghasilkan frekuensi ayunan kira-kira 2 - 5 Hz.

Saya juga mahu litar itu dipengaruhi oleh persekitaran, jadi saya meletakkan perintang bergantung cahaya (LDR) secara bersiri dengan perintang 22k. Suis adalah suis buluh kecil yang ditarik dari litar denyar kamera sekali pakai. Kami akan menggunakan suis ini sebagai misai sensitif di bahagian perut.

Langkah 2: Mulakan Pematerian

Dengan menggunakan komponen tersebut, anda memerlukan beberapa alat untuk menyatukannya. Kami tidak akan menggunakan papan wangi.

Ambil dua mata, satu untuk memegang komponen anda dan satu lagi untuk memegang besi pematerian anda.

Juga, pastikan anda mempunyai pemotong wayar, tang, dan model litar anda sebagai rujukan. Saya telah membuat prototaip litar versi kedua untuk memastikan saya selalu mengetahui bahagian komponen mana yang dipasang.

Bengkokkan hujung kedua transistor sehingga pengumpul membongkok ke sisi, dan dasar membongkok ke arah tengah. Kerana 2N4403 dan 2N3905 (digambarkan sebagai BC557) mempunyai pin keluar yang berbeza, berhati-hatilah di mana alas dan pengumpulnya berada. Dua transistor pnp yang sama boleh digunakan, tetapi saya suka kualiti kiral pin cermin. Lagipun, ini adalah seni.

Bengkokkan plumbum kapasitor pada sudut tepat.

Potong pintasan pada kapasitor dan pangkalan transistor dan pengumpul.

Sekarang letakkan transistor di tempat anda, dan bawa besi pateri ke arah plder yang dikehendaki. Ini membebaskan kedua tangan anda untuk membawa kapasitor dan pateri, dan melekatkannya bersama.

Ulangi langkah ini sehingga asas dan pengumpul setiap transistor melekat pada setiap kapasitor.

Menarik untuk diperhatikan, vise sebenarnya boleh berfungsi sebagai pendingin untuk transistor dan seni bina kerja pematerian selesai menjadikan struktur ini sangat kuat.

Langkah 3: Pateri Perintang

Bengkokkan dan potong hujung perintang seperti gambar di atas.

Letakkan perintang 330 Ω di vise dan pateri unit transistor kapasitor kami ke perintang. Ikut skema, perintang ini mesti dipasang di mana pengumpul transistor berada.

Ulangi dengan perintang 330 Ω kedua.

Letakkan LDR di vise dan solder rangkaian pertumbuhan kita ke dalamnya. Pateri ke pangkal transistor.

Ulangi dengan LDR kedua.

Potong petunjuk panjang LDR ke arah pusat.

Pateri perintang 22k Ω ke plumbum LDR sehingga perintangnya bersiri.

Setiap empat perintang harus mempunyai plumbum terbuka yang menunjukkan di tengah litar kami (seperti gambar).

Bengkokkan hujung perintang ini ke arah tetangga mereka, potong pendek, dan tempelkan semuanya bersama-sama. Bundel perintang ini kini menjadi bahagian landasan kereta api tanah kita.

Langkah 4: Wayar Solder dan PNP Daya

Unit kapasitor, transistor, dan perintang ini adalah pengayun multivibrator astabel kami. Ia berkesan untuk otak kita untuk serangga. LDR berfungsi sebagai mata dan sedikit akan mengubah frekuensi dan denyutan gelombang pengayun kita. Litar ini sahaja tidak dapat menghidupkan gegelung pembesar suara, jadi kami akan menghubungkannya ke Q3, transistor kuasa kami (BD140 atau 2N4920).

Pateri wayar rel positif ke pemancar Q1.

Pateri wayar landasan ke bundle perintang.

Pateri wayar ketiga ke pemancar Q2 (digambarkan sebagai oren).

Pateri wayar ketiga ini ke pangkal Q3, transistor kuasa pnp (2N4920).

Tanggalkan wayar rel positif kira-kira 1 1/2 inci ke bawah dan pateri ke pemancar Q3.

Pada ketika ini, saya ingin berehat dari pematerian, dan memakai lapisan cat kuku yang jelas ke litar. Ini akan membantu mengelakkan celana pendek jika litar dibengkokkan atau diremas, dan akan memberikan sedikit bukti cuaca. Jangan ragu untuk memakai beberapa lapisan.

Periksa untuk memastikan anda tidak membuat litar pintas di mana sahaja. Uji litar untuk memastikan ia masih berfungsi dengan menyalakan wayar merah dengan + 9V, membumikan wayar hitam atau coklat, dan membuat klip ke pemungut Q3. Saya menggunakan lampu 5V kecil atau pembesar suara ganti. Kerana Q3 hanya dapat mengendalikan sekitar 1 amp, jangan terlalu panas transistor ini dengan daya yang terlalu banyak dan rintangan yang terlalu sedikit. Lakukan pengiraan anda (I = V / R) dengan andaikan arus DC. Secara teori, arus rata-rata adalah separuh arus DC pada voltan rel kerana kesan berdenyut, tetapi ini akan membantu kita meninggalkan ruang untuk kesilapan.

Langkah 5: Potong Gegelung Suara dan Pateri

Ambil pembesar suara murah dengan gegelung suara yang berfungsi dan potong. Mulakan dengan memotong pinggir kon pembesar suara dan pastikan tidak memotong penyambung dawai di bawahnya.

Klip atau lepaskan penyambung wayar tinsel dari tab bakul.

Potong suspensi mesh tepat di atas magnet kekal.

Tanggalkan gegelung suara dan potong lebihan kertas dan jaring. Pastikan anda meninggalkan penyambung dawai selama mungkin.

Tin hujung hujung penyambung wayar tinsel dan pateri ke pemungut Q3.

Pateri penyambung yang lain ke wayar sambungan.

Tanggalkan bahagian tengah wayar baru ini dan pateri ke landasan.

Langkah 6: Reka bentuk Sayap

Saya mencetak corak sayap cranefly ke arah ketelusan.

Anda juga boleh menarik sayap menggunakan pen dan ketul ke asetat.

Selamat mewarnai sayap dan menjadikannya unik dan menarik.

Letakkan kepingan asetat anda ke majalah lama dan tekan ke urat dengan awl. Ganti depan dan belakang untuk membuat lipatan cekung dan cembung dalam asetat. Ini bukan sahaja menambah ilusi sayap serangga sebenar, tetapi juga memperkuat sayap.

Potong sayap, tetapi biarkan sebagai pasangan! Tinggalkan sedikit bahan tambahan di bahagian tengah sehingga kotak suara kami mempunyai lebih banyak bahan untuk dikelilingi.

Langkah 7: Ikat Sayap ke Monofilamen

Untuk mula mengikat, anda memerlukan kira-kira 35 lb monofilamen, vise kami dari yang lebih awal, gunting, sayap, benang, dan bobbin mengikat lalat. * Pembetulan yang Disarankan: Gunakan monofilamen atau wayar nipis yang lebih berat untuk penyokong sayap ini. Model yang digambarkan dan dibina kehilangan kecekapan mekanikal apabila monofilamen membungkuk ke luar semasa strok ke bawah.

Potong dua keping, panjang lima inci dan letakkan satu keping ke dalam casing. Longgar mengikat sayap ke monofilamen dalam corak angka lapan.

Ulangi dengan sekeping monofilamen kedua dan sayap yang lain.

Saya menambahkan sedikit gam pada simpul pada setiap bahagian untuk keselamatan tambahan. Pastikan gam tidak menghalang kemampuan sayap untuk mengepakkan. Ini sepatutnya bertindak seperti engsel dan monofilamen adalah titik noktah kita.

Langkah 8: Bina Thorax dan Head

Segala-galanya disatukan sekaligus dalam fasa ini.

Ambil sekeping monofilamen 100 lb atau tiub kaku tiga inci, dan ikatkan benang ke panjangnya.

Ambil kepingan bunga tiga, tujuh inci, dan ikat masing-masing di bahagian tengah sepanjang struktur badan kita. Ini akan menjadi kaki kita.

Ikat kepingan monofilamen yang lebih kecil dari unit sayap kita tepat di belakang kaki belakang, meninggalkan ruang untuk menyesuaikan panjangnya kemudian.

Cari pin magnet seperti yang digambarkan. Ini akan menahan magnet neodymium kekal kita.

Ikat litar yang kita bangun ke kaki / badan.

Ikat pin magnet ke badan di belakang kepala tetapi di hadapan Q3.

Ikatkan dua bulu hackle kecil ke badan tepat di belakang kepala sehingga mereka keluar ke depan seperti antena (ini adalah estetik semata-mata).

Bawa bahagian depan monofilamen yang lebih kecil dari unit sayap ke hadapan dan ikat ke badan yang dekat dengan kepala. Tarik setiap bahagian untuk memastikan sayap berpusat dan naik di atas magnet.

Potong tiub kertas gegelung suara ke arah tengah supaya kita dapat melekatkan asetat sayap di dalamnya. Keseluruhan struktur ini harus melayang di atas pin di mana magnet kita akan pergi, jadi ketika arus mengalir melalui gegelung, daya magnet menarik sayap ke bawah dan hujung sayap melambung ke atas.

Langkah 9: Bangunkan Perut

Ikat suis buluh ke hujung belakang badan. Ini akan menjadi hujung perut, di mana misai sensitif kita berada. Pegang landasan tanah kita ke satu kaki suis buluh.

Pateri sekeping wayar pendek kedua ke kaki suis buluh yang lain.

Keriting wayar rel positif untuk membuat kawasan permukaan bateri yang besar.

Keriting wayar pendek baru yang disambungkan ke suis untuk menyentuh sisi negatif atau 0V bateri.

Ikatkan bateri 12V kecil ke perut dan selamatkan kabel bateri untuk mempunyai sambungan yang kukuh. Saya terpaksa menambahkan beberapa kepingan monofilamen berat ke perut untuk mengelakkan bateri terbalik ke bahagian perut yang berlawanan ketika saya mengikatnya.

Uji itu! Adakah sayap bergerak ke arah magnet? Pastikan kekutuban magnet betul dengan mengikuti peraturan arus elektromagnetik sebelah kanan, dan menggunakan kompas analog untuk menentukan kekutuban magnet kekal anda. Sekiranya anda membina litar seperti yang saya jelaskan, arus mengalir keluar pengumpul Q3, melalui gegelung, dan menuju landasan bawah tanah atau sisi bateri 0V.

Untuk menyelesaikannya, bengkokkan kaki kawat bunga agar kelihatan seperti pepijat seperti yang anda mahukan! Cubalah sedikit gam di mana kaki memenuhi badan jika terlalu rapuh. Selamat mencuba!

Beritahu saya jika anda mempunyai sebarang pertanyaan. Ini semestinya projek yang menjengkelkan. Jalur getah kecil di antara hujung bateri dapat menahannya di tempatnya.

Semoga berjaya!

Hadiah Pertama dalam Peraduan Teknikal