Elektromekanikal na Insekto o Flapping Oscillator: 9 Mga Hakbang (na may Mga Larawan)

2024 May -akda: John Day | [email protected]. Huling binago: 2024-01-30 13:11

Panimula

Sinusundan ko ang pagbuo ng robotics sa loob ng 10 taon at ang aking background ay Biology at Videography. Ang mga interes na ito ay nag-orbit sa aking pinagbabatayan na pagkahilig, entomolohiya (ang pag-aaral ng mga insekto). Ang mga insekto ay isang malaking deal sa maraming mga industriya, at naging mapagkukunan ng isang malaking inspirasyon. Sa kabutihang palad, ang biology at mga insekto ay nakakakuha ng lakas sa mga robot sa pamamagitan ng biomimicry at synthetic biology. Lalo akong nasasabik sa pag-usad ng mga insectothopters. Ang CIA ay lumikha ng isang lumilipad na insectothopter noong maaga pa noong 1970 at ang mga insekto ay magpapatuloy na maglaro ng isang malaking rol sa pag-impluwensya kung paano malulutas ang mga problema sa robotics. Nais kong ibahagi ang isang masining na pamamaraan ng pagbuo ng iyong sariling electromekanical insect sculpture.

Ang isang bapor na nakatuon nang pansin sa mga pag-aari ng mga insekto ay ang sining ng pagtali ng langaw. Ang Fly Tying ay isang paraan ng paglikha ng mga pang-akit para sa fly fishing. Gumagawa ang bapor na ito ng magkakaibang paleta ng mga materyales at tool, at nangangailangan ng maingat na pansin sa detalye, habang masidhing umaasa sa tamang pamamaraan upang makumpleto ang magagandang disenyo.

Hindi pa ako nasasabik tungkol sa pag-print sa 3D o Microcontrollers. Nagsusumikap ako upang makabuo ng mga nilalang electromekanical na gumagamit ng alinman sa mga teknolohiyang ito. Tila na kahit anong sensor o mekanikal na ekspresyon ang nais mong galugarin, ang lahat ay kailangang magpakain sa pamamagitan ng isang microcontroller. Hinahayaan nating ibalik ito nang kaunti at gawin ang ating utak, isang oscillator!

Kaya't ang iminumungkahi ko sa iyo ay, gumagamit kami ng mga tool sa pagtali ng fly, bilang isang pundasyon para sa paglikha ng isang maganda, magaan, natatanging, electromekanical na insekto. Ang mala-BEAM na kinetic sculpture na ito ay inaasahan na magbigay ng inspirasyon sa iyong mga kaibigan at pamilya na pahalagahan ang mga insekto at artesano.

Hakbang 1: Pagdidisenyo ng Iyong Oscillator

Maraming mga oscillator circuit upang pumili mula sa online. Matapos tingnan ang iba't-ibang, naramdaman ko na ang pinakamadali at pinaka "organikong" ay ang Astable Multivibrator. Ang circuit na ito ay maaaring malikha ng mga simetriko resistors o asymmetrical, na nagreresulta sa bahagyang magkakaibang mga lapad ng pulso, depende sa aling "gilid" ng circuit na kinukuha mo ang iyong output.

Ang mga bahagi para sa circuit na pinili ko ay:

Qty: Item:

x1 2N4403 pnp transistor

x1 2N3905 pnp transistor (mirrored pin out)

x2 330 Ω resistors

x2 22k Ω resistors

x2 4.7 μF 16V capacitors

x2 Light Dependent Resistors (LDR) sa saklaw na 0 - 30k Ω

x1 2N4920 pnp transistor (humahawak sa 1 amp)

x1 8+ Ω Speaker coil

x1 Maliit na nonmagnetic, hindi nakapaloob na switch ng tambo

Gusto ko ng isang mababang oras ng RC at maliit na mga capacitor, kaya pinili ko ang 22k Ω resistors na may 4.7 μF 16V bipolar Capacitors. Nagreresulta ito sa halos 2 - 5 Hz dalas ng oscillation.

Nais ko rin na ang circuit ay maapektuhan ng kapaligiran, kaya't inilalagay ko ang light dependant resistors (LDR) sa serye kasama ang 22k resistors. Ang switch ay isang maliit na switch ng tambo na hinila mula sa isang disposable camera flash circuit. Gagamitin namin ang switch na ito bilang mga sensitibong balbas sa tiyan.

Hakbang 2: Simulan ang Paghihinang

Gamit ang mga sangkap na iyon, kakailanganin mo ng maraming mga tool upang maghinang ang mga ito nang magkasama. Hindi kami gagamit ng isang perfboard.

Grab dalawang vises, isa upang hawakan ang iyong mga bahagi at ang iba pang hawakan ang iyong soldering iron.

Gayundin, tiyaking mayroon kang mga wire cutter, pliers, at isang modelo ng iyong circuit bilang sanggunian. Prototyped ko ang isang pangalawang bersyon ng circuit upang matiyak na palaging alam ko kung aling mga bahagi ng mga bahagi ang nakakabit kung saan.

Bend ang mga lead ng dalawang transistors upang ang kolektor ay bends sa gilid, at ang base ay baluktot papunta sa gitna. Dahil ang 2N4403 at ang 2N3905 (nakalarawan bilang BC557) ay may iba't ibang mga pin outs, panatilihing maingat ang pansin kung nasaan ang base at kolektor. Maaaring magamit ang dalawa sa parehong mga pnp transistors, ngunit gusto ko ang kalidad ng chiral ng naka-mirror na pin out. Pagkatapos ng lahat, ito ang sining.

Bend ang mga lead ng capacitor sa tamang mga anggulo.

Gupitin ang mga lead nang maikli sa mga capacitor at base ng transistor at mga kolektor.

Ngayon ilagay ang transistor sa iyong vise, at dalhin ang solder iron patungo sa nais na lead sa solder. Pinapalaya nito ang iyong parehong mga kamay upang dalhin ang kapasitor at panghinang, at isama ang mga ito nang magkasama.

Ulitin ang hakbang na ito upang ang base at mga kolektor ng bawat transistor ay nakakabit sa bawat kapasitor.

Kagiliw-giliw na tandaan, ang vise ay maaaring aktwal na kumilos bilang isang heat sink para sa mga transistors at ang arkitektura ng iyong natapos na solder job ay ginagawang nakakagulat na istraktura ng istrakturang ito.

Hakbang 3: Maghinang ng mga Resistor

Bend at gupitin ang mga lead ng resistors tulad ng nakalarawan sa itaas.

Ilagay ang 330 Ω risistor sa vise at maghinang ang aming capacitor unit ng transistor sa risistor. Sundin ang eskematiko, ang risistor na ito ay dapat na ikabit kung nasaan ang kolektor ng transistor.

Ulitin sa pangalawang 330 Ω risistor.

Ilagay ang LDR sa vise at maghinang ito ng lumalagong circuit dito. Maghinang sa base ng transistor.

Ulitin sa pangalawang LDR.

Gupitin ang mahabang mga lead ng LDR patungo sa gitna.

Paghinang ng 22k Ω resistors sa LDR na humahantong sa tulad na ang resistors ay nasa serye.

Ang bawat isa sa apat na resistors ay dapat na may bukas na mga lead na tumuturo sa gitna ng aming circuit (tulad ng nakalarawan).

Yumuko ang mga lead ng mga resistor na ito patungo sa kanilang mga kapit-bahay, gupitin ito, at sama-sama silang maghinang. Ang resistle bundle na ito ay bahagi na ng aming ground rail.

Hakbang 4: Mga Solder Wires at ang Power PNP

Ang yunit ng mga capacitor, transistors, at resistors na ito ay ang aming astable multivibrator oscillator. Epektibo ang ating utak para sa insekto. Gumagana ang LDRs bilang mga mata at bahagyang babaguhin ang dalas at pulsewidth ng aming oscillator. Ang circuit na ito lamang ay hindi maaaring paandarin ang speaker coil, kaya ikonekta namin ito sa Q3, ang aming power transistor (BD140 o 2N4920).

Paghinang ang positibong rail wire sa emitter ng Q1.

Paghinang ng ground rail wire sa bundle ng resistor.

Maghinang ng isang pangatlong kawad sa emitter ng Q2 (nakalarawan bilang orange).

Paghinang ng pangatlong kawad na ito sa base ng Q3, ang power pnp transistor (2N4920).

Ihubad ang positibong rail wire mga 1 1/2 pulgada pababa at maghinang sa emitter ng Q3.

Sa puntong ito, nais kong magpahinga mula sa paghihinang, at maglapat ng isang liberal na amerikana ng malinaw na nail polish sa circuit. Makakatulong ito na maiwasan ang mga shorts kung ang circuit ay baluktot o squished, at bibigyan ito ng ilang panahon sa pagpapatunay. Huwag mag-atubiling mag-apply ng maraming mga coats.

Suriin upang matiyak na hindi mo pa pinapaliit ang circuit kahit saan. Subukan ang circuit upang matiyak na gumagana pa rin ito sa pamamagitan ng pag-power ng red wire na may + 9V, saligan ang itim o kayumanggi wire, at i-clipping sa kolektor ng Q3. Gumagamit ako ng isang maliit na maliit na 5V lampara o ekstrang speaker. Dahil ang Q3 ay makakaya lamang sa paligid ng 1 amp, huwag labis na initin ang transistor na ito na may sobrang lakas at masyadong kaunting paglaban. Gawin ang iyong mga kalkulasyon (I = V / R) sa pag-aakalang kasalukuyang DC. Sa teorya, ang average na kasalukuyang kalahati ng kasalukuyang DC sa boltahe ng riles dahil sa epekto ng pag-pulso, ngunit makakatulong ito sa amin na mag-iwan ng lugar para sa error.

Hakbang 5: Gupitin ang Voice Coil at Solder

Kumuha ng isang maliit na murang speaker na may gumaganang coil ng boses at gupitin ito. Magsimula sa pamamagitan ng paggupit sa paligid ng gilid ng speaker cone at tiyaking hindi gupitin ang mga tinsel wire konektor sa ilalim.

I-clip o wasak ang mga konektor ng tinsel wire mula sa mga basket ng tab.

Gupitin ang suspensyon ng mesh sa itaas lamang ng permanenteng magnet.

Alisin ang coil ng boses at i-trim ang labis na papel at mata. Tiyaking iwanan ang mga konektor ng tinsel wire hangga't maaari.

I-tin ang mga tip ng mga konektor ng tinsel wire at isang panghinang sa kolektor ng Q3.

Paghinang ng ibang konektor sa isang wire na extension.

Hukasan ang gitna ng bagong kawad na ito at ihihinang ito sa ground rail.

Hakbang 6: Idisenyo ang mga Pakpak

Nai-print ko ang mga pattern ng wing ng cranefly papunta sa transparency.

Maaari mo ring iguhit ang mga pakpak gamit ang mga panulat at talas sa acetate.

Magkaroon ng kasiyahan sa pangkulay ng mga pakpak at gawin silang natatangi at kawili-wili.

Ilagay ang iyong acetate sheet papunta sa isang lumang magazine at pindutin ang mga ugat na may awl. Kahalili sa harap at likod upang lumikha ng mga concave at convex creases sa acetate. Hindi lamang ito nagdaragdag sa ilusyon ng totoong mga pakpak ng insekto, ngunit talagang pinalalakas din nito ang mga pakpak.

Gupitin ang mga pakpak, ngunit iwanan sila bilang isang pares! Mag-iwan ng kaunting labis na materyal sa gitna upang ang aming voicecoil ay may mas maraming materyal na itulak sa paligid.

Hakbang 7: Itali ang mga Pakpak sa Monofilament

Upang simulan ang pagtali, kakailanganin mo ng humigit-kumulang na 35 lb. monofilament, ang aming paningin mula sa mas maaga, gunting, pakpak, sinulid, at isang fly tying bobbin. * Mungkahing Pagwawasto: Gumamit ng mas mabibigat na monofilament o manipis na kawad para sa mga pagsuporta sa pakpak na ito. Ang modelo na nakalarawan at binuo ay nawawala ang kahusayan sa mekanikal kapag ang monofilament ay yumuko sa labas habang down stroke.

Gupitin ang dalawang piraso, limang pulgada ang haba at ilagay ang isang piraso sa biseyo. Malayang itali ang mga pakpak sa monofilament sa isang pigura na walong pattern.

Ulitin sa isang pangalawang piraso ng monofilament at sa iba pang pakpak.

Nagdagdag ako ng isang maliit na pandikit sa mga buhol sa bawat piraso para sa karagdagang seguridad. Tiyaking hindi hadlangan ng pandikit ang kakayahang mag-flap ng mga pakpak. Ito ay dapat na kumilos tulad ng isang bisagra at ang monofilament ay ang aming kabuuan.

Hakbang 8: Buuin ang Thorax at Head

Ang lahat ay magkakasama nang sabay-sabay sa yugtong ito.

Kumuha ng isang pulgada na piraso ng 100 pon na monofilament o matigas na tubo, at itali ang thread sa haba nito.

Kumuha ng tatlo, pitong pulgadang piraso ng floral wire, at itali ang bawat isa sa gitna kasama ang haba ng istraktura ng aming katawan. Ito ang magiging mga binti namin.

Itali ang mga piraso ng likod ng mas maliit na monofilament mula sa aming unit ng pakpak sa likuran lamang ng mga likurang binti, na nag-iiwan ng silid upang ayusin ang kanilang haba sa paglaon.

Maghanap ng isang magnetikong pin tulad ng nakalarawan. Hahawakan nito ang aming permanenteng neodymium magnet.

Itali ang circuit na itinayo namin sa mga binti / katawan.

Itali ang magnetikong pin sa katawan sa likod ng ulo ngunit sa harap ng Q3.

Itali ang dalawang maliliit na balahibo ng pag-hack sa katawan sa likuran lamang ng ulo upang sila ay palabasin tulad ng antennae (ito ay pulos Aesthetic).

Dalhin ang mga front piraso ng mas maliit na monofilament mula sa wing unit pasulong at itali ang mga ito sa katawan malapit sa ulo. Hilahin ang bawat piraso upang matiyak na ang mga pakpak ay nakasentro at tumaas sa itaas ng pang-akit.

Gupitin ang tubo ng papel ng coil ng boses patungo sa gitna upang madulas natin ang acetate ng mga pakpak sa loob nito. Ang buong istrakturang ito ay dapat na mag-hover sa itaas ng pin kung saan pupunta ang aming pang-akit, kaya kapag ang kasalukuyang dumadaloy sa likid, hinuhugot ng lakas na magnetiko ang mga pakpak pababa at ang mga dulo ng mga pakpak ay pumapasok.

Hakbang 9: Buuin ang Abdomen

Itali ang reed switch papunta sa likurang dulo ng katawan. Ito ang magiging dulo ng tiyan, kung saan naroon ang aming mga sensitibong balbas. Itago ang aming ground rail sa isang binti ng switch ng tambo.

Maghinang ng pangalawang maikling piraso ng kawad sa kabilang binti ng switch ng tambo.

Kulutin ang positibong rail wire upang lumikha ng isang malaking lugar sa ibabaw para sa baterya.

Kulutin ang bagong maikling piraso ng kawad na konektado sa switch upang hawakan ang negatibo o 0V na bahagi ng baterya.

Itali ang isang maliit na 12V na baterya sa tiyan at i-secure ang baterya ay hahantong sa pagkakaroon ng isang solidong koneksyon. Kailangan kong magdagdag ng ilang piraso ng mabibigat na monofilament sa tiyan upang maiwasan ang pag-flip ng baterya sa kabaligtaran ng tiyan habang tinali ko ito.

Subukan ito! Gumagalaw ba ang mga pakpak patungo sa magnet? Siguraduhin na ang polarity ng magnet ay tama sa pamamagitan ng pagsunod sa kanang panuntunan sa kamay ng kasalukuyang electromagnetic, at paggamit ng isang analog compass upang maitaguyod ang polarity ng iyong permanenteng magnet. Kung itinayo mo ang circuit tulad ng inilarawan ko, kasalukuyang dumadaloy ang kolektor ng Q3, sa pamamagitan ng likid, at patungo sa ground rail o 0V na bahagi ng baterya.

Upang tapusin ito, yumuko ang mga floral wire na binti upang magmukhang bug tulad ng gusto mo! Subukan ang isang maliit na pandikit kung saan ang mga binti ay nakakatugon sa katawan kung sila ay masyadong manipis. Mag-enjoy!

Mangyaring ipaalam sa akin kung mayroon kang anumang mga katanungan. Ito ay tiyak na isang makulit na proyekto. Ang isang maliit na goma sa pagitan ng mga lead ng baterya ay maaaring makatulong na hawakan ang mga ito sa lugar.

Good luck!

Unang Gantimpala sa Tech Contest