حشرة كهروميكانيكية أو مذبذب خفقان: 9 خطوات (بالصور)

2024 مؤلف: John Day | [email protected]. آخر تعديل: 2024-01-30 07:36

مقدمة

لقد كنت أتابع تطور الروبوتات منذ حوالي 10 سنوات وخلفيتي هي علم الأحياء وتصوير الفيديو. دارت هذه الاهتمامات حول شغفي الأساسي ، علم الحشرات (دراسة الحشرات). تعتبر الحشرات عنصرًا مهمًا في العديد من الصناعات ، وكانت مصدرًا لقدر كبير من الإلهام. لحسن الحظ ، تكتسب البيولوجيا والحشرات نفوذاً في الروبوتات من خلال التقليد الحيوي والبيولوجيا التركيبية. أنا متحمس بشكل خاص لتقدم الحشرات. أنشأت وكالة المخابرات المركزية طائرة حشرية طائرة في وقت مبكر من سبعينيات القرن الماضي ، وستستمر الحشرات في لعب دور كبير في التأثير على كيفية حل المشكلات في الروبوتات. أريد أن أشارك طريقة فنية لبناء تمثال حشرات كهروميكانيكي خاص بك.

إحدى الحرفة التي ركزت بشدة على خصائص الحشرات هي فن ربط الذباب. ربط الذباب هو طريقة لخلق إغراء لصيد الأسماك. تستخدم هذه الحرفة مجموعة متنوعة من المواد والأدوات ، وتتطلب اهتمامًا دقيقًا بالتفاصيل ، مع الاعتماد بشكل كبير على التقنية المناسبة لإكمال التصاميم الجميلة.

لم أكن متحمسًا جدًا للطباعة ثلاثية الأبعاد أو وحدات التحكم الدقيقة. إنني أبذل جهودًا لإنتاج مخلوقات كهروميكانيكية لا تستخدم أيًا من هذه التقنيات. يبدو أنه بغض النظر عن المستشعر أو التعبير الميكانيكي الذي تريد استكشافه ، يجب أن يتغذى كل شيء من خلال متحكم دقيق. دعنا نأخذها قليلاً ونجعل دماغنا مذبذبًا!

لذلك ما أقترحه لكم هو ، نحن نستخدم أدوات ومواد وتقنية ربط الذباب كأساس لخلق حشرة كهروميكانيكية جميلة وخفيفة الوزن وفريدة من نوعها. نأمل أن يلهم هذا التمثال الحركي الذي يشبه BEAM أصدقاءك وعائلتك لتقدير الحشرات والحرفية.

الخطوة 1: تصميم المذبذب الخاص بك

هناك العديد من دوائر المذبذب للاختيار من بينها على الإنترنت. بعد النظر في مجموعة متنوعة ، شعرت أن أسهلها وأكثرها "عضويًا" هو Astable Multivibrator. يمكن إنشاء هذه الدائرة بمقاومات متناظرة أو غير متناظرة ، مما ينتج عنه عرض نبضات مختلف قليلاً ، اعتمادًا على "جانب" الدائرة الذي تحصل منه على ناتجك.

مكونات هذه الدائرة التي اخترتها هي:

الكمية: البند:

الترانزستور x1 2N4403 pnp

x1 2N3905 pnp الترانزستور (دبوس خارج)

مقاومات x2 330

مقاومات x2 22k Ω

x2 4.7 μF 16V المكثفات

x2 مقاومات تعتمد على الضوء (LDR) في نطاق 0 - 30 كيلو أوم

الترانزستور x1 2N4920 pnp (مقابض 1 أمبير)

x1 8+ ملف مكبر الصوت

x1 مفتاح القصب غير المغنطيسي الصغير وغير المغلق

أريد وقتًا منخفضًا من RC ومكثفات صغيرة ، لذلك اخترت مقاومات 22k Ω مع مكثفات ثنائية القطب 4.7 μF 16V. ينتج عن هذا تردد تذبذب 2-5 هرتز تقريبًا.

أريد أيضًا أن تتأثر الدائرة بالبيئة ، لذلك أضع مقاومات تعتمد على الضوء (LDR) في سلسلة مع مقاومات 22k. المفتاح عبارة عن مفتاح صغير من القصب يتم سحبه من دائرة فلاش الكاميرا التي يمكن التخلص منها. سنستخدم هذا المفتاح كشعيرات حساسة على البطن.

الخطوة 2: ابدأ اللحام

باستخدام هذه المكونات ، ستحتاج إلى عدة أدوات لتلحيمها معًا. لن نستخدم لوحة الأداء.

احصل على وجهين ، واحدة لتثبيت المكونات والأخرى لتثبيت مكواة اللحام.

تأكد أيضًا من وجود قواطع للأسلاك ، كماشة ، ونموذج دائرتك كمرجع. لقد صممت نموذجًا أوليًا لنسخة ثانية من الدائرة للتأكد من أنني أعرف دائمًا أي أجزاء من المكونات يتم إرفاقها في مكانها.

ثني طرفي الترانزستورين بحيث ينحني المجمع إلى الجانب ، وتنحني القاعدة نحو المنتصف. نظرًا لأن 2N4403 و 2N3905 (في الصورة BC557) لهما مخارج مختلفة ، فاحرص على الانتباه جيدًا إلى مكان القاعدة والمجمع. يمكن استخدام اثنين من نفس الترانزستورات pnp ، لكني أحب الجودة اللولبية للدبوس العاكس. بعد كل شيء ، هذا فن.

ثني مكثف يؤدي بزاوية قائمة.

قطع الخيوط القصيرة على المكثفات وقاعدة الترانزستور والمجمعات.

الآن ضع الترانزستور في ملزمة ، وجلب حديد اللحام نحو الرصاص المطلوب إلى اللحام. هذا يحرر يديك لإحضار المكثف واللحام ، وربطهما معًا.

كرر هذه الخطوة حتى ترتبط القاعدة والمجمعات لكل ترانزستور بكل مكثف.

من المثير للاهتمام أن نلاحظ أن الملزمة يمكن أن تعمل في الواقع كمشتت حراري للترانزستورات وبنية وظيفة اللحام النهائية تجعل هذا الهيكل قويًا بشكل مدهش.

الخطوة 3: جندى المقاومات

قم بثني وقطع خيوط المقاومات كما هو موضح أعلاه.

ضع المقاوم 330 في الملزمة وقم بتلحيم وحدة الترانزستور المكثف بالمقاوم. اتبع التخطيطي ، يجب أن يعلق هذا المقاوم حيث يوجد مجمع الترانزستور.

كرر مع المقاوم 330 الثاني.

ضع LDR في الملزمة ولحام دائرتنا المتنامية بها. جندى في قاعدة الترانزستور.

كرر مع LDR الثاني.

قطع الخيوط الطويلة من LDR باتجاه المركز.

قم بتلحيم المقاومات 22k إلى خيوط LDR بحيث تكون المقاومات في سلسلة.

يجب أن يكون لكل من المقاومات الأربعة خيوط مفتوحة تشير إلى مركز دائرتنا (كما في الصورة).

قم بثني خيوط هذه المقاومات تجاه جيرانهم ، وقم بقصها ، وقم بلحامها جميعًا معًا. حزمة المقاومة هذه هي الآن جزء من خطنا الأرضي.

الخطوة 4: أسلاك اللحام و Power PNP

هذه الوحدة من المكثفات والترانزستورات والمقاومات هي مذبذب متعدد الهزازات المستقرة. إنه فعال دماغنا للحشرة. تعمل LDRs كعيون وستقوم بتعديل طفيف للتردد والعرض النبضي لمذبذبنا. لا تستطيع هذه الدائرة وحدها تشغيل ملف السماعة ، لذلك سنقوم بتوصيلها بـ Q3 ، ترانزستور الطاقة الخاص بنا (BD140 أو 2N4920).

قم بتلحيم سلك السكة الموجبة بباعث Q1.

جندى سلك السكة الأرضية لحزمة المقاوم.

قم بتوصيل سلك ثالث بباعث Q2 (في الصورة باللون البرتقالي).

قم بتوصيل هذا السلك الثالث بقاعدة Q3 ، ترانزستور الطاقة pnp (2N4920).

قم بفك سلك السكة الموجب حوالي 1 1/2 بوصة لأسفل ولحام بباعث Q3.

في هذه المرحلة ، أود أخذ استراحة من اللحام ، وتطبيق طبقة ليبرالية من طلاء الأظافر الشفاف على الدائرة. سيساعد هذا في منع حدوث قصور إذا كانت الدائرة مثنية أو مضغوطة ، وسيعطيها بعض مقاومة الطقس. لا تتردد في تطبيق عدة معاطف.

تحقق للتأكد من أنك لم تقصر الدائرة في أي مكان. اختبر الدائرة للتأكد من أنها لا تزال تعمل عن طريق تزويد السلك الأحمر بالطاقة + 9 فولت ، وتأريض السلك الأسود أو البني ، والتقطيع إلى جامع Q3. أستخدم مصباحًا صغيرًا 5 فولت أو مكبر صوت احتياطي. نظرًا لأن Q3 يمكنه التعامل مع حوالي 1 أمبير فقط ، فلا تفرط في تسخين هذا الترانزستور بقوة كبيرة ومقاومة قليلة جدًا. قم بحساباتك (I = V / R) بافتراض تيار التيار المستمر. من الناحية النظرية ، متوسط التيار هو نصف تيار التيار المستمر عند جهد السكة الحديدية بسبب تأثير النبض ، لكن هذا سيساعدنا على ترك مجال للخطأ.

الخطوة 5: قطع ملف الصوت ولحام

خذ مكبر صوت صغير رخيص مع ملف صوتي يعمل واقطعه. ابدأ بالقص حول حافة مخروط السماعة وتأكد من عدم قطع موصلات أسلاك الزينة تحتها.

قم بقص أو إزالة موصلات سلك الزينة من ألسنة السلة.

قطع التعليق الشبكي فوق المغناطيس الدائم.

قم بإزالة الملف الصوتي وقم بقص الورق والشبكة الزائدة. تأكد من ترك موصلات أسلاك الزينة لأطول فترة ممكنة.

قم بقص أطراف موصلات الأسلاك بهرج ولحام أحدها بمجمع Q3.

قم بتوصيل الموصل الآخر بسلك تمديد.

قم بفصل وسط هذا السلك الجديد ولحامه بالسكة الأرضية.

الخطوة السادسة: تصميم الأجنحة

لقد طبعت أنماط الجناح المخروطي على الشفافية.

يمكنك أيضًا رسم الأجنحة باستخدام الأقلام والأدوات الحادة على الأسيتات.

استمتع بتلوين الأجنحة وجعلها فريدة وممتعة.

ضع ورقة الأسيتات على مجلة قديمة واضغط على الأوردة بمخرز. قم بالتبديل بين الأمام والخلف لعمل تجاعيد مقعرة ومحدبة في الأسيتات. هذا لا يضيف فقط إلى وهم أجنحة الحشرات الحقيقية ، ولكنه في الواقع يقوي الأجنحة أيضًا.

اقطع الأجنحة ، لكن اتركها كزوج! اترك القليل من المواد الإضافية في المنتصف بحيث يحتوي ملف الصوت الخاص بنا على المزيد من المواد للتغلب عليها.

الخطوة 7: اربط الأجنحة بالخيط الأحادي

لبدء الربط ، ستحتاج إلى حوالي 35 رطلاً من الشعيرات الأحادية ، وملزمةنا السابقة ، والمقص ، والأجنحة ، والخيط ، وبكرة ربط الذباب. * التصحيح المقترح: استخدم شعيرات أحادية أثقل أو سلكًا رفيعًا لدعامات الجناح هذه. يفقد النموذج المصور والمبني الكفاءة الميكانيكية عندما تنحني الشعيرات الأحادية للخارج أثناء السكتة الدماغية السفلية.

اقطع قطعتين بطول خمس بوصات وضع قطعة واحدة في الملزمة. اربط الأجنحة بشكل غير محكم بالخيوط الأحادية في نمط الشكل ثمانية.

كرر مع قطعة ثانية من حيدة والجناح الآخر.

أضفت القليل من الغراء إلى العقد الموجودة على كل قطعة لمزيد من الأمان. تأكد من أن الغراء لا يعيق قدرة الأجنحة على الرفرفة. من المفترض أن يتصرف هذا كمفصل وأن الشعيرات الأحادية هي نقطة ارتكازنا.

الخطوة 8: بناء الصدر والرأس

كل شيء يجتمع مرة واحدة خلال هذه المرحلة.

خذ قطعة طولها ثلاث بوصات من 100 رطل أحادي أو أنبوب صلب ، واربط الخيط بطولها.

خذ ثلاثًا وسبع بوصات من الأسلاك الزهرية ، واربط كل منها في المنتصف بطول هيكل الجسم. ستكون هذه أرجلنا.

اربط الأجزاء الخلفية من الخيوط الأحادية الأصغر من وحدة الجناح خلف الأرجل الخلفية ، واترك مساحة لتعديل طولها لاحقًا.

ابحث عن دبوس مغناطيسي مثل الذي في الصورة. سيؤدي هذا إلى تثبيت مغناطيس النيوديميوم الدائم في مكانه.

اربط الدائرة التي بنيناها على الساقين / الجسم.

اربط الدبوس المغناطيسي بالجسم خلف الرأس ولكن أمام Q3.

اربط ريشتين صغيرين على الجسم خلف الرأس مباشرة بحيث يخرجان للأمام مثل الهوائيات (هذا جمالي بحت).

اجلب القطع الأمامية للخيوط الأحادية الأصغر من وحدة الجناح للأمام واربطها بالجسم القريب من الرأس. اسحب كل قطعة للتأكد من أن الأجنحة متمركزة وترتفع فوق المغناطيس.

اقطع الأنبوب الورقي للملف الصوتي باتجاه المركز حتى نتمكن من تمرير خلات الأجنحة بداخله. يجب أن يحوم هذا الهيكل بالكامل فوق الدبوس حيث سيذهب مغناطيسنا ، لذلك عندما يندفع التيار عبر الملف ، تسحب القوة المغناطيسية الأجنحة لأسفل وترفع أطراف الأجنحة لأعلى.

الخطوة التاسعة: بناء البطن

اربط مفتاح القصب على الطرف الخلفي من الجسم. سيكون هذا هو طرف البطن ، حيث ستكون شعيراتنا الحساسة.

قم بلحام قطعة قصيرة ثانية من السلك بالساق الأخرى من مفتاح القصب.

قم بلف سلك السكة الموجب لإنشاء مساحة سطح كبيرة للبطارية.

قم بلف قطعة السلك القصيرة الجديدة المتصلة بالمفتاح للمس الجانب السلبي أو 0 فولت من البطارية.

اربط بطارية صغيرة بجهد 12 فولت في البطن وقم بتأمين توصيل البطارية للحصول على اتصال قوي. اضطررت إلى إضافة بضع قطع من الخيوط الأحادية الثقيلة إلى البطن لمنع البطارية من الانقلاب إلى الجانب الآخر من البطن أثناء ربطها.

اختبرها! هل تتحرك الأجنحة باتجاه المغناطيس؟ تأكد من صحة قطبية المغناطيس باتباع قاعدة اليد اليمنى للتيار الكهرومغناطيسي ، واستخدام بوصلة تناظرية لتحديد قطبية المغناطيس الدائم. إذا قمت ببناء الدائرة كما وصفت ، فإن التيار يتدفق خارج مجمع Q3 ، عبر الملف ، باتجاه السكة الأرضية أو جانب البطارية 0V.

لإنهائها ، ثني أرجل الأسلاك الزهرية لتبدو وكأنها حشرة كما تريد! جرب القليل من الصمغ حيث تلتقي الأرجل بالجسم إذا كانت واهية جدًا. يتمتع!

واسمحوا لي أن أعرف إذا كان لديك أي أسئلة. هذا بالتأكيد مشروع صعب. يمكن أن يساعد شريط مطاطي صغير بين أطراف البطارية في تثبيتها في مكانها.

حظا طيبا وفقك الله!

الجائزة الأولى في المسابقة التقنية