Serangga Elektromekanis atau Osilator Mengepakkan: 9 Langkah (dengan Gambar)

2024 Pengarang: John Day | [email protected]. Terakhir diubah: 2024-01-30 09:54

pengantar

Saya telah mengikuti perkembangan robotika selama sekitar 10 tahun dan latar belakang saya adalah Biologi dan Videografi. Minat-minat ini telah mengorbit hasrat mendasar saya, entomologi (studi tentang serangga). Serangga adalah masalah besar di banyak industri, dan telah menjadi sumber banyak inspirasi. Untungnya, biologi dan serangga mendapatkan pengaruh dalam robotika melalui biomimikri dan biologi sintetis. Saya sangat senang dengan kemajuan insektotopter. CIA menciptakan insektotopter terbang pada awal tahun 1970-an dan serangga akan terus memainkan peran besar dalam mempengaruhi bagaimana masalah dalam robotika diselesaikan. Saya ingin berbagi metode artistik membangun patung serangga elektromekanis Anda sendiri.

Salah satu kerajinan yang sangat berfokus pada sifat-sifat serangga adalah seni mengikat lalat. Fly Tying adalah metode membuat umpan untuk memancing. Kerajinan ini menggunakan beragam palet bahan dan alat, dan membutuhkan perhatian yang cermat terhadap detail, sementara sangat mengandalkan teknik yang tepat untuk menyelesaikan desain yang indah.

Saya belum terlalu bersemangat tentang pencetakan 3D atau Mikrokontroler. Saya melakukan upaya untuk menghasilkan makhluk elektromekanis yang tidak menggunakan kedua teknologi ini. Tampaknya apa pun sensor atau ekspresi mekanis yang ingin Anda jelajahi, semuanya harus disalurkan melalui mikrokontroler. Mari kita ambil kembali sedikit dan membuat otak kita, sebuah osilator!

Jadi yang saya usulkan kepada Anda adalah, kami menggunakan alat, bahan, dan teknik pengikat lalat sebagai dasar untuk menciptakan serangga elektromekanis yang indah, ringan, unik. Patung kinetik seperti BEAM ini diharapkan dapat menginspirasi teman dan keluarga Anda untuk menghargai serangga dan kerajinan tangan.

Langkah 1: Merancang Osilator Anda

Ada banyak rangkaian osilator untuk dipilih secara online. Setelah melihat ke dalam berbagai, saya merasa bahwa yang paling mudah dan paling "organik" adalah Multivibrator Astabil. Sirkuit ini dapat dibuat dengan resistor simetris atau asimetris, menghasilkan lebar pulsa yang sedikit berbeda, tergantung dari "sisi" sirkuit mana Anda mengambil output.

Komponen untuk rangkaian ini yang saya pilih adalah:

Jumlah: Barang:

x1 2N4403 transistor pnp

x1 2N3905 transistor pnp (pin keluar cermin)

x2 330 resistor

x2 22k resistor

x2 4.7 F 16V kapasitor

x2 Light Dependent Resistors (LDR) dalam kisaran 0 - 30k

x1 2N4920 transistor pnp (menangani 1 amp)

x1 8+ Kumparan speaker

x1 Saklar buluh kecil nonmagnetik, tidak tertutup

Saya ingin waktu RC rendah dan kapasitor kecil, jadi saya memilih resistor 22k dengan kapasitor bipolar 4,7 F 16V. Ini menghasilkan frekuensi osilasi sekitar 2 - 5 Hz.

Saya juga ingin rangkaian dipengaruhi oleh lingkungan, jadi saya memasang resistor bergantung cahaya (LDR) secara seri dengan resistor 22k. Sakelarnya adalah sakelar buluh kecil yang ditarik dari sirkuit lampu kilat kamera sekali pakai. Kami akan menggunakan sakelar ini sebagai kumis sensitif di perut.

Langkah 2: Mulailah Menyolder

Dengan menggunakan komponen tersebut, Anda memerlukan beberapa alat untuk menyoldernya bersama-sama. Kami tidak akan menggunakan perfboard.

Ambil dua catok, satu untuk menahan komponen Anda dan yang lainnya untuk menahan besi solder Anda.

Juga, pastikan Anda memiliki pemotong kawat, tang, dan model sirkuit Anda sebagai referensi. Saya telah membuat prototipe versi kedua dari rangkaian untuk memastikan saya selalu tahu bagian mana dari komponen yang dipasang di mana.

Tekuk ujung kedua transistor sehingga kolektor menekuk ke samping, dan alas menekuk ke tengah. Karena 2N4403 dan 2N3905 (digambarkan sebagai BC557) memiliki pin out yang berbeda, perhatikan baik-baik di mana basis dan kolektor berada. Dua transistor pnp yang sama dapat digunakan, tetapi saya menyukai kualitas kiral dari pin keluar cermin. Bagaimanapun, ini adalah seni.

Tekuk kabel kapasitor pada sudut siku-siku.

Potong kabel pendek pada kapasitor dan basis transistor dan kolektor.

Sekarang tempatkan transistor di catok Anda, dan bawa besi solder ke arah timah solder yang diinginkan. Ini membebaskan kedua tangan Anda untuk memasukkan kapasitor dan solder, dan menempelkannya bersama-sama.

Ulangi langkah ini sehingga basis dan kolektor masing-masing transistor menempel pada setiap kapasitor.

Menarik untuk dicatat, catok sebenarnya dapat bertindak sebagai heat sink untuk transistor dan arsitektur pekerjaan solder Anda yang sudah selesai membuat struktur ini sangat kuat.

Langkah 3: Solder Resistor

Tekuk dan potong ujung resistor seperti gambar di atas.

Tempatkan resistor 330 di catok dan solder unit transistor kapasitor kami ke resistor. Ikuti skema, resistor ini harus dipasang di mana kolektor transistor berada.

Ulangi dengan resistor 330 kedua.

Tempatkan LDR di catok dan solder sirkuit kami yang sedang tumbuh ke sana. Solder ke dasar transistor.

Ulangi dengan LDR kedua.

Potong ujung panjang LDR ke arah tengah.

Solder resistor 22k ke kabel LDR sedemikian rupa sehingga resistor seri.

Masing-masing dari empat resistor harus memiliki lead terbuka yang mengarah ke tengah sirkuit kami (seperti yang digambarkan).

Tekuk ujung resistor ini ke arah tetangganya, potong pendek, dan solder semuanya bersama-sama. Bundel resistor ini sekarang menjadi bagian dari ground rail kami.

Langkah 4: Kabel Solder dan PNP Daya

Unit kapasitor, transistor, dan resistor ini adalah osilator multivibrator astabil kami. Ini adalah otak kita yang efektif untuk serangga. LDR berfungsi sebagai mata dan akan sedikit mengubah frekuensi dan lebar pulsa osilator kita. Sirkuit ini saja tidak dapat memberi daya pada koil speaker, jadi kami akan menghubungkannya ke Q3, transistor daya kami (BD140 atau 2N4920).

Solder kabel rel positif ke emitor Q1.

Solder kabel ground rail ke bundel resistor.

Solder kabel ketiga ke emitor Q2 (digambarkan sebagai oranye).

Solder kabel ketiga ini ke dasar Q3, transistor pnp daya (2N4920).

Lepaskan kabel rel positif sekitar 1 1/2 inci ke bawah dan solder ke emitor Q3.

Pada titik ini, saya ingin istirahat dari menyolder, dan menerapkan lapisan cat kuku bening ke sirkuit. Ini akan membantu mencegah korsleting jika sirkuit bengkok atau terjepit, dan akan membuatnya tahan cuaca. Jangan ragu untuk menerapkan beberapa lapis.

Periksa untuk memastikan Anda tidak korsleting sirkuit di mana pun. Uji sirkuit untuk memastikannya masih berfungsi dengan memberi daya pada kabel merah dengan +9V, membumikan kabel hitam atau coklat, dan menjepit ke kolektor Q3. Saya menggunakan lampu 5V kecil atau speaker cadangan. Karena Q3 hanya dapat menangani sekitar 1 amp, jangan terlalu panas transistor ini dengan daya yang terlalu besar dan hambatan yang terlalu kecil. Lakukan perhitungan Anda (I=V/R) dengan asumsi arus DC. Secara teori, arus rata-rata adalah setengah dari arus DC pada tegangan rel karena efek pulsa, tetapi ini akan membantu kita meninggalkan ruang untuk kesalahan.

Langkah 5: Potong Kumparan Suara dan Solder

Ambil speaker murah kecil dengan kumparan suara yang berfungsi dan hentikan. Mulailah dengan memotong di sekitar tepi kerucut speaker dan pastikan untuk tidak memotong konektor kabel perada di bawahnya.

Klip atau lepaskan konektor kabel perada dari tab keranjang.

Potong suspensi mesh tepat di atas magnet permanen.

Lepaskan kumparan suara dan potong sisa kertas dan jaring. Pastikan untuk meninggalkan konektor kawat perada selama mungkin.

Timah ujung konektor kawat perada dan solder satu ke kolektor Q3.

Solder konektor lainnya ke kabel ekstensi.

Lepaskan bagian tengah kabel baru ini dan solder ke rel ground.

Langkah 6: Desain Sayap

Saya mencetak pola sayap cranefly pada transparansi.

Anda juga dapat menggambar sayap menggunakan pena dan spidol pada asetat.

Bersenang-senang mewarnai sayap dan membuatnya unik dan menarik.

Tempatkan lembaran asetat Anda ke majalah lama dan tekan ke pembuluh darah dengan penusuk. Depan dan belakang bergantian untuk membuat lipatan cekung dan cembung pada asetat. Ini tidak hanya menambah ilusi sayap serangga asli, tetapi juga memperkuat sayap.

Potong sayapnya, tetapi biarkan sebagai pasangan! Tinggalkan sedikit bahan tambahan di tengah sehingga voicecoil kami memiliki lebih banyak bahan untuk didorong.

Langkah 7: Ikat Sayap ke Monofilamen

Untuk mulai mengikat, Anda membutuhkan sekitar 35 pon monofilamen, catok kami dari sebelumnya, gunting, sayap, benang, dan kumparan pengikat lalat. * Koreksi yang Disarankan: Gunakan monofilamen yang lebih berat atau kawat tipis untuk penyangga sayap ini. Model yang digambarkan dan dibuat kehilangan efisiensi mekanis ketika monofilamen melengkung ke luar selama langkah ke bawah.

Potong dua bagian, panjangnya lima inci dan tempatkan satu bagian ke dalam catok. Ikat sayap dengan longgar ke monofilamen dalam pola angka delapan.

Ulangi dengan potongan monofilamen kedua dan sayap lainnya.

Saya menambahkan sedikit lem ke simpul pada setiap bagian untuk keamanan tambahan. Pastikan lem tidak menghalangi kemampuan sayap untuk mengepak. Ini seharusnya bertindak seperti engsel dan monofilamen adalah tumpuan kita.

Langkah 8: Bangun Thorax dan Kepala

Semuanya datang bersama-sama sekaligus selama fase ini.

Ambil sepotong tiga inci monofilamen 100 pon atau tabung kaku, dan ikat benang ke panjangnya.

Ambil tiga, tujuh inci potongan kawat bunga, dan ikat masing-masing di tengah sepanjang struktur tubuh kita. Ini akan menjadi kaki kita.

Ikat bagian belakang monofilamen yang lebih kecil dari unit sayap kami tepat di belakang kaki belakang, sisakan ruang untuk menyesuaikan panjangnya nanti.

Temukan pin magnet seperti yang digambarkan. Ini akan menahan magnet neodymium permanen kami di tempatnya.

Ikat sirkuit yang kami bangun ke kaki / tubuh.

Ikat pin magnet ke tubuh di belakang kepala tetapi di depan Q3.

Ikatkan dua bulu retas kecil ke tubuh tepat di belakang kepala sehingga mencuat ke depan seperti antena (ini murni estetika).

Bawa potongan depan monofilamen yang lebih kecil dari unit sayap ke depan dan ikat ke badan dekat dengan kepala. Tarik masing-masing bagian untuk memastikan sayap berada di tengah dan naik di atas magnet.

Potong tabung kertas kumparan suara ke arah tengah sehingga kita bisa menyelipkan asetat sayap ke dalamnya. Seluruh struktur ini harus melayang di atas pin tempat magnet kita akan pergi, jadi ketika arus mengalir melalui kumparan, gaya magnet menarik sayap ke bawah dan ujung sayap mengepak ke atas.

Langkah 9: Bangun Perut

Ikat saklar buluh ke ujung belakang tubuh. Ini akan menjadi ujung perut, di mana kumis sensitif kita akan berada. Solder rel tanah kita ke satu kaki sakelar buluh.

Solder sepotong kawat pendek kedua ke kaki sakelar buluh lainnya.

Keriting kabel rel positif untuk membuat area permukaan yang besar untuk baterai.

Keritingkan kabel pendek baru yang terhubung ke sakelar untuk menyentuh sisi negatif atau 0V baterai.

Ikat baterai 12V kecil ke perut dan kencangkan kabel baterai untuk memiliki koneksi yang solid. Saya harus menambahkan beberapa potong monofilamen berat ke perut untuk mencegah baterai terbalik ke sisi berlawanan dari perut saat saya mengikatnya.

Ujilah! Apakah sayap bergerak ke arah magnet? Pastikan polaritas magnet benar dengan mengikuti aturan tangan kanan arus elektromagnetik, dan menggunakan kompas analog untuk menentukan polaritas magnet permanen Anda. Jika Anda membangun sirkuit seperti yang saya jelaskan, arus mengalir keluar kolektor Q3, melalui koil, dan menuju rel tanah atau sisi 0V baterai.

Untuk menyelesaikannya, tekuk kaki kawat bunga agar terlihat bugar seperti yang Anda inginkan! Coba lem sedikit di mana kaki bertemu tubuh jika terlalu tipis. Menikmati!

Tolong beri tahu saya jika Anda memiliki pertanyaan. Ini jelas merupakan proyek yang rewel. Karet gelang kecil di antara ujung baterai dapat membantu menahannya di tempatnya.

Semoga beruntung!

Hadiah Pertama dalam Kontes Teknologi