นกหุ่นยนต์: 8 ขั้นตอน

2024 ผู้เขียน: John Day | [email protected]. แก้ไขล่าสุด: 2024-01-30 13:03

โครงงานนี้แสดงวิธีทำนกหุ่นยนต์ที่ดื่มน้ำ

คุณสามารถชมนกทำงานในวิดีโอ

ออสซิลเลเตอร์ทำมาจากวงจรฟลิปฟล็อปแบบธรรมดาที่กระตุ้นเมื่อนกสัมผัสหนึ่งในสองหน้าสัมผัส

เสบียง

คุณจะต้องการ:

- ชุดกล่องเกียร์, - มอเตอร์กระแสตรง (ไม่จำเป็นต้องใช้มอเตอร์กำลังสูง ห้ามใช้มอเตอร์กระแสไฟต่ำที่ไม่สามารถหมุนมวลตัวนกตัวใหญ่ได้)

- ลวด 2 มม. หรือ 1.5 มม.

- ลวด 0.9 มม.

- แบตเตอรี่ 9 V สำหรับจ่ายไฟให้กับรีเลย์หรือแบตเตอรี่อื่นๆ หากคุณไม่พบรีเลย์ 9 V วงจรควรทำงานที่ 3 V ขั้นต่ำหรือ 2 V ขึ้นอยู่กับส่วนประกอบที่คุณใช้ หากคุณใช้แหล่งจ่ายไฟ 3 V ให้ใช้รีเลย์ที่เปิดอย่างน้อย 2 โวลต์ เนื่องจากแรงดันแบตเตอรี่จะลดลงตามเวลาที่แบตเตอรี่หมด

- รีเลย์ DPDT (ดับเบิ้ลโพลดับเบิ้ลโยน) (รีเลย์ 12 V อาจใช้งานได้กับ 9 V)

- แบตเตอรี่ 1.5 V จำนวน 2 ก้อนหรือแหล่งจ่ายไฟที่ปรับได้เพื่อจ่ายไฟให้กับมอเตอร์กระแสตรง แบตเตอรี่ 1.5 V สองก้อนที่วางเป็นอนุกรมจะให้ 3 V ซึ่งเป็นแรงดันไฟฟ้าทั่วไปที่จำเป็นสำหรับมอเตอร์กระแสตรงขนาดเล็กส่วนใหญ่ อย่างไรก็ตาม 3 V ไม่เหมาะสำหรับมอเตอร์ทั้งหมด ใช้แรงดันไฟฟ้าที่เหมาะสมสำหรับมอเตอร์เพื่อให้มีกำลังเพียงพอในการหมุนมวลตัวของนกโลหะขนาดใหญ่ โปรดตรวจสอบข้อกำหนดเมื่อคุณสั่งซื้อออนไลน์หรือซื้อในร้านค้า นี่คือเหตุผลที่แหล่งจ่ายไฟแบบปรับได้อาจเป็นความคิดที่ดี

- PNP BJT วัตถุประสงค์ทั่วไปสองตัว (Bipolar Junction Transistor) (2N2907A หรือ BC327) ห้ามใช้ BC547 หรือทรานซิสเตอร์กระแสต่ำราคาถูกอื่น ๆ

- NPN BJT วัตถุประสงค์ทั่วไปสองตัว (2N2222 หรือ BC337) หรือ NPN วัตถุประสงค์ทั่วไปหนึ่งตัวและทรานซิสเตอร์กำลังหนึ่งตัว BJT NPN (TIP41C) ห้ามใช้ BC557 หรือทรานซิสเตอร์กระแสต่ำราคาถูกอื่น ๆ - ทรานซิสเตอร์ 2N2907A หรือ BC337 สองตัว (คุณสามารถใช้ TIP41C ได้ ทรานซิสเตอร์กำลังขับรีเลย์แทน 2N2907A/BC337) - ตัวต้านทาน 2.2 kohm สามตัว

- ตัวต้านทาน 22 kohm สี่ตัว

- ตัวต้านทานกำลังสูง 2.2 โอห์มหนึ่งตัว (อุปกรณ์เสริม - คุณสามารถใช้ไฟฟ้าลัดวงจรได้)

- ไดโอดเอนกประสงค์ 1 ตัว (1N4002)

- หัวแร้ง (ไม่จำเป็น - คุณสามารถบิดสายไฟเข้าด้วยกัน)

- สายไฟ (หลายสี)

ขั้นตอนที่ 1: ประกอบกระปุกเกียร์

เลือกอัตราทดเกียร์ 344.2:1 ซึ่งเป็นกำลังสูงสุดและความเร็วต่ำสุด

คุณสามารถซื้อกล่องเกียร์ประกอบหรือใช้จากรถควบคุมระยะไกลเก่า หากความเร็วเร็วเกินไป คุณสามารถลดแรงดันไฟฟ้าของแหล่งจ่ายไฟไปยังมอเตอร์ได้เสมอ

ขั้นตอนที่ 2: สร้างฐานสำหรับนก

ขาตั้งส่วนใหญ่ทำจากลวดแข็ง 2 มม. ยาว 10 ซม. กว้าง 10 ซม. และสูง 16 ซม.

ขั้นตอนที่ 3: สร้างร่างของนก

นกสูง 30 ซม. ทำจากลวดแข็ง 2 มม. เป็นส่วนใหญ่

หลังจากที่คุณสร้างนกแล้ว คุณก็ต่อเข้ากับเฟืองด้วยลวดขนาด 0.9 มม.

พยายามทำให้ตัวนกมีขนาดเล็กที่สุดเท่าที่จะเป็นไปได้ แต่ต้องแน่ใจว่าได้สัมผัสกับขั้วสายไฟ การใช้ลวดโลหะขนาด 1.5 มม. แทนลวดโลหะขนาด 2 มม. จะลดน้ำหนักตัวนกและเพิ่มโอกาสที่ประติมากรรมที่กำลังเคลื่อนที่นี้จะทำงานได้จริง เนื่องจากมอเตอร์กระแสตรงขนาดเล็กอาจไม่สามารถเคลื่อนย้ายมวลของนกตัวใหญ่ได้

ขั้นตอนที่ 4: แนบนกเข้ากับขาตั้ง

ต่อนกเข้ากับขาตั้งด้วยลวดขนาด 0.9 มม.

ขั้นตอนที่ 5: แนบขั้วอิเล็กทรอนิกส์

ติดขั้วต่อด้านหน้าและด้านหลัง ขั้วด้านหลังทำด้วยลวดดัดโค้ง 0.9 มม. เป็นรูปครึ่งวงกลม (โปรดพิจารณาที่ภาพ)

จากนั้นต่อลวดขนาด 2 มม. เข้ากับขั้วต่อด้านหน้า

ขั้นตอนที่ 6: สร้างวงจร

วงจรวิ่งเป็นวงจรฟลิปฟลอปที่ควบคุมรีเลย์

"หน้านก" เป็นเทอร์มินอลด้านหน้า

"ขาตั้งนก" คือการเชื่อมต่อเทอร์มินัลด้านหลัง

วงจรที่แสดงกำลังแสดงสวิตช์ควบคุมแรงดันไฟฟ้าสองตัว ในความเป็นจริง มีสวิตช์เชิงกลสองตัว (ขั้วทั้งสองที่คุณต่อไว้ในขั้นตอนก่อนหน้า) และสวิตช์ควบคุมแรงดันไฟฟ้ารวมอยู่ในวงจรเท่านั้น เนื่องจากซอฟต์แวร์ PSpice ไม่อนุญาตให้ใช้ส่วนประกอบทางกล และจำลองเฉพาะวงจรอิเล็กทรอนิกส์หรือวงจรไฟฟ้า

อาจไม่จำเป็นต้องใช้ตัวต้านทาน 2.2 โอห์ม ตัวต้านทานนี้ใช้ในกรณีที่รีเลย์มีความเหนี่ยวนำสูงเป็นการลัดวงจรเป็นเวลานานจนกว่าจะเปิด นี่อาจทำให้ทรานซิสเตอร์กำลังไหม้ หากคุณไม่มีทรานซิสเตอร์กำลังเกินวางทรานซิสเตอร์ NPN สองสามตัวแบบขนาน โดยเชื่อมต่อเทอร์มินัลทั้งสามตัวเข้าด้วยกัน (เชื่อมต่อฐานกับฐาน ตัวสะสมไปยังตัวสะสม วิธีนี้ใช้สำหรับความซ้ำซ้อนและเพื่อลดการกระจายพลังงานในทรานซิสเตอร์แต่ละตัว

ไม่รวมฮีตซิงก์บนทรานซิสเตอร์ เนื่องจากทรานซิสเตอร์อิ่มตัว การกระจายพลังงานจึงต่ำมาก อย่างไรก็ตามการกระจายพลังงานขึ้นอยู่กับรีเลย์ หากรีเลย์ใช้กระแสไฟสูงควรรวมฮีทซิงค์ไว้ด้วย

แบบจำลองการกระจายตัวระบายความร้อนจะแสดงในการจำลองวงจร คุณสามารถใช้ทั้งสองอย่างก็ได้ ในทั้งสองรุ่นจะใช้การเปรียบเทียบวงจรสำหรับอุณหภูมิของแบบจำลอง หากไม่มีพัดลมระบายความร้อนและไม่มีการห่อหุ้มเกินค่าความต้านทานความร้อนที่สอดคล้องกันจะเป็นศูนย์ คุณต้องสันนิษฐานว่าอุปกรณ์อาจร้อนภายในกล่อง การกระจายพลังงานคือกระแส อุณหภูมิคือศักย์ไฟฟ้า และความต้านทานคือความต้านทานความร้อน

นี่คือวิธีที่คุณเลือกความต้านทานของตัวระบายความร้อนและตัวเคสต่อตัวระบายความร้อน:

การกระจายพลังงาน = Vce (แรงดันอิมิตเตอร์ของตัวสะสม) * Ic (กระแสของตัวสะสม)

Vce (แรงดันไฟสะสม) = 0.2 โวลต์ (โดยประมาณ) ระหว่างความอิ่มตัว Ic = (แหล่งจ่ายไฟ - 0.2 V) / ความต้านทานรีเลย์ (เมื่อเปิด)

คุณสามารถเชื่อมต่อแอมมิเตอร์เพื่อตรวจสอบว่ารีเลย์ใช้กระแสไฟเท่าใดเมื่อเปิดเครื่อง

ความต้านทานตัวระบายความร้อน + ความต้านทานของเคสต่อตัวระบายความร้อน = (อุณหภูมิชุมทางทรานซิสเตอร์สูงสุด - อุณหภูมิห้องสูงสุดหรืออุณหภูมิแวดล้อม) / การกระจายพลังงาน (วัตต์) - ความต้านทานความร้อนต่อเคส

อุณหภูมิชุมทางทรานซิสเตอร์สูงสุดและความต้านทานความร้อนของทางแยกไปยังเคสระบุไว้ในข้อกำหนดของทรานซิสเตอร์

ความต้านทานของเคสต่อแผ่นระบายความร้อนขึ้นอยู่กับสารประกอบการถ่ายเทความร้อน วัสดุของแหวนรองระบายความร้อน และการติดตั้งแรงดัน

ดังนั้นยิ่งมีการกระจายพลังงานที่สูงกว่า ความต้านทานที่ต่ำกว่าควรเป็นความต้านทานของฮีตซิงก์ ฮีตซิงก์ขนาดใหญ่จะมีความต้านทานความร้อนต่ำกว่า

ทางเลือกที่ดีคือเลือกฮีตซิงก์ที่มีความต้านทานความร้อนต่ำ หากคุณไม่เข้าใจสูตรเหล่านั้น

ขั้นตอนที่ 7: แนบรีเลย์

รีเลย์ไม่จำเป็นต้องเป็นรีเลย์กระแสสูง อันที่จริงต้องเป็นรีเลย์กระแสไฟต่ำ อย่างไรก็ตาม โปรดทราบว่ามอเตอร์จะดึงกระแสสูงหากหยุดทำงานเนื่องจากปัญหาทางกลไก เช่น ปัญหากับกระปุกเกียร์ นี่คือเหตุผลที่ฉันตัดสินใจไม่ใช้ทรานซิสเตอร์ในการขับเคลื่อนมอเตอร์ อย่างไรก็ตาม มีวงจรทรานซิสเตอร์สะพาน H และวงจรตัวต้านทานสะพาน H ที่สามารถใช้ในการขับเคลื่อนมอเตอร์ได้

ขั้นตอนที่ 8: เชื่อมต่อ Power

โครงการเสร็จสมบูรณ์แล้ว

คุณสามารถเห็นนกทำงานในวิดีโอ