Дмитрий Мамичев - Простые роботы своими руками или несерьёзная электроника

• Название: Простые роботы своими руками или несерьёзная электроника
• Автор: Дмитрий Мамичев
• Издательство: "СОЛОН-Пресс"
• Жанр: Радиотехника
• Год: 2016
• ISBN: 978-5-91359-185-2

Книга состоит из описаний простых конструкций, содержащих электронные компоненты. Тематика изделий — электронные игрушки и сувениры.

Содержание книги является логическим продолжением содержания двух первых книг — «Роботы своими руками. Игрушечная электроника» и «Игрушечная электроника NEXT», опубликованных в издательстве СОЛОН-ПРЕСС.

Книга будет полезна начинающим электронщикам разного возраста, как пособие по изготовлению практических изделий.

---

Резистором R1 устанавливают частоту вращения вала электродвигателя M1, а резисторами R2 и R3 — яркость свечения светодиодов. Питается устройство от двух гальванических элементов (типа: LR 44, AG13, 357). Подача питающего напряжения осуществляется установкой этих элементов в самодельный держатель, образованный контактами ХТ1 и ХТ2.

Конструкция светильника показана на рис. 2.

Его основа — электродвигатель 2 с номинальным напряжением питания около 6 В (от компьютерного DVD-привода). На валу двигателя закреплен диск подставка 1 диаметром 27 мм, (также от DVD-привода). К нижней масти подставки приклеены несколько резиновых амортизаторов 9, изготовленных из пассика от магнитофона. Остальные детали смонтированы на печатной плате 8. На светодиоды 4 надеты отрезки 3 пластиковой трубки. Из металлических канцелярских скрепок изготовлены держатели 5 (ХТ1) и 6 (ХТ2) гальванических элементов, а также контакты 7, которые припаивают к плате и выводам двигателя.

Чтобы повысить удобство установки элементов питания в держатель, между элементами 10 предварительно размещают дисковый магнит-шайба диаметром 10 мм и толщиной 1 мм (из двигателя вращения дисков компьютерного DVD-привода), который соединяет их в «одно целое».

Чертёж односторонней печатной платы из стеклотекстолита толщиной 1,5 мм показан на рис. 3.

Экран может быть как отдельно стоящий (рис. 4), так и в виде подставки (рис. 5), изготавливают его из тонкого белого пластика или картона.

Светодиоды могут быть разного или одного цвета свечения, здесь есть возможность поэкспериментировать. Вариант свечения показан на рис. 6.

Можно применить светодиоды разного цвета свечения или подключить один из них в другой полярности. В первом варианте пламя лампады может быть двухцветным, а во втором — переключением полярности батареи можно менять цвет пламени на другой.

Налаживание сводится к подборке резисторов R1—R3. Первым устанавливают такой ток через двигатель, чтобы он плавно разгонялся сам или с помощью легкого толчка. Резисторами R2 и R3 устанавливают яркость свечения и цветовой баланс для светодиодов разного цвета свечения.

Светодиодная «кисть» для фризлайта

В продолжение темы фризлайта хочу предложить тебе, читатель, описание ещё одного инструмента для рисования — светодиодной «кисти». С её помощью «изображение» создаётся следующим образом. При открытом затворе фотоаппарата в затемнённом помещение знакомый тебе художник «рисует» в воздухе кистью за предметом или трафаретом (картон или другой непрозрачный материал). В результате на фотографии на тёмном фоне остаётся светлое поле трафарета (рис. 7), или его тень на фоне «закрашенного поля» (рис. 8). «Кистью» можно рисовать и как «карандашом», но только широкими «мазками».

Внешний вид «кисти» показан на рис. 9, а способ фиксации в руке на рис. 10.

«Кисть» содержит источник света, составленный из двух ярких светодиодов, например зелёного и синего цвета свечения. Они вставлены в отрезок пластиковой матовой трубки для коктейля. Между трубкой и платой установлен светоотражающий пластиковый экран. Он защищает от засветки пальцы при съёмке. Меняя ток через светодиоды, можно менять цвета свечения трубки во время рисования. Схема устройства представлена на рис. 11.

На транзисторах VT1, VT2 собран ограничитель тока. При указанном на схеме номинале резистора R2 суммарный ток через светодиоды не превысит 12… 15 мА. С помощью резистора R3 перераспределяют этот ток между светодиодами, изменяя тем самым цвет «кисти».

Все элементы монтируются на односторонней печатной плате из стеклотекстолита, её чертёж показан на рисунке 12.

В конструкции применены постоянные резисторы MЛT, С2-23, переменный резистор с выключателем — СП3-3в. Транзисторы можно применить любые серий КТ315, КТ3102. Батарея питания — «Крона», «Корунд», для её подключения применена контактная колодка от отслужившей «Кроны». Колодку соединяют с контактными дорожками платы с помощью отрезков стальной проволоки от скрепок. Светодиоды могут быть любого цвета свечения повышенной яркости. Чтобы быстро сменить цвет «кисти» их устанавливают в гнёзда, которые можно изготовить из панели для установки микросхем в корпусе DIP.

Ночник «Ассорти»

В отличии от предыдущего варианта (статья-конструкция «Ночник Три цвета» из моей книги «Роботы своими руками. Игрушечная электроника», Солон-пресс, 2015), в данной конструкции светорассеиватель изготовлен из обломка трубки тонкой люминесцентной лампы, а в схеме существенно уменьшено число элементов. Динамика свечения лампы представлена на рисунке 13.

Схема светильника изображена на рис. 14.

В её основе — мультивибратор на транзисторах VT2,VT3. Цепочки R8, C3; R7, C2 — времязадающие поочерёдное открывание и закрывание транзисторов. При закрытом транзисторе VT3 конденсатор С4 начинает заряжаться через цепь R9, VD2, R10. С определённого момента транзистор VT4 плавно открывается, увеличивая ток через светодиоды HL3,HL4. При открытом транзисторе VT3 конденсатор разряжается через R12 и открытый переход база — эмиттер VT4, плавно закрывая его. Аналогично работает и левая часть схемы. Таким образом, создаётся плавное переключение цветов свечения ночника. Резистор R4 регулирует баланс свечения пар цветов. Кроме этого, каждый светодиод имеет индивидуальную зависимость «яркость свечения — сила тока», поэтому в сумме динамика свечения получается своеобразная.

Питается схема от сети переменного тока (можно и от батареи «КРОНА» на 9 В). Конденсатор С6 — балластный, ограничивает ток в обшей цепи до 20–25 мА. Пульсации «выпрямленного тока» сглаживает конденсатор С5 и, благодаря стабилитрону VD3 на мультивибратор подаётся около 8,2В.

О конструкции. Её изготовление следует начать с изготовления светодиодной лампы светильника (рис. 15).

При помощи стеклореза от обломка лампы отделяем отрезок трубки длиной 15–17 см. Торцы (они, как правило, неровные) заматываем изолентой. Согласно рисунку 16 изготавливаем плату-стержень и монтируем на ней светодиоды.

Из пробок от пластиковых бутылок делаем торцевые заглушки для лампы с прорезями под плату. Собираем лампу. Из отрезков корпуса старого фломастера делаем стойки, соединяющие лампу с вертикальным основанием. Соединяем выводы лампы при помощи проводов с основной платой, расположенной в подвале — подставке (рис. 17).

Эскиз платы и её внешний вид представлен на рисунке 18.

В конструкции применены разноцветные яркие светодиоды диаметром 5 мм в прозрачных корпусах красного, салатового, оранжевого и синего свечения (судя по цене — китайского производства). Транзисторы можно использовать любые серии КТ315, диоды серии КД522, КД521, импортные конденсаторы, резисторы МЛТ. Налаживание работы схемы светильника безопаснее производить от лабораторного источника напряжением 9В, монтируя элементы блока питания в последний момент. Вначале парно подбирают резисторы R5, R10, регулируя длительность перехода от одной пары цветов к другой (на фото 2 — центральная картинка) и обратно (6 фаза — такая же, не изображена на фото). Затем выставляют ползунок резистора R4, подбирая пропорции сине-красного и зелёно-оранжевого цветов в крайних фазах. Можно, изменяя соотношение номиналов пар R1, R11 и R2, R13 добиться преобладания в переходных фазах от красновато-оранжевого к синевато-зелёному цвету.

При отсутствии стеклянной трубки в качестве корпуса лампы можно использовать «сантехническую гофру» белого цвета. Это гофрированная тонкостенная пластмассовая труба диаметром около 45–50 мм. Линейные размеры основных элементов конструкции, конечно в этом варианте, придётся пересмотреть.

Кораблик-катамаран, управляемый светом

Эта игрушка предназначена для малых водоёмов со спокойной водой и естественным солнечным освещением. Конструктивно кораблик состоит из двух корпусов-поплавков, соединённых проволочными перемычками с закреплёнными на них печатными платами.

В кормовой части каждого корпуса установлен двигатель (электромотор от виброзвонка сотового телефона) снабжённый винтом. Движением кораблика можно управлять, заставляя его двигаться вперёд, назад или разворачиваться на месте, затеняя для этого соответствующие фототранзисторы. Питание осуществляется от батареи, составленной из двух литиевых дисковых элементов.