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.

---

Датчик вместе с остальными элементами схемы монтируют внутри коробки, подходящего размера, предварительно сделав в лицевой панели круглые отверстия под чашу и головку микроамперметра.

Градуировку прибора производят с использованием разновесов. После включения питания стрелку прибора устанавливают на «начало последней трети шкалы» выбирая этим ноль отсчёта. Затем используя разновес 0,5 кг, производят несколько измерений — после каждый раз проверяя и если нужно выставляя ноль отсчёта. Полученные данные усредняют и фиксируют. Аналогично проводят измерения с разновесами в 1 и 2 кг. Потом шкалу прибора плотно закрывают фальшшкалой из тонкой полупрозрачной бумаги и выставляют на ней контрольные метки в 0 кг, 0,5 кг, 1 кг, 2 кг. Остальные нужные метки расставляют равномерно между контрольными метками.

В схеме опробованы и использованы микроамперметры типа М24, М906 с током полного отклонения стрелки 100 мкА и сопротивлением рамки 640 и 760 ом соответственно, таблетки угля активированного типа УБФ, резисторы — МЛТ, СП5, СПЗ. Питается устройство от элемента типа АА на 1,5 В.

Измерение массы можно считать достоверным, если стрелка прибора до и после взвешивания находилась на отметке «0». В противном случае её положение корректируют переменными резисторами или аккуратным надавливанием на дно чашки весов, а взвешивание повторяют. По мере разрядки элемента и окисления контактов датчика также нужна коррекция положения стрелки.

«Бабочка»

На одном из отечественных технических форумов по робототехнике (roboforum.ru) есть одна весьма объёмная тема, посвящённая созданию шагающих моделей насекомых на основе шарнирных соединений из стальной проволоки.

Взяв на вооружение эту идею, предлагаю вниманию читателей описание простой конструкции выходного дня — игрушки «бабочка» (рис. 4).

Сюжет игры простой — «бабочка» сидит неподвижно на траве или цветке. При приближении руки бабочка начинает взмахивать крыльями, чем ближе рука, тем чаще и сильнее взмахи.

Схема электронной части игрушки приведена на рис. 5.

На транзисторах VT1 и VT3 по схеме несимметричного мультивибратора собран генератор, которым управляет фототранзистор VT2. Нагрузка мультивибратора — электромагнит YA1 с втягивающимся якорем, приводящим в движение крылья «бабочки». При достаточном внешнем освещении сопротивление фототранзистора VT2 мало, поэтому напряжения на базе транзистора VT1 (относительно плюсовой линии питания) мало для его открывания, транзисторы VT1 и VT3 закрыты и мультивибратор не работает — «бабочка» неподвижна. При затемнении фототранзистора сопротивление его перехода увеличивается, начинает работать генератор импульсов, на электромагнит поступает питающее напряжение и «бабочка» взмахивает крыльями. Чем меньше освещён фототранзистор, тем больше и чаще взмахи.

Конструкцию механической части игрушки поясняет рис. 6.

Электромагнит 2 установлен в паз пластмассового основания 1. Основание взято из старого бобинного магнитофона. Электромагнит закреплён там клеем. К нему винтом закреплена первая пластина 12, к ней приклеена вторая пластина 11, к которой, в свою очередь, приклеен держатель 9 скобы 10.

Держатели крыльев 6 и 8 надевают на скобу 10, после чего её концы загибают. На концы держателей 6 и 8 (которые затем также загибают) надевают тягу 7, которая вторым концом закреплена на петле 3. размещённой на торце (шейке) якоря электромагнита 2. Возвратная пружина 4, изъятая из кинематики автомобильного проигрывателя CD, надета на петлю 3 и крючок 5, закреплённый в отверстиях первой пластины. Скоба 10 и крючок 5 изготовлены из жесткой стальной проволоки. Проволока взята от канцелярской скрепки.

Для держателей крыльев 6 и 8, тяги 7 и петли 3 применена мягкая стальная проволока диаметром 0,5…0,7 мм. Пластины 11 и 12, а также держатель 9 изготовлены из пластмассы толщиной 1,5 мм — 2 мм.

Более подробно элементы и способ их соединения поясняет рис. 7.

Элементы 3 и 6 — держатели крыльев, 5 — держатель скобы 4. Тяга состоит из трёх элементов —1 и 2.

Крылья и тело «бабочки» изготовлены из цветной бумаги или картона, их крепят к держателям с помощью клея. «Усы» сделаны из медной проволоки толщиной 0,5–0,8 мм, они играют роль ограничителей при взмахах крыльев.

Применены резисторы МЛТ, С2-23, конденсатор — импортный, транзистор КТ361В заменим любым серии КТ3107, фототранзистор — от привода гибких дисков компьютера «РОБОТРОН».

Электромагнит извлечён из видеомагнитофона, сопротивление его обмотки 15…20 Ом, ток втягивания якоря — 100… 150 мА, его ход — 4…5 мм. Питается игрушка от двух гальванических элементов типоразмера ААА. Выключатель может быть любого типа.

Игрушка «Жук — брызгалка»

Среди множества фонтанов Петергофа особое место занимают знаменитые петровские фонтаны-шутихи, сделанные по рисункам самого царя. Идея их состоит в том, что предметы, непосредственно не связанные с водой — деревья, дорожки, скамейки неожиданно начинают бить струями воды по незадачливым прохожим, приводя их в некоторое замешательство. По аналогичному сценарию работает игрушка, описание которой приводится в данной статье.

«Жук» спокойно сидит у воды (рис. 8), но стоит поднести к нему ладонь, и он начинает брызгать водой, мигать глазами и громко жужжать. Даже убрав руку, можно наблюдать эту картину еще несколько секунд.

Схема электронной устройства этой игрушки показана на рис. 9.

По сути, это фотореле. Работает оно следующим образом. После подачи питающего напряжения, если внешнее освещение достаточно велико, сопротивление перехода эмиттер-коллектор фототранзистора VT1 будет небольшим. Поскольку это сопротивление совместно с резистором R1 образуют делитель напряжения, то на коллекторе фототранзистора VT1 напряжения будет недостаточно для открывания диода VD1 и транзисторов VT2 и VT3. Поэтому электродвигатель М1, а также светодиоды HL1 и HL2 обесточены — игрушка находится в состоянии покоя. В таком режиме потребляемый ток мал и не превышает 0,2 мА.

Если поднести ладонь к голове «насекомого», световой поток, падающий на фототранзистор VT1 ослабнет, сопротивление участка коллектор-эмиттер и напряжение на коллекторе возрастут. Начнется зарядка конденсатора С1 и если напряжение на нем достигнет 1,2… 1,4 В транзисторы VT2 и VT3 откроются. На светодиоды и двигатель поступит напряжение питания. В результате «жук» начнет брызгать водой на руку, мигать глазами и жужжать. Если ладонь убрать, то несколько секунд, пока конденсатор С1 разряжается через резистор R2 и эмиттерные переходы транзисторов VT2, VT3 «жук» будет «недоволен» и ничего не изменится, но затем он успокоится. Глаза жука — светодиоды, мигают благодаря тому, что один из них (HL1) — мигающий. Подборкой резистора R3 можно изменять яркость свечения светодиодов.

Далее о конструкции подвижной части игрушки (рис. 10).

Двигатель 2 крепят с помощью уголка 3 к основанию 1 размерами примерно 140x80 мм. На вал двигателя 4 надевают гибкий вал 5 в качестве которого применена тонкая трубка из мягкого пластика длиной 60…70 мм, для этих целей хорошо подходит внешняя изоляционная трубка диаметром 3,5–4 мм от провода компьютерной мыши. На другом конце трубки 5 делают продольный разрез 11 длиной 18…25 мм. Это будут «усики» 10 «жука», которые при быстром вращении разворачиваются и, касаясь поверхности воды, будут ее разбрызгивать.

Валопроводом служит отрезок трубочки 6 для коктейля, который вклеен в крепежные уголки 3 и 7 с отверстием. Уголки 3, 7 и основание 1 — пластмассовые толщиной 2…3 мм. На гибкий вал 5 с небольшим усилием надевают металлическую шайбу 8, которая уменьшает биения и царапание гибкого вала о край трубки. В гибкий вал 5 со стороны разреза 11 вкручивают винт М2 12, чтобы «усы» 10 для правдоподобия в состоянии покоя были разведены в стороны 9.

В конструкции применены резисторы МЛТ, С2-23, конденсатор — К.53-1. Транзистор КТ315Б можно заменить на КТ315 и КТ3107, а КТ815Б — на транзисторы серии КТ815 с любыми буквенными индексами. Был применен фототранзистор от принтера «Роботрон», но возможно применение фототранзистора ФТ-2к. Заменой диода Д220 могут быть диоды серий Д223, КД521, КД522. Мигающий светодиод можно применить любого цвета свечения с рабочим напряжением не более 4…5 В. Второй светодиод может быть любого типа, но по цвету свечения и диаметру корпуса он должен соответствовать мигающему. Двигатель — от видеомагнитофона с рабочим напряжением 6…9 В.