Дмитрий Мамичев - Простые роботы своими руками или несерьёзная электроника
Конструкцию основного шарнирного соединения поясняет рис. 21.
Пластины «механической руки» 1, 2, 3 выполнены из оргстекла толщиной 5 мм длиной 280 мм и шириной 30 мм. В пластину 1 вклеен шарикоподшипник 6 диаметром около 22 мм. Пластины 2 и 3 жестко соединены при помощи двух стоек 8 с внутренней резьбой в торцах под винты М4 (элемент 9). Во внутреннее кольцо подшипника жестко вставлена стальная ось 5. Для уменьшения люфта применена шайба 4 и пластмассовая втулка 7. Шнур 10 для исключения трения об экран при рисовании зафиксирован к пластинам отрезками скотча.
Крепление «руки» к перегородке поясняет рисунок 22.
Прямоугольная пластина 1 изготовлена так же из оргстекла и имеет размеры 40x75 мм. Шарикоподшипник 2 тоже вклеен в пластину, как и первый подшипник. Т-образная вставка 3 соединяет пластину 1 на рис. 22 с пластиной 1 на рис. 21. Она вклеена в неё секундным клеем и жестко вставлена во внутреннее кольцо подшипника. К экрану 4 пластина прикручена четырьмя винтами М3 с гайками (элемент 5).
При правильной и аккуратной сборке рука двигается легко и плавно, повторяя в точности контур изображения на листе 7 (рис. 18). Экран сделан из листового алюминия размерами 330 мм на 550 мм и толщиной 1,5–2 мм. Лист картона 3 смягчает движение шарика карандаша по бумаге. К экрану они крепятся полосками скотча. Размеры остальных элементов не критичны. Их соединение осуществляется при помощи саморезов, расходный материал — обрезки фанеры и ДСП.
Налаживание сводится к подбору номинала токоограничительных резисторов. Навык работы с копиром приобретается достаточно быстро, удобнее работать в паре, корректируя совместную деятельность. Сначала желательно начинать с одноцветных рисунков одного — двух замкнутых контуров (в общем — глазик, носик, ротик и т. д.). Постепенно усложняя линии, делая их прерывными можно получать более сложные изображения.
В заключение, скажу пару слов о ещё одном фризлайт-приспособлении. Зеркальная настольная призма (рис. 23). Три прямоугольных отрезка зеркала размером 10–15 см на 35–45 см скреплены полосками скотча и сложены в треугольную призму. Она, в свою очередь уложена в X- образное основание, сделанное из обрезков ДСП.
Рисование ведут в окрестностях плоскости основания призмы, объектив фотоаппарата помещают со стороны другого основания внутрь призмы. Для стабилизации объектива локти упирают в стол. Получаются красивые разноцветные узоры — рисунки 24–26.
Робот усач
Забавная игрушка (рис. 27) жук-усач сделана, а точнее модернизирована по горячим следам робота пограничника. Теперь он бегает за пальцем, стараясь не упустить его из «поля действия своих усов», этакая игривая зверюшка…
Принципиальная схема конструкции дана на рис. 28.
На транзисторах VT1, VT2 реализован триггер, управляющий работой двигателей M1, М2. «Перекидная кнопка» SB1, в свою очередь, управляет его работой.
Триггер действует, практически, как импульсное устройство. Его основу составляет пара транзисторов, работающих в ключевом режиме. Переход в новое состояние продолжается в течение очень короткого времени. Все триггеры отличаются особым свойством, заключающимся в способности запоминать двоичную информацию. На этом принципе и основано функционирование данных приборов. Сама память триггера заключается в возможности сохранять каждое состояние после того, как прекратит свое действие переключающий сигнал. Если одно состояние принять за единицу, а другое — за ноль, то, по сути, получается запоминание одного числового разряда, из которого состоит двоичный код. В данной конструкции это свойство заключается в том, что переключение моторов происходит при кратковременном касании датчика — уса о препятствие. Следующее переключение моторов произойдёт только при новом касании уса о преграду.
Рассмотрим работу схемы. После замыкания контактов выключателя SA1 (магнитная шайба) произвольно первым откроется любой транзистор, например VT1. Тогда база транзистора VT2 через резистор R2 и коллектор — эмиттерный переход транзистора VT1 окажется соединённой с «минусом батареи питания». В итоге будет работать двигатель М1, а М2 не будет. Робот начнёт разворачиваться на месте. Проволочный ус столкнётся с пальцем — произойдёт кратковременное замыкание центрального контакта датчика с левым контактом (по рисунку).
Транзистор VT1 закрывается и база транзистора VT2 через токоограничительный резистор и обмотку мотора М1 подключается к «плюсу батареи питания». Включается мотор М2. Ротор двигателя M1 останавливается. Робот разворачивается в обратном направлении до следующего касания уса датчика. Далее цикл повторяется, робот следует за подвижной (палец) преградой «след в след».
Конструктивно шасси робота мало чем отличается от исходной версии. V-образная проволочная скоба-усы 2 (рис. 29) изготовлена из отрезка стальной проволоки диаметром 1–2 мм. Посредством отрезка резиновой трубки 3 она крепится на движок переключателя 4 (SB1). На концах усов закреплены два пластмассовых шарика 1. Они придают выразительности игрушке и не несут никакой функциональной нагрузки. Как и в исходной конструкции, монтаж элементов навесной.
На рисунке 30 показан один из приёмов управления роботом. Жук всё время смотрит на палец и стремится его догнать.
Глава 2
КОНСТРУКЦИИ МИНУВШИХ ЛЕТ
В этой главе даны описания конструкций ранее публиковавшиеся в журнале РАДИО. Их объединяет простота схемных решений, доступность повторения, возможность интерпретаций при повторении. Каждая из конструкций по-своему интересна, открывает широкое поле для фантазий.
Электронные весы — игрушка
В основу конструкции весов представленных на рисунке 1 положено явление зависимости сопротивления угольного порошка от силы его сжатия. В предлагаемой конструкции оно происходит за счёт веса взвешиваемого предмета. Датчиком давления являются таблетки активированного угля. Более подробно об их необычной роли можно прочитать в статье «Угольный тензодатчик» — автор Л.Королёв «Радио» 2008 № 3 стр. 31, 32.
На рис. 2 представлен один из вариантов принципиальной схемы весов.
Резисторы R2, R1 образуют ограничители тока. Датчик давления F имеет собственное сопротивление R3. По мере нарастания сжатия его значение уменьшается, меняя тем самым ток, проходящий через резисторы и соответственно напряжение на них. В итоге стрелка микроамперметра, плавно замедляясь, отклоняется вправо. В исходном состоянии — без предмета на чашке весов, сопротивление датчика максимально, поэтому стрелка прибора отклоняется на максимальный угол или деление шкалы. Эта отметка будет нулём весов.
При взвешивании предметов давление на датчик растёт, его сопротивление уменьшается. Поэтому убывает и ток через микроамперметр РА1 — его стрелка движется влево. Получается, что чем больше вес предмета, тем меньше отклоняется стрелка. Шкала весов обратная — ноль справа, метка максимального веса слева.
Далее о конструкции весов и деталях. Основным элементом является датчик рис. 3.
Он состоит из двух дисков 3 с контактными поверхностями, между которыми зажаты три таблетки угля 6. Собирают датчик так: ко дну футляра 1 приклеивают опорную контактную пластину 7 из фольгированного гетинакса фольгой вверх, припаивают к ней вывод 3, саму её поверхность тщательно до блеска зачищают мелкозернистой наждачной бумагой. Затем укладывают и приклеивают к фольге диск 2 с отверстиями для таблеток. Его толщина должна быть меньше толщины таблеток. Потом укладывают в отверстия таблетки. Затем полируют фольгу верхнего диска 5, припаивают вывод 3 и приклеивают диск к дну чаши 4 (фольгой вниз). Накладывают чашу на основание и выводят контактные провода. При нажатии с переменным усилием на дно чаши сопротивление датчика должно меняться приблизительно от 100 до 20 ом.
Датчик вместе с остальными элементами схемы монтируют внутри коробки, подходящего размера, предварительно сделав в лицевой панели круглые отверстия под чашу и головку микроамперметра.
