Роботы своими руками игрушечная электроника

Добавил пользователь Евгений Кузнецов
Обновлено: 05.10.2024

Описание: Авторы в популярной форме рассказывают, как в условиях домашней мастерской построить различные интересные и полезные устройства. Книги состоят из описаний простых конструкций, содержащих электронные компоненты, и экспериментов с ними. Кроме традиционных конструкций, чья логика работы определяется их схемотехникой, добавлены описания изделий, функционально реализующихся с помощью программирования.
Книги предназначены для читателей всех возрастов, для всех, кому знакома радость творчества, чьи руки любят мастерить.

Список книг
1. Дмитрий Мамичев - Роботы и игрушки своими руками (2017)
2. Дмитрий Мамичев - Игрушечная электроника - NEXT (2016)
3. Дмитрий Мамичев - Роботы своими руками. Игрушечная электроника (2015)
4. Я. Войцеховский - Радиоэлектронные игрушки своими руками (1976)

Совершенство достигнуто не тогда, когда нечего добавить, а тогда, когда нечего убрать.

В этой книге, в отличие от предыдущих, много внимания уделено именно практическим конструкциям, их схемотехнике и концептам изготовления.

Глава 1
ЛЕТНИЕ КОНСТРУКЦИИ

Конструкции этой главы навеяны холодно-дождливым июлем 2015 года. Лишь в последнюю неделю пришла долгожданная летняя жара. Учительское лето короткое, и его всегда так мало…

Поэтому, наверное, и конструкции этой главы простые и быстрые на реализацию. В них нет как таковых печатных плат, монтаж в основном навесной.

Страж

Схема управления двигателем M1 представлена на рис. 2. Трансформатор Т1 и транзистор VT1 образуют блокинг-генератор. После помещения конструкции под яркие солнечные лучи в моменты времени, когда транзистор закрыт, импульсы тока индуцированного суммарного напряжения обмоток трансформатора через развязывающий диод VD1 заряжают конденсатор С1. Резистор R2 ограничивает импульсы тока, управляющие работой транзистора. С течением времени напряжение на конденсаторе растёт. При его значении около 11 В происходит лавинообразное открывание транзистора VT2. Через развязывающий диод VD2 заряжается конденсатор С3. Статор мотора М1 начинает вращаться. При снижении напряжения конденсатора С1 до 8–9 В транзистор закрывается, однако открывается транзистор VT3.

Резистор R1 является своего рода предохранителем на случай обрыва в цепях транзисторов. В таких ситуациях он защищает конденсатор С1 от перезаряда.

Солнечная батарея вырезается из газонного светильника. Чтобы не повредить рабочий слой солнечной батареи (рис. 5), удобнее при приклеивании бруска 7 предварительно закрепить на обратной стороне элемента пластмассовую планку-переходник 8, используя для крепления боковые пластмассовые бортики лицевой панели светильника. Клей лучше использовать вязкий. Стержень Г-образной стойки 6 должен входить в сквозное отверстие бруска 7 с небольшим усилием. Такая конструкция позволит регулировать угол наклона батареи G1 на солнце. Утром, когда света ещё мало, страж сможет отворачиваться даже при слабой освещённости. А для того, чтобы обеспечить стабильное вращение игрушки, можно воспользоваться зеркальцем. Солнечный зайчик, играющий на панели батареи, заставит её работать на заряд конденсатора.

Настройка изделия сводится к подбору ёмкости конденсатора С1 в пределах 220-2200 мкФ для регулировки угла поворота стража. При подборе следует учесть, что с увеличением ёмкости увеличивается и время заряда конденсатора. Экземпляр транзистора VT2 на необходимое напряжение лавинного режима, возможно, придётся также подбирать.

В конструкции допустимо применение резисторов MЛT, С2-23, R2 – его номинал может быть в интервале 1…10 кОм. Транзистор С3199 заменим отечественными транзисторами КТ315Б, КТ315Г, или любым из серии КТ3102. Вместо транзистора КТ815В подойдут и транзисторы серии КТ315. Трансформатор намотан вдвое сложенным проводом ПЭЛ-0,2 (25 витков) на магнитопроводе К7х5,5х2 из феррита с проницаемостью 1000…2000. Диод Шоттки можно использовать импортный, серий 1N5818, 1N5817 или 1N5819, или заменить обычным серии Д220, Д223.

Пограничник

Схема управления двигателями дана на рис. 7. После включения питания, в зависимости от освещённости фототранзистора VT1, включается либо мотор M1, либо мотор М2. Так, если фотодатчик находится над светлой поверхностью, сопротивление перехода фототранзистора мало, открывающий ток поступает на базу транзистора VT2. Сопротивление коллектор – эмиттерного перехода уменьшается и включается М1.

Конструктивные особенности реализации игрушки поясняют рисунок 8 и рисунок 9. Каркас (элементы 5, 6) изготовлен из проволоки трёх канцелярских скрепок. Две контактные планки (элемент 9) служат для соединения двигателей и каркаса в одно целое. Они изготовлены из односторонне фольгированного гетинакса. Их размеры 10x25 мм.

Схемный вариант иного поведения-движения робота дан на рис. 10.

Поведение робота меняется, он оказывается заключённым внутри границ белого поля и может двигаться только в них. Робот – узник, или отшельник.

О настройке изделия. Робота удобно эксплуатировать на полигонах с резкими цветовыми переходами, с плавными линиями границ. Например, как представлено на рисунках 11 и 12.

Полигон изготовлен из многослойной фанеры в форме квадрата и имеет размер стороны 70-100 см. Разметку можно наносить на обеих сторонах листа, получая, таким образом, два маршрута. Робот их выполняет при освещении полигона дневным светом или подсветки лампой накаливания мощностью около 75-100 Вт с высоты 50–80 см. В последнем случае защитный отрезок изоляции нужно с датчика снять.

Следует отметить варианты регулировки светопотока на датчик. Их два: изменение высоты фототранзистора от поверхности в пределах 2-10 мм, подбор длины отрезка изоляции от 5 мм до 10 мм.

Вместо транзисторов КТ815В подойдут транзисторы КТ815А, КТ815Б. Фототранзистор извлечён из компьютера РОБОТРОН, можно извлечь из привода автомобильного проигрывателя компакт дисков. Там же, в приводе, можно добыть магнит на выключатель SA1. Моторы проще найти в старом DVD приводе от компьютера. Напряжение их питания 5,9 В, но они уверенно работают и от 2 В.

Елка-палка 2

Эта забавная и в техническом плане, и для новогодних развлечений игрушка-сувенир (рис. 13) подробно описана на страницах вышеупомянутой книги (страница 66). В данном пункте хочу рассказать о варианте её модернизации.

Схема преобразованного варианта дана на рис. 14.

К исходной схеме (элементы VT1-VT3, HL1-HL32, T1, R1, С1,С2) добавлен дополнительный узел управления включением гирлянд светодиодов.

Контактная группа К1.1 электромагнитного реле непосредственно выполняет эту функцию. Свободно замкнутая пара ограничивает ток питания исходной схемы сопротивлением резистора R3. Напомню, частота переключений гирлянд зависит от тока питания схемы. В итоге они переключаются с частотой порядка 1 Гц. При переключении группы (замыкание выводов резистора R3 накоротко) ток питания увеличивается, и гирлянды переключаются гораздо быстрее. Таким образом периодическое переключение контактной группы добавляет дополнительный эффект в работе устройства.

Рассмотрим работу cxемы – элементы VT4, VT5, Т2, R4, С3, R2, VD1, К1. После включен питания (замыкание SA1) повышающий преобразователь через развязывающий диод VD1 начнёт заряжать конденсатор С3. Он (преобразователь) реализован на трансформаторе Т2, транзисторе VT4, резисторе R2. Когда напряжение на конденсаторе достигнет значения 10–11 В, произойдёт лавинообразное открывание транзистора VT5. Импульс тока через обмотку реле заставит его самоблокироваться. Контакты группы К1.2 замкнутся. Якорь реле будет замкнут на сердечнике, пока конденсатор С3 не разрядится на обмотку через подстроечный резистор R4 до величины тока отпускания реле. Далее цикл повторится вновь.

Иными словами, схема-добавка – своего рода релейный генератор, обеспечивающий работу реле при низких напряжениях. Схема будет функционировать при использовании реле на 3В, 5В, 6В.

Конструктивно, приставку удобнее выполнять на отдельной плате, соединяя её с основной платой гибкими проводами. Механическое соединение плат можно сделать, используя пару шпилек-стоек, например, из проволоки канцелярских скрепок.

По мнению автора, интересным вариантом может быть одноплатная конструкция, эскиз-вариация которой изображена на рис. 15. Пульсирующее сердце в разных ритмах. Просто и символично…

Фризлайт-копир

Фризлайт, или рисование светом – очень увлекательное и интересное занятие. Основная его трудность состоит в том, что рисовать приходится в буквальном смысле на ощупь, в полной темноте. Не имея практических навыков, это исполнить тяжело. Здесь может приходиться механический копир, о котором пойдет речь в описании.

Итак, копир (рис. 18) состоит из нескольких основных частей.

Светодиоды 1 красного, зелёного и синего цвета свечения создают изображение на матрице фотоаппарата. Их движением и свечением управляют с помощью ручки 10, на которой закреплены три кнопки включения 9. Светодиоды точно повторяют траекторию шарика 7 благодаря двум пластинам 8, жёстко связанным друг с другом. Перегородка-экран находится между шариком и основанием 6. Резисторы 2, 11 ограничивают ток через кристаллы светодиодов. Электрическая схема конструкции изображена на рисунке 20 и в особых пояснениях не нуждается. Светодиоды, резисторы и элемент питания 3 (литиевая батарейка) смонтированы на С-образной плате 4 из фольгированного гетинакса. Плата крепится к металлическому основанию 6 посредством магнита 5. Основание приклеено к пластине 8. Магнит, в свою очередь, припаян к плате. Такая вариация позволяет более точно устанавливать светодиод нужного цвета напротив шарика. Для более удобной замены плат светодиодов других цветов свечения предназначен разъём 11. Плата соединена с кнопками гибким шнуром 13 от компьютерной мыши.

Конструкцию основного шарнирного соединения поясняет рис. 21.

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

Принципиальная схема конструкции дана на рис. 28.

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.

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.

Эта книга написана одним из постоянных авторов журнала РАДИО. Тематика его публикаций в разделе для начинающих электронные игры, игрушки, сувениры. Книга состоит из двух частей. В первой части изложены общие вопросы конструирования самодельных игрушек, игр, игрушечных - роботов, сувениров. Во второй части собственно даны описания конструкций, систематизированные по четырём направлениям, часть из которых ранее нигде не публиковалась. Предполагаемый круг читателей - начинающие электронщики, любители конструировать с паяльником в руках, люди увлекающиеся изготовлением подарочных игрушек-сувениров с "электронной начинкой", просто отцы кому интересны собственные дети, педагоги дополнительного образования, желающие научить детей разбираться в азах "конструирования своими руками".

Смотри также

Акулов И. Практическая электроника

Version 2.0 - www.ruselectronic.com, 2015. — 830 c.: ил. В настоящее время в интернете можно найти множество сайтов по теме "радиоэлектроника". Однако нигде толком не описаны простые основы электроники. Почти 99% сайтов сделано на копипасте из Википедии, журналов по радиоэлектронике, а также "стырены" с таких же сайтов. Сайт www.ruselectronic.com и книга "Практическая.

190,58 МБ
добавлен 09.02.2015 02:07
изменен 24.07.2016 14:22

Бессонов В. Электроника для начинающих и не только

9,57 МБ
добавлен 30.03.2018 14:11
изменен 30.03.2018 18:34

Мамичев Д. Роботы и игрушки своими руками

43,10 МБ
добавлен 01.06.2017 08:40
изменен 01.06.2017 09:27

Мамичев Д.И. Игрушечная электроника - NEXT

21,89 МБ
добавлен 12.04.2017 21:52
изменен 12.04.2017 22:26

Мамичев Д.И. Простые роботы своими руками или несерьёзная электроника

25,52 МБ
добавлен 21.04.2016 23:15
изменен 24.10.2017 07:00

Платт Чарльз. Электроника: логические микросхемы, усилители и датчики для начинающих

Отзывы

Константин, Омск, 19.06.2017
Порой для того, чтобы найти нужную литературу в глобальной сети, нужно потратить от 15 минут до целого часа. Это очень не удобно, ввиду постоянного отсутствия времени на подобные занятия. Очень доволен тому, что начал функционировать сайт с настолько богатой базой необходимых знаний. Теперь проблемы поиска книг для меня не существует!

Добавить отзыв

Те, кто смотрел эту страницу, также интересовались:

Часто задаваемые вопросы

1. Какой формат книги выбрать: PDF, EPUB или FB2?
Тут все зависит от ваших личных предпочтений. На сегодняшний день, каждый из этих типов книг можно открыть как на компьютере, так и на смартфоне или планшете. Все скачанные с нашего сайта книги будут одинаково открываться и выглядеть в любом из этих форматов. Если не знаете что выбрать, то для чтения на компьютере выбирайте PDF, а для смартфона - EPUB.

2. Можно ли книги с вашего сайта читать на смартфоне?
Да. Как для iOS, так и для Android есть много удобных программ для чтения книг.

Читайте также: