כיצד לבצע: עבודה עם סגסוגת זיכרון צורה - 💡 Fix My Ideas

כיצד לבצע: עבודה עם סגסוגת זיכרון צורה

כיצד לבצע: עבודה עם סגסוגת זיכרון צורה


המחבר: Ethan Holmes, 2019

אנו שמחים מאוד להיות ג 'י צ' י על MAKE עבור חומרים מתקדמים שלנו חודש (אשר הוארך עד 6 פבואר). הביוגרפיה שלה כל כך מרשימה, חשבתי לכתוב את כל העניין:

נולדתי בסין ועברתי לארה"ב כשהייתי 6 ... מהר קדימה למכללה באוניברסיטת קולומביה. התחלתי את לימודי ההנדסה הפרה-רפואית / ביו-רפואית ובמשך סמסטר ובקיץ ערכתי מחקר בהנדסת רקמות בקבוצת ה- MBL. באותו קיץ, יש לי התמחות בבניינים בברוקלין בבניין מתוך בקבוקים עבור אורורה רובסון, שדרכו התאהבתי שוב באמנות. אז שיניתי את ההנדסה הכי מכנית שלי (כי הם מקבלים גישה לחנות המכונה!) וגילה אמנות מדיה חדשה. בשלב זה, התחלתי לעבוד על פרויקט LittleBits עם איאה בדיר ולמדתי לעצב ולבנות אלקטרוניקה. היא הציגה אותי בפני מעבדת המדיה, ומיד התאהבתי במקום. אז קיבלתי התמחות קיץ בקבוצה של לאה ביוקלי. באותו קיץ, גיליתי את Arduino ואת ההנאות של נייר + אלקטרוניקה. אחרי שחזרתי לקולומביה לשנת הלימודים האחרונה שלי, המשכתי לעבוד על LittleBits וביליתי סמסטר מנסה לעשות גרפיקה microscale באמצעות photolithography ו microfluidics בקבוצת המחקר LMTP. מתברר שזה באמת קשה לעשות אמנות כאשר אתה לא יכול לראות את זה! לאחר סיום לימודיו (עם תואר ראשון בהנדסת מכונות), הגעתי ישר למעבדת המדיה והתחלתי את אדוני בקבוצת ההיי-טק. אני עדיין כאן, עכשיו בשנה השנייה שלי, ולומדים טונות כל יום!

ג 'יה להרכיב את זה מבוא נפלא לסגנונות זיכרון צורה (SMA) עבורנו. תודה, Jie! נהדר שיש לך על הסיפון. - גארת

סביר להניח ששמעתם על סגסוגות זיכרון צורה (SMA), מתכות שמשנות צורה כאשר מחוממות לטמפרטורת הפעלה. כאשר הם מגניבים, הם חדירים ויכולים להיות בצורת מתכת טיפוסית. עם זאת, כאשר מחומם ההפעלה, הם חוזרים הצורה מראש שלהם. ברמה האטומית, המבנה הגבישי של SMA משתנה עם חום ממבנה קבוע אחד למשנהו. עם זאת, בעוד כל המתכות תשנה צורה עם חום (כלומר להמיס), SMAs לשנות את כל הצורה בשלב מוצק שינוי זה הפיך. לדוגמה:

ה- SMA הנפוץ ביותר הוא nitinol (טיטניום ניקל). מסחרית זה יכול לבוא בצורה לא מסודרת, כלומר אין "זיכרון" עדיין, כמו גם מראש מאומנים צורות כמו חוט שריר אשר חוזים כאשר מחומם (ומכאן שמו).

בגלל SMAs שקט, קל יותר מאשר מפעילים מסורתיים, והוא יכול להיות מוגדר ליצור סוגים רבים של תנועה, יש המון דברים מגניב שאתה יכול לעשות איתם כי קשה להשיג עם אחרים actuators. Marcelo Coelho יש ניסיונות עם שילוב אישית להגדיר nitinol עם טקסטיל ליצור אופנות actuated, כמו גם ממשקים קשובים ורכים כמו פרויקט תריסים:

Hylozoic קרקע, התקנה פיסולית על ידי פיליפ Beesley, משתמש חוט שריר כדי לפעול חלקים של אדריכלות "חי" זה.

עוד פסל קסום הוא פרויקט הרובוטאנים של ג'יל קופין, ג'ון טיילור ודניאל באון, שבו הענפים של עץ חי מתבקשים להתנדנד כאשר מישהו עובר. מכיוון שתיל ה- SMA שקט לחלוטין ומוסתר, נראה שהעץ עובר לרוח וירטואלית.

בפרויקטים שלי, מצאתי כי חוטי SMA הם מושלמים עבור actuating ניירות, אשר נוקשה מספיק להחזיק מבנים מעניינים אבל רך וקל מספיק כדי להיות מועברים על ידי חוטי SMA זעירים. חלק מהדוגמאות הן:

מלכודת לטוס ונוס מוקפץ הדף:

גפנים מונפשים:

נייר קיפול עצמי של קלט / פלט:

SMA Primer אם אתה משתמש ב- SMAs בפעם הראשונה, אני ממליץ להתחיל עם חוט שריר Flexinol (אשר זמין על Robotshop, או ישירות Dynalloy). זה אמין ופשוט מספיק כדי להתחבר למעגל. כאשר אתה מפעיל הנוכחי דרך, ההתנגדות של חוט גורם לו להתחמם ואת החוט יהיה חוזה על 10% אורך המקורי שלה. מאז יש שכבה של חמצון סביב החוט, אתה לא יכול להלחין ישירות על חוט עצמו. כדי לצרף את חוט flexinol למעגל, פשוט לקפל את קצה החוט לתוך "u" ולהשתמש תכשיטים חרוז חרוז סביב הקצוות. חרוז crimp מחזיקה על חוט מכני וגם מאפשר לרתך את הקצוות של חיבורים אלקטרוניים חזקים.

החלק הקשה ביותר על השימוש חוט שריר הוא שליטה על כמות הנוכחית פועל דרך חוט. אתה רוצה לתת את זה מספיק עבור אפקט דרמטי, אבל לא כל כך עדכני כי חוט נשרף (ומפסיק התכווצות). חוט Flexinol יש התנגדות עקבית לכל אורך זרם אופטימלי כמפורט נתונים טכניים flexinol.

טכניקה אחת פשוטה היא להסתכל על זרם היעד מגיליון הנתונים ולאחר מכן להשתמש בחוק אוהם (מתח = התנגדות x הנוכחית) כדי לחשב את אורך החוט הדרוש כדי לשמור על כמות הנוכחית של זרם מבוסס על אספקת החשמל שיש לך. מאז חוטים אלה בדרך כלל דורשים מאות milliamps, אני ממליץ לקבל סוללת ליתיום יון חזקה או להשתמש בקיר אספקת החשמל. לדוגמה, אם הייתי משתמש בקוטר 0.006 "קוטר, אשר צריך 0.400 אמפר, ויש לי אספקת חשמל 5V, הייתי צריך התנגדות מוחלטת של 5 / 0.4 = 12.5 אוהם. מאז ההתנגדות של חוט מסוים זה הוא 1.3 ohms / in, הייתי צריך 12.5 / 1.3 = 9.5 אינץ '.

באופן כללי, תמיד לבדוק את המנגנון שלך באמצעות צריכת חשמל נמוכה ולהפעיל את החוט במרווחים קצרים. אם אתה רואה תנועה jerking, רוב הסיכויים חוט קיבל יותר מדי כוח ועשויים למעשה יש שרפו החוצה. אם יש לך Arduino, אתה יכול לחבר את החוט באמצעות טרנזיסטור PWM את הכוח. התחל עם מחזור עבודה נמוך ולעבוד את הדרך עד שאתה מקבל תנועה מספיק חזקה. שים לב כי ברגע המתכת הוא מקבל מספיק כוח לשנות צורה, הוספת כוח יותר לא יגרום תנועה דרמטית יותר, זה רק יגרום לשינוי צורה מהר יותר.

עכשיו שיש לך את האלקטרוניקה הבסיסית, הנה כמה מנגנונים פשוטים אתה יכול להשתמש כדי לקבל תנועות שונות מתוך התיל שלך. אחד המנגנונים הדרמטיים ביותר הוא מנגנון סלסול שבו אתה פשוט לתפור nitinol על הנייר. במקרה זה, כאשר החוטים חוזים, הנייר חייב להסתלסל סביב זה כדי לפצות על אורך חוט קצר יותר.

כדי להפוך את עצמי מתקפלים דש, לעגן את הקצוות של חוט על החלק המרכזי של הקפל ו לצרף את מרכז החוט קרוב מאוד לקפל על דש. מנגנון זה משתמש בחוט כמו שריר כדי למשוך את דש.

על ידי הוספת קפלים פשוטים, אתה יכול לשנות את המנגנון לחלוטין. לדוגמה, הולך מ מתפתל כדי מתנפנף רק לוקח כמה קפל מעוקל לכל צד של מנגנון מסתלסל.

ניתן להוסיף מדפים נוספים למנגנון הקיפול כדי ליצור מקבילית, מה שהופך את המשטחים להתרומם מעל הדף.

עבור אלה מנגנונים אחרים, לבדוק את הפרויקטים האלה מתוך האחרונות סדנת האלקטרוניקה נייר

אם אתם מחפשים פרויקט פשוט מתחיל, לנסות את זה מנוף אוריגמי הדרכה.

עשיית שמח!



אתה עשוי להתעניין

כיצד לזרוק צד טעימות יין

כיצד לזרוק צד טעימות יין


אירוע האקרס: האתגר העולמי!

אירוע האקרס: האתגר העולמי!


מטבח של ילד: פודינג קשת

מטבח של ילד: פודינג קשת


מגש חלקי + מגש פירות וודג'ר = מיון חלקי מגש

מגש חלקי + מגש פירות וודג'ר = מיון חלקי מגש