Si të ndërtoni një makinë xhonglimi të Claude Shannon: 4 hapa

2024 Autor: John Day | [email protected]. E modifikuara e fundit: 2024-01-30 12:17

Claude Shannon ishte një inxhinier/matematikan i shkëlqyer që krijoi teorinë e informacionit dhe në thelb na bekoi me botën dixhitale. Ai ishte një xhongler dhe uniciklist dhe krijoi makinën e parë të xhonglimit. Vendosa të ndërtoj një makinë xhonglimi bazuar në modelin e tij edhe pse ai nuk na la ndonjë specifikim për ndërtimin e një të tillë. Duke parë videon e makinës së tij dhe dy makinerive të tjera të ndërtuara nga universiteti, unë erdha me një makinë pune. Unë dua të ndaj specifikimet e makinës sime me shpresën se dikush me aftësi të vërteta makinerike do të ndërtojë një makinë shumë më të mirë pune. Tani makina që kam ndërtuar funksionon çuditërisht mirë duke marrë parasysh që është bërë nga mbeturinat më të mëdha që kisha shtrirë përreth ose pjesë nga projekte të tjera, ka një reagim të vogël të ingranazheve motorike, është montuar në një kornizë që mbështetet vetëm në disa libra shkollorë në dysheme dhe ka një motor që ndonjëherë vendos të shpejtojë ose ngadalësojë vetë.

Ju lutemi shikoni videon. Hapat e mëposhtëm do të tregojnë ndërtimin bazë, specifikimet dhe mënyrën e rregullimit të forcës dhe vendosjes së krahut që hedh topin.

Vëreni edhe në videon time duke filluar rreth orës 0:40, topat kërcirës gjurmojnë simbolin e pafundësisë. Interesante.

Unë sfidoj këdo që të ndërtojë një makinë mashtrimi vërtet të punuar mirë me metal ose edhe një të printuar 3D. Unë kam parë disa kërkesa në internet për një makinë xhongle që punon, por askush nuk duket se e ka një të tillë në dispozicion.

Një opsion tjetër do të ishte simulimi i një makine pune në Matlab ose ndonjë softuer simulimi.

Nëse dikush ka ndonjë njohuri për vendndodhjen e makinës së xhonglimit të Claude Shannon, do ta vlerësoja shumë atë. Më vjen keq që ai nuk publikoi asnjë detaj të modelit të tij. Dhe disa fotografi të makinës së tij do të flisnin shumë.

Së fundi, unë thjesht dua të shpreh një falënderim të madh për Claude Shannon për sigurimin e themelit për botën tonë dixhitale.

Këtu është një video e Claude Shannon dhe makinës së tij të xhonglimit: Claude Shannon Jugging

Hapi 1: Struktura Themelore e Makinës për Zhonglizim

Korniza: korniza është vetëm disa dërrasa prerëse bambuje të cilat janë relativisht të rënda dhe një montim i mirë për pjesët e tjera. Ju mund të përdorni gjithçka, por të kuptoni se mund t'ju duhet të lëvizni pak motorin.

Kushineta kryesore: kushineta kryesore është një bosht biçikletash i cili është i vendosur në dy baza mbajtëse. I bleva veçmas, por ato përshtaten në mënyrë të përsosur dhe nuk ka absolutisht asnjë lojë. Mos u shqetësoni se mund ta mposhtni këtë kushinetë.

Krahu kryesor i kupës: Kam përdorur shtylla të shufrave të peshkimit me fibra karboni për krahun e kupës. Kam përdorur një copë më të vogël që përshtatet në mënyrë të përkryer në boshtin e biçikletës, pastaj eoksidova atë brenda një vrimë në krahun kryesor të kupës. Shumë e ngurtë dhe funksionon shkëlqyeshëm.

Kupat: gotat ose duart janë vetëm një shkumë sfungjeri (shkumë paketimi kompjuteri) e ngjitur në trekëndëshin e kartonit. Brenda kartonit është një trekëndësh vinyl i bërë nga një fletore vinyl. Sipërfaqja më e fortë e vinylit mban dhe lëshon topin e çelikut në mënyrë më të qëndrueshme sesa kartoni. Ju ndoshta mund të kuptoni gota më të mira, por ishte gjithçka që kisha përreth. Mendova se mbase vozitjet e ping -pongut do të funksiononin më mirë, por ato janë disi të rënda. Duhet të mbani gotat sa më të lehta.

Montimi i motorit: Unë e montoj motorin në tabelën e bambusë me një motor motor alumini. Ju do të duhet ta lëvizni atë në mënyrë që një montim i lëvizshëm të jetë ideal, por unë nuk kisha një mënyrë të mirë për ta bërë këtë. Kështu që më duhej t'i hiqja të gjitha, t'i lëvizja, t'i vidhosja prapa. Duhet kohë. Por montimi nuk është shumë kritik - thjesht mbajeni në thelb nën vendin ku krahu i gjatë motorik është ngjitur në krahun kryesor të kupës.

Përshtatës i boshtit të motorit: keni nevojë për një mënyrë për të bashkuar boshtin e motorit në krahun e shkurtër. Kam gjetur këto adaptorë 5 mm që ishin të përsosur.

Krah i vogël motorik: krahu i shkurtër është një copë alumini i sheshtë. Lehtë për të shpuar vrima dhe ndoshta do të shponi disa derisa të gjeni pikën ideale të rregullimit.

Krah i madh motorik: dy kopsa (8mm) me shufër të filetuar mes tyre lejon rregullim të mirë. Do të kaloni shumë kohë duke rregulluar këtë krah.

Hapi 2: Specifikimet

Ekzistojnë rreth 9 gjatësi kritike të krahut, pika lidhëse dhe specifikime të tjera që duhet të merren parasysh për të vënë në punë këtë makinë. Unë në fakt llogaritja ndërrimet për rregullimet e mundshme që mund të bëj në makinën time dhe doli në rreth 60, 000. Nga ato, nuk e di sa do të funksiononin në të vërtetë.

Duke parë diagramin e mësipërm, unë do të shpjegoj çdo matje.

1. Distanca midis xhepave të dy gotave (ose duarve) në rastin tim është 54 centimetra. Vendosja e dy gotave shumë afër nuk do të lejojë hapësirë të mjaftueshme që topi të kërcejë, dhe vendosja e tyre shumë larg njëra -tjetrës do të kërcejë topin shumë të shkurtër për t'u kapur në kupën tjetër. Por krahu duhet të jetë i rregullueshëm dhe këtë e bëra duke i vendosur dy gota në dy pjesë të brendshme të shtyllës së peshkimit që rrëshqasin brenda shtyllës kryesore më të madhe. Pastaj i ngjita me nxehtësi ato më të vogla në vend.

2. Motori është ngjitur në dy krahë, një të shkurtër dhe një më të gjatë. Më e gjata është ngjitur në krahun mbështetës të kupës rreth 7.3 cm nga mbajtësja kryesore mbi të cilën rrotullohet krahu kryesor i kupës.

3. Kushineta kryesore është rreth 24 cm nga toka ose sipërfaqja në të cilën topi do të kërcejë. Në rastin tim unë shtoj ose zbres një libër mësimor mbi të cilin mbështetet korniza e makinës. Jo një konfigurim ideal. Me të vërtetë korniza duhet të jetë ose vërtet e rëndë ose e ngjitur në dysheme në një farë mënyre. Kur makina ime po funksionon ajo në të vërtetë tronditet pak dhe një lojë e tillë nuk është një ide e mirë pasi ndikon në kohën e makinës, 4. Distanca nga kushineta kryesore në boshtin e motorit është rreth 15 cm.

5. Distanca nga shtrirja vertikale e kushinetës kryesore dhe boshtit të motorit është 10 cm. Kjo distancë nuk duket të jetë vërtet kritike.

6. Distanca nga boshti i motorit në pikën e bashkimit të krahut më të gjatë në krahun më të shkurtër është 4.5cm. Ky krah është kritik për rregullimin e pikave më të larta dhe më të ulëta të të dy gotave. Nëse keni nevojë që topi të hidhet më larg, atëherë zgjasni distancën në krahun e shkurtër. Nëse keni nevojë që të dy gotat të hidhen më pak, atëherë shkurtojeni.

7. Krahu më i gjatë motorik është ndoshta pika më e rregulluar në makinë. Kjo është arsyeja pse unë e bëra atë të rregulluar lehtësisht duke përdorur dy kopsa kthesash dhe një shufër të filetuar. Shtë pika e vetme në të cilën mund të ndryshoni në mënyrë diferenciale gotat duke hedhur lartësinë dhe fuqinë. Duke e zgjatur këtë krah, kupa e djathtë do të shkojë më lart dhe do të hidhet më larg, dhe krahu i majtë do të ulet më poshtë dhe do të hidhet më i shkurtër. Duke shkurtuar këtë krah ju merrni ndikimin e kundërt. Pointshtë pika e rregullimit të barazimit për dy gota.

Disa variabla të tjerë ndikojnë në funksionimin e duhur të makinës. Njëra është madhësia e topit. Kam përdorur një top çeliku 15 mm. Një top më i vogël ose më i madh do të kërkojë që të gjitha ndryshoret e tjera të ndryshohen. Një ndryshore e dytë është shpejtësia e motorit. Ju do të keni nevojë për një furnizim me energji të rregullueshme ose kontrollues motorik për të kontrolluar rpm të motorit. Në rastin tim kam përdorur një lyth të ndryshueshëm prej 12 volt në mur.

Llogaritjet e mia të ndryshimeve të rregullimeve të makinerisë:

1 2 3 4 5 6 7 8 9

4 * 4 * 4 * 4 * 4 * 4 * 10 * 2 * 4 = 327, 680 (shumë më e lartë se vlerësimi im fillestar ku dhashë vetëm 3 pikë rregullimi për secilën krah ose distancë) Nuk jam i sigurt se sa prej tyre do të funksiononin.

Hapi 3: Disa këshilla për rregullimin…

Pasi të jetë ndërtuar makina, është koha për ta vënë atë në punë. Fillova vetëm duke u përpjekur që një top të hidhej dhe kapet nga kupa tjetër. Filloj duke vendosur rpm rreth 80 rpm. Topi duhet të hidhet ashtu që të përkulet dhe pastaj të bjerë pak para qendrës së shufrës së kupës së gjatë (ose pikës kryesore të bashkëngjitjes së mbajtësit). Pastaj kërcen në dysheme në anën më të afërt me kupën kapëse. Nëse topi hidhet shumë larg atëherë ka shumë të ngjarë kupat të ngrihen shumë lart dhe duhet të ulen duke shkurtuar pikat e shkurtra të lidhjes së krahut të shkurtër motorik. Nëse topi nuk po hidhet aq shumë, atëherë bashkëngjitjet e krahut të shkurtër motorik duhet të zgjaten. Një mënyrë tjetër për të bërë këto rregullime është ndryshimi i pikës së ngjitjes së krahut të gjatë në krahun e filxhanit kryesor (shih specifikimin 2 në hapin e mëparshëm).

Nëse një filxhan po e hedh topin shumë larg dhe tjetra nuk e hedh atë aq larg atëherë ju i drejtoheni këtij diferenciali duke rregulluar krahun e gjatë motorik. (shih specifikimin 7 në hapin e mëparshëm).

Në një moment mund t'ju duhet të rrisni ose zvogëloni distancën midis mbajtëses kryesore dhe dyshemesë për të ndryshuar kohën e qëndrimit të topit, ose sa kohë topi kalon në ajër. Kjo është kur bëhet vërtet art dhe jo aq shkencë, kështu që ju vetëm duhet të luani me të.

Shpejtësia e motorit: makina ime funksionon në mënyrë optimale në rreth 80 rpm. Kjo gjithashtu varet nga rregullimet e tjera, kështu që keni nevojë për një mënyrë për të ndryshuar rpm të motorit. Nëse rpm është shumë e shpejtë atëherë topi nuk ka kohë të ulet në xhepin e kupave dhe ai vetëm kërcen në kupë dhe pastaj hidhet në mënyrë të çrregullt. Nëse rpm është shumë e ngadaltë, topi nuk hidhet aq larg ose kupa marrëse nuk është në gjendje të kapë topin kërcimtar.

Sipërfaqe kërcimi: keni nevojë për një sipërfaqe për të kërcyer topin. Unë përdor dyshemenë e pllakave qeramike në apartamentin tim sepse një top çeliku kërcen shumë mirë mbi të. Provova daullen e kurtheve dhe thjesht nuk do të kthehej të kërcejë aq lart (dhe ishte super e zhurmshme.)

Hapi 4: Shënimet përfundimtare…

Sfida 1: dikush e ndërton këtë në një dyqan makinerish duke përdorur mjete profesionale. Unë kisha vetëm një sharrë hekuri dhe stërvitje dore.

Sfida 2: ndërtoni një të vogël duke përdorur printer 3D për të përdorur topin 10 mm. Kjo do të ishte mirë, por nuk e dini se çfarë sipërfaqeje mund të përdorni përveç një dyshemeje qeramike ose çimentoje.

Sfida 3: zbuloni se ku është makina e xhonglimit origjinal të Claude Shannon dhe na tregoni neve të tjerëve. Bëni një video të saj në punë. Së paku bëni fotografi nga afër me detajet e makinës së tij. Goja ime rrjedh në perspektivë.

Shënim: e gjeta foton e mësipërme të makinës Claude Shannons e cila është pak ndriçuese por jo aq e detajuar sa të tregojë specifikat e lidhjeve të krahut dhe kushinetave dhe çfarë lloj motori ka përdorur. Nuk jam i sigurt se ku është bërë kjo fotografi. MIT, shtëpia e tij, Michigan?

Mbi të gjitha argëtohuni dhe falënderoni Claude Shannon për ndarjen e shkëlqimit të tij!