Простые автоматы: Радиоэлектроника, автоматика и элементы ЭВМ

Теория автоматов: определение, элементы, применение и примеры

Теория автоматов — это область дискретной математики, которая изучает специальные «абстрактные автоматы». Абстрактный автомат — это вычислительная машина, которая представлена в виде специальной математической модели. А для человека он может выглядеть как вычислительное устройство, выполняющее последовательность запрограммированных операций.

Теория автоматов применяется в направлении информатики и вычислительной техники. Она имеет широкую сферу применения в этом направлении. Например:

1. Участвует в проектировании систем с логическим управлением.

2. Помогает обрабатывать тексты и проектировать компиляторы.

3. Обеспечивает спецификацию и верификацию взаимодействующих процессов.

4. Участвует в написании документации к программам, написанным на объектно-ориентированных языках.

5. Участвует в оптимизации логических программ.

Теория автоматов

Теория автоматов — сложная вещь, но мы постараемся рассказать о ней простыми словами. Итак, теория автоматов — это научная область, изучающая абстрактные автоматы. Абстрактный автомат описывает разные состояния автоматов. Одно из таких состояний — это конечный автомат.

По сути, конечный автомат — это очень сильно упрощенное компьютерное устройство, в котором прописаны определенные состояния и количество этих состояний. В конечных автоматах отсутствуют:

Пожертвовав всеми характеристиками компьютера, конечный автомат обладает:

• программной простотой и легкостью,

• упрощенной аппаратной реализацией,

• способностью внедрять удобные логические рассуждения и др.

Конечный автомат характеризуется 4-мя свойствами:

1. Таблица переходов. Это таблица, в которой хранятся вероятные переходы, зависящие от текущего состояния конечного автомата.

2. Текущее состояние. Это набор состояний, в которых может располагаться конечный автомат в конкретный функциональный момент.

3. Стартовое состояние — момент, с которого конечный автомат активирует собственную деятельность.

4. Заключительное состояние — момент, который может состоять из нескольких состояний, в которых конечный автомат заканчивает свою работу.

Детерминированный и недетерминированный конечный автомат

Конечный автомат может быть 2-х типов:

1. Детерминированный конечный автомат. Это конечный автомат, который имеет определенное число состояний. Для каждого отдельного состояния определен входной символ. Такой автомат в конкретный момент времени может располагаться в единственном состоянии. Детерминированный конечный автомат обычно представляет собой простейшее устройство.

2. Недетерминированный конечный автомат. Это такой конечный автомат, в котором также определено множество конечных состояний. Однако при определенном входном символе неясно, в какое состояние может перейти автомат, потому что он может перейти в любое состояние. То есть недетерминированные конечные автоматы характеризуются неопределенным состоянием и свободным переходом в текущий момент времени между состояниями.

Пример конечного автомата

Простой пример конечного автомата — электронные часы. Самые обычные электронные часы являются многофункциональным прибором, который может:

• показать время и дату;

• показать секундомер;

• прозвенеть в нужное время;

• дать возможность настроить время, дату, будильник;

• и др.

Люди привыкли пользоваться подобными устройствами и легко «управляют» ими. Однако система управления электронными часами построена по конечно-автоматному способу. Например:

• есть кнопка, нажатие которой регулирует переходы между состояниями: установка минут, установка часов, установка даты, настройка будильника и др.;

• есть кнопка, нажатие которой в каждом из состояний будет изменять это состояние, например, увеличивать число минут на экране.

Пользователям логика настройки электронных часов ясна и кажется простой. Беря в руки подобное устройство, мало кто задумывается, что это на самом деле такое. А это конечный детерминированный автомат.

Заключение

Теория автоматов — это научный раздел математики, который изучает возможность реализовывать простые автоматные устройства для людей на основе математических моделей.

Пользователи видят лишь устройство, например электронные часы. Однако электронные часы, с одной стороны, являются устройством, которое работает без участия человека. А с другой стороны, электронные часы — это математическая модель, описывающая поведение устройства, или детерминированный конечный автомат.

Урок «Простые автоматические устройства»

Цель: Познакомить учащихся с автоматическими устройствами и их структурой. Научить выполнять простые автоматические устройства. Анализировать работу выполненных устройств.

Задачи урока:

• Образовательные

: Разобрать структуру простых автоматических устройств. Составить формулу автоматического устройства и собрать его на макетной плате. Проанализировать работу созданного на уроке устройства.

Развивающие

: Продолжить развитие умений навыков учащихся по конструированию макетных и монтажных плат; настройку и проверку работоспособности автоматических устройств.

Воспитательные

: Продолжить воспитание личностных качеств каждого ученика и формирование дружного коллектива.

Дидактический материал к уроку. Макетные платы, набор радиодеталей, монтажный нож, для зачистки проводов, принципиальные схемы автоматических устройств, схема автоматического устройства, компьютер, проектор.

Методы обучения:

– Словесные: вопросы, лекция, беседа.
– наглядные: макетные платы, подборка принципиальных схем, слайд-шоу с ранее выполненными работами по теме.
– практические: создание усилителя фототока, являющегося простым автоматическим устройством.

Тип урока: комбинированный.

Методы проверки ключевых компетенций учащихся:

– устный опрос;
– выполнение и анализ самостоятельной работы.

Объект труда: Фотореле на основе двухкаскадного усилителя фототока.

План урока.

1. Организационная часть.
2. Актуализация знаний учащихся.
3. Формирование новых знаний.
4. Практическая работа.
5. Закрепление материала.
6. Подведение итогов урока.
7. Домашнее задание.

Ход урока

1. Организационная часть.

а) Проверка готовности к уроку.
б) Назначение дежурных, проверка отсутствующих.
в) Выдача тетрадей.

2. Актуализация знаний учащихся.

На прошлом уроке мы с Вами познакомились с основными понятиями, необходимыми для разбора принципиальных электрических схем. Помимо этого разобрались с принципом сборки простых схем на макетной плате. Повторим их: (сопровождается

презентацией к уроку).

А) Что называется узлом?
(Узлом называется место соединения двух и более элементов.)

Б) Как нумеруются узлы?
(Последовательно от “минуса” источника питания до “плюса”. )

В) Каким образом нумеруем выводы элементов цепи?
(Если элемент на схеме изображен вертикально – то верхний вывод первый, нижний – второй. Если элемент на схеме изображен горизонтально, то слева первый, справа – второй. У транзистора: база – первый, коллектор второй, эмиттер третий.)

Г) Каким образом записывается формула принципиальной схемы?
(Последовательно через все узлы, начиная от “минуса” источника питания, до “плюса”, учитывая номера узлов.)

Д) Каким образом производим монтаж устройства на макетной плате?
(Выбираем на макетной плате столько клемм сколько получилось узлов в формуле. Каждая клемма определенный – узел, в котором соединяются определенные элементы. Зная формулу – соединяем элементы согласно ее.)

3. Формирование новых знаний.

Сегодня на уроке мы познакомимся с автоматическими устройствами.

А) Автоматы появились в глубокой древности. Они, например, использовались египетскими жрецами для укрепления веры в божественные “чудеса”. Сейчас нет необходимости быть умным жрецом что бы построить простой и полезный автомат такой, как электронное сторожевое устройство. Первые автоматы были механическими. Большую известность получили куклы – автоматы, искусно имитировавшие довольно сложные человеческие действия. Известны, например, механические писец и музыкант. Внутри этих автоматов находится хитроумный часовой механизм со множеством шестеренок, рычагов, пружин и других механических деталей. Интересным автоматом являются часы-ходики с “кукушкой”. В них каждый час открывается дверца домика, из которого появляется “кукушка”. Механическое устройство моделирует звуки “ку-ку”, которые являются звуковым индикатором показаний часов.

Механические автоматы и сейчас широко применяются в технике. Например, в кастрюле-скороварке клапан, выполненный виде стальной пробки, автоматически открывается, если давление превысит определенное значение. Как только оно понизиться до определенного значения, клапан закрывается автоматически регулировка давления паров в кастрюле осуществляется просто – путем подбора массы клапана.

Широкое применение имеют и электромеханические устройства автоматики, например, регулятор температуры (терморегулятор) в утюге. Чувствительным органом, реагирующим на температуру, является специальная пластинка, имеющая два слоя металла, по-разному расширяющихся при нагревании. С ростом температуры пластинка, которая называется биметаллической, начинается изгибаться так, что металл который расширяется больше, оказывается на внешней стороне дуги.

Нагреватель утюга включается в сеть через контакты, находящиеся на биметаллической пластине. По мере нагревания пластинка изгибается и при определенной температуре цепь спирали нагревателя разрывается. При охлаждении пластинка выпрямляется и замыкает цепь нагревателя. Далее процессы повторяются. Регулировка температуры заключается в предварительном изгибе пластинки, который осуществляется при повороте ручки регулятора.

Такие терморегуляторы используются в некоторых типах электрорадиаторах и электроплиток.

Б) Сравним теперь два регулятора: механический в “скороварке” и электромеханический в электроутюге. Что у них общего, В каждом есть чувствительный орган, реагирующий на регулируемую величину (датчик), задающий орган, определяющий значение регулируемой величины, и объект управления – давление пара в кастрюле и температура рабочей поверхности утюга. Подобные по назначению блоки имеются и в электронных автоматических устройствах.

Простейшие электронные автоматы – различные реле, реагирующие на освещенность, температуру, влажность, давление и другие физические величины, – состоят из трех основных частей : датчика, усилителя и исполнительного устройства. Более сложные электронные устройства, предназначенные для автоматического регулирования, содержат дополнительно следующие узлы и цепи: задающий орган, элемент сравнения, объект управления и цепь обратной связи.

Обратите внимание на схему (слайд в презентации) его. Важной частью является цепь обратной связи, благодаря которой автомат “узнает” о результатах своей “деятельности”, и, если надо, вносит коррективы.

В) Рассмотрим в качестве примера усилитель фототока.

Усилители постоянного тока (УПТ), предназначены для усиления медленно меняющих сигналов с частотой от 0 Гц и выше. Их используют для усиления сигналов от различных датчиков. Нагрузкой этих усилителей могут быть электромагнитные реле, лампы накаливания или электроизмерительные приборы.

Важнейшей характеристикой каждого усилителя являются его коэффициенты усиления по напряжению, току и мощности.

Основным элементом усилителя является транзистор.

Рассмотрим работу простейшего усилителя постоянного тока(фототока), собранного по схеме, показанной на рис 1 (доска).

Фоторезистор, включенный в цепь базы, определяет ток базы(I_б), который и является управляющим сигналом для транзистора. Изменение тока базы приводит к изменению значительно большего тока коллектора I_к в выходной цепи. В этом и состоит усиление транзистора. Оно характеризуется статическим коэффициентом передачи тока базы В. Для данной схемы включения транзистора B=I_k/I_б.

Статический коэффициент В у разных типах транзисторов может меняться от 10 до 100. Этот коэффициент не является постоянной величиной, он зависит от выбранного тока базы. Если нужно увеличить коллекторный ток, то используют второй транзисторный усилитель. В двухкаскадном усилителе постоянного тока транзистор VT2 включен по схеме, показанной на рис 2. Нагрузка – лампа накаливания – включена в цепь коллектора, ток базы.

Работает усилитель фототока следующим образом. С увеличением освещенности возрастает ток базы транзистора VT1, соответственно, увеличивается значительно большие токи коллектора и эмиттера, что приводит к возрастанию токов во втором транзисторе. Увеличение коллекторного тока транзистораVT2 приводит к постепенному нагреву нити лампы. Возможен также релейный, или ключевой режим работы усилителя, когда, начиная с какого-то определенного значения входного тока происходит резкое изменение выходного тока. В результате лампа или ярко загорается, или гаснет; промежуточных состояний, когда нить постепенно нагревается нет. Подобный режим обеспечивается введением положительной обратной связи, когда часть напряжения с выхода подается на вход, так, что происходит возрастание коэффициента усиления. Положительную обратную связь мы изучим позднее.

3. Практическая работа.

Практическая работа выполняется учащимися попарно.

Вам необходимо собрать двухкаскадный усилитель фототока на макетной плате. Скажите, с чего начнем выполнение (сопровождается демонстрацией презентации).

1. Вначале расставим узлы (делаем это прямо на карточках, которые раздает дежурный каждому учащемуся), затем пронумеруем их и выводы каждого элемента.

2. Затем запишем формулу принципиальной схемы.

3. По полученным данным определим на макетной плате количество клемм, необходимых для сборки устройства (рис 3).

Формула схемы:

—1Б2К •1К1Л1R31R1 •2R11R2Б1 •Кл12R3Б2 •Кл22Л •2R2Э1Э22Б+

(Читается следующим образом: “”минус” первый вывод батареи соединяется в первом узле со вторым выводом ключа; во втором узле соединяются первыми выводами резисторы R1 и R3, лампа накаливания и ключ; в третьем узле соединяются второй вывод резистора R1, первый вывод резистора R2 и первый (база) вывод транзистора VT1; в четвертом узле – второй вывод резистора R3, второй (коллектор) вывод транзистора VT1, и первый вывод (база) транзистора VT2; в пятом узле – второй вывод лампы и второй вывод (коллектор) транзистора VT2; в последнем (шестом) узле соединяются второй вывод резистора R2, третьи выводы (эмиттеры) обоих транзисторов VT1 и VT2, а так же второй вывод батареи “плюс”. )

4. Предупреждаю учащихся о том, что сборку необходимо выполнять не спеша, сверяясь со схемой, стараться не допускать пересечения проводов,

5. Из набора учащиеся выбирают необходимые для сборки детали (два транзистора КТ209, два резистора сопротивлением 2 кОм, фоторезистор, ключ, миниатюрную лампу, ключ, батарею элементов).

6. Выбирают на макетной плате клеммы-узлы к которым будут присоединять детали.

7. Собирают устройство парами, помогая друг другу, согласно формуле схемы (сборка цепи на макетной плате показана в презентации).

8. Учитель совместно с учениками проверяет работоспособность собранных устройств.

9. В процессе работы учащиеся и учитель консультируют тех, у которых устройство не работает по тем или иным причинам.

10. Учащиеся делают вывод: фотореле срабатывает при затемнении фоторезистора. При затемнении сопротивление фоторезистора увеличивается, сила тока через делитель напряжения R₁, R₂ уменьшается, что приводит к уменьшению напряжения на базе транзистора VT1. Транзистор VT1 закрывается, сопротивление его эмиттерно-коллекторного участка возрастает. Это и приводит к уменьшению силы тока, проходящего данный участок и резистор R₃. Напряжение на базе транзистора VT2 увеличивается, и он открывается, в результате сопротивление эмиттерно-коллекторного участка транзистора резко уменьшается. Вследствие этого сила тока через лампу накаливания увеличивается, что приводит к ее загоранию.

5. Закрепление материала.

В ходе закрепления материала с учащимися рассматриваем следующие вопросы:

1. какое устройство можно назвать автоматическим?
2. с какими автоматическими устройствами Вы познакомились на уроке?
3. из каких деталей состояли автоматы прошлого?
4. какую структуру имеет любое автоматическое устройство?
5. что такое усилитель постоянного тока? как он работает?
6. опишите работу фотореле на основе двухкаскадного усилителя.

6. Подведение итогов урока.

Предлагаю каждому учащемуся самостоятельно проанализировать проделанную им работу на уроке и выставить себе оценку.

Обобщаю урок: Сегодня вы познакомились с автоматическими устройствами, собрали простой автомат на основе усилителя фототока и проанализировали его работу. На последующих занятиях мы продолжим с вами изучение автоматических устройств и создадим некоторое из них на основе полученных сегодня знаний и умений.

7. Домашнее задание:

Подготовить доклад на тему: “Простые автоматические устройства”.

Литература

1. “Технология 9” Симоненко В.Д., Богатырев А.Н., Очинин О.П. под ред. Симоненко В.Д. М.: Вентана-Граф. 2013.
2. П.П. Головин “Радиоэлектроника в школьном кружке” Ишеевка изд-во Импульс 1997 г.
3. А.Н. Богатырев “Радиоэлектроника, автоматика и элементы ЭВМ 8-9” Мсква, изд-во “Просвещение” 1990 г.

Собери птицу-автомат — Проект Simple Machines STEM

Как бы ты сделал механическую игрушку, персонажи которой волшебным образом оживают, двигаясь вверх и вниз и вращаясь по кругу? На это есть простой ответ; В этом фантастическом проекте вы создадите простое машинное устройство, в котором используются кулачки, рычаги и рычаги, а также переработанные и другие материалы, которые, вероятно, лежат у вас дома, чтобы оживить трех маленьких птичек. Эта механическая скульптура с ручным приводом называется автоматом (множественное число автоматов) и представляет собой невероятный проект STEM.

СОЗДАЙТЕ ПРОЕКТ АВТОМАТИЗАЦИИ ПТИЦЫ

О чем вы узнаете из этой статьи!

Отказ от ответственности: эта статья может содержать комиссионные или партнерские ссылки. Как партнер Amazon я зарабатываю на соответствующих покупках.
Не видите наши видео? Отключите все блокировщики рекламы, чтобы наш видеопоток был виден. Или посетите наш канал на YouTube, чтобы узнать, загружено ли туда видео. Мы потихоньку загружаем наши архивы. Спасибо!

Что такое автомат? Что такое автомат?

Этот картонный автомат представляет собой разновидность механической скульптуры, состоящей из нескольких простых механизмов, таких как кулачки и рычаги. Это ручной механизм, который создает различные механические движения, оживляющие сцену.

Автоматы — это просто множественное число от Автоматона.

Любопытно, как произносится «автомат»? Прислушайтесь к этому автоматному произношению!

Что такое кулачки?

Кулачки представляют собой вращающиеся формы, которые нажимают или трутся о механические элементы, называемые кулачковыми толкателями, для создания различных типов повторяющихся движений. Самый простой способ описать кулачок — это колесо со смещенной от центра или центрированной осью. Кулачки, которые могут быть самых разных форм, и кулачковые толкатели сидят на вращающейся оси или кривошипном валу, который при вращении кривошипной рукояткой вызывает различные движения, оживляя машину персонажами автоматов. Все эти элементы вместе известны как Linkage.

Что такое связь?

Кулачки, толкатели, оси и кривошипы образуют механическую связь. Звенья или связи между этими частями создают идеальное движение или движение всех компонентов, используемых в этой механической конструкции. Функция механизма связи состоит в том, чтобы заставить элементы изменять направление или двигаться определенным образом. Они производят вращательное, колебательное или возвратно-поступательное движение за счет вращения, создаваемого коленчатым валом.

Воплощение в жизнь

Кулачки — это детали, которые оживляют автомат. Они позволяют автомату делать одно и то же движение снова и снова. Камеры не могут сделать это в одиночку. Им нужна помощь Cam Follower.

Толкатель кулачка опирается на верхнюю часть кулачка и повторяет форму кулачка, заставляя прикрепленный к нему объект двигаться по прямой линии в одном направлении. Это называется линейным движением.

Кулачки установлены на вращающейся оси, а подшипники направляют и стабилизируют толкатель кулачка. Подшипник позволяет толкателю кулачка двигаться плавно. Ось вращается, поворачивая вместе с ней кулачки.

Кулачки различной формы заставляют толкатель кулачка подниматься и опускаться, вращаться или перемещаться из стороны в сторону.

Видео по сборке автомата

Это сложный, продвинутый проект STEM, который лучше всего подходит для подростков и подростков или для выполнения в группе. Из-за сложности лучше всего посмотреть это подробное обучающее видео полностью, чтобы наглядно провести вас через все этапы. Если вы не видите видео, отключите блокировщики рекламы, так как они также блокируют наш видеопоток. Кроме того, вы можете найти это видео на канале STEAM Powered Family на YouTube.

КАК СДЕЛАТЬ АВТОМАТ ПРОСТАЯ МАШИНА

Материалы и инструменты

Материалы для изготовления коробки-автомата:

Двустенный картон
Однослойный картон
4-5 трубочек от рулонов туалетной бумаги
Бумажные соломинки
Пробки
4 Толстые деревянные шпажки
Три шарика для пинг-понга или пенопласт
Канцелярский нож
Шило
Сверло той же толщины, что и соломинки
Карандаш
Ножницы
Бокорезы или кусачки для проволоки
Клеевой пистолет
Краска

Материалы для изготовления птиц:

Небольшой кусок картона с двойными стенками
Канцелярский нож
Гугли-глазки
Оранжевый фетр
3 цвета краски для творчества
Чистящие средства для труб в тон акриловой краске
Маленькие перья в тон акриловой краске
Ножницы
Клеевой пистолет
Туловище птицы шаблон — заполните форму ниже, чтобы разблокировать этот шаблон для печати.

Шаблон для печати

BIRD AUTOMATA ИНСТРУКЦИИ ДЛЯ СДЕЛКИ СДЕЛКИ

Изготовление коробки для механизма

Вырежьте два куска картона с двойными стенками 18 см/7 дюймов X 9см/3 ½ дюйма для верха и основания.

Затем отрежьте два куска картона с двойными стенками 12 см/4 ¾ дюйма X 9 см/3½ дюйма для сторон.

Наконец, вырежьте четыре треугольника из двух квадратов – 4 см/1 ½ дюйма X 4 см/1 ½ дюйма для спинки.

С помощью клеевого пистолета приклейте две стороны на каждую сторону основания, а затем верхнюю часть на каждую сторону.

Приклейте каждый из треугольников к углам задней части коробки. Эти детали сделают коробку квадратной и устойчивой.

Подготовка коробки для кулачков

Найдите середину коробки сверху, сделайте отметку для среднего кулачкового толкателя и проведите прямую линию от одной стороны к другой.

Найдите центры двух сторон для деревянной шпажки, которая удерживает кулачки, чтобы скользить через коробку.

В верхней части коробки сделайте две метки на расстоянии 3 см/1 ¼ дюйма от края для двух боковых толкателей.

Проткнув картон шилом или чем-то острым, сделайте три отверстия сверху и по одному с каждой стороны.

Протолкните деревянную шпажку через отверстия с обеих сторон и вытащите ее.

Используя сверло того же размера, что и бумажная соломка, аккуратно вкрутите ее в три маленьких отверстия, которые вы проделали шилом в верхней части коробки, чтобы отверстия были достаточно большими, чтобы соломинки могли удобно входить в них.

Отметьте и отрежьте три куска бумажной соломки, каждый по 4 см в длину.

С помощью клеевого пистолета нанесите клей на середину соломинок и аккуратно вдавите их в отверстия, чтобы одинаковое количество клея торчало сверху и внутри коробки.

Укрепите соломинки внутри коробки с помощью клеевого пистолета.

Разрежьте пробку на семь частей толщиной 5 мм/¼ дюйма.

Найдите центр пробки и проткните каждую пробку деревянной шпажкой, чтобы сделать отверстие.

ПРОФЕССИОНАЛЬНЫЕ СОВЕТЫ! Попросите взрослых помочь вам разрезать пробку, так как это может быть опасно, так как кусочки довольно тонкие, и требуется усилие, чтобы пробить их канцелярским ножом!

Изготовление кулачков

Расплющите и разрежьте рулон туалетной бумаги на четыре части шириной 1,5 см/½ дюйма для каждого кулачка. Мы производим четыре различных кулачка: овальный кулачок, откидной кулачок, круглый кулачок и эксцентриковый или смещенный кулачок. 5-й кулачок называется грушевидным кулачком. У каждой камеры свое движение. Вы должны сделать все пять кулачков и протестировать каждый из них, чтобы увидеть движение, которое они создают.

Круглые кулачки

Отрежьте небольшой кусок рулона туалетной бумаги в качестве шаблона круга для двух круглых кулачков.

Возьмите однослойный картон и используйте внутреннюю часть рулона туалетной бумаги, чтобы отметить четыре круга и вырезать их.

Найдите центр двух этих кругов и осторожно проткните их деревянной шпажкой, чтобы сделать большое отверстие. Отложите их пока.

Сложите два других круга друг на друга и с помощью шила проделайте отверстия в обеих частях, немного смещенные от центра. Аккуратно проткните их деревянной шпажкой, чтобы сделать большое отверстие, и отложите их в сторону.

Овальные кулачки

Чтобы сделать овальный кулачок, возьмите один из вырезанных кусков рулона туалетной бумаги и аккуратно придайте ему овальную форму, как шаблон кулачка, обведите его на картоне и вырежьте. Используйте эту форму, чтобы обвести вторую часть.

Сложите два овальных выступа, найдите середину овала, проткните обе части деревянной шпажкой и отложите в сторону.

Откидные кулачки

Чтобы сделать откидной кулачок, возьмите последний кусок рулона туалетной бумаги и аккуратно вставьте его в форму откидного кулачка, как шаблон откидного кулачка, обведите эту форму на картоне и вырежьте. Используйте эту форму, чтобы обвести вторую часть.

Сложите два кулачка и проделайте отверстие в середине круглой части кулачка деревянной шпажкой.

Сборка кулачков

Возьмите по одному кулачку из каждого набора и проверьте, как он помещается в рулоне туалетной бумаги. Возможно, вам придется обрезать некоторые из них, чтобы улучшить форму.

Начиная с эксцентрика и с помощью клеевого пистолета, нанесите клей внутрь рулона туалетной бумаги по внутреннему краю и аккуратно вклейте одну из сторон в рулон туалетной бумаги. Усильте, добавив клеевую линию по всему периметру внутри.

Чтобы убедиться, что отверстия с обеих сторон находятся на одной линии, проденьте деревянную шпажку через отверстие на первой стороне, оставив достаточно места для клеевого пистолета внутри рулона туалетной бумаги и приклейте линию на другом внутреннем крае. Наденьте другую сторону эксцентрикового кулачка на шампур и аккуратно вставьте его в рулон туалетной бумаги. Теперь удалите деревянную шпажку.

Проделайте то же самое с тремя другими кулачками. Вам не нужно вставлять шпажку, чтобы выровнять стороны, так как все эти три кулачка имеют отверстия в одном и том же месте.

ПРОФЕССИОНАЛЬНЫЙ СОВЕТ! Используйте шпажку, чтобы поднять сторону обратно к краю, если вы вставили ее слишком далеко, быстро вставив ее в отверстие и осторожно потянув вверх и в правильное положение, прежде чем клей высохнет.

Сборка механизма автомата

Соберите вместе все кусочки пробки и деревянные шпажки.

Сначала вы сделаете кулачковые толкатели. Проденьте по три шпажки через каждую из трех соломинок острым краем вперед.

Наденьте пробку на заостренный край шпажки, повернув ее так, чтобы она плотно прилегала.

Удалите пробку, нанесите немного клея вокруг шпажки и вставьте ее обратно.

Проделайте то же самое с двумя другими шампурами.

С помощью боковых кусачек обрежьте концы шампуров вплотную к пробкам. При необходимости используйте наждачную бумагу для выравнивания.

ПРОФЕССИОНАЛЬНЫЕ СОВЕТЫ! Следите за тем, чтобы клей не попал на конец соломинки, препятствуя вращению кулачкового толкателя.

Используйте шлифовальный блок. Это помогает отшлифовать шампуры вровень с пробками. Вы можете легко сделать его, обернув кусок дерева наждачной бумагой.

Возьмите деревянную шпажку и наденьте пробку на крайнюю левую часть шампура. Эта пробка будет снаружи левой стороны коробки.

Вставьте шампур в коробку слева и насадите на шампур еще одну пробку. Эта пробка будет внутри левой стороны коробки. Эти две пробки будут удерживать шампур на месте с левой стороны.

Выберите три кулачка, которые вы хотите использовать, аккуратно наденьте первый кулачок на шампур и переместите его слева от шампура.

Два других кулачка также наденьте на шампур.

Затем наденьте третью пробку на шампур.

Протолкните шпажку через отверстие с правой стороны коробки и, наконец, наденьте четвертую пробку. Третья и четвертая пробки будут удерживать шампур с правой стороны.

Установка кулачков

Теперь переместите все пробки и кулачки в правильное положение.

Поместите каждый кулачок под каждый кулачковый толкатель. Поверните шампур, чтобы увидеть, какое движение каждый кулачок дает толкателю кулачка. Вы можете перемещать кулачки, пока не будете довольны движением.

Придвиньте кулачки прямо к соломинке внутри коробки и отмерьте примерно 10 см/4 дюйма на деревянных шпажках. Сделайте отметку и обрежьте каждую шпажку бокорезом.

Изготовление рукоятки рукоятки

С помощью канцелярского ножа возьмите деревянный фиксатор языка или палочку от леденца и отрежьте ее до размера 3 см/1 ½ дюйма с помощью канцелярского ножа.

Вы собираетесь скруглить этот край, чтобы он совпадал с другой стороной.

Сделайте треугольную отметку в каждом углу, срежьте углы бокорезом и используйте шлифовальный брусок, чтобы скруглить углы.

Сделайте отметки с обеих сторон для отверстий для деревянной шпажки.

Вы можете сделать отверстия с помощью дрели или использовать просто сверло и прокрутить его через дерево, чтобы сделать отверстие. В эти отверстия должен пройти острый край деревянной шпажки. Вам может понадобиться взрослый, чтобы помочь вам сделать это.

ПРОФЕССИОНАЛЬНЫЕ СОВЕТЫ! Вам может понадобиться взрослый, чтобы помочь вам сделать это.
Не используйте шило и молоток для проделывания отверстий, так как это может расколоть древесину.

Отшлифуйте отверстие шлифовальным блоком, чтобы сделать его аккуратнее.

С помощью клеевого пистолета налейте клей в одно из отверстий и просуньте в него заостренный край другой шпажки. Убедитесь, что шпажка плотно входит в отверстие.

Укрепите шпажку с помощью клеевого пистолета и подрежьте бокорезами. Возможно, вам придется использовать шлифовальный блок, чтобы очистить его.

Обрежьте шпажку до 3,5 см/1 ½ дюйма с помощью боковых кусачек, чтобы получилась ручка. Отшлифуйте край, чтобы он был гладким.

Наденьте другое отверстие на заостренный край шампура с правой стороны коробки, чтобы убедиться, что оно плотно прилегает. Снимите его, нанесите клей вокруг шампура и наденьте на него ручку.
Обрежьте шпажку боковыми кусачками и очистите ее шлифовальным бруском. Усильте соединение с помощью клеевого пистолета.

Проверка кривошипа. УРА… это работает!

На этом этапе вы должны приклеить кулачки к шампуру, но вы можете изменить кулачки или заменить один из кулачков четвертым, который вы сделали после того, как поместили птиц на кулачковые толкатели. Так что пока не наносите клей!

Как снять кулачки

Удалите пробку с внешней левой стороны и осторожно вытащите вертлюг и все кулачки из кривошипной рукоятки с правой стороны. Замените кулачки, а затем снова соберите механизм и проверьте движение.

Не приклеивайте кулачки, пока вы не будете довольны их движением.

Изготовление птиц

Используя шаблон туловища птицы, вырежьте один из шаблонов и используйте его, чтобы обвести три тела на картоне с двойными стенками, убедившись, что нижняя часть туловища птицы совпадает с рифленой стороной картона. так как деревянную шпажку нужно воткнуть в картон с этой стороны. Вырежьте тела канцелярским ножом.

ПРОФЕССИОНАЛЬНЫЙ СОВЕТ! Держите пальцы подальше от лезвия и не прорезайте все слои сразу. Сделайте несколько надрезов, пока не закончите.

С помощью клеевого пистолета приклейте шарики для пинг-понга к шейным частям каждого тела.
Покрасьте каждую в свой цвет.

Соберите ершики, перья, выпученные глаза и оранжевый войлок. Пришло время «одеть» птиц.

Оберните ершики вокруг корпуса до самого низа с помощью клеевого пистолета. Не закрывайте гофрирование картона внизу. В эти отверстия нужно просунуть хвостовое перо и деревянную шпажку.

Поднимите деревянную шпажку, чтобы убедиться, что она открыта. Сделайте то же самое для хвостового пера.

Перья

Нанесите немного клея на короткое перо и протолкните его через одно из отверстий в гофре.

Поместите еще одно короткое перо сбоку от туловища, обрежьте его до нужной длины и приклейте. Сделайте это и для другой стороны. При необходимости обрежьте и хвостовое перо.

Лицо

Вырежьте небольшой квадрат из оранжевого фетра для клюва, сложите его пополам по диагонали и наклейте на шарик для пинг-понга.

Наклейте два выпученных глаза прямо над клювом и добавьте маленькое перо между глазами.

Ваша первая птица готова! Повторите процесс и завершите двух других птиц.

Когда все будет готово, наденьте всех трех птиц на кулачковые толкатели, поверните ручку и наблюдайте волшебство!

Краткая история автоматов

Автоматы могут показаться новой технологией, но они восходят к Древней Греции. Слово «автомат» происходит от греческого слова «автомат», что означает «действующий по собственной воле» и впервые было использовано Гомером.

Автоматы существуют со времен первых египтян. Они построили статую царя Эфиопии недалеко от Фив. Фигура издавала мелодичный звук, когда солнечные лучи падали на нее в определенном месте во время восхода и заката.

Китайский инженер-механик Янь Ши около 1000 г. до н.э. создал автомат в натуральную величину в форме человека. Король Му из династии Чжоу был настолько поражен этим автоматом, что легенда утверждает, что его разобрали на части до него, чтобы доказать, что это не физическое лицо.

В 1770 году Пьер Жаке-Дро считался изобретателем современных автоматов. Он изобрел «писателя», механического мальчика, который выглядит как настоящий мальчик, пишущий за своим столом.

Между 1860 и 1910 годами был период, известный как «Золотой век автоматов». В Париже процветало множество небольших семейных компаний по производству автоматов. Эти редкие и дорогие французские автоматы продолжают привлекать коллекционеров со всего мира.

Современный автомат можно увидеть во всем: от забавных механических игрушек для детей до механизма часов и даже сложных компьютерных программ.

Вызов автомата

Вашего автомата еще не существует — вы должны проявить творческий подход и создать свой собственный.

Спросите себя:

Какие типы персонажей или объектов будут в вашей сцене?

Как эти штуки будут двигаться?

Ваше видение должно быть механическим (как движутся элементы) и визуальным (как элементы выглядят).

Когда у вас появится четкая идея сцены с автоматом, которую вы хотите создать, вы можете сделать несколько рисунков и выбрать нужную форму кулачка ниже, чтобы воплотить ее в жизнь.

Существует множество вариантов кулачковой формы, поэтому поэкспериментируйте с несколькими вариантами, прежде чем остановиться на одном. Попробуйте создать свою камеру в виде сердца или любой другой случайной формы. Сделай и протестируй. Вы можете удивить себя!

ПРОФЕССИОНАЛЬНЫЕ СОВЕТЫ И ПОИСК И УСТРАНЕНИЕ НЕИСПРАВНОСТЕЙ

Помните, что ваша цель — сделать кулачки с движениями, которые работают плавно и не перестают работать с перебоями.

Потратьте время на медленное вращение коленчатого вала и тщательно изучите свою конструкцию, поняв и оценив, если и почему ваши кулачки работают неправильно.

Постоянные переделки и испытания на этом этапе процесса обеспечат успешную работу Automata, когда вы закончите!

Если сразу не все идет гладко, не отчаивайтесь!

Используя этот проект, созданный вами автомат позволяет легко снимать или перемещать все части. Если вам нужно переделать камеру, снимите ее и повторите попытку.

Представьте, какие символы вы хотите видеть на верхней части коробки. Создайте свою сцену и решите, какие камеры заставят ваших персонажей двигаться наилучшим образом.

Возьмите лист бумаги, начните создавать свой собственный автомат и не забывайте получать удовольствие от простых машин и STEM!

ДРУГИЕ ПРОЕКТЫ STEM ДЛЯ ДЕТЕЙ

Автоматы: простые машины, имитирующие жизнь — STEMpunkED

До изобретения электродвигателей, программного обеспечения и компьютеров, которые приводят в действие современные игрушки и роботов, была эпоха часовой механики, в которой приводилось в действие движение кривошипами и шестернями, кодирование производилось с помощью кулачков и толкателей, а простые машины создавали удивительно сложные двигатели, отражающие жизненные процессы . Эта программа исследует основные механизмы старинных автоматов, исследует их развитие от гигантских махинаций в средневековых башнях до миниатюрных курьезов в королевских гостиных, а демонстрирует их вдохновение для промышленной революции и современных вычислений и робототехники .

Ближе к концу будет время для управляемого, практического изучения моей коллекции автоматов (см.0332 .

Более того, у участников полнометражной программы будет шанс собрать свой собственный простой автомат из отходов, привезенных из дома .

ПРЕЗЕНТАЦИЯ Материалы и Интернет-трансляция

Заинтригованы концепцией средневековых и современных машин, отражающих жизнь?

• Наслаждайтесь автоматами : Простые машины, имитирующие жизнь0333 (соедините его с бесплатными ресурсами ниже — подлежит уточнению)

• Загрузите описание программы /общую базовую карту .

  Требования к доставке, логистика и сборы

  | Возрастной диапазон : 7/8-взрослый/старший |
  | Участники : 4-30  |
  | Требования : Проектор, экран и динамики |
  | Настройка/разборка: 1,5 часа каждый |
  | Свяжитесь с для деталей |

  ➤ IN-PERSON DELIVERY OPTIONS

  1.0 hour Option : Presentation Only
  \ \ \ $269+travel \ \ \

  1.5 hour Option : Presentation + Практический дисплей с подсказками с Select Automata
  \ \ \ 339 долл. США + путешествие \ \ \

  Примечание : 1,5-часовая программа требует 3 шестифутовых стола для отображения.

  2,0 часа Опция : Презентация + Практическое интерактивное использование всех автоматов
  \ \ \ 369 долл. США + путешествие \ \ \

  отображать.

  Makerspace 3,5 часа Опция : Презентация + Управляемый практический показ выбранных автоматов + Сборка автоматов (материалы ниже)
  \ \ \ 499 $ + проезд (все материалы и инструменты и подготовительные работы я предоставляю) \ \ \

  Примечание : Для программы Makerspace требуется большая комната с шестифутовым рабочим столом чел. каждая группа из 4 студентов, 6 дополнительных шестифутовых столов для демонстрации и материалов, а также несколько подключений к электричеству. Ученикам начальных классов требуются волонтеры, которые помогут с клеевым пистолетом и острыми режущими инструментами.

  ➤ ВАРИАНТЫ ДОСТАВКИ Прямых трансляций

  Livestream via your Zoom, Google Meet, Google Classroom, WebEx, or other system

  1.0 hour Option : Presentation Only
  \ \ \ $209 \ \ \

  Makerspace 3,5 часа Опция : Презентация + сборка автомата (материалы ниже)
  \ \ \ 279 долл. США \ \ \

  ИНСТРУМЕНТЫ, расходные материалы и необходимые материалы

  TOOLSe & Supplies 9 per Attende0024

  — Все приносятся Ведущим для личных программ, , кроме , обозначенных звездочкой ( * ).

  • Горячий клейкий пистолет, клейкие палочки

  • ножницы

  • Форнарные резинки

  • RULER

  • 8
  • .

  • Маркеры, цветные карандаши, карандаши*

  Материалы на одного участника

  — Все материалы приносятся Ведущим для очных программ.

  • 1 гофрированная картонная коробка, верхняя загрузка, предварительная 9 ”x 6” x 4 ”

  • + бумажные соломинки для питья

  • 4+ ершика для труб

  • 12-дюймовая нить

  Распечатки на одного участника

  — Все приносятся докладчиком для личных программ, , за исключением , отмеченного звездочкой (

  132 *

  9).

  Скидки доступны для мест, которые предоставляют собственную типографию для посетителей. Печать как двухсторонняя.

  • Руководство по сборке картонных автоматов

  Варианты финансирования

  Взгляните на Варианты финансирования , чтобы помочь внедрить программирование STEMpunk в вашу школу или организацию.

  Бесплатные ресурсы

  Посетите нашу страницу с БЕСПЛАТНЫМИ видеороликами и материалами , затрагивающими многие из тех же тем, что и наши инновационные (и необычные) программы. Не стесняйтесь использовать их в своих классах или относиться к ним как к ознакомлению с нашим качественным опытом обучения и стилем преподавания.

  КОЛЛЕКЦИЯ АВТОМАТОВ для практического изучения

  Познакомьтесь с моей практической коллекцией автоматов, в которых реализованы различные механические принципы, отражающие реалистичное движение. Нажмите на любую фотографию, чтобы узнать больше об автомате.