Как я разработал устройство для качания детской кроватки Страница 1 из 3





Эта статья о том, как я разработал устройство для качания детской кроватки с маятниковым механизмом.
Если интересно – добро пожаловать под кат.

Началась эта история уже три с лишним года назад, когда мы с женой готовились к рождению сына. Помимо всего прочего, я озаботился покупкой детской кроватки, начал исследовать рынок на эту тему. Оказалось, что на сегодняшний день продаются следующие виды кроваток:
  • Просто кроватка, стоит на ногах. Ноги обычно снабжены колесами.
  • Кроватка-качалка с дугообразным полозом.
  • Кроватка с маятниковым механизмом качания.
Маятниковые механизмы бывают продольными (кроватка качается вдоль длинной стороны, как на заглавной картинке), поперечными (кроватка качается вдоль короткой стороны) или универсальными. В последнем случае одну и ту же кроватку можно собрать и так, и так.

Еще бывают колыбели – маленькая люлька, которую удобно ставить рядом с собой, когда занимаешься чем-нибудь, а малыш бодрствует.

Еще есть кровати-манежи, китайские. Есть еще кровати-трансформеры, к ним с торца пристроен комод и пеленальный столик, и тоже есть варианты с маятником. И еще много чего экзотического есть.

Но я был настроен именно на традиционную кроватку, стандартных размеров, из березы или бука, с маятниковым механизмом качания. Ну и как «человек прогрессивный, передовых взглядов» я сразу же задумался о том, что не руками же эту кроватку качать. Наверняка, думал я, давно придуманы механизмы качания, надо просто пойти в магазин и купить.

Однако к моему удивлению обнаружилось, что никакого готового устройства в продаже нет. Зато есть советы. Например, привязать веревочку одним концом к ноге, а другим – к кровати, и, качая ногой, качать кровать. Можно при этом даже за компьютером сидеть. А можно веревочку привязать к столику CD-ROMа, и написать программку, которая будет открывать и закрывать столик с какой-нибудь периодичностью. А еще можно использовать привод дворников от старых «Жигулей». А чтобы не шумело, поместить его в соседней комнате, а веревочку из этой комнаты провести в детскую через систему отверстий, шкивов и блоков. Есть советы еще более радикальные – не качать совсем. Потому что, наверное, это вредно и вообще вот в Спарте, например, детей не качали, и всех все устраивало.

Кроме советов обнаружилось несколько патентов, однако никаких устройств по ним не производится. Был один вроде бы производитель, я бы даже купил, наверное, тогда их устройство. Но на тот момент это уже было невозможно – насколько я понял, производство, если оно и было, они свернули.

Так мне и пришла в голову мысль разработать собственное устройство для качания кроватки.

Я проанализировал все патенты и другие найденные в интернете материалы, которые могли бы мне помочь. Также пришлось разобрать детские китайские электрические качели, чтобы посмотреть, что там внутри.

Постепенно сформировались требования к устройству:
  • Бесшумность. Это значит – никаких моторчиков, шестеренок, редукторов быть не должно. Можно, конечно, городить звукоизоляцию, но лучше изначально обойтись без всего этого.
  • Возможность дистанционного управления. А это, в свою очередь, означает способность устройства раскачать кроватку из состояния покоя.
  • Простота установки на кроватку. И, как следствие, возможность установки если не на все, то хотя бы на большинство имеющихся в продаже кроваток.
Размышляя о конструкции прибора, я отметил для себя несколько основных моментов. Во-первых, устройство качания должно подстраиваться под частоту собственных колебаний кроватки, подталкивая ее в строго определенные, нужные моменты времени, также как человек, стоящий на земле, раскачивает качели. Кроме того, связь кроватки с приводом не должна быть жесткой, нужно сделать так, чтобы качающуюся кроватку в любой момент можно было остановить рукой без ущерба для привода и руки. Кроватка должна качаться сама, а привод будет лишь компенсировать рассеивающуюся в результате трения энергию. Это в свою очередь определит невысокую мощность, потребляемую устройством.

Помните, одно время были популярны «настольные вечные двигатели»? Там в подставке расположена катушка, а в качающейся части – магнит. Достаточно качнуть «двигатель», и он будет качаться до тех пор, пока в нем батарейки не сядут.



Принцип работы устройства прост – магнит, пролетая над катушкой, наводит в ней ЭДС, которая меняет знак в тот момент, когда магнит начинает удаляться от катушки. Вот на этом же принципе я и решил создать свое устройство. Важный момент – в качестве датчика я решил использовать ту же самую приводную катушку (а не, например, другую катушку, оптопару или датчик Холла). Другими словами, микроконтроллер (а конструкция собрана, конечно, именно на нем) сначала «слушает» ЭДС в катушке, а потом в нужный момент времени подключает ту же самую катушку к источнику питания.

Проходя путь от идеи до готового устройства, мне пришлось решить множество вопросов. В качестве микроконтроллера подошел ATtiny24. Магнит был выбран неодимовый, в виде шайбы, диаметром 15 мм и толщиной 8 мм. Отдельная история с катушкой – ее параметры пришлось скрупулезно подбирать, используя как и некоторую теорию, так и несколько катушек-прототипов c разными размерами, диаметрами провода и количеством витков. Также варьировались геометрия и материалы сердечника. Конечно, мне хотелось сделать магнитную систему как можно более замкнутой, в идеале магнит должен двигаться с минимальными зазорами между полюсами сердечника. В этом случае достигался бы наибольший КПД устройства (а значит, и минимальное количество меди в обмотке). Однако в угоду простоты конструкции высоким КПД пришлось пожертвовать. Один из вариантов катушки (не окончательный) приведен на фотографии.

  • 830
  • 13/10/2014


Поделись



Подпишись



Смотрите также

Новое