Hoe een Claude Shannon jongleermachine te bouwen - Ajarnpa

2024 Auteur: John Day | [email protected]. Laatst gewijzigd: 2024-01-30 11:16

Claude Shannon was een briljante ingenieur/wiskundige die de informatietheorie creëerde en ons in feite zegende met de digitale wereld. Hij was jongleur en eenwieler en creëerde de eerste jongleermachine. Ik besloot een jongleermachine te bouwen op basis van zijn ontwerp, hoewel hij ons geen specificaties naliet om er een te bouwen. Door de video van zijn machine en twee andere door de universiteit gebouwde machines te bekijken, kwam ik op een werkende machine. Ik wil de specificaties van mijn machine delen in de hoop dat iemand met echte machinevaardigheden een veel mooier werkende machine zal bouwen. Nu functioneert de machine die ik heb gebouwd verrassend goed, aangezien hij voornamelijk is gemaakt van rommel die ik had liggen of onderdelen van andere projecten, een kleine speling van de motorversnelling heeft, is gemonteerd op een frame dat gewoon op een paar schoolboeken op de vloer rust, en heeft een motor die soms zelf besluit om te versnellen of te vertragen.

Bekijk de video. De volgende stappen tonen de basisconstructie, de specificaties en hoe u de kracht en plaatsing van de balwerparm kunt aanpassen.

Merk ook op in mijn video vanaf ongeveer 0:40 dat de stuiterende ballen het oneindigheidssymbool volgen. Interessant.

Ik daag iedereen uit om een echt mooi machinaal bewerkte jongleermachine te bouwen met metaal of zelfs een 3D-geprinte machine. Ik heb een paar verzoeken op internet gezien voor een werkende jongleermachine, maar niemand lijkt er een beschikbaar te hebben.

Een andere optie zou zijn om een werkende machine op Matlab of een simulatiesoftware te simuleren.

Als iemand weet waar de jongleermachine van Claude Shannon zich bevindt, zou ik dat zeer op prijs stellen. Ik betreur het dat hij geen details van zijn ontwerp heeft gepubliceerd. En een paar foto's van zijn machine zouden boekdelen spreken.

Tot slot wil ik Claude Shannon heel erg bedanken voor het leggen van de basis voor onze digitale wereld.

Hier is een video van Claude Shannon en zijn jongleermachine: Claude Shannon Jugging

Stap 1: De basisstructuur van de jongleermachine

Kader: het frame is slechts een paar bamboe snijplanken die relatief zwaar zijn en een goede bevestiging voor de andere onderdelen. Je kunt alles gebruiken, maar besef dat je de motorsteun misschien een beetje moet verplaatsen.

Hoofdlager: het hoofdlager is een fietsas die is ondergebracht in twee lagerbussen. Ik heb ze apart gekocht, maar ze passen perfect en er is absoluut geen speling. Denk niet dat je dit lager kunt verslaan.

Hoofdbekerarm: ik heb hengelstokken van koolstofvezel gebruikt voor de bekerarm. Ik heb een kleiner stuk gebruikt dat perfect op de fietsas past en het vervolgens geëpoxeerd in een gat in de hoofdbekerarm. Zeer stijf en werkt uitstekend.

Bekers: de bekers of handen zijn slechts wat sponsschuim (computerverpakkingsschuim) dat is vastgelijmd aan een kartonnen driehoek. In het karton zit een vinyl driehoek gemaakt van een vinyl notitieboekje. Het hardere oppervlak van het vinyl houdt de stalen bal beter vast en laat deze consistenter los dan het karton. Je kunt waarschijnlijk betere kopjes bedenken, maar het was alles wat ik had. Ik dacht dat misschien gesneden pingpongpeddels het beste zouden werken, maar ze zijn nogal zwaar. Moet de kopjes zo licht mogelijk houden.

Motorsteun: Ik monteer de motor op het bamboebord met een aluminium motorsteun. Je zult het moeten verplaatsen, dus een verplaatsbare steun is ideaal, maar ik had geen goede manier om dat te doen. Dus ik moest het gewoon allemaal losschroeven, verplaatsen en er weer in schroeven. Het kost tijd. Maar de houder is niet al te kritisch - houd hem gewoon onder de plaats waar de lange motorarm aan de hoofdbekerarm is bevestigd.

Motorasadapter: u hebt een manier nodig om de motoras aan de korte arm te bevestigen. Ik vond deze 5 mm-adapters die perfect waren.

Kleine motorarm: de korte arm is een stuk plat aluminium. Makkelijk om gaten in te boren en je zult er waarschijnlijk meerdere boren totdat je het ideale afstelpunt hebt gevonden.

Grote motorarm: twee spangespen (8 mm) met draadstang ertussen zorgen voor een goede afstelling. U zult veel tijd besteden aan het afstellen van deze arm.

Stap 2: Specificaties:

Er zijn ongeveer 9 kritische armlengtes, bevestigingspunten en andere specificaties waarmee rekening moet worden gehouden om deze machine te laten werken. Ik heb eigenlijk de permutaties berekend voor alleen de mogelijke aanpassingen die ik op mijn machine kan maken en het kwam uit op ongeveer 60.000. Daarvan weet ik niet hoeveel er echt zouden werken.

Als ik naar het bovenstaande diagram kijk, zal ik elke meting uitleggen.

1. De afstand tussen de zakken van de twee kopjes (of handen) is in mijn geval 54 centimeter. Als u de twee cups te dicht bij elkaar plaatst, krijgt de bal niet genoeg ruimte om te stuiteren, en als u ze te ver uit elkaar plaatst, stuitert de bal te kort om in de andere cup te worden gevangen. Maar de arm moet verstelbaar zijn en ik deed dit door de twee kopjes op twee binnenste hengelsecties te plaatsen die in de grotere hoofdstok schuiven. Daarna heb ik de kleinere op hun plaats gelijmd.

2. De motor is bevestigd aan twee armen, een korte en een langere. De langere is bevestigd aan de bekerdraagarm op ongeveer 7,3 cm van het hoofdlager waarop de hoofdbekerarm draait.

3. Het hoofdlager bevindt zich ongeveer 24 cm van de grond of het oppervlak waarop de bal zal stuiteren. In mijn geval tel of trek ik een leerboek op waarop het machineframe rust. Geen ideale opstelling. Het frame moet echt heel zwaar zijn of op de een of andere manier aan de vloer worden bevestigd. Als mijn machine draait, schommelt hij eigenlijk een beetje en dat soort spel is geen goed idee omdat het de timing van de machine beïnvloedt, 4. De afstand van het hoofdlager tot de motoras is ongeveer 15 cm.

5. De afstand van de verticale uitlijning van het hoofdlager en de motoras is 10 cm. Deze afstand lijkt niet echt kritisch te zijn.

6. De afstand van de motoras tot het bevestigingspunt van de langere arm op de kortere arm is 4,5 cm. Deze arm is essentieel voor het afstellen van de hoogste en laagste punten van beide cups. Als je de bal verder moet gooien, verleng dan de afstand op de korte arm. Als je beide cups nodig hebt om minder krachtig te werpen, maak deze dan korter.

7. De langere motorarm is waarschijnlijk het meest afgestelde punt op de machine. Daarom heb ik hem eenvoudig aangepast met twee spangespen en een draadstang. Het is het enige punt waarop u de werphoogte en kracht van de bekers differentieel kunt wijzigen. Door deze arm te verlengen, zal de rechtercup hoger gaan en verder werpen, en de linkerarm lager en korter werpen. Door deze arm in te korten krijg je het tegenovergestelde effect. Het is het afstelpunt van de equalizer voor de twee kopjes.

Een aantal andere variabelen zijn van invloed op de goede werking van de machine. Een daarvan is de grootte van de bal. Ik heb een stalen kogel van 15 mm gebruikt. Voor een kleinere of grotere bal moeten alle andere variabelen worden gewijzigd. Een tweede variabele is het motortoerental. U heeft een regelbare voeding of motorcontroller nodig om het toerental van de motor te regelen. In mijn geval gebruikte ik een variabele 12 volt muurwrat.

Mijn berekeningen van permutaties van machineaanpassingen:

1 2 3 4 5 6 7 8 9

4 * 4 * 4 * 4 * 4 * 4 * 10 * 2 * 4 = 327, 680 (veel hoger dan mijn oorspronkelijke schatting waarbij ik slechts 3 aanpassingspunten aan elke arm of afstand gaf) Ik weet niet zeker hoeveel daarvan zouden werken.

Stap 3: Enkele aanpassingstips…

Als de machine eenmaal is gebouwd, is het tijd om hem te laten werken. Ik begon door gewoon te proberen de ene bal te laten werpen en te vangen door de andere beker. Ik begin met het toerental rond de 80 toeren te zetten. De bal moet zo worden gegooid dat hij een boog maakt en dan net voor het midden van de lange bekerstang (of het bevestigingspunt van het hoofdlager) valt. Het stuitert dan op de vloer aan de kant die zich het dichtst bij de opvangbeker bevindt. Als de bal te ver wordt gegooid, stijgen de cups waarschijnlijk te hoog en moeten ze worden verlaagd door de bevestigingspunten van de korte motorarm in te korten. Als de bal niet ver genoeg wordt geworpen, moeten de korte motorarmbevestigingen worden verlengd. Een andere manier om deze aanpassingen te maken, is door het bevestigingspunt van de lange arm op de hoofdbekerarm te wijzigen (zie specificatie 2 in de vorige stap).

Als de ene beker de bal te ver gooit en de andere niet ver genoeg, dan pak je dit verschil aan door de lange motorarm aan te passen. (zie specificatie 7 in de vorige stap).

Op een bepaald moment moet u mogelijk de afstand tussen de hoofdlager en de vloer vergroten of verkleinen om de verblijftijd van de bal te wijzigen, of hoeveel tijd de bal in de lucht doorbrengt. Dit is wanneer het echt kunst wordt en niet zozeer wetenschap, dus je moet er gewoon mee spelen.

Motortoerental: mijn machine draait optimaal rond de 80 toeren. Dit is ook afhankelijk van de andere aanpassingen, dus je hebt een manier nodig om het motortoerental te variëren. Als het toerental te hoog is, heeft de bal geen tijd om in de zak van de bekers te gaan zitten en stuitert hij gewoon rond in de beker en wordt dan onregelmatig gegooid. Als het toerental te laag is, wordt de bal niet ver genoeg gegooid of is de opvangbeker niet in staat om de stuiterende bal op te vangen.

Stuiterend oppervlak: je hebt een oppervlak nodig om de bal op te laten stuiteren. Ik gebruik de keramische tegelvloer in mijn appartement omdat een stalen bal er heel goed op stuitert. Ik probeerde de snaredrum en het stuiterde gewoon niet hoog genoeg (en het was super lawaaierig.)

Stap 4: Laatste opmerkingen…

Uitdaging 1: iemand bouwt dit in een machinewerkplaats met professioneel gereedschap. Ik had alleen een ijzerzaag en een handboor.

Uitdaging 2: bouw een kleine met een 3D-printer om een bal van 10 mm te gebruiken. Dat zou cool zijn, maar weet niet welk stuiteroppervlak je zou kunnen gebruiken, behalve een keramische of cementvloer.

Uitdaging 3: zoek uit waar de originele jongleermachine van Claude Shannon is en vertel de rest van ons. Maak er een video van in werking. Maak op zijn minst close-upfoto's van details van zijn machine. Het water loopt me in de mond bij het vooruitzicht.

Opmerking: vond de bovenstaande foto van de machine van Claude Shannon, die een beetje verhelderend is, maar niet gedetailleerd genoeg om details van armbevestigingen en lagers te laten zien en wat voor soort motor hij gebruikte. Weet niet waar deze foto is genomen. MIT, zijn huis, Michigan?

Veel plezier en dank Claude Shannon voor het delen van zijn genialiteit!