V sezóně jsou všude. Ta skvělá tančící kostra v okně. Nafukovací sněhulák, který se točí, když procházíte kolem. Dárek „Hyper Rocking Monster“, který vypadá absurdně, dokud se ve 3 hodiny ráno nezačne třást, protože kočka vyskočila na schody. Viděli jste je v obchoďáku. Na bleších trzích. V těch pochybných televizních reklamách.
Kouzlo není v přihrádce na baterie. Jde o to, jak je přimět k pohybu.
Většina těchto novoročních speciálů používá k zahájení show jeden ze tří specifických spouštěčů. Tlačítko odložíme a podíváme se na techniku.
Většina vánočních postaviček aktivovaných pohybem používá k detekci přítomnosti zvukové nebo infračervené senzory.
Když na něj zakřičíte, pohne se. Když mávnete rukou, tančí. Pokud stisknete malý spínač ve spodní části, začne fungovat. To je vše. Tři způsoby. Tři způsoby, jak plýtvat elektřinou a vyděsit své sousedy.
Proč ale některé modely reagují pouze na zvuk, zatímco jiné jsou hluché k vašemu hlasu, ale citlivé na pohyb? Odpověď spočívá v typu senzoru. Zvukem aktivované figurky používají obvod mikrofonu. Ty, které snímají pohyb, používají pasivní infračervený (PIR) senzor nebo jednoduché senzory přiblížení. Když budete vědět, jaký typ jste si koupili, ušetří vás to, že nebudete stát ve svém obývacím pokoji a křičet na plastového soba.
Mechanika pohybu
Kouzlo začíná v okamžiku, kdy zapnete vypínač. Figurka jen tak nestojí. Je v pohybu. V rytmu. Na skladbu hrající z její vlastní základny. Ne všechny modely jsou ale dodávány s předinstalovanou hudbou. Některé verze jsou chytřejší. Čekají na váš seznam skladeb. Synchronizuje se s CD přehrávačem ve vedlejší místnosti nebo rádiem na kuchyňském stole. Toto je bezdrátové připojení. Obecný rytmus.
Nyní otevřeme skořápku. Zvedneme víko. Pojďme se podívat do útrob mechanismu. Co přesně to všechno způsobuje? reproduktory? motory? Světelné prvky?
Uvnitř pouzdra
“Některé modely skutečně tančí na hudbu z vašeho vlastního CD přehrávače nebo rádia.”
Není to jen magie. To je strojírenství. Musíme se podívat na ozubená kola. Řetězy. Elektroinstalace. Jak se zvuk mění v pohyb? Jak svítí oči ve tmě? Zvedneme závoj.
Mechanika tance
Zapomeňte na chvíli na okázalé pohledy. Takzvané „tančící monstrum“ není kouzlo. Je to čistá, nefalšovaná mechanická elegance. Odstraňte plastové tělo a látkovou skořepinu a najdete překvapivě složitou kostru. Nepotřebuje mikrokontrolér. Nepotřebuje čip. Pouze jeden motor. A pár převodů.
Synchronizace s rytmem
Stiskněte tlačítko na základně. Píseň “Monster Mash” začíná okamžitě. Než se motor zapne, uslyšíte několik úderů bitu (Obrázek 2 ). Věc: motor se netočí nepřetržitě. Mění směr otáčení. Pokaždé, když klesne rytmus, otočí se. Otáčí se vpřed a pak vzad a dokonale odpovídá rytmu stopy.
Snížená rychlost pro přesné načasování
Jak malý motor drží krok s popovou písní? Nesnaží se o to. Zpomaluje. Hřídel motoru je spojena s velkým kolem pomocí jednoduchého pryžového řemenového pohonu. Tato konstrukce funguje jako redukční převodovka. Pomocí velkého kola systém převádí vysokorychlostní rotaci motoru s nízkým točivým momentem na pomalou, ale silnou rotaci potřebnou k simulaci tanečních pohybů. Načasování zde není digitální. Je fyzický. Vše je řešeno převodovým poměrem.
Mechanismus je založen na jednoduchém, ale efektivním přenosu energie. Kovová hřídel spojuje velké kolo poháněné řemenem (Obrázek 3 ) se sekundárním kolem. Když motor otáčí primárním kolem tam a zpět, tento oscilační pohyb se přímo přenáší na druhé kolo.
Toto druhé kolo má připevněnou plastovou rukojeť (Obrázek 4 ). Nachází se uvnitř dlouhé drážky na vnitřní straně zadního panelu monstra. Tento design v podstatě funguje jako vačkový mechanismus. Přední a zadní panel šasi jsou sešroubovány a připevněny k hlavnímu rámu dvěma kovovými kolíky (Obrázek 5 ). Tyto kolíky nejsou jen pro strukturální integritu; umožňují klouzání celého těla.
Když se plastová rukojeť v drážce pohybuje ze strany na stranu, tlačí na tělo. Tato boční síla je převedena na viditelný boční pohyb. Monstrum nechodí jen na místě. Vibruje. Čepy vedou pohyb, udržují panely vyrovnané a umožňují nezbytný pohyb.
Pohyb není náhodný. Jedná se o přímou konverzi rotačního pohybu na lineární pohyb.
Tento design zajišťuje, že monstrum vypadá jako živé bez složitých elektronických součástek. Pohyb motoru tam a zpět se stává tancem ze strany na stranu. Toto je mechanické divadlo. Těleso se otáčí kolem těchto čepů. Rukojeť uvádí akci do pohybu. Výsledkem je tvor, který neexistuje jen na jednom místě. Pohybuje se.
Je v tom rytmus. Motor udává tempo. Hřídel přenáší energii. Pero to transformuje. Kolíky omezují trajektorii. Výsledkem je specifický typ animace. Je v tom fyzika. Není to magie. Jsou to jednoduše ozubená kola a čepy pracující v sérii.
Monstrum se nemusí otáčet, aby vypadalo nebezpečně. Stačí, aby se pohupoval. Boční pohyb vytváří napětí. Znamená to váhu. To naznačuje, že se něco těžkého posouvá. Plastová rukojeť v drážce je srdcem této iluze. Bez něj by tělo zůstalo statické. Reaguje na to celá struktura.
Jde o chytré využití jednoduchých detailů. Žádná serva. Žádné složité programování. Jen drážka a čep. Monstrum „dýchá“ při pohybu do strany. Kolo, poháněné řemenem, udává rytmus. Kovová hřídel zajišťuje, že se při přestavbě nic neztratí. Tělo následuje pohyb.
Co se stane, když motor zpomalí? Nadhazování se zpomalí. Zdá se, že monstrum váhá. Pohyb se náhle nezastaví. Ztrácí se. Kolíky nadále spojují panely. Rukojeť zůstává v záběru. Iluze přetrvává.
Design je efektní. Využívá stávajícího pohybu kola poháněného řemenem. Neplýtvá energií. Přesměruje ji. Plastová rukojeť je odolná. Kovové čepy jsou odolné. Panely karoserie jsou tuhé. Všechno to funguje dohromady.
Můžete sledovat cestu pohybu. Začněte motorem. Sledujte pás. Sledujte, jak se kolo točí. Vidíte připojení hřídele. Najděte pero. Sledujte drážku. Postupujte podle špendlíků. Podívejte se na pohyb těla. Je to koloběh. Cyklus. Mechanický srdeční tep.
Netvor nemusí řvát, aby byl působivý. Pohyb mluví sám za sebe. Je to jemné. Je to konzistentní. Je to dáno fyzikou. Design je elegantní ve své jednoduchosti. Animaci to nekomplikuje. Soustředí se na jednu věc. Boční pohyb.
A to stačí. Ze strany na stranu
Jak se vlastně paže pohybují
Není to magie. Jedná se o vertikální plastovou vložku skrytou přímo pod loketním kloubem. Kovový kolík, mírně nakloněný ke straně pouzdra, prochází otvorem v horní části této vložky. Jak se trup nestvůry vrtí, vložka se po čepu posouvá nahoru a dolů. Jednoduchá fyzika. Tento posuvný pohyb způsobuje prudké zvednutí nebo pokles předloktí. Žádné dráty. Žádná serva. Pouze páka.
Převodový systém, který pohání nohy
Podívejte se dovnitř spodní části předního a zadního panelu pouzdra. Uvidíte lisované plastové zuby ozubených kol. Zapínají podobná ozubená kola umístěná v horní části každé nohy. Toto spojení je těsné.
Každá noha má také kovový kolík, který prochází skrz, kde noha vstupuje do boty. Tento čep umožňuje otáčení nohy ze strany na stranu. Kouzlo se děje v interakci mezi pohybem těla a těmito převody. Při pohybu karoserie doleva nebo doprava se ozubená kola zařadí. Nohy se pohybují opačným směrem. Toto je protipohyb. Tlačíte jedním směrem a nohy houpou druhým. Takto funguje cyklus chůze.
Mrkající oči a mozek monstra
Pohyb není jediná věc, která vytváří tento efekt. Dvě zelené světlo emitující diody (LED) jsou zodpovědné za zlověstný pohled nestvůry. (Obrázek 9 ) Tato světla nejsou statická. Jsou přímo spojeny s obvodovou deskou ukrytou v základně, která funguje jako centrální uzel rozvodu energie.
Tajemství spočívá v načasování. Do těchto diod jsou vysílány elektrické impulsy, které je na zlomek sekundy rozsvítí. Výsledkem je blikání, které je synchronizováno s bitem. Pokud se hudba zrychlí, oči se začnou rychle pohybovat. Pokud se tempo zpomalí, záře se opozdí. To vytváří děsivý pocit, jako by na vás zíral živý tvor.
Řízení PCB a motoru
Pokud se podíváte pozorně na základnu (Obrázek 10 ), můžete vidět desku s plošnými spoji (Obrázek 11 ), která spojuje všechny součásti. Toto není jen spojovací skříňka. Obsahuje malý integrovaný obvod (IC), který slouží jako skutečný „mozek“ hračky.
Úkol tohoto čipu je specifický: ukládá data hudební skladby. Ale nevydává jen zvuk. Synchronizuje otáčení motoru s dráhou. Toho je dosaženo změnou směru proudu. V jednom okamžiku proud tlačí motor ve směru hodinových ručiček. Příště změní směr, což způsobí, že se otočí proti směru hodinových ručiček. Tento pohyb tam a zpět vytváří chaotický, taneční efekt.
Integrovaný obvod nepřehrává pouze hudbu; ona fyzicky diktuje pohyby monstra a mění směr otáčení motoru v čase s rytmem.
Bez tohoto čipu byste měli jen hučící motor a žárovku. Právě IC promění hlučný box v rytmického interpreta. Mechanismus je vlastně jednoduchý. Jen elektřina mění směr. Ale v kombinaci s mrkajícíma očima to stačí, abyste sebou cukli.
Skoro je vidět, jak se točí ozubená kola. Čip vypočítá bit. Motor poslouchá. Oči blikají. Toto je uzavřený cyklus logiky a světla. A funguje to pokaždé.
Pět párů vodičů spojuje hlavní desku s externími součástmi. Jedná se o jednoduchý postroj, ale každý pár plní specifickou funkci.
Elektrické vedení
Na prvním místě je zdroj energie. Jednoduchý pár červených a černých vodičů vede do prostoru pro baterie. Uvnitř najdete čtyři AA baterie. Odtud pochází energie.
Spouštěcí mechanismus
Následuje spouštěcí sekvence. Dva žluté vodiče spojují malé tlačítko na horním povrchu základny s obvodovou deskou. Kliknutím na něj okruh uzavřete. Toto je signál pro desku, aby začala provádět sekvenci.
Pohyblivé části
Dvojice vodičů pro motor je také červená a černá. Plní čistě funkční úkol: dodává proud pro chod motoru. Nejsou zde žádné složité signály, pouze čistá síla.
Osvětlení hlavy
Pro vizuální efekt se podívejte na pár vodičů pro světelné diody (LED). Jeden oranžový a jeden červený vodič jsou určeny k napájení LED diod ukrytých v hlavě monstra. Takhle to svítí.
Zvukový výstup
A nakonec složka zvuk. Dvojice bílých vodičů přenáší signál do reproduktoru. Toto je poslední článek řetězu.
(Obrázek 12 )
Právě v tomto malém reproduktoru skrytém v základně se dějí skutečné kouzlo. Přijímá zvukový signál z interního čipu a převádí jej na zvuk. Bez ní je tančící monstrum jen tichá plastová figurka.
Pokud se chcete hlouběji ponořit do mechaniky těchto animovaných hraček, na další stránce je technický popis.
