Писец цепи

Circuit Scribe — это шариковая ручка с серебряными проводящими чернилами, которую можно использовать для мгновенного рисования цепей на гибких носителях, таких как бумага. Circuit Scribe появилась на Kickstarter (онлайн-сайт, где люди могут финансировать проекты) 19 ноября 2013 года с целью собрать 85 000 долларов для производства первой партии ручек. К 31 декабря 2013 года Circuit Scribe смогла собрать в общей сложности 674 425 долларов при помощи 12 277 «спонсоров» или доноров. ^[1]

Подобно рисованию изображения, пользователи могут использовать ручку Circuit Scribe, чтобы рисовать линии на простом листе бумаги. Затем они могут прикрепить специальные электрические компоненты к нарисованным линиям, что позволит электрическому току проходить через компоненты. Это заменяет использование макетов и проводов.

Разработка

Команда исследователей из Electroninks Incorporated , стартап-компании, расположенной в исследовательском парке Университета Иллинойса в Урбана-Шампейн , создала нетоксичные проводящие чернила на водной основе, которые были отмечены журналом Popular Science как «изобретение месяца» . ^[2] Команда начала с разработки прототипа, используя ручки другой компании и заменив чернила их специальными серебряными чернилами. После завершения они начали кампанию на Kickstarter, чтобы заработать средства на массовое производство окончательной формы ручек.

Команда

Исследовательская группа состоит из С. Бретта Уокера, Дженнифер А. Льюис , Майкла Белла, Аналисы Руссо и Нэнси Бердсли. ^[3] Уокер является генеральным директором Electroninks и соучредителем вместе с Льюисом Беллом и директором по разработке продуктов Руссо. Белл также является главным операционным директором, а Бердсли отвечает за техническую поддержку и взаимодействие с пользователями.

Прототип

Прототип ручек представляет собой очищенные вручную Sakura Gelly Roll Metallic ручки . Чернила заменены серебряными проводящими чернилами исследователей. Чтобы обеспечить необходимое количество чернил для создания плавных линий, чернила точно настроены.

Чернила

Чернила создаются путем помещения водного раствора нитрата серебра в колбу с водой в сочетании с полиакриловой кислотой (ПАА) и диэтаноламином (ДЭА), покрывающим агентом и восстановителем соответственно. Примерно через двадцать часов нитрат серебра растворяется, образуя частицы диаметром около 5 нанометров. Чтобы увеличить размер частицы до среднего диаметра около 400 нанометров, колбу помещают в нагретый ультразвуковой аппарат — устройство, производящее ультразвук высокой интенсивности. После охлаждения раствор переливают в колбу большего размера и густой осадок ( соскабливают образовавшийся нерастворимое твердое вещество). Затем этанол добавляется для коагуляции частиц или перевода частиц в твердое состояние. Большую часть надосадочной жидкости , жидкости, лежащей над слоем осадка, затем выливают, чтобы оставшуюся жидкость можно было центрифугировать или отделить. После процесса центрифугирования частицы помещают обратно в воду и пропускают через шприцевой фильтр для удаления ненужных частиц из раствора. Следующий, гидроксиэтилцеллюлозу (ГЭЦ) добавляют в качестве связующего и всю смесь гомогенизируют . Растворителям дают испариться до тех пор, пока чернила не приобретут желаемую вязкость или густоту. ^[2]

После создания чернил шариковую ручку-роллер разбирают и очищают, чтобы чернила можно было нанести внутрь с помощью шпателя с плоским кончиком . После замены наконечника роликового шарика с задней стороны подается пара струй сжатого воздуха, чтобы заставить чернила проникнуть в наконечник. Заменяется внешняя крышка ручки и создается прототип Circuit Scribe. После этого команда запустила кампанию на Kickstarter.

Кикстартерская кампания

Circuit Scribe запустила кампанию на Kickstarter по получению финансирования и включила список обещаний, за которые люди могли пожертвовать определенную сумму и получить соответствующий подарок: ^[1]

Пожертвуйте $5+: Учебное пособие по STEM-образованию
Обещание $20+: районный писец
Обещание от 25 долларов США: базовый комплект для раннего бронирования
Залог $30+: базовый комплект
Предоплата от 35 долларов США: базовый комплект для раннего бронирования + книга
Залог от 40 долларов США: базовый комплект + книга
Обещание от 45 долларов США: комплект для раннего приобретения
Пожертвуйте более 50 долларов США: комплект для изготовления
Обещание от 90 долларов США: подарочный набор
Обещание более 100 долларов США: комплект разработчика
Обещание: $175+: комплект «Цепной писец»
Обещание от 190 долларов США: комплект для раннего бронирования
Обещание более 200 долларов США: комплект для классной комнаты
Пожертвуйте $500+: дизайнер компонентов
Пожертвуйте более 5000 долларов: Electroninks Show & Tell

Они также включили в себя амбициозные цели, которые включают в себя:

250 000 долларов США: образовательная платформа Circuit Scribe и поддержка STEM
650 000 долларов: магнитный лист для тетрадей и блокнотов для творчества.
1 000 000 долларов: ручка с резистором.

Модули

Circuit Scribe можно использовать для рисования схем, соединяющих различные типы модулей или отдельные компоненты, например: ^[4]

Власть

USB-адаптер питания: позволяет пользователю подавать питание на подключенные схемы через USB-порт или настенную розетку.
Адаптер батареи 9 В : обеспечивает питание цепей напряжением девять В.

Вход

Переключатель SPST : переключатель включения/выключения, позволяющий пользователям управлять электрической цепью.
Переключатель DPDT : два переключателя, которые направляют ток через цепь.
Датчик освещенности : направляет свет на фототранзистор для управления выходным сигналом.
Потенциометр 10 кОм: ручка, регулирующая яркость, громкость и скорость цепи.

Соединять

2-контактный адаптер: позволяет пользователю подключать резисторы, конденсаторы или датчики к цепям.
NPN-транзистор : электрический усилитель, преобразующий малые сигналы в большие токи.
Мигатель: мигает выходные компоненты с регулируемой частотой.
Платы «Сделай сам»: позволяет пользователю припаивать к плате 2, 4, 6 или 8-контактные компоненты.
Соединительные кабели : соединяют бумажную схему с аппаратной платформой DIY.

Выход

Bi-LED : два светодиода в одном, которые могут менять направление, чтобы изменить цвет.
Зуммер: Вибрирует в зависимости от напряжения.
Двигатель : Вращается под приложенным напряжением.
Светодиод RGB : красный, синий и зеленый светодиод.

Использование

Circuit Scribe позволяет пользователю рисовать электрические цепи любой формы серебряными чернилами. Благодаря этому аспекту и способности подключать различные типы модулей можно создавать простые конструкции, такие как Arduino , электронная платформа с открытым исходным кодом, основанная на аппаратном и программном обеспечении.

Ардуино

Circuit Scribe позволяет пользователям создавать бумажный Arduino (или «paperduino»), что и демонстрирует исследовательская группа. Команда сначала нашла схемы на сайте Arduino и модифицировала их так, чтобы они работали на перьевом плоттере . ^[5] С некоторыми изменениями они расположили компоненты и дорожки так, чтобы плату можно было напечатать в один слой. Выравнивание установлено на 0,6 миллиметра, чтобы соответствовать ширине следов пера с минимальным расстоянием 0,1 миллиметра. Перьевой плоттер печатает только линии и не заполняет узоры, поэтому они разработали большие площадки из концентрических кругов и создали площадки для компонентов с некоторыми дополнительными линиями. Это обеспечивает более сильную проводимость. Важно располагать микросхемы близко друг к другу, чтобы минимизировать сопротивление линии между ними, но не настолько близко, чтобы затруднить размещение компонентов. Они использовали компоненты из пакета 1206, которые немного больше оригинальных компонентов Arduino. Перед экспортом макета они сняли выделение со всех слоев файла, кроме верхнего слоя трасс. После экспорта файла в формат .dxf параметры ширины провода и области заливки были отменены, и файлы были сохранены. Наконец, команда измерила размер макета платы и перетащила его на новый лист. Силуэтная студия . После этого вертикальная высота была отрегулирована до 2,945 дюйма, а скорость была установлена на 1, чтобы при печати накладывалось как можно больше чернил. Команда продолжила размещать такие компоненты, как резисторы, конденсаторы и светодиоды, на напечатанных серебряными чернилами. Компоненты можно крепить с помощью пинцета и суперклея, а можно укрепить проводящей эпоксидной смолой.

Дополнительно

Резистор Ручка

Как сообщалось в их кампании на Kickstarter, создатели Circuit Scribe планировали разработать ручки для резисторов, которые можно было бы использовать для рисования резисторов так же, как можно использовать Circuit Scribe для рисования цепей. Хотя их амбициозная цель в размере 1 000 000 долларов не была достигнута к установленному сроку кампании, команде все же удалось их создать. ^[6]

Ссылки

^ Jump up to: ^а ^б «Писатель схем: рисуйте схемы мгновенно» . Кикстартер . Кикстартер . Проверено 28 октября 2014 г.
^ Jump up to: ^а ^б «Изобретение месяца: проводящие чернила» . Популярная наука . Компания Бонниер Корпорейшн.
^ «Команда» . Электронинки . Электронинки. Архивировано из оригинала 23 ноября 2014 г. Проверено 13 ноября 2014 г.
^ «Цирковый писец» . 123D Схемы . Аутодеск, Инк . Проверено 29 октября 2014 г.
^ «Paperduino 2.0 с Circuit Scribe» . Инструктажи . Аутодеск, Инк.
^ «Писатель схем: рисуйте схемы мгновенно» . Кикстартер . Проверено 24 февраля 2021 г.

[kickstarter-1] Jump up to: ^а ^б «Писатель схем: рисуйте схемы мгновенно» . Кикстартер . Кикстартер . Проверено 28 октября 2014 г.

[popsci-2] Jump up to: ^а ^б «Изобретение месяца: проводящие чернила» . Популярная наука . Компания Бонниер Корпорейшн.

[team-3] «Команда» . Электронинки . Электронинки. Архивировано из оригинала 23 ноября 2014 г. Проверено 13 ноября 2014 г.

[modules-4] «Цирковый писец» . 123D Схемы . Аутодеск, Инк . Проверено 29 октября 2014 г.

[arduino-5] «Paperduino 2.0 с Circuit Scribe» . Инструктажи . Аутодеск, Инк.

[6] «Писатель схем: рисуйте схемы мгновенно» . Кикстартер . Проверено 24 февраля 2021 г.

[1]

[2]

[3]

[4]

[5]

[6]