Archive for the ‘缤纷生活’ Category

万圣节南瓜灯

一年一度的南瓜节又到了,因为圈圈小朋友是属老虎的,所以今年的南瓜灯就定为跳跳虎了。

高端的南瓜灯,需要具有绘画和雕刻天赋的艺术家们才能做好。下面介绍的是平民版南瓜灯做法,非常简单,请看下面的分解动作:

1. 挑一个皮粗肉厚,憨态可掬的南瓜。不知道是物价上涨,还是奸商趁火打劫,反正现在3块一斤了(下面这个三斤重):

原始南瓜

原始南瓜

2. 沿上沿切开一个圆形:

切一个圆形的切口

切一个圆形的切口

3. 掏空南瓜子,并用勺子把南瓜的内壁刮薄。觉得做南瓜灯暴殄天物的朋友,这是你们的最后一个机会,可以把掏出的南瓜瓤收集一下,烙个饼啥的:

掏空南瓜

掏空南瓜

4. 在纸上先打好草稿。最简单的做法是在网上找一张线条图,然后把白纸压在显示器上描图:

草稿图

草稿图

5. 在南瓜上画图。对于像我这样的没有艺术细胞的人,采用的是“关键点定位法”:把纸压在南瓜上,把各个端点用大头针打上孔,然后再画一遍

把图画在南瓜上

把图画在南瓜上

6. 工具来了。穷人必备的雕南瓜灯工具,包括一把锋利的小刀(用来切大块空白),和一把细长的螺丝刀(用来掏细线)。

南瓜灯工具

南瓜灯工具

7. 雕刻时间到,这种没有技术含量的机械劳动,就交给勤劳勇敢的圈圈妈了 :)

打孔挖洞

打孔挖洞

8. 收工了:

雕好的南瓜灯

雕好的南瓜灯

9. 看看效果吧。一般来说,应该在里面放一根蜡烛,不过我用红色的激光束照进去,效果一样好,哈哈:

最终的南瓜灯

最终的南瓜灯

不知道万圣节和南瓜灯为何物的火星朋友们,请看下面的介绍:

万圣节(HALLOWEEN)为每年的11月1日,源自古代塞尔特民族(Celtic)的新年节庆,此时也是祭祀亡魂的时刻,在避免恶灵干扰的同时,也以食物祭拜祖灵及善灵以祈平安渡过严冬,是西方传统节日。当晚小孩会穿上化妆服,戴上面具,挨家挨户收集榶果。

10月31日是西洋万圣节前夕,美国的街上四处可见精彩的现场表演、戏台上演的幻觉魔术、逼真的游尸和鬼魂,及各种恐怖电影的放映。   这场嘉年华盛会的由来是在公元前五百年时,居住在爱尔兰、苏格兰等地的人们相信,往生人的亡魂会在10月31日这一天回到生前所居住的地方,并在活人的身上找寻生灵,以获得再生的机会。当地居民因为担心鬼魂来夺取自己的生命,故当10月31日到来时,会将所有灯光熄掉,使得鬼魂无法找寻到活人,并打扮成妖魔鬼怪以将鬼魂吓走。

南瓜雕空当灯笼的故事源于古代爱尔兰。故事是说一个名叫 JACK 的人,是个醉汉且爱恶作剧。一天 JACK 把恶魔骗上了树,随即在树桩上刻了个十字,恐吓恶魔令他不敢下来,然后 JACK 就与恶魔约法三章,让恶魔答应施法让JACK 永远不会犯罪为条件让他下树。 JACK 死后,其灵魂却既不能上天堂又不能下地狱,于是他的亡灵只好靠一根小蜡烛照着指引他在天地之间倘佯。

三傻大闹宝莱坞

最近刚刚看了一部老电影:三傻大闹宝莱坞,果然是一部被烂译名陷害的好片。

虽然不年轻了,但还是心潮澎湃了一把。看来咱们的教育跟印度阿三们没啥区别,读书的功利性都太强。感慨的话就不多说了,体制也轮不到咱来批评,在这里表达一下对老薛同学的敬意。他差点进了一个大型国企,从此“安度青年”,过上幸福的生活。而现在却跑到地球的对面去学物理,在实验室里玩激光,玩磁悬浮。不过,这才是我们这类人的理想生活啊。

前不久回老家,有一件有趣的事情。我的小侄子今年上五年级,玩具库里有个辉光球。有一天他兴致勃勃的跑过来告诉大家,说他把手放在辉光球上的时候,家里固定电话的屏幕就亮了,手拿开就灭了。我们这群大人纷纷表达了鄙夷之情,觉得这件事情不可能,也很无聊。
后来小侄子坚持让我们去看,结果都傻眼了,电话不仅屏幕亮了,还显示了一个2266号码的未接来电!
经过我们的实验,大致明白了原因。家里的电话是无绳电话,而辉光球的辐射电波,频率正好和子机的2,6这两个号码重合;主机以为有未接来电,就亮起来了。手放上去的时候应该是起了放大器的作用(事实上离的很近的时候,不用手扶也可以)。家里有辉光球和西门子无绳电话的朋友可以自己实验一下。
在网上搜了下,原来辉光球的辐射很巨大,据说把荧光灯管放在它的边上,可以被点亮:

来自一个教学实验:辉光球点亮荧光灯

来自一个教学实验:辉光球点亮荧光灯

当然,说这个故事的目的不仅仅是让大家防辐射,而是感慨孩子们的好奇心和观察力。我们也曾经精力过剩,看到什么都想知道原理,可是现在被埋在工作中,记忆力、观察力和创造力都严重衰退。看完电影,我差点想把工作辞了,尝试下“专注于自己的兴趣,成功就会随之而来”。不过一觉醒来,还是回到现实:毕竟咱不是天才,而且还得赚钱吃饭,还是在业余时间抽空玩吧 :(
不过我萌生了一个想法,打算建一个网站,供咱们这些心存梦想的老男孩们交流使用,没准将来也能冒出几个专利来。到时希望有兴趣的朋友们过来添砖加瓦!

自制激光传声器

来自老薛同学的又一次投稿

激光已经51岁了。去年,世界各地的人们一起庆祝了激光的50岁生日。有意思的是,当年它的发明者不知道这束神奇而危险的光能用来干吗,所以称它为:“a solution looking for a problem”;而五十年之后,我们的生活已经无法离开激光。

在基础科学领域,过去五十年里激光的应用也产生了十个诺贝尔奖(!)。在这篇文章里,我们要用激光制做一个无线传播声音的装置。虽不能凭此获诺贝尔奖,但也足以让我们开心一阵子了。

0:原理

二极管激光器(一般的激光笔里面就是一个二极管激光器)发光的强弱可以由加在它两端的电压决定。而电脑上耳机插孔里输出的,是一个随声波振荡的电压信号。如果我们把这个电压信号加到激光二极管两端,那么激光的强弱就会随声波信号振荡了。这就是我们的发射端。

我们可以把这个强弱振荡的激光信号转换成声音在远处播放出来,只需要先把它转换成电压信号,然后再送到音箱放大输出。我们可以用一个光敏二极管或者光敏电阻来做这个转换。这就是我们的接收端。

1:电路

发射端电路如下图所示。

发射端电路

发射端电路

变阻器(可选200千欧姆)设定激光器的基本工作电压,一般在2到4伏之间激光器都能发光,所以在输入声波电信号为零时,可以设定激光器两端的电压为3伏。这样声波信号就能使得激光器两端电压在3到4伏之间波动,从而控制激光亮度。注意,在把激光器连在电路中前,最好用万用表测量一下输出电压,以防过高烧毁激光二极管。

电路中对声波产生的电信号进行了放大,放大系数为两个电阻之比,51k/10k,所以为5.1倍。主要是因为我测量到从电脑耳机插孔出来的电压大概在0.2伏左右,为了防止它太小不足以调制激光强度而加上去的。

接收端电路图如下:

接收端电路

接收端电路

首先第一个运算放大器将光敏二极管产生的光电流(小于零点一毫安培)转换成电压,电阻取多大取决于光敏二极管能产生多大的电流。然后把这个电压信号放大五倍,输出到音箱插头。具体的各电阻取值可能随采用不同光敏二极管而稍有不同。只要用万用表测量最后输出的电压值,2伏左右即可。

2:实物照片

发射端如下图:

发射端实物图

发射端实物图

接收端如下图:

接收端实物图

接收端实物图

3:效果演示

利用激光传声方式播放Beyond的“真的爱你”:

参考老薛新浪播客视频

自制迈克尔逊激光干涉仪

这是一篇来自老薛同学的投稿

简介:老薛同学是在米国留学的物理学专业人士,据说是费米的门生,薛定谔的亲戚。 :D
也许有人觉得物理学专业非常枯燥,可是从老薛同学的生活看来,他们的日子过的相当有趣,在实验室玩遥控飞机,磁悬浮,激光等等,反正大家想象一下生活大爆炸里的各种情节就对了。

下面是老薛同学的正文,看来和我们IT工作者一样,物理学家们也喜欢从0开始编号

=====================惯例的昏割线===========================

0:什么是干涉?
1:什么是迈克尔逊干涉仪?
2:它有啥用?
3:自己怎么做一个便宜的?
4:自己怎么做一个更便宜的?

0:什么是干涉?

在物理学中,“干涉”指的是两束频率相同,相位固定的波,比如光波,声波,叠加在一起时发生的现象。实际上这种现象无处不在。比如下雨天路上彩虹色的油膜,就是太阳光在油膜上下两个表面之间发生的干涉。而雨滴打在池塘水面溅起的涟漪也会形成类似下图的干涉图样。

波的干涉

波的干涉

1:什么是迈克尔逊干涉仪?

迈克尔逊是一位跨世纪的波兰裔美国物理学家(1852-1931),他在19世纪末的时候发明了如下图所示的一种干涉仪。

迈克尔逊干涉仪

迈克尔逊干涉仪

上图中我们看到,红色的激光被分光镜分成两束(向上的那一束是反射光,向右的那一束是透射光),然后又被两面反射镜完全反射回来,分别被分光镜透射和反射,经凸透镜扩散,最后在观察面上形成干涉图样。

正是由于最终参与干涉的两束光线都来自初始的那束激光,它们具有相同的频率和固定的相位关系,所以才能形成稳定的干涉图样。下图是一架专业的迈克尔逊干涉仪形成的图样。

干涉仪形成的图样

干涉仪形成的图样

2:它有啥用?

迈克尔逊干涉仪产生的条纹是由两面反射镜到干涉平面的距离决定的。以上图为例,如果我们稍微移动一下其中的一面反射镜,就会看到上面的圆圈从中心“吐出来”或者“吃进去”。而这个“稍微移动”实际上很小,只需要移动激光波长的一半就可以“吐出”或“吃掉”一个圆圈。红色激光笔的波长大概在650纳米,也就是0.65微米。一根头发的直径大约90微米,所以只需要移动一根头发的千分之三就可以看到干涉图样很明显的变化。显而易见,它能用来测量精细的距离的变化,或者用来校对一个样品表面是否平整。

除此之外,它还能派上大用场,做为大科研项目的主力军。比如下面这个硕大的迈克尔逊干涉仪:

光干涉引力波观测台

光干涉引力波观测台

它叫做LIGO,是(light interferometer gravitational wave observatory) 的缩写,意思是光干涉引力波观测台。其中两面反射镜与分光镜的距离大概在3,4千米(世界上有好几家这样的观测台,每台的尺寸有所不同)。它也是用来测量距离的精细变化的。不过这里,距离的变化是由“引力波”引起的。爱因斯坦的理论说,两个硕大的天体在相互旋转的时候会引起它们周围的引力场周期性地变化,这种变化会像水波一样在宇宙中传播开来。而引力场的波动能改变空间的长度。如果这个波传到了地球,就会改变LIGO的两个反射镜与分光镜之间的距离,从而引起干涉条纹的变化。目前,实验还在进行中。

3:自己怎么做一个便宜的?

LIGO这个大号迈克尔逊干涉仪花费了4亿美元了,但是要做一个迷你版的却花不了30块人民币。下图就是这个迷你版的装置:

迷你版干涉仪

迷你版干涉仪

关键部分:反射镜和分光镜。

反射镜和分光镜

反射镜和分光镜

实验中,我偷了实验室价值大约3元人民币的液氮(小于一升),然后把它周围产生的水汽泼在光路上,就可以找出美丽的光线来,见下图:

雾气中的激光

雾气中的激光

(激光本身方向性很强是看不到的,但是在一定尺寸的粒子中,就会出现散射现象,显示出一条明亮的光路,这就是丁达尔现象)有一小段视频请看:

那么干涉图样怎么样呢?当两面反射镜反射的光不重叠时,见左图。当我们调节反射镜的角度,把这两块光斑重叠在一起时,见右图。

干涉图样

干涉图样

啊哈,这一点都不像开始展示的那种专业迈克尔逊干涉仪的干涉图样吧!那儿是一圈一圈的,这里是一块一块的。这是因为当两面反射镜接近完美地垂直,且分光镜接近完美地位于这个直角的一半的时候(45度),迈克尔逊干涉仪产生圆圈干涉图样,物理上叫做“等倾干涉”。两面反射镜成一定夹角,或者分光镜偏离了45度位置时,产生条纹状干涉图样,物理上叫做“等厚干涉”。要接近完美垂直,对仪器要求比较高,所以我们的山寨干涉仪只能产生条纹而不能产生圆圈了。

如果你做这个实验,你会发现,当两块光斑不重合的时候,它们各自是很稳定的。当形成干涉图样的时候(上面右图),图中的竖直方向的暗线会左右移动得比较厉害。这就是因为这些暗线的位置是由两面反射镜与分光镜之间的距离决定的。桌子轻微的抖动(头发直径的千分之三)就会引起这些暗线移动。所以迈克尔逊当年做实验的时候,是把他的干涉仪放在一大块大理石上,整块大理石又是浮在水银里的,用来减少仪器自身的振动。

4:自己怎么做一个更便宜的?

有朋友说,你这个干涉仪不好做啊,主要是那个反射镜镜座从哪儿弄?其实我还做了一个更便宜的,也几乎一样好用。见下图:

更加经济的版本1

更加经济的版本1

更加经济的版本2

更加经济的版本2

随便找一个成直角的东西,贴两面小镜子上去,找一块透明的玻璃片就可以做自己的激光干涉仪了。效果如何?见下图:

精简版的最终效果

精简版的最终效果

个人觉得,甚至比上面那个还要好一些。就是调节起来稍微麻烦一点。要让两束光重叠,需要小心地调节中间的分光镜的位置和角度,因为现在反射镜已经固定了。同样,这里竖直方向上的条纹也在左右移动着,反应出桌子在微小的抖动。因为绿光的波长比红光短,所以这架干涉仪的距离灵敏度比开始那个还要高一点。

打扫灰尘

最近因为没做啥新东西,所以一直没有来更新博客。突然发现上一篇已经是两个月前的了,赶紧上来扫扫灰尘。既然没动手干活,就分享点关注的新玩意儿吧 :)

最近特别火的就是四轴飞行器了,之前有几位朋友给我留过言,大概查了查,确实有趣!

四轴飞行器

四轴飞行器

四轴跟普通的遥控直升机相比,控制灵活,反应迅速,国外甚至有人用它来打乒乓球。最可贵的是,可以找到很多开源的资料。例如这个简易的控制原理:

四轴飞行器控制原理

四轴飞行器控制原理

另外一个好玩的东西是3D打印机,这玩意儿用粉末或者能快速凝固的材料,一层一层的打出三维的模型。同样它也能找到很多的开源资料,包括电路图,机械结构等等。当然,开源归开源,精度越高,尺寸越大,需要的钞票就越多 :)

下面这是一个巨大的三维打印机,显然又是万恶腐朽的西方发达资本主义国家弄的。这个家伙貌似是用沙子做打印材料,通过高温熔解后打印成型:

巨大的三维打印机

巨大的三维打印机

另外有一些小巧而精致的打印作品,这些应该是用树脂粉做材料,向精细的方向发展的:

精细的三维打印作品1

精细的三维打印作品1

精细的三维打印作品2

精细的三维打印作品2

精细的三维打印作品3

精细的三维打印作品3

另外一个新闻是Arduino发布了面向Android设备的Mega ADK控制板。这一对长的很像的双胞胎,最近很受关注。毕竟机器人还是以运动为主,有了移动设备,就不用背着笔记本到处跑了。用手机遥控的机器人和小车已经非常多,网上把这兄弟两的搭档叫做Amarino: Android meets Arduino。希望有时间的时候,把萝卜头改造成手机控制的版本,至少读颜色和移动性会强很多!

Mega ADK控制板

Mega ADK控制板

最后必须说一个巨酷无比的发明:Kinect,微软这次终于弄出一个让人眼前一亮的好东西!

网上经常能看到有趣的视频,例如Kinect试衣镜等等。其实Kinect最酷的地方在于,它可以让你赤手空拳的遥控东西。哈哈,想象一下吧,将来在家里指向电视,它亮了;在空中一拉,冰箱门开了;恶狠狠的瞪蚊子一眼,一束激光扫过…..哇塞,简直就是X战警+哈利波特嘛

这个YY的有点过了,不过至少已经有人实现了用Kinect遥控四轴飞行器:

Kinect体感遥控的飞行器

Kinect体感遥控的飞行器

啊啊啊,有超能力的感觉真好啊,嘿嘿。下个月公司的工作应该会到一个里程碑阶段,到时候就可以有点时间继续折腾了。我已经迫不及待的打算弄一套Kinect,希望这个月里再降点价 :D

最近入手的几样小东西

最近没干啥大事,主要是在加班之余买点东西。虽说激光二极管很危险,但还是忍不住出手了。没敢买1000mw的(不仅危险,而且还很贵),最后弄了两个200mw的红光二极管激光头。

激光二极管

激光二极管

其实已经买了好几天了,因为圈妈不让带回家,只好在公司放着。做过简单的测试,得到以下几个小结果:
1,激光二极管不是我想象的那样,直接发射的就是直线光束,它其实跟手电一样,需要一个聚焦透镜才能工作,可能优点是光源的点非常小,这样聚焦以后的能量才可能集中;
2,在50cm左右的距离对焦,可以在2秒左右点燃红色的火柴头,这是在前几天北京的大风天气时测试的;
3,烧黑色的纸,瞬间就可以冒烟,白色的反应很慢;短时间照在手上,有微微的灼烧感;
4,如果用来做激光炮打蚊子,完全不可行,一方面是距离远时光斑太大,另一方面是能量不够大,无法做到秒杀;
5,用眼睛看光斑(注意,是照着东西上的光斑,直视光源的话必瞎无疑!)会很难受,最好弄个墨镜带着;

发一个关灯版的:

红色激光

红色激光

总体说来,打蚊子的激光炮已经判定不可行,已经零七八碎的买了好多相关的东西,看来只能收起来等待发掘创意了。

这是一对儿45°的天顶镜,我企图用它们来折射光线,转到瞄准镜上:

一对天顶镜

一对天顶镜

这是一个小型的望远镜,可以用来做瞄准镜:

小望远镜

小望远镜

下面是我设想的原理图,有兴趣的同学可以试试是否可行。BTW,虽然我想的时候是激光炮,但是图画出来越看越像个激光枪。这个带瞄准镜的激光枪,好处是“所见即所得”,因为激光枪不会像子弹一样有抛物线弹道,也不会受风速影响。经过调校以后,你瞄准一个点的时候,就可以准确命中它。天顶镜2的中心可以打一个很小的孔,仅供光束通过,应该不影响观察。
(以上歪理纯属在意念中完成,未经验证)

激光枪的光路构想图

激光枪的光路构想图

最后是一个可以用在Arduino上的蓝牙小电路,这个倒是可以做别的用途,有空的时候准备试试和手机的蓝牙通信。

这个小板子比一般的蓝牙模块多2个脚,其中一个是用来做状态指示,未连接时输出方波,连接成功后输出高电平,在Arduino板子上可以监控状态;另一个是使能开关,默认挂空时是使能,输入高电平时蓝牙模块被中断,这样就可以在程序里开关蓝牙了。

蓝牙小电路

蓝牙小电路

石墨静态磁悬浮的探索 – 这次成功了

昨天在网上淘的日本派通铅笔芯终于到了,因为担心买的型号不合适,所以买了0.5的2B和0.7的B和2B共三种。收到快递的时候简直是“欲火焚身”,迅速拿出一根做实验,果然悬浮成功了!

悬浮的铅笔芯

悬浮的铅笔芯

虽然这幅图看上去悬浮很平稳,事实上可能因为桌子不够水平,这个铅芯在磁铁面会非常快速的溜来溜去,有过徒手抓鱼经验的同学会有些体会。 :) 到了一定的位置,就会像荡秋千一样晃晃悠悠几下,然后停在那里。我猜想它应该是有类似碗装的磁场结构,让笔芯悬浮在碗底。只是这个碗沿比较低,哈口气都会让它溜出去(汗,圈妈:直接说盘状不就好了嘛)

看来之前没有成功果然是铅笔芯的问题,后来把三种都实验了一下,发现都可以悬浮。只是0.7的可能比较重,悬浮的高度更低。

虽然已经有很多照片证明石墨是可悬浮的,但是当真正亲手实验成功时,还是为自然的力量感到震撼!
这是另外一张照片:

常温下的静态磁悬浮
常温下的静态磁悬浮

事实上,在快递没有到之前,我没耐住寂寞,先跑到路边的文具店买了两盒。因为我知道国内假货多,所以去了两家文具店,买了不同牌子的两盒笔芯。好吧,事实证明小店买的,不仅不会悬浮,还能倒挂金钩。

下面这个是淘宝店对派通铅芯的描述:
【功能描述】:原装日本PENTEL派通铅芯适用于 所有0.7mm自动铅笔新型工艺配方,传统铅芯为粘土与石墨烧制而成,书写阻力大,不顺滑。且易折断。而派通铅芯为树脂与石墨压制而成,使铅芯的浓度与硬度达到了完美的结合比例,书写起来顺滑,无阻力感,字迹清楚。

这样说来,也许那两盒并不是假货,只是工艺不同吧,反正实验结果如下:

前三种都是日本派通铅笔芯

前三种都是日本派通铅笔芯

铅笔芯在磁铁表面悬浮的稳定性的讨论

关于不同长度铅笔芯在磁铁表面的稳定和位置,老薛写了两篇很精彩的解释,有兴趣的同学请过去围观:
铅笔芯在磁铁表面悬浮的稳定性的讨论(上)
铅笔芯在磁铁表面悬浮的稳定性的讨论(下)

悬浮稳定性的探索

悬浮稳定性的探索

抗磁性的原理

很多人在看到这个实验的时候,都觉得不相信:磁悬浮真的这么简单吗?进一步的问题就是:这是为什么呢?

事实上,任何物质都有抗磁性。它的本质是电磁感应定律的反映。外加磁场使电子轨道动量矩发生变化,从而产生了一个附加磁矩,磁矩的方向与外磁场方向相反。

这个解释貌似太专业了,看不懂没关系,回忆一下高中时候学的楞次定律也行:感应电流的磁场总是要阻碍引起感应电流的磁通量的变化。

啥?还是不好理解?那么请记住儿童不宜版定律:闭合回路的线圈,对变化磁性的反应是“插的时候不让插,拔的时候不让拔”

非常形象的楞次定律

非常形象的楞次定律

而原子中的电子们,对外加磁场表现出的就是这种抗磁性。从互动百科摘抄一段:

任何物体在磁场作用下,都会产生抗磁性效应。但因抗磁性很弱,若物体具有顺磁性或序磁性(见铁磁性)时,抗磁性就被掩盖了。因此,从原子结构来看,呈现抗磁性的物体是由具有满电子壳层结构的原子、离子或分子组成的,如惰性气体、食盐、水以及绝大多数有机化合物等。由于迈斯纳效应,超导体是理想的抗磁体(见超导电性)。实际上,自然界中绝大多数物体都是抗磁性的。抗磁磁化率与磁场和温度无关。但也有例外,如石墨、铋等。
指南针为什么不会向南极飞?

看到这个问题,我相信很多人跟我一样,第一反应就是“因为磁力不够大呀”。这个问题在老薛的博客里详细介绍了,很有意思。一个简单的论据就是,把磁铁放在泡沫上浮在水面,它马上就会旋转方向变成南北指向,但是却不会向南或者北移动。所以说,均匀的磁场只会对场中的磁铁产生扭矩,而不会产生水平的拉力。看到结论以后反过来看这个题目,好像变得很直观了。指南针实际上也是指北针,南极受力向北,北极受力向南,自然不会飞向任何一边。其实地球磁场也不是均匀的,南北半球的磁铁还是会受到微弱的牵引力,只是可以忽略而已。

为了验证这幅插图,我特地回顾了一下左手法则(又称安培定律):左手平展,大拇指与其余4指垂直,若磁力线垂直进入手心,4指指向电流方向,则大拇指所指方向为载流导线在外磁场中受力的方向。

顺便回顾一下右手法则,确定导体切割磁感线运动时在导体中产生的动生电流方向:伸开右手,使大拇指跟其余四个手指垂直并且都跟手掌在一个平面内,把右手放入磁场中,让磁感线垂直穿入手心,大拇指指向导体运动方向,则其余四指指向动生电流的方向。

好了,可以心满意足的睡觉去了 :D

金灿灿的4WD小车

前几天机器人基地的Arduino 4WD小车送到了。打开一看,哇塞,金灿灿的,心情顿时像捡了一捆钱似的亮堂了起来,哈哈。

Arduino小车

趁圈圈被带出去遛弯的时候,我把它组装了起来。这个小车是镀金铝板的车身,质感非常好,而且安装很简单,大概用十分钟就足够了。安装前的装箱图:

小车的零件们

这个小车之所以叫Arduino小车,是因为它是针对Arduino的板子和扩展插件们设计的。上面打了很多窟窿,这可不是偷工减料,将来需要安装小板子的时候就知道好处了。

因为相关的家伙还没有配齐,所以这次只是把它简单组装了一下看看效果,有兴趣的同学可以去店家那里看看介绍,说的还比较详细。地址在这里:http://item.taobao.com/item.htm?id=9504307833

虽然还没有开始使用,但是简单构思了一下使用方式。其实我个人觉得4驱的小车并不见得比2驱的好控制。因为4个轮子需要同时控制才能和谐运动,如果每个电机都单独控制的话,会增加控制的难度。比较偷懒的办法是把同一侧的两个轮子并联到同一个电源,这样转弯和前进用一个L298N的板子就够了。这样相当于还是左右两组动力,但是同样两个电机接上相同的电压,转速也不见得完全相同,所以这样的动力源有点冗余。不过看RobotBase也有2WD的小车卖,可能是针对不同的用户考虑的吧。

装完小车,回想起我去年的小爱计划。于是把当时做的小车从床底下拖出来,发现打磨的钢轴都已经生锈了,还真有点伤感。没办法,在家里加工零件太难,也太危险。对比一下这两个小车的尺寸吧,雪碧是参照物:

两个小车

两个小车

这个小车的轮子是滑板车的配件,万向轮是家居的配件,轴承和固定齿轮是麻将桌的配件,用了一个多月才拼拼凑凑起来,可以承重20公斤。之所以选择自己动手做,是因为我想把小爱做成一个跟真人小孩差不多大的机器人,而市面上基本都是小尺寸的底盘小车。在此呼吁各公司们也开发点大配件吧,我就不用在家里敲敲打打的了 :)

嗯,在这里给自己打打气,小爱计划只是暂停,不会就这么结束的。这个阶段就先玩玩小车好了,至于拿它做什么,先卖个关子。可以肯定是是会把手头的Android手机变成遥控器,准备用Arduino的蓝牙扩展卡连接。有个叫zxspace的同学已经用iphone遥控Android了,果粉们可以先去围观一下。

石墨静态磁悬浮的探索 – 虽然没成功

之前介绍过有人用钕铁硼+铅笔芯可以实现静态的磁悬浮,因为石墨具有抗磁性。当时简单试了下没有成功,后来就没有再深究了,内心深处对这个实验一直持怀疑态度。直到前几天有一位叫做老薛的小朋友动手实验成功,有兴趣的同学可以去翻翻他的博客

这下老男孩坐不住了,老薛同学说了几点可能的原因:
1,把圆片形状的磁铁换为方块的,没有间隙可能漏磁较少;
2,磁铁不一定要大,小块的磁铁可能梯度更大
3,铅笔芯石墨含量越高越好

于是迅速淘了一小堆正方体小磁铁,兴致勃勃的准备见证奇迹,结果再次被打击了:
没有成功的静态磁悬浮

事实上,那根该死的铅笔芯不但没有浮起来,貌似还吸在了磁铁上。我把磁铁片翻过来,它居然还得意洋洋的挂在下面!

相比之下,老薛同学的实验照片如下:
老薛同学的结果

伤心之余,我查了下资料,在阿莫的论坛上找到了疑似答案。主要是国内的铅笔芯都是采用的石墨+粘土配方,而大部分粘土里都是含铁的。需要说明的是抗磁性一般都比磁性弱很多,所以不但不能悬浮,还会被吸住。
没办法,咱也不能因为这个就投诉国货,毕竟铅笔芯不是设计来玩悬浮的。

为啥老薛同学的笔芯可以呢?哈哈,因为他是在英国啊。说到这里,不得不对他们的实验室表示一下由衷的羡慕妒忌恨。他的导师居然和他一起玩磁悬浮,之前还在实验室里玩遥控飞机。唉,国内的导师们,已经被各种论文和指标压的喘不过气,你要是在实验室玩这个,非得被扔到楼下去不可 :D

下面是网上找来的图,可以看出磁铁大小和形状并不是关键原因,主要还是笔芯的问题:

最后,转一个国外某蛋疼到极致,同样也是敬业到极致的某同学的总结,试验了各个国家不同粗细和标号的铅笔芯的悬浮情况:
第一栏是笔芯粗细,国内一般只有0.5和0.7两种;第二栏是HB标号,B越大的越软,石墨含量越高(这次我还试了6B的铅笔芯,用小刀刮成片状,依然不成功);yes和no不解释;第四栏是产地。

其中来自德国的施德楼(Staedtler)铅笔标记了Very Good,这个牌子我一直很喜欢,可惜家里的都是圆珠笔。

Pentel Super Polymer,
0.35  HB YES Japan
0.35 B&2B YES Japan
0.5 B&2B YES Japan
0.5 HB YES Japan
0.5     F YES Japan
0.7  HB (1 box YES, 3 boxes NO) Japan
0.7 B YES Japan
0.9  2B YES 15/$1 at McGuckin, 2524 Arapahoe Ave., Boulder, CO
0.9 HB NO Japan
0.9 B NO Japan
Faber-Castell (1.4 B labeled Brazil)
http//www.faber-castell.de/
0.35   ? Germany
0.5 Super Polymer ? Germany
0.7  2B YES Germany
0.7   ? Germany
0.9   ? Germany
1.4  B,Super Polymer leads for their “E Motion Pencils” YES (very good) 6/$2.88 at Meninger 499 Broadway, Den, CO
2.0 B & 2B NO Germany
Staedtler (Marsmicro Polycarbon) Germany
http://www.staedtler.com
0.5   ? Germany
0.7   ? Germany
0.9 B & 2B YES (very good) No longer made.
0.9 HB YES (less than 2B & B) No longer made.
2.0 B & 2B NO Germany
Derwent
7.0 8B NO  
Stanford
0.5 HB YES Japan
0.9 HB (Sphere TM) NO Korea
Pilot (NEO-X)
0.7 HB YES Japan
MonAmi
0.7 HB NO Korea
School Time      
0.5 HB NO China
       

 

 

圈圈满月了

网友老四同学呼吁要看满月照,考虑到圈圈年纪还小,作为一个眉清目秀的小美女,还是不要太早抛头露面比较好 :)

转贴一个宝宝版钢铁侠,实在是太酷了。如果把圈圈打扮成这个样子,不知道圈圈妈会不会跟我拼命:

宝宝版钢铁侠

宝宝版钢铁侠