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Mausfalle Geschwindigkeit!

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Mausfalle Geschwindigkeit!

Ich hatte mich schon seit einiger Zeit gefragt, wie schnell eine Mausefalle dauert, um zuzuschlagen, sobald sie ausgelöst wurde. Was folgt, ist eine Beschreibung einer einfachen Möglichkeit, die Schließgeschwindigkeit zu messen, zusammen mit den Ergebnissen, die ich erhalten habe.

Die Falle, die ich verwendete, war eine klassische Marienfalle der Marke Victor. Dieses ist die Art, die eine federbelastete Stange benutzt, die durch einen Haken zurückgehalten wird. Die Vorderseite des Hakens ruht auf einem kleinen Vorsprung auf einem Metallstück, das als Köderhalter verwendet wird. Wenn der Köderhalter geringfügig bewegt wird, löst sich der Haken, und die nach oben gerichtete Kraft auf die Stange von der Feder drückt den Haken aus dem Weg und ermöglicht, daß die Stange an der Vorderseite der Falle anschlägt. Jede Maus, die unglücklich genug, um seinen Hals in den Weg der Bar wird tot sein.

Ich habe Timing-Ergebnisse aus sowohl der Maus-Falle und die größere Ratte Falle. Ich habe auch einen Schritt gezeigt, wie die Schließgeschwindigkeit kann geschätzt werden, mit einem vereinfachten Modell auf der Grundlage der Physik einer idealen Torsionsfeder.

Schritt 1: Trap-Änderung und Equipment Setup

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Ich habe mein Oszilloskop verwendet, um das Timing des Prozesses zu erfassen. Zwei Ereignisse müssen erfasst werden: Die Freigabe, wenn sich der Haken vom Köderhalter trennt, und das Schließen der Falle, wenn die Stange die Holzunterlage berührt. Die Freigabe der Falle wurde als auslösendes Ereignis für den Bereich verwendet.

Die verschiedenen Teile der Mausefalle wurden verwendet, um zwei Schalter zu schaffen, die das Freigeben und Schließen von Ereignissen auf dem Umfang darstellen lassen. Um elektrische Verbindungen zu den verschiedenen Teilen der Falle herzustellen, lötete ich Drähte zu den U-förmigen Stiften, die verwendet werden, um sie an der hölzernen Unterseite zu befestigen. Eine 9-Volt-Batterie wurde als Spannungsquelle verwendet, um ein Signal zu erzeugen, das den Zustand der Schalter darstellt.

Das Triggerereignis für den Bereich (die Freigabe des Traps) wird unter Verwendung des Köderhalters und des Hakens als Kontakte eines Schalters erzeugt. Dies ist effektiv ein einpoliger, single throw normalerweise geschlossenen Schalter. Es ist im geschlossenen Zustand, wenn die Falle eingestellt ist, so dass der positive Anschluss der Batterie mit dem Köderhalter verbunden werden kann. Wenn die Falle freigegeben wird, wird die Batterie nicht mehr mit dem Köderhalter verbunden und so wird die Spannung auf sie auf Null fallen. Der Bereich wurde so eingestellt, dass er auf die fallende Spannung, die auf dem Köderhalter gesehen wird, auslöst.

Der zweite Schalter erzeugt das Signal, das das Schließen der Falle repräsentiert. Dieser Schalter ist einpolig, Einweg-Schließer. Er befindet sich im offenen Zustand, bevor die Stange auf die Vorderseite der Falle auftrifft. Dieser Schalter verwendet die federbelastete Leiste als einen Kontakt. Der zweite Kontakt ist ein Streifen aus Aluminiumband auf der Vorderkante der Falle. Die Batteriespannung wird dem Stab zugeführt, und der Metallbandkontakt ist mit dem zweiten Kanal des Rahmens verbunden. Wenn die Falle gesetzt ist, ist die Spannung am vorderen Kontakt des Metallbandes Null. Wenn die Stange auf den Frontkontakt auftrifft, steigt die Spannung auf sie auf die Batteriespannung. Durch Untersuchen des Zeitablaufs zwischen dem Spannungsabfall auf dem Köderhalter und dem Spannungsanstieg auf dem Frontkontakt kann die Zeit von der Freigabe bis zum Schließen der Falle ermittelt werden.

Das Diagramm zeigt, wie die verschiedenen Teile der Falle verwendet werden, um die beiden Schalter zu machen, und wie sich die Schaltzustände von der Einstellung der Falle zu ihrer endgültigen Schließung ändern. Das Schema zeigt auch, wie sich die beiden Schalter, die Batterie und das Oszilloskop miteinander verbinden. Die nummerierten Knoten im Schaltplan entsprechen den im Bild der aktuellen Falle numerierten Teilen der Falle. Knoten 1 ist der Haken, Knoten 2 ist der Balken, Knoten 3 der Köderhalter und Knoten 4 der Metallbandkontakt, der der Vorderseite der Falle hinzugefügt wird.

Schritt 2: Mouse-Trap-Ergebnisse

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Das Diagramm zeigt die vom Oszilloskop erfaßten Signale, die die Freigabe und das Schließen der Falle repräsentieren. Drei Sätze von Daten wurden aus der Mausefalle gesammelt, und die erfassten Wellenformen waren alle ähnlich denen, die gezeigt wurden. Die Timing-Ergebnisse zwischen den Läufen waren ziemlich konsistent.

Der Zeitpunkt von der Freigabe bis zum ersten Schließen war immer etwa 12 Millisekunden. Ich führte die gleichen Messungen auf beiden Fallen durch, die in dem Paket enthalten waren, und die Ergebnisse waren wieder ziemlich konsistent.

Beachten Sie, dass das "Bouncing" sichtbar ist, wenn die Bar auf dem Frontkontakt aufschlägt. Jeder, der sich mit der Anbindung mechanischer Schalter an digitale Eingänge beschäftigt hat, ist mit der Notwendigkeit vertraut, die Eingänge "entprellen" zu lassen. Mechanische Kontakte generell nicht nur eine feste saubere Verbindung, wenn geschlossen. Stattdessen werden die Schalterkontakte tatsächlich mehrmals geöffnet und geschlossen, bevor sie sich in einem stabilen Zustand befinden. Beachten Sie, dass der Zeitpunkt zwischen dem anfänglichen Schließen und dem zweiten Schließen ziemlich groß ist, ungefähr 4 Millisekunden. Die nachfolgenden Verschlüsse sind enger beabstandet, bis der Stab schließlich zur Ruhe kommt und der Schalter bleibt geschlossen.

Ich habe keine Hochgeschwindigkeitskamera, aber es gibt Hochgeschwindigkeitsvideos von Mausefallen auf YouTube. Als ich einige von ihnen ansah, konnte man deutlich sehen, wie die Bar von der hölzernen Basis etwa einen halben Zoll nach dem ersten Kontakt zurückprallte. Dies stimmt mit dem Bouncing auf der Grafik zu sehen.

Um die 12 Millisekunden nahe Zeit in Perspektive zu setzen, ist ein Zyklus von 60 Hz Leistung 16,7 Millisekunden. So schlägt die Falle in ungefähr ¾ der Zeit, die es die Spannung auf Ihrer Wechselstrom-Steckdose nimmt, um einen kompletten Zyklus zu machen. Ich blickte auf, wie schnell sich die Flügel eines Summenvogels bewegten, und der allgemeine Bereich, der in verschiedenen Quellen angegeben wurde, lag zwischen 50 und 80 Schlägen pro Sekunde. Also schlägt die Falle so schnell wie ein einziges Schlag eines Kolibrisflügels.

Die 12 Millisekunden stellen die Zeit dar, die die Stange auf die Holzbasis wirkt. Wenn eine Maus vorhanden war, Essen Essen aus dem Köder Inhaber, dann würde die Bar nicht so weit reisen, um die Maus zu schlagen. Also, wenn Sie eine Maus essen aus einer Falle und Sie versehentlich reisen, haben Sie tatsächlich weniger als 12 Millisekunden zu retten und zu entkommen. Ich bin mir ziemlich sicher, dass sich keine Maus so schnell bewegen kann.

Man könnte sagen, dass die Bar einer Mausefalle buchstäblich auf "Break-Nacken" -Geschwindigkeit fährt!

Schritt 3: Rattenfalle

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Ich wiederholte die gleiche Übung mit einem Victor Ratte Falle. Die Rattenfalle ist so ziemlich eine skalierte Version der Mausfalle. Das Bild zeigt, wie es die Größe der Mausfalle vergleicht. Die Falle wurde in der gleichen Weise wie die Mausfalle verdrahtet. Alle hier angezeigten Schemata der Mausfalle gelten auch hier.

Die Rattenfänger-Schließzeit betrug etwa 23 Millisekunden. Es wurden mehrere Läufe durchgeführt, wobei die Ergebnisse ziemlich gleichmäßig waren. Die Grafik zeigt das Timing. Wieder beachten Sie die Prellung der Schalter Schließung, bevor sie auf einem stabilen Zustand.

Schritt 4: Analyse mit Grundlagen der Physik

Ich wollte das Verhalten einer Falle anhand eines physikalischen Modells untersuchen, um einen Vergleich mit dem beobachteten Timing herzustellen.

Ich habe eine Analyse des Systems mit einem vereinfachten Modell auf der Grundlage der Physik der idealen Federn und einfache harmonische Bewegung. In dieser vereinfachten Analyse wurden viele Dinge idealisiert. Reibungskräfte, Luftwiderstand und Gravitationskräfte wurden vernachlässigt. Die Energie, die verwendet wird, um den Haken nach oben und aus dem Weg zu drücken, wurde nicht betrachtet. Die Feder wird als ideal angenommen, wobei sich die Torsionskonstante der Feder nicht mit dem Winkel ändert.

Das beigefügte PDF-Dokument enthält die Gleichungen, die das vereinfachte physikalische Modell der Rattenfalle beschreiben. Es zeigt, wie die Bewegungsgleichungen bestimmt werden, und es enthält eine Kalkulationstabelle der Systemparameter und die Leistung für die Rattenfalle. Alle in der Analyse enthaltenen Gleichungen und Konzepte gelten sowohl für die Mausefalle als auch für die Rattenfalle.

Ich werde nur ein paar der wichtigsten Ergebnisse für die Ratte Falle hier, und lassen Sie es, um das PDF für weitere Details zu sehen.

Die Hauptsache, die ich aus der Analyse ziehen wollte, war ein berechneter Wert für die Zeit zum Schließen, zum Vergleich mit dem gemessenen Wert.

Gemessene und berechnete Ergebnisse für die Rattenfalle:

T_close_measured = 23ms

T_close_calculated = 14.5ms

Diese Ergebnisse stimmen mit der Beobachtung einigermaßen gut überein. Es ist sinnvoll, dass der berechnete Wert eine schnellere Schließzeit voraussagen würde, da er keine Reibungskräfte einschließen würde, die die Geschwindigkeit verringern würden.

Die potentielle Energie in der Rattenfalle gespeichert , wenn festgelegt wurde berechnet 3,16 Joules zu sein. Das scheint nicht sehr viel Energie, aber es ist offensichtlich genug, um den Hals einer Ratte zu brechen. Ich habe die Berechnungen für die Mausfalle nicht durchgeführt, aber die Torsionskonstante der Feder wäre viel niedriger als die der Rattenfalle, so dass die Energie, die benötigt wird, um eine Maus zu töten, noch geringer wäre.

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