آموزش ساخت کاردستی با آرمیچر – ۷ کاردستی جالب و سرگرم کننده

در مطالب پیشین مجله فرادرس گفتیم که می‌توان از «آرمیچر» (Armature) به‌عنوان یک قطعه مهم و کلیدی در ساخت وسایلی مانند پنکه رومیزی یا ماشین استفاده کرد. در این مطلب از مجله فرادرس قصد داریم ساخت کاردستی با آرمیچر را توضیح دهیم، به این صورت که در هر بخش، مراحل و ابزارهای مورد نیاز برای ساخت یک وسیله یا یک نوع کاردستی با آرمیچر بیان می‌شود. در ادامه خواهید دید که با ساده‌ترین وسایل در خانه می‌توانیم یک مدار ساده ‌ببندیم و کاردستی‌های سرگرم‌کننده و متنوعی را بسازیم.

نحوه ساخت کاردستی با آرمیچر

آرمیچر یکی از مهم‌ترین قطعات تشکیل‌دهنده یک موتور DC است و در واقع نوعی سیم‌پیچ است که وظیفه عبور جریان الکتریکی از میدان مغناطیسی درون موتور را دارد. علت اینکه در این مطلب روی ساخت کاردستی با آرمیچر تاکید داریم این است که این قطعه باعث تبدیل انرژی الکتریکی به انرژی مکانیکی یا حرکت می‌شود. بنابراین اگر بخواهیم از الکتریسیته برای ایجاد هر نوع حرکتی در کاردستی خود کمک بگیریم، بهترین راه‌حل کاربرد یک آرمیچر است.

در تمام مثال‌هایی که در مورد ساخت کاردستی با آرمیچر بیان خواهیم کرد، باید مدار شکل بالا را ببندیم. منبعی مانند باتری برای ایجاد اختلاف پتانسیل یا ولتاژ در مدار نیاز داریم تا جریان الکتریکی در سیم‌های رسانای حامل جریان جاری شود. همچنین یک کلید برای ایجاد دو حالت روشن و خاموش می‌خواهیم، تا با روشن کردن آن جریان برقرار شود و حرکت بگیریم. اما زمانی که بخواهیم حرکت متوقف شود، کافی است کلید را روی حالت خاموش یا صفر قرار دهیم. گفتیم آرمیچر در ساختاری به نام موتور DC قرار دارد. پس منظورمان از آرمیچر در لیست اقلام موردنیاز، همان موتور DC است.

برای اینکه با طرز کار یک موتور DC بهتر آشنا شوید، به شکل بالا توجه کنید. اجزای مهم و اساسی در یک موتور DC عبارت‌اند از:

• آرمیچر
• «کموتاتور» (Commutator)
• «شافت یا شفت» (Shaft) که گاهی به آن «محور» نیز می‌گویند.
• هسته آهن‌ربای دائمی

اتصال آرمیچر یا موتور DC به جریان الکتریکی مدار، توسط دو پایه آن در انتهای ساختار انجام می‌شود که در شکل قابل مشاهده است. این جریان در داخل ساختار توسط آرمیچر حمل می‌شود و در نهایت با عبور از میدان، موجب چرخش شافت در بخش جلوی قطعه خواهد شد. چرخش شافت، ایجاد حرکت می‌کند. برای مثال اگر یک کش معمولی پلاستیکی دور شافت و یک چرخ بپیچانید، این چرخش از طریق کش به چرخ منتقل خواهد شد و چرخ نیز حرکت می‌کند.

در ادامه با اجرای مراحل ساخت کاردستی با آرمیچر در هر مثال، متوجه خواهید شد که نقش آرمیچر چیست و چطور می‌توانیم با این قطعه ساده و ارزان در کنار کاربرد وسایل در دسترس و دورریختنی در خانه مثل کارتن، سرنگ، چوب بستنی و .. تعدادی کاردستی سرگرم‌کننده بسازیم.

ساخت پمپ هوا با آرمیچر

به‌عنوان اولین مثال برای ساخت کاردستی با آرمیچر، ‌قصد داریم ساخت پمپ باد برای باد کردن یک بادکنک را آموزش دهیم. خواهید دید که با ساخت وسیله زیر با ساده‌ترین وسایلی که در خانه دارید، می‌توانید بادکنک‌های خود را به آسانی و بدون زحمت باد کنید. بخصوص اینکه در ساخت این پمپ نیاز به کاربرد ابزارها و مهارت‌های پیچیده‌تری مانند لحیم‌کاری یا دریل و اره نیست. اما در صورت علاقه‌مندی به بهتر شدن مهارت خود در زمینه لحیم‌کاری، می‌توانید فیلم آموزشی لحیم کاری سخت و نرم فرادرس که لینک آن در ادامه برای شما قرار داده شده است را مشاهده کنید:

کاردستی اول: ساخت پمپ هوا با آرمیچر

شکل زیر اولین کاردستی ساخته شده با آرمیچر را نشان می‌دهد که برای ساخت آن به وسایل زیر نیاز دارید:

• موتور DC یا آرمیچر: یک عدد
• باتری کتابی: یک عدد
• کلید راکر یا صفر و یک: یک عدد
• سر باتری کتابی: یک عدد
• مقداری سیم
• سرنگ: یک عدد
• بادکنک
• کاتر
• چسب حرارتی

مراحلی که برای آموزش ساخت این وسیله بیان می‌شود، عبارت‌اند از:

1. آماده‌سازی ستون پمپ
2. اتصال آرمیچر
3. تکمیل مدار

آماده‌سازی ستون پمپ

ابتدا لوله سرنگ یا محفظه پیستون را از خود پیستون یا سیلندر جدا کنید. سپس توسط یک کاتر با احتیاط هر دو لبه آن را برش دهید و جدا کنید.

اتصال آرمیچر

در مرحله بعدی لازم است با چسب زدن یک لبه‌ لوله سرنگ، آرمیچر را روی آن نصب کنید. دقت کنید که شافت آن، باید داخل لوله قرار بگیرد. مجددا دور لوله سرنگ را چسب بزنید تا کاملا در جای خود محکم شود.

تکمیل مدار

حالا به اضافه کردن قطعات الکترونیکی مانند باتری، کلید و سیم‌ها می‌پردازیم. باتری کتابی را از بغل چسب بزنید و آرمیچر را طبق تصویر زیر روی آن تعبیه کنید، طوری که پایه‌های آرمیچر سمت پایانه‌های باتری قرار بگیرند.

سپس کلید دارای دو پایه را مانند باتری از بغل چسب بزنید و روی آرمیچر و سمت پایه‌های آن قرار دهید.

سر باتری کتابی را به دو پایانه باتری متصل کنید. این وسیله دارای دو سیم با رنگ سیاه و قرمز است که انتهای هر سیم، دارای چند رشته نازک برای گره زدن است. پس به‌راحتی می‌توانید سیم قرمز را به یکی از پایه‌های کلید و سیم سیاه را به یکی از پایه‌های آرمیچر گره بزنید. اگر رشته‌های سیم مشخص نبود، می‌توانید با استفاده از یک انبر مناسب سر سیم را کمی لخت کنید و رشته‌ها را از هم جدا کنید.

در این مرحله، مقداری سیم دیگر با رنگ زرد داریم که در دو سر آن، رشته‌های نازک سیم مشخص هستند. از این سیم برای اتصال پایه باقی‌مانده کلید به پایه دیگر آرمیچر استفاده کنید.

حالا با قرار دادن لبه بادکنک در لبه لوله سرنگ به شکل زیر، اگر کلید را فشار دهید، بادکنک باد می‌شود. در واقع با بستن کلید، مدار هم بسته می‌شود. پس جریان الکتریکی به آرمیچر می‌رسد و آرمیچر آن را به افزایش انرژی جنبشی مولکول‌های هوای داخل لوله سرنگ تبدیل می‌کند. در نتیجه، هوای داخل سرنگ منبسط می‌شود و با ورود به بادکنک، آن را نیز منبسط می‌کند.

کاردستی دوم: ساخت پمپ هوا با آرمیچر برای باد کردن بادکنک

در ادامه آموزش ساخت کاردستی با آرمیچر، در این بخش هم مجددا ساخت پمپ هوا برای باد کردن بادکنک را اجرا می‌کنیم، اما در این مثال از وسایل بیشتری برای ساخت کاردستی استفاده خواهیم کرد. هدف ما از بیان مثال‌های متنوع این است که شما بتوانید با توجه به وسایل و امکاناتی که در خانه در اختیار دارید، انتخاب کنید کدام روش ساخت کاردستی با آرمیچر برای شما مناسب‌تر است.

پس از اینکه یاد گرفتید ساخت پمپ هوا با آرمیچر در بخش قبل به چه صورت انجام شد، برای اینکه پمپ شکیل‌تری داشته باشید، می‌توانید یک پوشش کارتنی برای مدار خود بسازید. برای ساخت این وسیله، به موارد زیر نیاز دارید:

• آرمیچر: یک عدد
• باتری کتابی: یک عدد
• کلید راکر دارای دو پایه: یک عدد
• کانکتور: یک عدد
• مقداری سیم
• سرنگ: یک عدد
• مقداری بادکنک
• مقداری کارتن
• مقداری شلنگ پلاستیکی
• پرگار
• خط‌کش و خودکار
• کاتر
• چسب حرارتی

ساخت این پمپ هوا برای بادکنک شامل سه مرحله زیر است:

1. آماده‌سازی پایه
2. اتصال آرمیچر و تکمیل مدار
3. اتصال ستون پمپ

آماده‌سازی پایه

اگر مقداری کارتن در خانه دارید، با استفاده از خط‌کش و خودکار یک مربع 7 اینچ در 7 اینچ روی آن علامت بزنید و برش دهید. سپس دهانه یک پرگار را به اندازه ‎3 cm باز کنید و دایره‌ای به این شعاع روی کارتن مربعی رسم کنید. دایره را با کاتر جدا کنید.

سپس مقوای کارتنی دیگری بردارید و مستطیلی با ابعاد 4 اینچ در 28 اینچ را روی آن علامت بزنید. این مستطیل را نیز با کاتر جدا کنید. می‌توانید برای اینکه پایه زیباتری داشته باشید، با استفاده از یک ‌خط‌کش و کاتر شیارهای عمودی به شکل زیر روی این مستطیل ایجاد کنید.

مستطیل را دور مقطع گرد تهیه شده در مرحله قبل به شکل بالا قرار دهید. حالا فضای لازم برای قرار دادن مدار و در واقع پایه ستون پمپ آماده است.

اتصال آرمیچر و تکمیل مدار

پس از اینکه مرحله اول از ساخت کاردستی با آرمیچر در این مثال انجام شد، حالا باید مدار را ببندید. قطعات الکترونیکی که در این بخش لازم داریم را در تصویر زیر مشاهده می‌کنید. در ساخت این پمپ به جای سر باتری کتابی در مثال قبل به‌عنوان عامل اتصال‌دهنده اجزای مختلف یا سیم، از یک کانکتور الکتریکی به شکل زیر استفاده خواهیم کرد.

ابتدا باید طبق شکل زیر کانکتور را روی دو پایانه باتری کتابی متصل کنید. سپس سیم سیاه آن را به یک پایه از دو پایه کلید و سیم قرمز آن را به یکی از دو پایه آرمیچر مانند مثال قبل گره بزنید.

در نهایت توسط یک سیم دیگر که در اینجا به رنگ قرمز است، پایه دیگر کلید و آرمیچر را به هم وصل کنید. مدار تکمیل شد و می‌توانید آن را به داخل جعبه کارتنی گرد در مرحله قبل منتقل کنید.

اما لازم است به کلید دسترسی داشته باشید تا بتوانید پمپ را روشن یا خاموش کنید. پس بخش کوچکی به شکل زیر از دیواره پایه کارتنی را برش دهید و کلید را از داخل، در این قسمت بچسبانید.

اتصال ستون پمپ

در آخرین مرحله از ساخت کاردستی با آرمیچر در این مثال، سرنگ را برای تهیه ستون پمپ آماده می‌کنیم. ابتدا لوله یا محفظه پیستون سرنگ را جدا کنید. چون در این پمپ فاصله بین ستون پمپ و آرمیچر زیاد است، لازم است از یک رابط بین ستون و آرمیچر استفاده کنیم. این رابط یک شلنگ پلاستیکی است که به شکل زیر به دهانه سرنگ متصل می‌شود. پس باید در انتخاب شلنگ پلاستیکی از نظر قطر دقت کنید.

برای اتصال ستون به پایه، ابتدا مقطع گرد کارتنی هم‌اندازه با مقطع اول تهیه کنید. سپس حفره‌ای به قطر لوله سرنگ در مرکز آن ایجاد کنید. حالا می‌توانید لوله سرنگ را به شکل زیر در آن قرار دهید.

همچنین شافت آرمیچر را وارد سر دیگر این شلنگ کنید. به این ترتیب اتصال بین شافت و ستون ایجاد شد. با قرار دادن این مقطع روی پایه، پمپ شما آماده کار است. اگر بادکنکی را در دهانه ستون قرار دهید، با زدن کلید و برقراری جریان، بادکنک منبسط یا به اصطلاح باد می‌شود.

یادگیری اصول بستن مدار برای دانش‌آموزان با فرادرس

تا اینجا آموختیم که ساخت کاردستی با آرمیچر بر اساس بستن مداری انجام می‌شود که در بخش اول به آن اشاره کردیم. در تمام مثال‌های این مطلب، همین مدار را با روش‌های مختلف خواهیم بست. بنابراین حتی برای بستن چنین مدار ساده‌ای نیز نیاز به داشتن یک دانش اولیه‌ در مورد اصول الکتریسیته دارید. این مباحث برای دانش‌آموزان در کتاب‌های درسی علوم هشتم و فیزیک یازدهم مطرح شده است. مشاهده فیلم‌های آموزشی زیر از مجموعه فرادرس باعث می‌شود درک عمیق‌تری نسبت به این مفاهیم به‌دست آورید:

1. فیلم آموزش علوم هشتم بخش فیزیک فرادرس
2. فیلم آموزش فیزیک یازدهم فرادرس
3. فیلم آموزش فیزیک یازدهم مرور و حل تمرین فرادرس
4. فیلم آموزش لحیم کاری سخت و نرم فرادرس

همچنین برای اینکه در مورد مفاهیم پر تکرار این مطلب اطلاعات کاملی کسب کنید، می‌توانید از تماشای فیلم‌های آموزشی رایگان فرادرس در این زمینه بهره ببرید:

1. فیلم آموزش رایگان آرمیچر چیست و چگونه کار می کند؟ فرادرس
2. فیلم آموزش رایگان آشنایی با ژنراتور DC فرادرس
3. فیلم آموزش رایگان تشریح اجزای ژنراتور DC فرادرس

ساخت ماشین لباسشویی با آرمیچر

برای ساخت کاردستی با آرمیچر، در این بخش ساخت یک ماشین لباسشویی کوچک به شکل زیر را در نظر گرفته‌ایم. خواهید دید که ساخت بدنه این کاردستی با دم‌دستی‌ترین وسایل مثل کارتن و قوطی نوشابه امکان‌پذیر است. عملکرد این ماشین نیز بر مبنای همان مدار ساد‌ه‌ای است که در ابتدای مطلب تصویر آن را دیدید.

تفاوت مهمی که ساخت این وسیله با ساخت سایر کاردستی‌های این مطلب دارد، نوع آرمیچر بکار رفته است. تصویر آرمیچر دو محوری که در این آموزش بکار می‌رود، در شکل زیر نشان داده شده است. اما از هر دو شافت در این مدار استفاده نمی‌شود و علت کاربرد چنین آرمیچری، فقط محل قرارگیری شافت آن روی بدنه (و نه در انتها) است. این مسئله امکان طراحی مدار در داخل محفظه را ایجاد می‌کند. شما می‌توانید از آرمیچر گیربکس‌دار تک شافت یا تک محوره استفاده کنید.

ساخت ماشین لباسشویی کوچک ما در این بخش منوط به استفاده از ابزارها و قطعات زیر است:

• آرمیچر یا موتور DC گیربکس‌دار تک شافت
• باتری کتابی ‎9 V: یک عدد
• سر باتری کتابی یا کانکتور دارای سیم
• کلید صفر و یک دو یا سه پایه
• مقداری کارتن
• مقداری کارتن
• قوطی نوشابه: دو عدد
• مقداری سمباده
• مقداری پلاستیک
• چند عدد نی پلاستیکی
• چند عدد چوب بستنی
• در بطری آب معدنی: یک عدد
• چسب حرارتی
• کاتر
• خودکار
• هویه و سیم لحیم‌کاری

همچنین مراحل زیر را برای ساخت کاردستی با آرمیچر در این بخش باید طی کنید:

1. ساخت محفظه و در ماشین لباسشویی
2. اتصال آرمیچر و سایر اجزای مدار
3. نصب بدنه

ساخت محفظه و در ماشین لباسشویی

ابتدا باید شش قطعه مربعی شکل کارتنی با ابعاد 10 در 10 سانتی‌متر تهیه کنید. در اولین قدم از ساخت کاردستی با آرمیچر در این مثال، قوطی نوشابه را به‌صورت عمودی روی یکی از سطوح کارتنی مربعی تهیه شده قرار دهید و با مداد محیط مقطع پایینی آن را روی کارتن رسم کنید. همچنین با توجه به ابعاد کلیدی که تهیه کرده‌اید، طرحی از محل قرارگیری کلید را روی کارتن رسم کنید. پس نمای جلویی ماشین که در واقع شامل در و کلید آن است، طراحی شد.

حالا دو بخش بالا را از زمینه با کاتر جدا کنید. همچنین دو مقطع دایره‌ای ابتدا و انتهای هر کدام از قوطی‌های نوشابه را با کاتر ببرید تا به قطعه زیر دست پیدا کنید.

اگر لبه‌های قطعه بالا را سمباده بکشید، دایره وسطی آن به راحتی از لبه جدا می‌شود و در نهایت، حلقه فلزی به شکل زیر خواهید داشت.

در مرحله بعد، وسط این حلقه را با پلاستیک بپوشانید. برش کوچکی از یک چوب بستنی تهیه کنید و روی آن دو برش کوچک‌تر از یک نی پلاستیکی را با فاصله بچسبانید. در نهایت با چسباندن حلقه بالا و قطعه چوبی روی کارتن به شکل زیر، نمای جلویی ماشین تکمیل است. دقت کنید فقط بخشی از محیط حلقه چسب زده شود، طوری که بتوان در ماشین را باز کرد.

می‌توانید همین‌جا کلید را در جایگاهی که در نظر گرفته بودید، قرار دهید. در گام بعدی، لازم است از بدنه قوطی برشی به شکل زیر تهیه کنید و آن را از سمت داخلی نمای جلویی، دور حلقه در چسب بزنید. دقت کنید محیط این حلقه جدید باید به گونه‌ای باشد که بتوانید قوطی دیگر را به‌راحتی در آن قرار دهید.

ته قوطی دیگر را ببرید و آن را وارد این بخش کنید. به این ترتیب، محفظه ماشین لباسشویی شما هم ساخته شد.

اتصال آرمیچر و سایر اجزای مدار

پس از اینکه نمای جلویی و محفظه ماشین لباسشویی را ساختید، حالا نوبت اتصال آرمیچر رسیده است. ابتدا در مرکز در یک بطری آب معدنی حفره‌ای ایجاد کنید. سپس یکی از محورها یا شافت‌ آرمیچر را در این حفره وارد کنید و از داخل چسب بزنید. حالا آرمیچر را پشت محفظه ماشین نصب کنید، طوری که دو پایه آن سمت کلید قرار بگیرد.

در واقع مدار این کاردستی باید داخل محفظه ماشین قرار بگیرد، پس باتری هم در این مرحله و در جایگاه زیر نصب می‌شود. برای اینکه مدار کامل شود، از سیم‌های سر باتری کتابی شروع کنید. دقت کنید اینجا هم می‌توانید مانند مثال‌های قبل سر سیم‌ها را لخت کنید و با گره زدن اتصال ایجاد کنید.

اما اگر امکانات و مهارت لحیم‌کاری دارید، با لحیم کردن پایه‌های آرمیچر و کلید به سر سیم‌های لخت شده، اتصال قوی‌تر و قابل اعتمادتری خواهید داشت. پس طبق شکل زیر، سیم آبی کانکتور باتری به یک پایه آرمیچر و سیم مسی آن به یک پایه کلید لحیم شود.

مقداری سیم اضافه بردارید و دو سر آن را به دو سر باقی‌مانده از کلید و آرمیچر لحیم کنید. مدار ماشین لباسشویی بسته شد.

نصب بدنه

سومین قدم از ساخت ماشین لباسشویی با آرمیچر قرار دادن بدنه ماشین و تکمیل آن است. اگر خاطرتان باشد، در مرحله اول گفتیم که شش ورقه مربعی شکل کارتنی با ابعاد یکسان تهیه کنید. لبه‌های نمای جلویی را چسب بزنید و به ترتیب، هر ضلع ماشین را روی آن تعبیه کنید.

با چسباندن برش کوچکی از لبه گرد یک چوب بستنی روی در ماشین، همه چیز تکمیل است. حالا با فشردن کلید، جریان جاری شده در مدار باعث چرخش شافت آرمیچر خواهد شد. این چرخش به در بطری آب معدنی و سپس به ته قوطی چسبانده شده به‌عنوان محفظه ماشین، منتقل می‌شود.

پس طبق انتظارمان از یک ماشین لباسشویی، محفظه ماشین با زدن کلید می‌چرخد. می‌توانید از تعدادی بادکنک به‌عنوان لباس در داخل ماشین استفاده کنید و نحوه کار کردن آن را مشاهده کنید. همان‌طور که گفتیم، شافت یا محور دیگر این آرمیچر کاربرد خاصی در این مدار نداشت. اما نیاز داشتیم از آرمیچری استفاده کنیم که دارای حداقل یک محور در بدنه باشد.

ساخت هواپیما با آرمیچر

در این بخش برای ساخت کاردستی با آرمیچر، مراحل درست کردن یک هواپیمای کوچک را آموزش می‌دهیم. برای ساخت این وسیله از وسایلی به شرح زیر استفاده می‌شود:

• چوب بستنی: چند عدد
• باتری قلمی: یک عدد
• آرمیچر: یک عدد
• پروانه دارای دو پره: یک عدد
• چرخ: دو عدد
• کلید صفر و یک دو یا سه پایه: یک عدد
• مقداری سیم
• چسب حرارتی
• سیخ چوبی: چند عدد
• قیچی و انبردست
• هویه و سیم لحیم‌کاری

مراحل ساخت هواپیما با آرمیچر در این بخش به‌صورت زیر است:

1. قرار دادن آرمیچر
2. ساخت بال و چرخ‌های هواپیما
3. بستن مدار

پیش از اینکه به اجرای مراحل ساخت این کاردستی بپردازید، پیشنهاد می‌کنیم در صورت تمایل به در اختیار داشتن آموزشی مشابه، مطالعه مطلب «ساخت کولر آبی — آموزش تصویری و گام به گام» از مجله فرادرس را از دست ندهید.

قرار دادن آرمیچر

در اولین مرحله ساخت کاردستی با آرمیچر در این مثال، دو عدد چوب بستنی بردارید و دو انتهای هر کدام را به هم بچسبانید. سپس آرمیچر را بین دو سر دیگر این دو چوب به شکل زیر قرار دهید. حتما سطح بالا و پایین آرمیچر را به چوب‌ها با چسب محکم کنید. دقت کنید که شافت آرمیچر باید به سمت بیرون قرار بگیرد.

ساخت بال و چرخ‌های هواپیما

در گام دوم ساخت کاردستی با آرمیچر در این مثال، دو چوب بستنی دیگر را به شکل عمود بر سطح چوب بالا و پایین آرمیچر مطابق شکل زیر بچسبانید.

حالا یک انتهای چوب بستنی دیگری را به شکل اریب با قیچی برش دهید. این بخش را به شکل زیر در بخش پایین هواپیمای خود نصب کنید تا زیباتر شود.

همچنین می‌توانید یک سیخ چوبی را به اندازه ارتفاع آرمیچر یا فاصله دو چوب بالا و پایین، با انبر برش دهید. با تهیه چهار میله کوچک به شکل زیر و تعبیه آن‌ها در جایگاه‌های زیر، ساخت اسکلت هواپیما تکمیل شده است.

مرحله بعدی آماده‌سازی دو چرخ هواپیما است. اگر در خانه ماشین اسباب‌بازی خراب شده‌ای دارید، می‌توانید چرخ‌های آن را جدا کنید و برای ساخت کاردستی با آرمیچر در این بخش بکار ببرید. فقط کافی است ابتدا مرکز هر چرخ را چسب بزنید. سپس یک میله چوبی را با اندازه مناسب بین دو مرکز به‌عنوان محور دو چرخ قرار دهید.

حالا می‌توانید دو چرخ هواپیما را در جایگاه مناسب به شکل زیر تعبیه کنید.

بستن مدار

در آخرین مرحله از ساخت هواپیما با آرمیچر، اولین قدم این است که کلید را مطابق شکل زیر در قسمت پایین بدنه هواپیما چسب بزنید.

در قدم بعدی، دو عدد سیم را روی دو پایانه باتری قلمی به شکل زیر لحیم کنید. دقت کنید برخلاف باتری کتابی که دو پایانه آن کنار هم و در یک سمت قرار دارند، باتری قلمی دارای دو پایانه در دو سمت مختلف است.

سر دیگر سیم قرمز متصل به باتری را به یک پایه آرمیچر و سر دیگر سیم سیاه متصل به باتری را به یکی از پایه‌های کلید لحیم کنید.

در نهایت با اتصال سیم دیگری بین پایه دیگر آرمیچر و کلید، مدار ما کامل شده است. مشاهده می کنید که در تمام مثال‌های بیان شده، اصول بستن مدار یکی است. حالا با فشار دادن کلید، جریان در مدار ایجاد خواهد دشد. این جریان باعث می‌شود شافت آرمیچر در جلوی هواپیما بچرخد. اما چطور این چرخش حرکت هواپیما را به همراه خواهد داشت؟

اگر یک پروانه دارای دو پره تهیه کنید و آن را به شافت آرمیچر در جلوی هواپیما متصل کنید، با چرخش شافت این پروانه نیز می‌چرخد. بنابراین نیروی پیشران با غلبه بر مقاومت هوا موجب حرکت رو به جلو هواپیما خواهد شد.

ساخت پمپ آب با آرمیچر

به‌عنوان مثالی دیگر از ساخت کاردستی با آرمیچر، در این مثال می‌خواهیم یک پمپ آب بسازیم. انتظاری که از این پمپ داریم این است که با بستن کلید، بتواند آب را از سطحی با ارتفاع کمتر پمپ کند، به این صورت که اگر آن را داخل یک ظرف آب به شکل زیر قرار دادیم، آب از سر نی با فشار خارج شود.

لیست زیر وسایل موردنیاز را نشان می‌دهد:

• نی پلاستیکی خیلی نازک: یک عدد
• ماژیک با لوله پلاستیکی: یک عدد
• در بطری آب معدنی با اندازه‌های مختلف: چند عدد
• آرمیچر گرد دارای سیم: یک عدد
• باتری کتابی: یک عدد
• سر باتری کتابی: یک عدد
• چسب برق
• چسب حرارتی
• باتری
• دریل
• کاتر

و مراحلی که برای ساخت این پمپ آب باید اجرا کنیم، به شرح زیر هستند:

1. آماده‌سازی بدنه پمپ و اتصال آرمیچر
2. تکمیل مدار

آماده‌سازی بدنه پمپ و اتصال آرمیچر

نقطه مرکزی در یک بطری آب معدنی را با دریل سوراخ کنید و سطح داخلی آن را خوب چسب بزنید. مطابق شکل زیر، آرمیچر گرد را درون در بطری قرار دهید، طوری که شافت آن از حفره مرکزی در خارج شود.

در مرحله بعد، برش کوچکی از یک نی پلاستیکی با قطر خیلی کم تهیه کنید. آن را روی در بطری محکم بچسبانید. با استفاده از یک کاتر و با احتیاط، دیواره در بطری دیگری را به شکل زیر ببرید.

در نهایت چهار قطعه سبز رنگ از آن جدا کنید و آن‌ها را به‌ صورت زیر، حول نی سفید بچسبانید.

مجددا در وسط یک عدد در بطری دیگر با اندازه بزرگ‌تر از در آبی رنگ در مرحله قبل، حفره‌‌ای با دریل ایجاد کنید. همچنین مطابق شکل زیر، دیواره‌ آن را نیز سوراخ کنید.

در نهایت با جدا کردن لوله خارجی یک ماژیک از دیگر اجزای آن و برش مایل یک انتها، آن را طبق شکل زیر به در بطری بچسبانید.

لبه داخلی در بطری بالا را چسب بزنید و به‌‌صورت زیر آرمیچر را در آن قرار دهید. سپس لبه‌‌های دو در را روی هم خوب با چسب محکم کنید. برای پوشاندن قسمت پشتی آرمیچر، یک در بطری دیگر به رنگ آبی استفاده کنید و آن را در این نقطه تعبیه کنید. فقط دقت شود که باید جداسازی و برش بخش کوچکی از لبه بطری، جایی که سیم‌های آرمیچر خارج شده‌اند را در نظر داشته باشید.

تکمیل مدار

در آخرین مرحله فقط کافی است سر باتری کتابی را روی آن قرار دهیم. سپس با اتصال سیم‌های آرمیچر به سیم‌های سر باتری توسط مقداری چسب برق، پمپ روشن خواهد شد. در این مثال برای روشن کردن کاردستی ساخته شده از کلید استفاده نکرده‌ایم. کافی است لوله سیاه رنگ پمپ را داخل یک ظرف آب قرار دهیم، با اتصال سیم‌ها به هم دیگر آرمیچر کار می‌کند و چرخش شافت آن، باعث می‌شود آب از ظرف به سمت بالای لوله پمپ شود و از آن خارج شود.

ساخت هلی‌کوپتر با آرمیچر

در این بخش از مطلب ساخت کاردستی با آرمیچر، به توضیح مراحل تهیه یک هلی‌کوپتر با ابتدایی‌ترین امکانات در خانه خواهیم پرداخت. برای ساخت کاردستی زیر به وسایلی مانند:

• کلید صفر و یک: یک عدد
• آرمیچر: یک عدد
• باتری کتابی: یک عدد
• سر باتری کتابی: یک عدد
• بطری آب معدنی بزرگ: یک عدد
• بطری نوشانه کوچک: یک عدد
• نی پلاستیکی بلند: چند عدد
• مقداری کارتن
• چسب حرارتی
• کاتر
• قیچی
• دریل

احتیاج دارید. همچنین مراحل ساخت هلی‌کوپتر با آرمیچر به‌صورت زیر هستند:

1. ساخت بدنه هلی‌کوپتر
2. اتصال آرمیچر و اجزای مدار
3. ساخت پروانه هلی‌کوپتر

ساخت بدنه هلی‌کوپتر

ابتدا بطری آب را از وسط برش دهید. با جدا کردن ته بطری از نیمه آن، در نهایت بخش زیر را خواهید داشت.

مجددا از این بخش یک نوار دایر‌ه‌ای جدا کنید و آن را طبق شکل زیر، از وسط به دو قسمت مساوی تقسیم کنید.

هر کدام از این دو بخش را بین دو عدد نی بچسبانید. در نهایت با خم کردن بخشی از دو نی، شکل زیر را بسازید.

در مرحله بعدی با قرار دادن نیمه بالایی بطری روی دو نوار پلاستیکی در شکل بالا، تقریبا بدنه اصلی هلی‌کوپتر آماده است.

اتصال آرمیچر و اجزای مدار

در این بخش از ساخت کاردستی با آرمیچر، ابتدا لازم است مربعی با ابعاد کلید از روی بدنه هلی‌کوپتر با کاتر جدا شود. سپس برای اینکه کار اتصال اجزای مدار راحت‌تر انجام شود، اول یکی از سیم‌های سر باتری را به یک پایه کلید متصل کنید و بعد کلید را در این حفره ایجاد شده روی بدنه، تعبیه کنید.

حالا برای اینکه آرمیچر را داخل این ساختار قرار دهیم، باید ابتدا بخش دیگری از بدنه بطری را به کمک دریل سوراخ کنیم. شافت آرمیچر در این حفره قرار خواهد گرفت. همچنین بهتر است به کمک چسب آرمیچر را در این نقطه محکم کنید.

با اتصال سیم‌ها مشابه مثال‌های قبل بین باتری و آرمیچر و قرار دادن باتری داخل محفظه بطری، مدار کامل است. در انتهای کار، نیمه پایینی بطری که در اولین قدم برش داده بودید را به این قسمت بچسبانید.

حالا یک بطری نوشابه کوچک بردارید. سر این بطری را ببرید و آن را در قسمت پشتی بدنه هلی‌کوپتر نصب کنید.

اگر در بطری را از روی بدنه بردارید و آن را به‌صورت زیر روی شافت خارج شده از بدنه بچسبانید، پایه اتصال پروانه آماده است. در قدم بعدی ابتدا دو عدد نی دیگر به رنگ سبز را ببرید. سپس هر کدام را در دهانه بطری بچسبانید.

روی یک تکه کارتن، الگوی زیر را رسم کنید. هر بخش را جدا کنید و با چسب زدن آن‌ها به هم، بخش پشتی هلی‌کوپتر را تکمیل کنید.

ساخت پروانه هلی‌کوپتر

حالا می‌رویم سراغ پروانه. هر دو عدد نی را به هم بچسبانید و پروانه هلی‌کوپتر را به شکل زیر با قرار دادن سه جفت نی دوتایی تعبیه کنید. حالا با فشردن کلید و برقراری جریان در مدار، شافت آرمیچر می‌چرخد و موجب چرخش سه پره هلی‌کوپتر خواهد شد. دقت کنید که عامل انتقال چرخش شافت به پره‌ها، همان در بطری است که روی بدنه هلی‌کوپتر چسباندیم.

ساخت ژنراتور الکتریکی با آرمیچر

در بخش‌های گذشته دیدیم که روند کلی ساخت کاردستی با آرمیچر و مدار آن چگونه است. در این بخش قصد داریم مراحل ساخت یک ژنراتور الکتریکی یا مولد برق را گام به گام توضیح دهیم. به هر وسیله‌ای است که انرژی مکانیکی را به انرژی الکتریکی تبدیل کند، مولد برق یا موتور ژنراتور الکتریکی گفته می‌شود. بنابراین احتمالا این حدس را زده باشید که در این مثال کاربرد آرمیچر با مثال‌‌های قبل کاملا متفاوت است.

در تمام مثال‌های قبل، آرمیچر یا موتور DC وسیله‌ای بود که برق را به چرخش تبدیل می‌کرد. در اینجا دو عدد آرمیچر استفاده می‌شود، یکی با هدف تبدیل برق به حرکت و دیگری حرکت یا چرخش را به برق تبدیل می‌کند. در واقع، آرمیچر قطعه‌ای است که اگر در ژنراتور بکار رود، چرخش شافت آن به جریان الکتریکی تبدیل خواهد شد. برای ساخت موتور ژنراتور الکتریکی با آرمیچر، اولین گام تهیه لیست زیر است:

• آرمیچر یا موتور DC پولی‌دار: دو عدد
• کلید صفر و یک دارای دو پایه: یک عدد
• LED دارای سیم: یک عدد
• باتری قلمی دارای سیم: یک عدد
• مقداری سیم
• کش پلاستیکی: یک عدد
• یک تکه مقوای کارتنی با ابعاد 14 در 8 سانتی‌متر
• چوب بستنی: یک عدد
• چسب حرارتی
• هویه و سیم مخصوص لحیم‌کاری

دقت کنید که برای این کاردستی از آرمیچر پولی‌دار به شکل زیر باید استفاده شود تا بتوانید به‌راحتی کش را در شیار آن قرار دهید. ساخت این ژنراتور الکتریکی شامل مراحل زیر است:

1. اتصال آرمیچرها
2. مدار آرمیچر اول
3. مدار آرمیچر دوم

اتصال آرمیچرها

در اولین گام برای ساخت کاردستی با آرمیچر در این بخش، روی کارتن دو آرمیچر را به‌صورت زیر با فاصله چسب بزنید. سپس ارتباط دو آرمیچر را باید برقرار کنید. این ارتباط توسط یک کش پلاستیکی ایجاد خواهد شد، به این شکل که کش را داخل شیار دو پولی هر آرمیچر قرار دهید.

مدار آرمیچر اول

در گام دوم از ساخت کاردستی با آرمیچر، سایر اجزای الکترونیکی مدار را در جایگاه خود قرار می‌دهیم. این وسیله بدنه خاصی ندارد و همین که لامپ بدون اتصال مستقیم به باتری روشن شود، نتیجه مطلوب به‌دست آمده است. ابتدا باتری را مطابق شکل روی برد کارتنی نصب کنید. یک باتری قلمی دارای دو پایانه در دو سمت خود است که به هر کدام یک سیم متصل است. همچنین در این تصویر از یک عایق پی وی سی روی باتری استفاده شده است و به همین دلیل، بدنه باتری مشاهده نمی‌شود.

در همان ردیف باتری، کلید را قرار دهید و در گوشه برد، چوب بستنی را به شکل قائم چسب بزنید تا به‌عنوان ستون لامپ استفاده شود. در نهایت لامپ را نصب کنید. 

حالا باید این قطعات را با سیم به هم وصل کنید. ابتدا تمام پایه‌های آرمیچرها و کلید را لحیم کنید. سپس سیم آبی باتری را به اولین پایه آرمیچر مقابل‌ و سیم زرد باتری را طبق شکل به یکی از پایه‌های کلید لحیم کنید.

یک سیم دیگر بردارید و آن را بین پایه دیگر آرمیچر اول و پایه دیگر کلید لحیم کنید. بنابراین مدار موردنیاز برای انتقال جریان الکتریکی به آرمیچر اول تکمیل شده است. با زدن کلید، باتری مقدار اختلاف پتانسیل لازم برای جاری شدن جریان را ایجاد می‌کند و جریان به آرمیچر اول که مقابل باتری قرار دارد، می‌رسد. جریان در این آرمیچر باعث چرخش شافت خواهد شد. این چرخش به کمک کش موجب چرخش شافت آرمیچر دوم می‌شود.

مدار آرمیچر دوم

در آخرین قدم برای ساخت کاردستی با آرمیچر در این بخش، با اتصال مستقیم دو سیم لامپ به دو پایه آرمیچر دوم مدار این آرمیچر هم تکمیل می‌شود. حالا اگر شافت این آرمیچر بچرخد، چرخش آن به جریان الکتریکی تبدیل خواهد شد و این جریان چراغ را روشن می‌کند.

یادگیری اصول ماشین‌های الکتریکی با فرادرس

در انتهای این مطلب از مجله فرادرس، اگر تمایل دارید به مباحث پیشرفته‌ مرتبط با رشته مهندسی برق گرایش قدرت مسلط شوید، چند فیلم آموزشی مفید از فرادرس را به شما معرفی خواهیم کرد. مشاهده این فیلم‌های آموزشی از مجموعه فرادرس به تقویت دانش شما در مورد اصول حاکم بر عملکرد ماشین‌های الکتریکی و نقش کلیدی آرمیچر در این مباحث کمک خواهد کرد:

1. فیلم آموزش رایگان بررسی ژنراتورهای جریان مستقیم در مبانی مهندسی برق فرادرس
2. فیلم آموزش مبانی مهندسی برق فرادرس
3. فیلم آموزش ماشین های الکتریکی ۱ فرادرس
4. فیلم آموزش ماشین های الکتریکی ۱ مرور و حل مساله فرادرس
5. فیلم آموزش ماشین های الکتریکی ۲ فرادرس
6. فیلم آموزش ماشین های الکتریکی مخصوص فرادرس
7. فیلم آموزش الکترونیک ۱ فرادرس
8. فیلم آموزش مدارهای الکتریکی ۱ فرادرس
9. فیلم آموزش الکترونیک کاربردی، طراحی و پیاده‌ سازی مدارات فرادرس

ساخت جارو برقی با آرمیچر

در  ادامه یادگیری ساخت کاردستی با آرمیچر، در این بخش ساخت یک جارو برقی را طوری آموزش می‌دهیم که بتوانید به راحتی آن را در خانه بسازید. برای ساخت این جارو برقی، وسایلی به شرح زیر را باید در اختیار داشته باشید:

• آرمیچر گرد سیم‌دار: یک عدد
• کلید دو حالته کشویی: یک عدد
• کابل USB: یک عدد
• نی پلاستیکی با قطرهای مختلف: چند عدد
• بطری پلاستیکی (مانند بطری دارو): یک عدد
• پولی کوچک: یک عدد
• نی پلاستیکی قابل خم شدن: چند عدد
• جعبه پلاستیکی آدامس: یک عدد
• دریل انگشتی
• ماژیک، خط‌کش و کاغذ مقوا
• پرگار
• قیچی و انبر مخصوص برش سیم
• سمباده
• اره کوچک مناسب برش ورق پلاستیکی
• هویه و سیم مخصوص لحیم‌کاری

مراحلی که برای ساخت این جارو برقی نیاز است که اجرا شوند، عبارت‌اند از:

1. اتصال آرمیچر و پروانه
2. ساخت بدنه جارو برقی
3. اتصال سایر اجزای مدار

اتصال آرمیچر و پروانه

در اولین قدم باید آرمیچر را در سطح داخلی در قوطی پلاستیکی قرار دهید، اما پیش از آن روی در را به شکل زیر تقسیم‌بندی کنید و نقاط مشخص شده را با دریل انگشتی سوراخ کنید.

حالا می‌توانید آرمیچر را در جای خود قرار دهید. دقت کنید که حتما باید سیم‌های آرمیچر از حفره وسطی خارج شود.

در این مرحله لازم است قطر گردی بطری پلاستیکی را با خط‌کش اندازه بگیرید و روی یک مقوای مناسب، با پرگار دایره‌ای با همین قطر رسم کنید. همچنین یک دایره کوچک‌تر به شعاع تقریبا ‎1 cm در داخل دایره بزرگ‌تر بکشید. در نهایت الگویی به شکل زیر تهیه کنید.

روی بخش تهیه شده چسب بزنید. به نحوه برش هر پره و زاویه‌ای که خم شده است، دقت کنید. حالا پولی مناسب برای این طرح را در مرکز آن بچسبانید. سپس شافت آرمیچر را در این پولی وارد کنید.

پروانه جارو برقی تکمیل شد. حالا در بطری را روی محفظه جارو قرار دهید و ببندید.

ساخت بدنه جارو برقی

در مرحله دوم از ساخت کاردستی با آرمیچر در این مثال، انتهای یک جعبه پلاستیکی آدامس را توسط یک اره کوچک ببرید. شما می‌توانید با توجه به ساختار جارو برقی که می‌خواهیم بسازیم، از هر وسیله جایگزین دیگری استفاده کنید. لبه‌های بخش بریده شده را سمباده بکشید تا نرم شود و در مرکز آن، با دریل انگشتی حفره‌ای ایجاد کنید.

حالا یک عدد نی پلاستیکی که طبق شکل قابلیت خم شدن داشته باشد را انتخاب کنید تا به‌عنوان لوله جارو برقی بتوانیم از آن استفاده کنیم. در سر آن یک برش اریب ایجاد کنید و همین سر را روی حفره بخش بالا بچسبانید.

سر دیگر این لوله باید به محفظه قوطی متصل شود. پس با توجه به ارتفاع پره‌ها داخل محفظه، یک نقطه مناسب روی بدنه محفظه تعیین کنید. توسط دریل این نقطه را سوراخ کنید، طوری که بتوانید سر دیگر لوله را در این قسمت تعبیه کنید. لوله و محفظه جارو برقی شما آماده است.

اتصال سایر اجزای مدار

در آخرین گام از ساخت جارو برقی با آرمیچر، اول کلید را روی جارو نصب ‌می‌کنیم، به این ترتیب که یک در بطری آب معدنی بردارید و ابعاد کلید را روی آن علامت بزنید. کلید را در این قسمت جای‌گذاری کنید.

بخش USB کابل را با یک انبر مخصوص جدا کنید. با لخت کردن سر کابل، رشته‌های دو سیم آن را طبق شکل زیر از هم جدا کنید.

سیم قرمز این کابل را به یکی از پایه‌های کلید لحیم کنید.

در قوطی محفظه جارو را بردارید و پس از کوتاه کردن سیم‌های آرمیچر داخل آن، یکی از این سیم‌ها را به پایه وسطی کلید مثل تصویر بالا لحیم کنید. همچنین سیم دیگر آرمیچر باید به سیم سیاه کابل گره زده شده و لحیم شود. حالا اگر دقت کرده باشید، قرار دادن در بطری آبی رنگ روی محفظه با توجه به کابل مشکی خروجی از زیر آن، آسان نیست. پس بهتر است بخشی از لبه این در را جدا کنید تا کابل از این قسمت خارج شود.

مدار جارو برقی تکمیل شد. با اتصال USB به منبع و پس از زدن کلید، جریان داریم. چرخش شافت آرمیچر باعث چرخش پروانه جارو برقی خواهد شد. در نتیجه به علت اختلاف فشار، در محفظه و لوله جارو مکشی ایجاد می‌شود که می‌تواند آلودگی‌ها را به داخل جذب کند.