آموزش ساخت ماشین با آرمیچر – از صفر تا صد

«آرمیچر» (Armature) نوعی سیم‌پیچ است که برای تبدیل انرژی الکتریکی به انرژی مکانیکی یا حرکت در وسایل مختلفی از جمله در یک پنکه رومیزی ساده بکار می‌رود. در این مطلب از مجله فرادرس قصد داریم توضیح دهیم برای ساخت ماشین با آرمیچر از صفر تا صد به چه وسایلی نیاز است و چه مراحلی را باید طی کنید. همچنین با توجه به اینکه در این آموزش هفت مثال مختلف ارائه شده است، این امکان برای شما وجود دارد تا با در نظر گرفتن وسایلی که در منزل دارید، انتخاب کنید با چه روشی ماشین خود را بسازید.

نحوه ساخت ماشین با آرمیچر

کار اصلی آرمیچر در وسایل مختلف تبدیل انرژی الکتریکی به انرژی مکانیکی است. بنابراین ساخت ماشین با آرمیچر می‌تواند یک راه حل مناسب برای استفاده از الکتریسیته و تبدیل آن به حرکت محسوب شود. شکل زیر مدار ساخت ماشین با آرمیچر را نشان می‌دهد که در تمام مثال‌های این مطلب رعایت شده است. در ادامه خواهیم دید که برای ساخت سایر اجزا یا چرخ‌های ماشین‌ می‌توانیم از وسایل ساده‌ و دورریختنی که در اطراف ما وجود دارد، مانند در بطری آب معدنی، کارتن، چوب بستنی یا نی پلاستیکی استفاده کنیم.

مهم‌ترین بخش مدار بالا با هدف ساخت ماشین و حرکت آن، آرمیچر یا همان موتور DC است. اگر بخواهیم دقیق‌تر صحبت کنیم، آرمیچر در واقع یک نوع سیم‌پیچ است که در داخل یک موتور DC یا یک ژنراتور قرار می‌گیرد. شکل زیر بخش‌های مختلف یک موتور DC از جمله آرمیچر، «کموتاتور» (Commutator) و هسته آهنی را نشان می‌د‌هد.

موتورهای DC که ما در این مطلب استفاده می‌کنیم، اغلب به شکل زیر هستند و همان‌طور که در شکل مشاهده می‌کنید این قطعه دارای یک میله کوچک به نام «شافت یا شفت» (Shaft) در قسمت جلو و دو پایانه در سمت دیگر است. معمولا برای اتصال آرمیچر یا موتور DC به جایگاه مناسب از شافت استفاده می‌شود. همچنین سیم‌های حامل جریان از منبع تغذیه به دو پایانه انتهایی آرمیچر متصل می‌شوند.

دومین وسیله‌ای که برای ساخت این نوع ماشین نیاز داریم، منبعی برای تامین جریان الکتریکی یا منبع ولتاژ است که برای ساخت یک ماشین ساده با آرمیچر، استفاده از باتری‌های معمولی مناسب است. اما برای اینکه جریان از باتری به آرمیچر برسد، با توجه به مدار بالا به سیم و کلید هم نیاز داریم. به این ترتیب با بستن کلید، جریان در مدار جاری می‌شود و به آرمیچر می‌رسد. سپس آرمیچر با انتقال جریان در میدان مغناطیسی داخل موتور DC باعث می‌شود الکتریسیته به حرکت ماشین تبدیل شود. خواهیم دید که این حرکت می‌تواند توسط چرخش یک پروانه یا چرخش چرخ‌های ماشین موجب راه افتادن ماشین شود.

در ادامه با ما همراه باشید تا ببینیم چگونه با استفاده از تعداد و اشکال مختلف آرمیچر، باتری، کلید و همچنین کاربرد وسایل ساده‌ای مانند چوب بستنی یا کارتن می‌توانیم ساخت ماشین با آرمیچر را به شیوه‌های متنوع اجرا کنیم.

ساخت ماشین با آرمیچر بدون کلید

به‌عنوان اولین مثال از ساخت ماشین با آرمیچر، توضیح مراحل ساخت یک ماشین خیلی کوچک یا Mini Car را در نظر گرفته‌ایم. همان‌طور که در شکل زیر مشاهده می‌کنید، ساده‌ترین ماشینی که می‌توانیم بسازیم باید حداقل دارای سه چرخ، یک باتری و یک آرمیچر باشد. نکته مهم مدار این بخش این است که در آن از هیچ کلیدی استفاده نخواهیم کرد. وسایل موردنیاز برای ساخت این ماشین کوچک و ساده عبارت‌اند از:

• یک عدد آرمیچر
• یک عدد باتری کتابی ‎9 V
• یک عدد سر باتری کتابی
• سه عدد در بطری آب معدنی
• یک عدد سیخ چوبی
• یک عدد نی پلاستیکی
• دو عدد کش پلاستیکی
• یک عدد میخ
• انبردست معمولی
• فندک
• قیچی
• چسب حرارتی

دقت کنید با توجه به توضیحات بخش قبل، متوجه شدیم که آرمیچر بخش مهم یک موتور DC محسوب می‌شود. بنابراین در توضیحات مراحل ساخت یا لیست اقلام موردنیاز، همواره منظورمان از آرمیچر همان موتور DC است و برعکس. در ادامه این بخش ساخت ساده‌ترین مینی کار الکتریکی ممکن را گام به گام توضیح می‌دهیم که شامل مراحل زیر است:

1. آماده‌سازی چرخ‌های عقب ماشین
2. آماده‌سازی بدنه ماشین با باتری
3. اتصال چرخ جلویی و آرمیچر
4. اتصال سیم‌ها و تکمیل مدار

آماده‌سازی چرخ‌های عقب ماشین

معمولا اولین مرحله ساخت ماشین با آرمیچر، به آماده‌سازی چرخ‌های ماشین اختصاص داده می‌شود. برای چرخ‌های ماشین در این مثال از چند در بطری آب معدنی استفاده می‌شود که لازم است در مرکز آ‌ن‌ها یک حفره ایجاد شود تا توسط محور به هم متصل شوند. برای ایجاد حفره، ابتدا یک عدد میخ را توسط انبردست نگه دارید و به شکل زیر توسط فندک سر آن را حرارت دهید.

پس از این میخ خوب داغ شد، سعی کنید توسط انبردست آن را وارد مرکز در بطری کنید تا حفره موردنظر ایجاد شود. این کار را برای هر سه در تکرار کنید.

حالا یک عدد سیخ چوبی را به‌وسیله انبردست برش دهید تا دو محور مساوی به شکل زیر داشته باشید.

سپس یکی از این میله‌های چوبی را در حفره یکی از چرخ‌ها وارد کنید.

آماده‌سازی بدنه ماشین با باتری

در مینی کاری که می‌خواهیم بسازیم، بدنه ماشین همان باتری است. بنابراین با قرار دادن باتری و بستن مدار، ماشین تکمیل می‌شود. ابتدا برشی با ابعاد زیر از نی پلاستیکی به شکل زیر تهیه کنید.

سپس انتهای باتری کتابی خود را چسب بزنید و نی بریده شده را به آن بچسبانید.

طبق شکل زیر، ی که در مرحله اول ساختید را در این نی وارد کنید. در انتهای این محور، از یک در بطری دیگر استفاده کنید تا دو چرخ ماشین به یک محور متصل شوند.

سطح داخلی چرخ‌ها را به شکل زیر چسب بزنید تا محور چوبی کاملا در جایگاه خود محکم شود. حالا می‌توانید با چرخاندن چرخ‌ها، عملکردشان را امتحان کنید.

اتصال چرخ جلویی و آرمیچر

تا این مرحله از ساخت ماشین با آرمیچر، دو چرخ عقب و بدنه مینی کار ساخته شده است. در این قسمت نصب چرخ جلویی و سایر اجزای مدار مثل آرمیچر را توضیح می‌دهیم. ارتباط چرخ جلویی با دو چرخ عقب در این ماشین که دارای سه چرخ است، از طریق محور چوبی و آرمیچر انجام می‌شود. یک محور چوبی که در مرحله اول ساخته بودیم باقی مانده است. آن را طبق شکل زیر، در یک سمت از باتری و نه در وسط آن بچسبانید.

حالا انتهای آرمیچر را چسب بزنید و به‌صورت زیر روی محور چوبی آن را نصب کنید. با قرار دادن چرخ سوم در شافت آرمیچر، خواهید دید که در این پیکربندی چگونه طول آرمیچر موجب ایجاد تعادل در جلوی ماشین شده است.

برای اینکه چرخ سوم روی شافت محکم شود، حتما از مقداری چسب در انتهای شافت خروجی از چرخ استفاده کنید. همچنین دو عدد کش پلاستیکی را دور این چرخ قرار دهید.

اتصال سیم‌ها و تکمیل مدار

در آخرین مرحله از ساخت ماشین با آرمیچر، با اتصال اجزای الکترونیکی مانند کلید و سیم‌ها به باتری، باید جریان را در مدار ایجاد کنیم. برای این بخش باید از سر باتری کتابی که به‌صورت زیر شامل دو سیم سیاه و قرمز است، استفاده کنید.

پس از اینکه طبق شکل زیر دو پایانه این وسیله را روی دو پایانه باتری قرار دادید، دو سیم آن را به دو پایه آرمیچر متصل کنید. برای این کار کافی است انتهای هر سیم را داخل پایه کنید و بچرخانید تا محکم شود.

مدار ماشین تکمیل شده است. با توجه به اینکه شافت آرمیچر مستقیما به چرخ جلویی متصل است، با اتصال تمام سیم‌های مدار و برقراری جریان، انرژی مکانیکی تولید شده در آرمیچر باعث چرخش چرخ جلویی خواهد شد. با قرار دادن ماشین روی زمین، ماشین شروع به حرکت خواهد کرد.

برای توقف ماشین فقط کافی است سر باتری کتابی را از روی آن جدا کنیم. در واقع این عمل همان کار کلید را انجام می‌دهد. پس دیدیم که بدون نیاز به نصب کلید، توانستیم مدار این ماشین ساده را تمام کنیم.

یادگیری ساخت ماشین با آرمیچر در فرادرس

تا اینجا یاد گرفتیم که چگونه با کمترین امکانات در خانه، ساخت ماشین با آرمیچر را اجرا کنیم. همان‌طور که متوجه شده‌اید، ساخت مدار ماشین و اتصال اجزای مختلف آن برای یک دانش‌آموز مقطع متوسطه نیازمند داشتن دانش اولیه‌ای از مبانی الکتریسیته است. این مباحث در کتاب‌های علوم تجربی هشتم بخش فیزیک و فیزیک پایه یازدهم آورده شده است. بنابراین پیش از اینکه مثال‌های متنوع‌تری در مورد ساخت ماشین با آرمیچر ببینید، پیشنهاد می‌کنیم فیلم‌های آموزشی زیر از مجموعه فرادرس را مشاهده کنید:

1. فیلم آموزش رایگان آرمیچر چیست و چگونه کار می کند؟ فرادرس
2. فیلم آموزش علوم هشتم بخش فیزیک فرادرس
3. فیلم آموزش فیزیک یازدهم فرادرس
4. فیلم آموزش فیزیک یازدهم مرور و حل تمرین فرادرس
5. فیلم آموزش لحیم کاری سخت و نرم فرادرس
6. فیلم آموزش رایگان آشنایی با ژنراتور DC فرادرس
7. فیلم آموزش رایگان تشریح اجزای ژنراتور DC فرادرس

ساخت ماشین با آرمیچر و کلید

در بخش قبل یاد گرفتیم چگونه ساخت ماشین با آرمیچر را بدون استفاده از کلید و تنها با سه چرخ اجرا کنیم. در این بخش می‌خواهیم ساخت ماشین با آرمیچر را با چهار چرخ و یک کلید پیش ببریم. همچنین تفاوت مهمی که ساخت این ماشین با بخش قبل دارد این است که برقراری اتصالات در این بخش به کمک لحیم‌کاری انجام می‌شود. با توجه به اینکه لحیم‌کاری یک مهارت عملی محسوب می‌شود، بنابراین مشاهده فیلم آموزشی لحیم کاری سخت و نرم فرادرس در قالب تصویر و صدا قطعا به شما در تقویت این مهارت کمک خواهد کرد. لینک این فیلم در ادامه قرار داده شده است:

شکل زیر تصویر نهایی ماشین این بخش را نشان می‌دهد که در آن لوازم زیر بکار رفته‌اند:

• یک عدد آرمیچر
• یک عدد باتری کتابی ‎9 V
• یک عدد سر باتری کتابی
• یک عدد کلید راکر دو حالته کوچک
• چهار عدد در بطری آب معدنی
• یک عدد سیخ چوبی
• یک عدد نی پلاستیکی
• یک عدد کش پلاستیکی
• یک عدد چوب بستنی
• چسب حرارتی
• انبر برش سیم
• هویه و سیم مخصوص لحیم‌کاری
• خط‌کش و خودکار
• دریل
• اره مناسب برای برش چوب بستنی

مراحلی که لازم است برای ساخت ماشین دارای چهار چرخ با آرمیچر و کلید طی کنیم، به‌صورت زیر هستند:

1. اتصال اجزای الکترونیکی
2. آماد‌ه‌سازی چرخ‌های ماشین
3. اتصال بدنه به چرخ‌ها و حرکت ماشین

در ادامه این بخش توضیح هر مرحله را با تصاویر مرتبط برای شما قرار داده‌ایم تا به‌راحتی موفق به ساخت ماشین شوید.

اتصال اجزای الکترونیکی

در این بخش برای ساخت ماشین با آرمیچر از اتصال اجزای الکترونیکی مانند باتری، کلید و آرمیچر به هم شروع می‌کنیم. ابتدا طبق تصویر زیر، آرمیچر را روی باتری بچسبانید.

سپس سر باتری کتابی را مانند مثال قبل روی دو پایانه باتری نصب کنید.

دقت کنید در این مرحله باید کلید روی آرمیچر چسب زده شود اما پیش از این کار، ابتدا توسط سیم‌ها اتصال لازم بین سه عنصر باتری، کلید و آرمیچر را برقرار کنید. به این صورت که با استفاده از یک قیچی مخصوص، ابتدا یکی از سیم‌‌های باتری را (برای مثال سیم سیاه) کوتاه کنید و با احتیاط قسمتی از روکش سیم را از سر آن جدا کنید.

این کار برای این است که بتوانید اتصال محکمی بین این سیم و یکی از پایه‌های کلید توسط عملیات لحیم‌کاری طبق شکل زیر ایجاد کنید.

حالا سیم سیاهی که جدا کردید را روی پایه دیگر کلید لحیم کنید. همچنان برای اینکه بتوانیم راحت‌تر سیم‌ها را به کلید لحیم کنیم، کلید روی آرمیچر چسب زده نمی‌شود.

پس از اینکه دو سیم به دو پایه کلید متصل شدند، حالا می‌توانیم کلید را روی آرمیچر با چسب ثابت کنیم. به نحوه قرار دادن کلید روی آرمیچر دقت کنید.

پس تا اینجا سیم سیاه باتری را به یکی از پایه‌های کلید متصل کردیم. همچنین اضافه سیم سیاه باتری را به پایه دیگر کلید لحیم کردیم. بنابراین یک سر این سیم آزاد است. با کمک قیچی سر این سیم را لخت کنید و آن را به یکی از پایه‌های آرمیچر لحیم کنید. در ادامه سیم قرمز باتری را نیز به پایه دیگر آرمیچر لحیم کنید. اگر سیم قرمز باتری بلند است، با توجه به فاصله کم بین اجزا می‌توانید اضافه آن را پیش از لحیم ببرید. حالا کلید، آرمیچر و باتری به هم متصل شده‌اند.

آماد‌ه‌سازی چرخ‌های ماشین

در این مرحله ابتدا عرض باتری را با خط‌کش اندازه‌گیری کنید. در ماشینی که تصاویر آن را مشاهده می‌کنید، عرض باتری حدودا ‎2.5 cm شد. از یک نی پلاستیکی دو قطعه با همین اندازه برش دهید. همچنین دو قطعه با طول ‎6.5 cm از یک سیخ چوبی جدا کنید.عدد 13خط‌کش را در ابتدای یک چوب بستنی قرار دهید و مطابق شکل هر ‎2 cm علامت بزنید.

سپس روی چوب بستنی را به شکل زیر تقسیم‌بندی کنید و چهار نقطه را با خودکار علامت بزنید. با احتیاط به کمک یک دریل حفره‌هایی به شکل زیر در محل چهار نقطه ایجاد کنید. دقت کنید که قطر این حفره‌ها باید اندازه‌ای باشد که به‌راحتی بتوانیم میله‌های چوبی تهیه شده در مرحله قبل را از داخل این‌ها رد کنیم.

در نهایت با استفاده از یک اره مناسب چهار قطعه زیر را از این چوب بستنی ببرید. این قطعات در واقع کار «پولی» (Pulley) را انجام می‌دهند. به این ترتیب محورها و قطعات لازم برای بستن چرخ‌های ماشین تهیه شد.

در این مرحله یکی از محورهای چوبی را وارد یکی از پولی‌ها کنید. با وارد کردن تصویر زیر داخل در بطری مطمئن شوید که پولی کاملا در دهانه در بطری قرار می‌گیرد. سپس با تنظیم طول لازم، میله را به پولی بچسبانید.

سمت دیگر میله چوبی را وارد یکی از برش‌های نی پلاستیکی کنید و در انتها مجددا یک پولی دیگر قرار دهید. به کمک چسب جایگاه پولی‌ها را ثابت کنید.

با چسباندن دو طرف محور چوبی به محیط داخلی دو عدد در بطری، محور و چرخ‌های ماشین آماده است. همین مراحل را برای دو چرخ دیگر ماشین تکرار کنید.

اتصال بدنه به چرخ‌ها و حرکت ماشین

با چسباندن محور اصلی هر دو چرخ به جلو و عقب باتری طبق شکل زیر، ماشین تکمیل می‌شود. اما سوالی که اینجا ممکن است مطرح شود این است که پس از بستن کلید و برقراری جریان در مدار، چگونه حرکت آرمیچر به چرخ‌ها منتقل می‌شود و ماشین حرکت می‌کند؟ پاسخ این سوال در یک مرحله ساده است که در انتها حتما باید روی ماشین اجرا کنیم.

اگر به اولین عکس از این بخش دقت کنید، یک کش پلاستیکی معمولی به رنگ بنفش دور شافت آرمیچر و محور نزدیک به شافت، قرار دارد. این کش باعث می‌شود حرکت یا انرژی مکانیکی تولید شده در موتور DC یا آرمیچر به یکی از محورهای بین دو چرخ از ماشین منتقل شود. در نتیجه با بستن کلید و چرخش دو چرخ و پس از قرار گرفتن ماشین رو یک سطح، ماشین حرکت می‌کند. دو چرخ دیگر نیز با حرکت ماشین می‌چرخند و به کاهش اصطکاک بین ماشین و زمین و حرکت راحت‌تر ماشین کمک خواهند کرد.

ساخت ماشین با آرمیچر و دو پولی

در این بخش می‌خواهیم نحوه ساخت ماشین با آرمیچر را با استفاده از دو پولی پلاستیکی نشان دهیم. در این مثال جعبه بیسکوییت به‌‌عنوان بدنه اصلی ماشین بکار می‌رود و در نهایت، ماشینی به شکل زیر را خواهیم ساخت.

برای ساخت ماشین با آرمیچر در این مرحله به وسایل زیر نیار دارید:

• یک عدد موتور DC یا آرمیچر
• دو عدد باتری قلمی
• نگهدارنده باتری قلمی (مناسب برای دو باتری و دارای سیم)
• یک عدد کلید کشویی
• یک عدد جعبه بیسکوییت
• دو عدد نی پلاستیکی
• دو عدد پولی پلاستیکی با اندازه‌های مختلف
• یک عدد کش پلاستیکی
• یک عدد سیخ چوبی
• چهار عدد در بطری آب معدنی
• کاتر
• چسب حرارتی
• انبر مناسب برای برش سیم
• دریل

اگر خاطرتان باشد در مثال‌های قبل از باتری کتابی استفاده کردیم و در این مثال ماشین با باتری قلمی حرکت می‌کند. در آموزش ما اینکه کدام یک از این دو نوع باتری را استفاده کنیم، تفاوت چندانی در نتیجه ایجاد نمی‌کند. اما چنانچه تمایل دارید اطلاعات بیشتری در مورد علت استفاده از باتری‌های مختلف کسب کنید، مطالعه مطلب «انواع باتری – از صفر تا صد» از مجله فرادرس به شما کمک خواهد کرد. پس از تهیه لوازم بالا، می‌توانید با اجرای مراحل زیر ماشین این بخش را بسازید:

1. آماده‌سازی بدنه و چرخ‌های ماشین
2. نصب اجزای الکترونیکی مدار

آماده‌سازی بدنه و چرخ‌های ماشین

اولین مرحله از ساخت ماشین با آرمیچر برش بخشی از جعبه بیسکوییت مشابه چیزی است که در تصویر زیر می‌بینید.

سپس دو عدد نی پلاستیکی را مطابق شکل روی جعبه‌ بچسبانید. حتما در نظر داشته باشید که دو انتهای نی از هر طرف به یک اندازه بیرون از جعبه قرار بگیرد. می‌توانید با اندازه‌گیری، این کار را دقیق‌تر انجام دهید.

پس از اینکه مطمئین شدید چسب خشک شده است، بخشی از نی سمت چپ را از وسط با کاتر یا قیچی ببرید، چون قرار است در این قسمت ارتباط بین چرخ‌های ماشین با آرمیچر برقرار شود. پس لازم است از یک وسیله ارتباطی بین شافت آرمیچر و چرخ‌ها استفاده کنیم که این وسیله پولی و تسمه یا در اینجا همان کش پلاستیکی نام دارد. در واقع پولی و کش حرکت تولید شده در آرمیچر یا موتور DC را به چرخ‌ها منتقل می‌کنند و باعث می‌شوند چرخ‌ها بچرخند.

پولی بزرگ‌تر و کش پلاستیکی را از یک سیخ چوبی رد کنید. پولی را از دو سمت بیرونی‌اش روی میله چوبی چسب بزنید تا در جای خود ثابت شود. طول و قطر این میله چوبی باید جهت قرار گرفتن داخل نی بریده شده به شکل زیر مناسب باشد.

نقطه مرکزی چهار عدد در بطری آب معدنی را با استفاده از دریل سوراخ کنید. سپس هر کدام از این چرخ‌ها را از یک انتهای نی‌های پلاستیکی عبور دهید. به این ترتیب چرخ‌های ماشین روی بدنه آن نصب شدند. حتما خروجی چرخ روی نی را چسب بزنید تا محکم شود.

نصب اجزای الکترونیکی مدار

پس از اینکه بدنه و چرخ‌های ماشین را درست کردیم، حالا می‌توانیم مدار الکترونیکی ساخت ماشین با آرمیچر را ببندیم. ابتدا نگهدارنده باتری‌های قلمی را در جایگاه نشان داده شده در شکل زیر قرار دهید.

در مرحله بعدی، پولی کوچکتر را داخل شافت آرمیچر قرار می‌دهیم. همچنین کش پلاستیکی را در شیار پولی بزرگ و کوچک قرار دهید تا این دو به هم متصل شوند. سپس آرمیچر را به شکل زیر روی بدنه چسب بزنید تا ثابت شود.

حالا سیم سیاه نگهدارنده را به یک سر آرمیچر متصل کنید. اگر دقت کنید سر سیم‌ها باید با انبر مناسب کمی لخت شوند تا بتوانید رشته‌های سیم را به حفره پایه آرمیچر گره بزنید.

کلید را مطابق شکل زیر روی لبه جعبه با چسب نصب کنید. سیم قرمز نگهدارنده را با انبر ببرید. یک سر سیم متصل به نگهدارنده را به کلید گره بزنید. دو سر سیم قرمز باقی‌مانده را به یک پایه کلید و آرمیچر گره بزنید. به این ترتیب مدار ما کامل می‌شود.

حالا دو باتری قلمی را در جایگاه خود داخل نگهدارنده قرار دهید. با فشار دادن کلید و بسته شدن مدار، جریان از باتری‌ها به آرمیچر می‌رسد و حرکت شافت آرمیچر به پولی کوچک دور آن منتقل می‌شود. کش پلاستیکی داخل شیار این پولی، حرکت آرمیچر را به پولی بزرگ بین دو چرخ ماشین منتقل می‌کند و در نهایت چرخ‌ها می‌چرخند. با چرخش این چرخ‌ها و حرکت ماشین، دو چرخ دیگر ماشین هم شروع به چرخش خواهند کرد.

ساخت ماشین با آرمیچر و پروانه

در این مثال برای ساخت ماشین با آرمیچر ماشینی را در نظر گرفته‌ایم که با استفاده از یک ملخ یا پروانه ساده شامل دو پره حرکت می‌کند. در این ماشین یک پنکه ساده در قسمت عقب ماشین تعبیه می‌شود که با بستن کلید و برقراری جریان، آرمیچر در پنکه شروع به کار می‌کند. به این ترتیب با حرکت پره‌‌های پنکه، هوای اطراف ماشین به عقب زده می‌شود و ماشین رو به جلو حرکت می‌کند. در ادامه برای اینکه ببینیم این ماشین چطور ساخته می‌شود، با ما همراه باشید.

وسایلی که برای ساخت این ماشین نیاز داریم، عبارت‌اند از:

• شش عدد در بطری آب معدنی
• دریل معمولی (مناسب برای سوراخ کردن در بطری آب)
• سه عدد دی وی دی (DVD)
• چسب حرارتی
• دو عدد سیخ چوبی
• قیچی یا انبر (مناسب برای بریدن سیخ چوبی)
• دو عدد نی پلاستیکی
• دو عدد چوب بستنی
• یک تکه کارتن با ابعاد 9 در 7 سانتی‌متر
• یک عدد لوله پی وی سی (PVC)
• یک عدد موتور DC آرمیچر
• یک عدد پروانه با دو پره پلاستیکی
• یک عدد باتری لیتیومی سیم‌دار با ولتاژ ‎3.7 V
• یک عدد کلید فشاری سه‌ پایه
• دو رشته سیم با رنگ‌های مختلف
• ابزارهای لازم برای لحیم‌کاری

در ادامه مراحل ساخت این ماشین را که شامل موارد زیر است، توضیح خواهیم داد.

1. ساخت چرخ‌های ماشین
2. ساخت پنکه
3. اتصال اجزای الکترونیکی مدار

ساخت چرخ‌های ماشین

در اولین مرحله برای ساخت ماشین با آرمیچر در این بخش لازم است نقطه مرکزی در بطری‌ها را با استفاده از یک دریل معمولی و با رعایت احتیاط سوراخ کنید. حتما دقت کنید قطر حفره‌ای که ایجاد می‌کنید باید به اندازه‌ای باشد که بتوانید به‌راحتی سیخ چوبی را از داخل آن رد کنید. سپس قسمت مرکزی هر کدام از DVDها را چسب بزنید و در بطری را روی آن نصب کنید. همین کار روی سمت دیگر هر DVD تکرار کنید، طوری که روی هر DVD طبق شکل زیر دو در نصب شود.

حالا یک عدد سیخ چوبی را با استفاده از یک قیچی یا انبر مناسب برش دهید و آن را از حفره در بطری روی هر DVD رد کنید. یک عدد نی پلاستیکی داشتیم که لازم است آن را به چند قسمت مساوی به شکل زیر تقسیم کنید، طوری که هر قسمت سیخ چوبی در دو طرف DVD را بپوشاند. دقت کنید اندازه‌ها دقیق تنظیم شوند.

حالا هر دو انتهای میله هر چرخ را چسب می‌زنیم و دو چوب بستنی هم‌اندازه را به شکل زیر روی هر چرخ نصب می‌کنیم.

انتهای دیگر هر چوب بستنی را نیز چسب می‌زنیم و از قطعات بریده شده از نی پلاستیکی روی این بخش‌ها به شکل زیر می‌چسبانیم. سپس سیخ چوبی را از داخل این دو قطعه نی رد می‌کنیم.

یکی از چرخ‌ها را در یک سر سیخ چوبی و چرخ دیگر را در سر دیگر سیخ قرار می‌دهیم. ‌می‌توانید از قسمت بیرونی داخل هر حفره مقداری چسب بزنید تا هر چرخ در جای خود محکم شود.

ساخت پنکه

در این مرحله ابتدا کارتن با ابعاد داده شده را مطابق شکل زیر روی بخشی از دو چوب بستنی رابط چرخ‌ها می‌چسبانیم.

حالا لوله PVC که تهیه کرده‌ایم را روی بخش کارتنی ماشین به‌صورت عموی می‌چسبانیم تا ستون پنکه را نصب کرده باشیم. همچنین یک عدد موتور DC یا آرمیچر داشتیم که در این بخش آن را به شکل زیر روی ستون پنکه قرار می‌دهیم.

برای تکمیل پنکه، لازم است ملخ آن را که شامل دو پره است، به‌صورت زیر در شافت آرمیچر وارد کنیم.

اتصال اجزای الکترونیکی مدار

در انتها با قرار دادن باتری لیتیومی سیم‌دار روی پایه کارتنی به شکل زیر و همچنین تعبیه کلید در مکانی که مشاهده می‌کنید، تقریبا اجزای اصلی مدار ماشین در جایگاه مناسب خود قرار گرفته‌اند.

حالا لازم است آرمیچر را به باتری و کلید متصل کنیم تا با بستن کلید و اتصال اجزای مدار، جریان به آرمیچر برسد. ابتدا دو سیم قرمز و مشکی را به دو سر آرمیچر لحیم می‌کنیم.

سپس سیم سیاه متصل به آرمیچر را به یکی از پایه‌های کلید متصل می‌کنیم و سیم قرمز متصل به آرمیچر را به سیم قرمز باتری گره می‌زنیم. سیم سیاه باتری هم به پایه دیگری از کلید لحیم می‌شود. حالا مدار ما تکمیل شده است.

دقت کنید در انتها می‌توانید با چسباندن دو سیخ چوبی به هم، یک قطعه هشتی شکل تهیه کنید و آن را طبق شکل زیر در قسمت جلوی ماشین تعبیه کنید. با فشار دادن کلید، آرمیچر انرژی الکتریکی لازم را از طریق منبع تغذیه این مدار که همان باتری است، دریافت می‌کند. با تبدیل این انرژی به انرژی مکانیکی توسط آرمیچر، دو پره شروع به حرکت می‌کنند. این حرکت نیروی پیشرانی را تولید خواهد کرد که باعث حرکت رو به جلو چرخ‌های ماشین خواهد شد.

در مثال‌های گذشته حرکت آرمیچر توسط سیستم محور و پولی به چرخ‌های ماشین منتقل می‌شد. اما در این مثال، حرکت آرمیچر ایجاد یک نیروی پیشران می‌کند و این نیرو بدون نیاز به محور یا پولی، باعث حرکت ماشین می‌شود. اگر مراحل ساخت دومین ماشینی که در این آموزش توضیح دادیم را مجددا بررسی کنید، دیدیم که در مرحله آخر با قرار دادن یک کش پلاستیکی حرکت آرمیچر به چرخ‌ها منتقل شد.

شما می‌توانید با توجه به آنچه که تا اینجا آموختید، به‌عنوان یک تمرین مطابق شکل بالا همان ماشین را با استفاده از یک پروانه پلاستیکی شامل چهار پره بسازید بدون اینکه از کش پلاستیکی استفاده کنید.

ساخت ماشین با آرمیچر و چرخ‌های آماده

تا اینجا تقریبا یاد گرفتیم ابزارها و مراحل مشترک در ساخت ماشین با آرمیچر چیست. اگر در منزل ماشین اسباب‌بازی خراب شده دارید، بهترین راه استفاده از چرخ‌ها و سایر اجزای آن، ساخت یک ماشین دیگر است. در این بخش به شما نشان می‌دهیم چگونه با استفاده از چرخ‌ها و محورهای فلزی یک ماشین خراب شده، یک ماشین جدید به شکل زیر بسازید.

وسایل موردنیاز برای این بخش شامل موارد زیر می‌شوند:

• چهار عدد چرخ ماشین
• یک عدد آرمیچر سیم‌دار
• دو عدد پولی با اندازه‌های مختلف
• دو عدد باتری قلمی
• یک نگهدارنده باتری دارای کلید (مناسب برای دو عدد باتری)
• چند عدد چوب بستنی
• یک عدد کش پلاستیکی
• دو عدد میله فلزی نازک
• مقداری فویل آلومینیوم
• انبر مناسب برای برش چوب بستنی
• وسایل موردنیاز برای لحیم‌کاری

دقت کنید نگهدارنده باتری در این مثال دارای کلید است. بنابراین نیازی به نصب کلید در مدار نداریم. همچنین مراحل ساخت به‌صورت زیر است:

1. آماده‌سازی بدنه و چرخ‌های ماشین
2. اتصال اجزای الکترونیکی

آماده‌سازی بدنه و چرخ‌های ماشین

در اولین مرحله برای ساخت ماشین با آرمیچر، به‌طور موقت دو چرخ را توسط یک محور فلزی به هم متصل کنید تا بتوانید اندازه‌گیری صحیحی داشته باشید. سپس چند عدد چوب بستنی را مطابق شکل زیر کنار هم قرار دهید و تنظیم کنید که با توجه به اندازه محور شما، چند عدد چوب بستنی باید کنار هم قرار داده شوند تا چرخ‌ها به‌راحتی از دو طرف بدون برخورد با چوب‌ها حرکت کنند. برای مثال در شکل زیر، چهار عدد چوب کافی است.

حالا قسمتی از انتهای دو چوب وسطی را به یک اندازه با انبر برش دهید. برش این دو چوب به‌علت قرار گرفتن پولی در این بخش است. با قرار دادن یک چوب بستنی در انتهای این چهار چوب، عرض این ناحیه را علامت بزنید و دو قطعه با این اندازه ببرید. یک کدام را به انتها و دیگری را در لبه بخش برش داده شده، بچسبانید.

مقداری فویل را لوله کنید، طوری که بتوان میله سیمی را از داخل آن رد کرد. پس از چسباندن لوله فویلی روی بخش نشان‌ داده شده در شکل زیر و عبور میله فلزی از داخل آن، چرخ‌ها را دو دو طرف میله قرار دهید. پس چرخ‌های عقب ماشین نصب شدند.

اما برای میله جلویی ماشین، دو عدد لوله فویلی کوتا‌ه‌تر تهیه کنید، چون قرار است یک پولی را در این بخش بین این دو استفاده کنیم. روند کار به این شکل است که باید ابتدا یک لوله فویلی، سپس پولی و کش پلاستیکی و مجددا یک لوله فویلی دیگر را روی میله فلزی تعبیه کنید. دقت کنید باید دو لوله فویلی را طبق شکل زیر روی دو چوب بستنی کناری چسب بزنید. در نهایت دو چرخ ماشین را در دو انتهای میله فلزی قرار دهید.

اتصال اجزای الکترونیکی

پس از اینکه بدنه ماشین را تهیه کردید، حالا با قرار دادن نگهدارنده باتری روی پایه ساخته شده مدار را گام به گام تکمیل می‌کنیم. برای اینکه آرمیچر را روی ماشین نصب کنید، بهتر است برش کوچک دیگری از چوب بستنی تهیه کنید و آن را به یک لبه سکوی چوبی ماشین بچسبانید.

همچنین دقت کنید که پولی کوچک را در شافت آرمیچر وارد کنید. سپس با کشیدن کش پلاستیکی از محور دو چرخ، آن را داخل شیار هر دو پولی قرار دهید.

حالا سیم قرمز و سیاه خروجی از نگهدارنده را به دو پایه آرمیچر لحیم کنید. همان‌طور که گفتیم برای این ماشین از کلید استفاده نمی‌شود، اما نگهدارنده‌ای بکار می‌رود که دارای کلید است. این روش باعث می‌شود نیازی به اتصال سیم‌های بیشتر نباشد و فقط کافی است سیم‌های نگهدارنده را به آرمیچر متصل کنید.

با بستن کلید نگهدرانده، مدار بسته می‌شود و جریان باتری در آرمیچر باعث حرکت شافت آن خواهد شد. با حرکت شافت، از طریق کش پلاستیکی این حرکت به چرخ‌های جلوی ماشین منتقل می‌شود. حالا اگر ماشین را روی زمین قرار دهیم، چرخ‌های عقب آن نیز شروع به حرکت می‌کنند.

ساخت ماشین کنترلی با دو آرمیچر

در این مثال فرآیند ساخت ماشین با آرمیچر را کمی پیچیده‌تر می‌کنیم و قصد داریم ماشینی بسازیم که قابلیت کنترل از راه دور دارد. برای ساخت چنین ماشینی به دو عدد آرمیچر نیاز دارید:

• یک عدد آرمیچر
• یک عدد موتور آرمیچر کوادکوپتر مدل کورلس
• چند عدد سیم فلزی قابل خم کردن (حتما قطر یک سیم خیلی نازک‌تر از بقیه باشد)
• یک عدد باتری کتابی و سر آن
• مقداری سیم
• چند رشته سیم بهم پیچیده شده
• چهار عدد واشر
• مقداری کارتن
• چند عدد سیخ چوبی
• یک عدد پولی پلاستیکی
• چند عدد نی پلاستیکی با قطرهای مختلف
• دو عدد کش پلاستیکی
• چند عدد چوب بستنی
• یک عدد بادکنک
• چهار عدد در بطری آب معدنی
• قیچی، کاتر، انبر برش و انبردست
• انبر سوراخ‌کن
• چسب حرارتی
• خط‌کش و خودکار
• دریل
• ابزار مناسب برای لحیم‌کاری

ساخت این ماشین کنترلی با دو آرمیچر با انجام مراحل زیر پیش می‌رود:

1. ساخت بدنه و چر‌خ‌های ماشین
2. اتصال دو آرمیچر
3. ساخت دسته کنترل ماشین
4. اتصال سایر اجزای الکترونیکی

ساخت بدنه و چر‌خ‌های ماشین

ابتدا مقوای کارتنی را طبق شکل زیر تقسیم‌بندی کنید، به این صورت که پنج بخش مستطیلی شکل در آن داریم شامل دو بخش با ابعاد 4 در 2 سانتی‌متر، دو بخش با ابعاد 4 در 1.5 سانتی‌متر و یک بخش در مرکز با ابعاد 4 در 1 سانتی‌متر. سپس هر کدام از این بخش‌ها را به‌ کمک یک کاتر با احتیاط برش داده و از کارتن جدا کنید.

در مرحله بعد یک عدد پولی را از یک سیخ چوبی رد کنید. همچنین با اندازه‌گیری بخش نشان داده شده در شکل بعدی، نی پلاستیکی سفید را به همان اندازه برش بزنید و دو برش از آن را هم‌اندازه با هم آماده کنید.

در مرحله بعد دو عدد واشر به‌صورت زیر داریم که باید ابتدا نی سفید را کنار پولی قرار دهیم و به دنبال آن، واشر را.

حالا با استفاده از یک انبر سوراخ‌کن، در مرکز هر چهار در بطری آب معدنی حفره‌ای ایجاد کنید. با چسب زدن سطح واشر و بخشی از سر میله چوبی به‌صورت شکل زیر، در بطری آب را به‌عنوان چرخ ماشین در میله قرار دهید و جایگاه آن را با چسب حرارتی ثابت کنید.

نی پلاستیکی بریده شده دیگر و واشر دوم را از انتهای دیگر روی میله چوبی قرار دهید، طوری که در سمت دیگر پولی قرار بگیرند. مجددا با چسب زدن سطح واشر و بخشی از میله، در بطری دوم را وارد میله کنید تا چرخ دوم ماشین به‌صورت کاملا مشابه با چرخ اول در میله چوبی قرار داده شود. در ادامه بخش‌های اضافه میله چوبی را ببرید و یک کش پلاستیکی را در شیار پولی قرار دهید. دقت کنید در انتهای کار، پولی باید در مرکز میله چوبی قرار بگیرد.

روی دو نقطه نشان داده شده در کارتن، چسب بزنید. سپس میله و چرخ‌ها را در این نقاط روی صفحه کارتنی نصب کنید، طوری که پولی دقیقا در حفره وسط شکل قرار بگیرد.

حالا یک عدد نی پلاستیکی سفید را طوری برش دهید که دو قطعه مساوی هم داشته باشید و حتما دقت کنید که طول بخش‌های بریده‌ شده باید با ارتفاع در بطری برابر باشد. حالا این دو بخش را داخل حفره دو عدد در بطری قرار داده و چسب بزنید. در مرحله بعد یک عدد چوب بستنی را با یک خط‌کش و خودکار، تقسیم‌بندی کنید و با استفاده از کاتر برش دهید تا در نهایت به دو میله مساوی با ابعاد 13 در 1 سانتی‌متر دست پیدا کنید.

سپس یک سانتی‌متر یک سانتی‌متر روی میله چوبی تهیه شده علامت بزنید و در نهایت با برش مربع‌های کوچکی به شکل زیر با ابعاد 1 در 1 سانتی‌متر تهیه کنید.

با استفاده از بخش‌هایی که گفتیم، در نهایت شکل زیر را با چسب بسازید و آن را در دو چرخ ماشین یا همان دو در بطری که تهیه کرده بودید، قرار دهید.

همچنین از سمت بیرون چرخ‌ها، حتما واشر استفاده کنید و آن را را با چسب محکم کنید. سپس دو عدد چوب بستنی را با ابعاد 6.5 در 1 سانتی‌متر برش دهید و با استفاده از دریل دو طرف هر کدام را سوراخ کنید.

قطعات ساخته شده را به‌ترتیب شکل زیر داخل یک میله چوبی قرار دهید و با چسب زدن دو طرف چوب بستنی، آن را در جایگاه خود محکم و ثابت کنید. اضافه میله چوبی را از دو طرف ببرید.

اتصال دو آرمیچر

حالا در این بخش با چسب زدن نقطه نشان‌داده شده در بخش کارتنی که تهیه شده بود، می‌توانید آرمیچر کوچک کوادکوپتر را بین دو چرخ ماشین قرار دهید و با کشیدن کش پولی، این آرمیچر را به چرخ‌ها وصل کنید.

سپس ابتدا بخش های زیر را از بدنه کارتنی ببرید و بعد دو چرخ دیگر ماشین را که در انتهای مرحله قبل ساختید، در اسکلت کارتنی آن قرار دهید.

با استفاده از یک انبردست، دو سیم فلزی را به یک شکل خم کنید و آن‌ها را در سیستم چرخ‌ها قرار دهید. یک سیم فلزی نازک‌تر هم داشتیم که آن را بین این دو باید قرار دهید. در نهایت شکل زیر باید آماده شود، طوری که سیم وسطی قابلیت حرکت به طرفین داشته باشد.

حالا در بخش مرکزی و از پشت کارتن حفره‌ای در آن ایجاد کنید، به گونه‌ای که بتوان شافت آرمیچر دوم را در آن قرار داد. سپس یک کش پلاستیکی را دور شافت و دو قلاب میله‌های فلزی تهیه شده در بخش قبل بپیچید.

ساخت دسته کنترل ماشین

مستطیلی با ابعاد 13 در 5.5 سانتی‌متر روی یک کارتن طراحی کنید و روی آن دو بخش برای قرار دادن اهرم‌های موردنیاز به شکل زیر رسم کنید. این دو بخش را توسط کاتر از کارتن جدا کنید.

همچنین بخش‌های دیگری به شکل زیر تهیه کنید تا باتری را در این قسمت قرار دهید.

دو میله چوبی با طول حدودا ‏‎4.5 cm تهیه کنید و دور هر کدام دو سیم فلزی را به شکل زیر بپیچانید و در نهایت میله چوبی دیگر در انتهای هر کدام به طول ‎2 cm بچسبانید. در واقع هر کدام از این دو قطعه به‌عنوان یکی از اهرم‌های دسته ماشین کنترلی عمل خواهند کرد.

یک نی پلاستیکی با قطر بزرگ‌تر انتخاب کنید و از آن چند بخش با طول خیلی کوچک جدا کنید. این بخش‌ها را در دو انتهای بخش بالایی قطعه ساخته شده در بخش قبل وارد کنید. سپس دو اهرم را به شکل زیر روی دسته نصب کنید. در نهایت بخش کارتنی که اول این قسمت تهیه شد را روی آن قرار دهید تا داخل کار دیده نشود. حتما به جهت‌گیری دو اهرم دقت کنید، یکی به سمت بالا و پایین و دیگری به سمت چپ و راست باید حرکت کند.

اتصال سایر اجزای الکترونیکی

در این مرحله برای اینکه مدار برقرار شود، لازم است توسط سیم‌ها اجزای مختلف را به هم وصل کنید. اولین کار این است که بخشی از سر یک کاتر را برای مثال برش دهید. از این برش‌ها به‌عنوان اتصالات رسانا جهت لحیم‌کاری استفاده خواهید کرد. قسمتی از هر برش را با استفاده از هویه و سیم مناسب لحیم کنید. سپس آن‌ها را در بخش‌های نشان داده شده با چسب تعبیه کنید. هر اهرم چهار سر دارد که برای هر سر باید یک بخش به این صورت ساخته شود.

در مرحله بعد، بخشی از یک سیم را به کمک انبر و با احتیاط لخت کنید. همان بخش لخت شده را طبق شکل زیر در یک سر اهرم چپ و راستی لحیم کنید. حالا سر سمت راست سیم لحیم شده در شکل را به سر بالا سمت راست همان اهرم متصل کنید.

بخشی از سر دیگر سیم قبلی را مجددا از وسط لخت کنید و آن را در اولین سر جلویی اهرم بالا و پایین لحیم کنید. حالا سر سمت چپ در شکل زیر را به پایه عقبی (سمت چپ) از همین اهرم ببندید.

طبق شکل زیر، توسط یک سیم سفید اتصال دیگری بین همان سر جلویی اهرم بالا و پایین با سر عقبی دیگر آن ایجاد کنید.

ادامه این سیم سفید را به سر بالا سمت چپ اهرم چپ و راست لحیم کنید و مجددا ادامه آن را به سر سمت پایین بالا.

سیم سیاه سر باتری کتابی به سر بالا سمت چپ اهرم چپ و راست و سیم قرمز سر باتری به سر پایین چپ همین اهرم لحیم شود.

حالا چند رشته سیم بهم پیچیده شده را به این صورت باید در این مدار وارد کنید که ابتدا یک سر آن متشکل از دو سیم‌ سفید بنفش، به دو سر سمت چپ خود اهرم لحیم شود. سپس سر دیگر ِآن که دارای دو رشته قرمز و سفید است، به دو سر بالای اهرم بالا و پایین لحیم شود.

در انتها تمام رشته سیم‌ها را با چسب به شکل زیر در یک جا جمع کنید تا کار مرتب شود.

حالا از بادکنکی که در لیست وسایل موردنیاز داشتید، دو بخش به شکل زیر را جدا کنید و آن‌ها از داخل را در لبه قسمت‌هایی که خروجی اهرم است قرار دهید. با قرار دادن بخش کارتنی بالایی در تصویر قبل، دسته ماشین تکمیل شده است.

در مرحله بعد باید باتری را در جایگاه مناسب خود قرار دهید، طوری که پایانه‌های آن کاملا با سر باتری در تماس باشند. سپس دو رشته سیم قرمز و سفید خروجی از دسته را به دو پایه آرمیچر کوچک و دو رشته سیم سفید و بنفش را به دو پایه آرمیچر بزرگ‌تر لحیم کنید. به این ترتیب، ساخت ماشین با آرمیچر ما در این بخش هم تکمیل شد.

با حرکت اهرم چپ و راست که دارای دو سیم سفید و بنفش بود، انتظار داریم که با توجه به اتصال این سیم‌ها به آرمیچر بزرگ‌تر، چرخ‌های جلو در شکل بالا به سمت چپ و راست حرکت کنند. به همین صورت، با حرکت اهرم بالا و پایین در دسته، باید چرخ‌های عقب و متصل به آرمیچر کوچک‌تر به سمت جلو و عقب حرکت کنند.

یادگیری ماشین‌های الکتریکی با فرادرس

در این مطلب از مجله فرادرس یاد گرفتیم که ساخت ماشین با آرمیچر از صفر تا صد چگونه است. همان‌طور که در ابتدای مطلب نیز اشاره شد، آرمیچر بخشی از یک موتور DC است. در موتور DC مثل یک ماشین الکتریکی، انرژی الکتریکی به انرژی مکانیکی تبدیل می‌شود. مطالعه ماشین‌های الکتریکی موضوع مهم رشته مهندسی برق با گرایش قدرت است.

بنابراین اگر تمایل دارید اطلاعات خود را در این زمینه تکمیل کنید، پیشنهاد می‌کنیم فیلم‌های زیر از مجموعه فرادرس را مشاهده کنید:

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
10. فیلم آموزش عیب یابی مدارات الکترونیکی فرادرس

ساخت ماشین کنترلی دیگر با دو آرمیچر

در آخرین مثال برای ساخت ماشین با آرمیچر، مانند بخش‌ قبل آموزش مراحل ساخت ماشین کنترلی دیگری با دو آرمیچر را برای شما در نظر گرفته‌ایم. برای ساخت ماشینی با دسته‌ای به شکل زیر، لازم است وسایل زیر را در اختیار داشته باشید:

• دو عدد موتور DC یا آرمیچر گرد
• مقداری کارتن
• مقداری سیم
• چند عدد میله فلزی قابل خم شدن
• یک عدد باتری کتابی
• یک عدد چرخ‌دنده پلاستیکی
• چند عدد در بطری آب معدنی با اندازه‌های متفاوت
• چند عدد پولی با اندازه‌های مختلف
• لوله خودکار
• چند عدد سیخ چوبی
• چند عدد نی پلاستیکی
• چند عدد کش پلاستیکی
• چند عدد گیره نگهدارنده لباس چوبی
• چند عدد چوب بستنی
• دریل معمولی
• مداد و خط‌کش
• کاتر
• چسب حرارتی
• اره
• وسایل موردنیاز برای لحیم‌کاری

روند ساخت شامل مراحل زیر است:

1. ساخت بدنه و چرخ‌های ماشین
2. اتصال آرمیچرها
3. ساخت دسته ماشین و تکمیل مدار

ساخت بدنه و چرخ‌های ماشین

در اولین مرحله ساخت ماشین با آرمیچر در این مثال، باید اسکلت ماشین را روی کارتن طراحی کنید. در واقع الگوی یک مکعب مستطیل باز شده را دارید که طول آن ‎‎‎21 cm‎ و عرض آن ‎8 cm‎ است. حالا مساحت زیر را از طرح اولیه با رعایت احتیاط توسط کاتر جدا کنید. با قرار دادن آن روی یک کارتن دیگر و تکرار همین الگو، شکل مشابه دیگری را ببرید و هر دو شکل را به هم بچسبانید.

در بطری‌ها را توسط دریل معمولی سوراخ کنید. سپس با چسب زدن دهانه در هر بطری، هر دو در را مطابق شکل زیر به هم بچسبانید. به این ترتیب دو چرخ ماشین آماده شدند.

برشی در یک لوله خودکار ایجاد کنید. سپس روی قطعه کارتنی که در مرحله قبل آماده کرده بودید، لوله بریده شده را طبق شکل بچسبانید. سیخ چوبی را به‌ترتیب از داخل لوله خودکار بریده شده دیگر، پولی و رینگ زرد رد کنید. سپس آن را در لوله خودکار چسبانده شده وارد کنید. لوله خودکار دیگر را روی کارتن چسب بزنید تا ثابت شود.

پس از اینکه دو چرخ ماشین را در این قسمت قرار دادید، اضافه سیخ چوبی از دو طرف چرخ‌ها را ببرید و بخش بیرونی هر چرخ را چسب بزنید. حالا می‌توانید چرخش دو چرخ را حول محور امتحان کنید.

یک گیره نگهدارنده لباس داشتیم که اگر فنر آن را باز کنید دو بخش چوبی آن را در اختیار خواهید داشت. با چسباندن این دو قطعه به هم، نقطه‌ای را روی آن علامت بزنید و با استفاده از دریل محل آن نقطه را سوراخ کنید. در نهایت با برش شکل زیر را درست کنید که دارای دو حفره است. از حفره بغلی، سیخ چوبی به اندازه زیر رد شود.

سپس چرخ را در این قسمت قرار دهید و با استفاده از دو پولی خیلی کوچک آن را در دو طرف ثابت کنید.

یک چوب بستنی را برش دهید و آن را به‌صورت متقارن در بخش انتهایی اسکلت کارتنی بچسبانید. چوب دیگری را به همین صورت برش دهید. می‌توانید آن را قرمز کنید تا متمایز باشد. حالا چرخ ساخته شده را در این قسمت وارد کنید و روی آن یک لوله پلاستیکی برای ثابت شدن بیشتر و سپس چوب بستنی قرمز رنگ مرحله قبل را قرار دهید.

چوب بستنی دیگری را با رنگ بنفش آماده کنید. چوب بنفش را روی دو چوب قرمز تعبیه کنید.

اتصال آرمیچرها

در این مرحله یک آرمیچر گرد را در جایگاه نشان داده شده در تصویر (قسمت جلوی ماشین) قرار دهید. پس از اینکه دو سیم را به دو پایه آرمیچر دوم لحیم کردید، آن را نیز در در بخش دیگر ماشین باید نصب کنید. دقت کنید که یک عدد چرخ‌دنده پلاستیکی در شافت این آرمیچر قرار می‌گیرد.

حالا با کشیدن کش زرد از قسمت عقب ماشین، آن را بین شافت و چرخ‌دنده آرمیچر عقب قرار دهید. در همین مرحله اگر دو سیم آرمیچر عقب را به دو پایانه باتری متصل کنید، مشاهده خواهید کرد که ماشین حرکت می‌کند.

دو عدد گیره نگهدارنده لباس چوبی دیگر باقی مانده است که هر کدام را در دو طرف ماشین به شکل زیر بچسبانید. همان‌طور که در تصویر مشاهده می‌کنید، سیم‌های آرمیچر وسط نیز کاملا مرتب شده و در جایگاه مناسب ثابت شده‌اند. همچنین از نقطه وسط چوب بنفش یک تسمه یا کش آبی خارج می‌شود که دو طرف آن را دو گیره نگه داشته‌اند.

با قرار دادن یک تسمه زرد رنگ دور آرمیچر جلو و دو محور نشان‌داده شده در تصویر، امکان انتقال حرکت از این آرمیچر به این بخش از ماشین فراهم خواهد شد.

ساخت دسته ماشین و تکمیل مدار

در این قسمت الگویی مطابق شکل زیر و با این اندازه‌ها، روی کارتن رسم کنید. با استفاده از کاتر بخش زیر را از الگو جدا کنید و با تکرار آن روی کارتن دیگر، چهار قطعه یکسان از این قسمت را تهیه کنید. دو عدد از این قطعات را به هم بچسبانید.

لبه‌های این قسمت را چسب زده و دیواره‌ای به عرض ‎2 cm را برای تمام لبه‌ها به جز یک قسمت، آماده کنید. با جداسازی یک قسمت، باتری را به صورت زیر در این بخش جاسازی کنید.

دو چوب بستنی با طول ‎8 cm را روی دو طرف چوب بستنی با اندازه ‌‎6 cm بچسبانید. با علامت زدن یک خط مایل و قرار دادن قطعه چوبی آبی داخل آن، این بخش از قطعه تکمیل می‌شود. حالا یک سیخ چوبی را به کناره چوب آبی بچسبانید و در انتهای آن چوب دیگری مطابق شکل قرار دهید.

این قطعه را در نقطه مشخص شده روی پایه‌ای به شکل زیر تعبیه کنید.

حالا در این قسمت باید با دقت مدار را تکمیل کنید. با توجه به علامت‌های مثبت و منفی در شکل، اگر دو سر سیم‌های خروجی از آرمیچر داری چرخ‌دنده را به دو پایانه باتری متصل کنید، ماشین رو به جلو یا عقب حرکت خواهد کرد. با برعکس کردن محل اتصال این دو سیم روی باتری، جهت حرکت ماشین هم عکس خواهد شد.

دقت کنید برای اینکه در ادامه کار بتوانید راحت‌تر کار کنید، بهتر است سر سیم‌های خروجی از آرمیچر را با استفاده از یک انبر مناسب طبق شکل بالا و به همین اندازه، لخت کنید. برای تکمیل قطعه چوبی داخل دسته، یک پایه‌ نارنجی رنگ گرد به شکل زیر بسازید و آن را از ستون چوبی ساخته شده رد کنید. بنابراین اهرم حرکت جلو عقب ماشین به شکل زیر است.

در این مرحله پیش از اتصال سیم‌ها، ابتدا دو سر سیم‌ها را طبق شکل زیر از یک چوب بستنی بریده شده رد کنید، سپس روی چوب بچسبانید.

حالا دو در بطری با اندازه های متفاوت انتخاب کنید و یکی را داخل دیگر چسب بزنید. به کمک دریل، چهار حفره مختلف در دیواره‌های این دو در ایجاد کنید و دو سیم فلزی را طبق شکل زیر از این حفره‌ها رد کنید. آنچه که ساختید، به‌عنوان یکی از دکمه‌های کنترلی روی دسته ماشین قرار خواهد گرفت که به آرمیچر دیگر مرتبط است و حرکت چپ و راست ماشین را ایجاد می‌کند.

اگر دو پایانه باتری را در شکل زیر روی این دو سیم قرار دهید، چرخ‌های جلویی ماشین در تصویر به سمت چپ یا راست حرکت خواهند کرد.

مجددا دو در بطری با اندازه‌های مختلف انتخاب کنید و با قرار دادن یکی داخل دیگری، ایجاد حفره در مرکز و استفاده از یک میله چوبی، قطعه سمت راست در تصویر زیر را بسازید. این قطعه را از پشت داخل دکمه ساخته شده قرار دهید، به گونه‌ای که با چرخش آن از بیرون، در داخل جعبه دو سیم فلزی به دو جهت مختلف چرخانده شوند.

حالا با قراردادن یک سیم به شکل زیر در جایگاه‌ نشان داده شده، دو سیم خروجی از آرمیچر اول را به‌صورت زیر محکم کنید. در این مرحله با برش الگویی مشابه مرحله اول و چسباندن بخش‌های لازم بالای دسته، جزئیات داخل دسته کنترلی ماشین را کاملا بپوشانید.

در نهایت باید چند میله فلزی عمودی و خم شده را در جایگا‌ه‌های مناسب وارد کنید تا محدوده حرکتی سیم‌های آرمیچرها مشخص باشد. برای مثال در شکل زیر به نحوه قرارگیری سه میله‌ فلزی بین دو سر سیم دقت کنید. به همین ترتیب برای دو سیم آرمیچر دیگر هم از سه میله فلزی باید استفاده کنید.

آخرین مرحله اتصال سیم‌های دسته به باتری است. باتری طبق شکل زیر، در جایگاه خود قرار دارد. لازم است سیم‌هایی با الگوی زیر از سه پایه فلزی یک سمت دسته به سه پایه فلزی سمت دیگر دسته لحیم شوند و در نهایت به دو پایانه باتری، تا جریان برقرار شود.