آنتن چرخان - جلسه دوم
اهداف: توضیح درباره ی انواع بلبرینگ ها و کاربر آن ها، نصب بلبرینگ ها و متحرک نمودن آنتن
وسایل لازم: دو عدد بلبرینگ
روند کار:
در جلسه پیش با واژه ای به نام درجه آزادی آشنا شدید. در این جلسه ابتدا در مورد مفهوم درجه آزادی صحبت می کنیم، سپس کار ساخت دستگاه را ادامه می دهیم.
در جلسه پیش گفتیم که آنتن تلویزیون دیجیتال باید به گونه ای ساخته شود که امکان هدف گیری هر نقطه از آسمان را داشته باشد. شما چه وسائل دیگری دیده اید که چنین حرکتی داشته باشند؟
خوب فکر کنید؟
به اشکال زیر توجه کنید:
ضد هوایی نیز برای هدف گرفتن هواپیما، چون هواپیما قادر است در تمامی نقاط آسمان پرواز کند، باید قادر باشد به سمت تمام نقاط آسمان حرکت کند.
گل آفتاب گردان نیز برای این که بتواند بهتر رشد کند، لازم است همیشه رو به خورشید قرار گیرد، لذا مکانیزی شبیه آنتن و ضد هوایی دارد.
حال بیایید حرکت اجسام نامبرده را تحلیل کنیم. به نظر شما چگونه می توان چنین حرکتی ایجاد نمود؟
برای ایجاد چنین حرکتی چندین راه وجود دارد. می توان دو حرکت عمود بر هم را ترکیب کنیم و چنین حرکتی ایجاد کنیم.
حال سعی کنید با خودکار خود این حرف را اثبات کنید.
بر خورد کار را تنها در جهات نشان داده شده در شکل زیر حرکت دهید و سعی کنید با ترکیب حرکات فوق، نوک خودکار را به سمت چند نقطه مختلف بر روی سقف نشانه گیری نمایید.
خواهید دید که انجام این کار به سادگی امکان پذیر است.
حال دوباره سعی کنید دو نوع حرکت که با ترکیب آن ها، حرکت فوق ایجاد می شود را پیدا کنید.
به شکل زیر دقت کنید.
مشاهده می کنیم که حرکت مورد نظر با ترکیب یک حرکت دورانی و یک حرکت عمودی نیز ایجاد خواهد شد. در حقیقت در این نوع حرکت، یک جهت مربوط به حرکت روی عرض جغرافیایی و یکی حرکت بر روی طول جغرافیایی می باشد.
تا اینجا متوجه شدیم که برای ایجاد حرکت یک ضد هوایی، به ترکیب دو نوع حرکت نیاز داریم. به این گونه حرکات، حرکت با دو درجه آزادی گفته می شود که در حقیقت دو ورودی می دهیم و یک حرکت خروجی ایجاد می کنیم.
ولی حرکاتی که با اعمال یک ورودی ایجاد می شوند، یک درجه آزادی نام دارند مانند حرکت پیجره در داخل ریل یا حرکت قطار بر روی ریل راه آهن یا چرخش آنتن های عادی حول محور خود.
حال پس از آشنایی با مفهوم درجه آزادی، می خواهیم کار ساخت دستگاه را ادامه دهیم. در مرحله اول می خواهیم کار خود را با کنترل یک آنتن هوایی عادی آغاز کنیم که با یک درجه آزادی رو به رو خواهیم شد و آن چرخش آنتن حول محور خود می باشد.
البته برای بالابردن دقت دستگاه و کاهش میزان اصطحکاک، ابتدا باید حرکت آنتن حول محورش را به نحوی بهینه، کم اصطحکاک کنیم و لقًی آن را تا حد امکان کاهش دهیم.
به نظر شما چگونه می توان این کار را انجام داد؟
جواب استفاده از بلبرینگ می باشد.
اگر دو صفحه چوبی را روی هم بکشید، به سختی حرکت خواهند نمود ولی در صورتی که میان آن ها چند عدد تیله قرار دهید، مشاهده خواهید نمود که به سادگی بر روی هم خواهند لغزید.
اساس کار بلبرینگ ها نیز همین است.
در شکل زیر مقطع برش خورده یک بلبرینگ را مشاهده می کنید.
بلبرینگ ها انواع مختلفی دارند که با توجه به شکل و نوع تحمل نیرو، کاربردهای مختلفی دارند.
ما در ساخت این پروژه از بلبرینگی استفاده می کنیم که به سادگی روی سطح پیچ شود و بتواند محور آنتن را توسط پیچ های محور گیر، به سفتی نگه دارد.
این نوع بلبرینگ را در داخل کولرهای آبی نیز مشاهده کرده اید.
ولی این بلبرینگ ها برای تحمل نیرو در راستای محور چرخش مناسب نیستند و تنها می توانند نیروهایی که در جهت عمود بر محور وارد می شوند را تحمل کنند، ولی چون در ساخت این دستگاه، وزن آنتن و بخش متحرک کم است، می توانیم از این نوع بلبرینگ نیز استفاده نماییم.
حال می خواهیم آنتن را بر روی پایه نصب کنیم. برای این منظور ابتدا باید بلبرینگ ها بر روی قوطی 6 * 3 پایه نصب کنیم و سپس محور چرخش آنتن را از درون محور بلبرینگ ها عبور دهیم و آن را محکم کنیم.
برای نصب بلبرینگ بر روی پایه می توانید از دو عدد پیچ شماره 8 استفاده کنید. بهتر است ابتدا محور را از داخل بلبرینگ ها عبور دهید، سپس آن ها را به پایه پیچ کنید که تا حد امکان دقیق و هم محور نصب گردند.
و در پایان این مرحله باید آنتن بر روی پایه به نحوی نصب شده باشد که با وارد آوردن هر نیروی کوچکی، بتوانیم آن را بچرخانیم.
در جلسات آینده نحوه کنترل کردن این چرخش را توضیح خواهیم داد.
تکلیف: از آنتن نصب شده بر روی پایه عکس بگیرید.
مطالب مرتبط:
