شیر مکانیزه – جلسه پنجم

اهداف:

1- روش های تنظیم دما
2- توضیح روش پایی
3- طراحی و نصب مکانیزم

زمان عملیاتی

یک جلسه ی 3 تا 4 ساعته

وسایل لازم

ترموستات اتو
کبریت
 لامپ
 باتری
بلبرینگ (2عدد)
 پیچ متری (10) یک متر
 لوله تفلون 1/0cm( 30cm)
 پیچ بلند به عنوان پین *
 دریل
 اره
 قطعه پلاکسی شیار دار ( پین 3)

روند کار

1- این جلسه را با پرسیدن سۆال زیر از دانش آموزان آغاز نمایید:

چرا ساخت مکانیزم تنظیم دما برای شیر مکانیزه لازم است؟
به دانش آموزان بگویید با توجه به شرهای مکانیزه موجود و نصب شده در اماکن مختلف، چه کمبودی را برای این شیرها احساس می کنند، و آیا در هنگام استفاده از آنها به مشکل برخورد کرده اند؟
هدف از ساخت این شیرها چیست؟ نظرات آنها را بپرسید.
هدف از ساخت شیرهای مکانیزه، اینست که برای بالا بردن بهداشت، دست با شیر تماس پیدا نکند تا آلودگی که از دست افراد دیگر به شیر منتقل شده، به دست ما انتقال پیدا نکند.
در صورتی که شیرهای مکانیزه موجود را مشاهده کرده باشید، این شیرها یا مکانیزمی برای تنظیم دما ندارند، یا اگر هم داشته باشند، این مکانیزم به صورت دستی عمل می کند.

که این مکانیزم با هدف اصلی ساخت این شیرها مغایرت دارد.
حال این سۆال را از دانش آموزان بپرسید که چگونه می توان مکانیزم تنظیم دما را به روشی غیر از روش دستی انجام داد؟
از آنها بخواهید طرح هایی ارایه دهند و با آنها در مورد طرح ها بحث نمایید.
حالا چند روش تنظیم دما را به صورت زیر به آنها آموزش دهید.
- ساده ترین روشی برای تنظیم دمای آب، روش دستی است. می توان بوسیله اهرم نشان داده شده در شکل ، دمای آب را تنظیم نمود، ولی همانگونه که اشاره کردیم، عیب این روش، تماس دست با بدنه شیر و انتقال آلودگی به دست می باشد.
- روش دوم استفاده از وسایل الکترونیکی می باشد. در این روش با استفاده از یک ترموستات می توانیم با قطع و وصل نمودن جریان گرم یا سرد، دمای آب را به صورت خودکار تنظیم کنیم
در توضیح این روش ابتدا لازم است به دانش آموزان بگویید ترموستات وسیله ای است که به وسیله یک حسگر، دمای محیط را حس می کند و با مقایسه این دما با دمای تنظیم شده روی ترموستات، یک کلید را قطع و وصل می کند.

برای روشن شدن موضوع، در شکل فوق، یک ترموستات را مشاهده می کنید. ابتدا به وسیله عقربه روی ترموستات، دمای مورد نظرمان را بر روی ترموستات تنظیم می کنیم. مثلاً 35 درجه سانتی گراد. حال اگر دمای اطراف حسگر از دمای تنظیم شده روی ترموستات ( در اینجا 35 درجه ) کمتر باشد، پین 1 به پین 2 متصل می شود.
به محض آنکه دمای محیط اطراف حسگر به دمای تنظیم شده ( در اینجا 35 درجه ) رسید، پین 1 و پین 2 از هم جدا می شوند و در حقیقت کلید قطع می شود.
این وسیله کاربردهای زیادی دارد. ابتدا از دانش آموزان بخواهید چند کاربرد آن را بیان نمایند، پس توضیح دهید که این وسیله در جاهای زیادی مانند اتو – فن کوئل ها، پلوپز، موتور ماشین و ... کاربرد دارد.
پس از توضیح مکانیزم کاری ترموستات، از آنها بخواهید به وسیله یک شیر برقی و یک ترموستات، یک سیستم تنظیم کننده دمای آب طراحی کنند.
به آنها توضیح دهید برای ساخت این وسیله، می توانیم قطعات را مانند شکل زیر به هم وصل کنیم:

با ساخت دستگاه فوق، وقتی دمای آب داخل محفظه از مقدار تنظیم شده کمتر باشد، ترموستات کلید شیر برقی را روشن می کند و آب گر وارد محفظه می شود تا دمای مخلوط بالا رود. وقتی این دما به مقدار تنظیم شده رسید و بالاتر رفت، ترموستات قطع می شود و آب گرم قطع می شود و لذا دما پایین می آید و این عمل تکرار می شود تا دما به میزان تنظیم شده بماند.
این مکانیزم نیز با آنکه نسبتاً پیشرفته می باشد، ولی مشکل تماس دست با شیر را رفع نمی کند.
در اینجا می خواهیم به وسیله طرح آزمایشی، نحوه کار ترموستات را به دانش آموزان نشان دهید.
در شکل زیر چند نمونه ترموستات را مشاهده می کنید:

ترموستات

حال یک نمونه ترموستات در اختیار آنها قرار دهید. می خواهیم نحوه کار آن را به دانش آموزان نشان دهیم. از آنها بخواهید ابتدا مداری به صورت زیر ببندند:

در مدار فوق، با قطع و وصل شدن کلید ترموستات، لامپ خاموش و روشن می شود. حال دمای ترموستات را روی 35 درجه سانتی گراد تنظیم نمایید. مشاهده می کنید به دلیل اینکه دمای محیط خنک تر از 35 سانتی گراد است، لامپ روشن می شود.
حال به وسیله شعله کبریت، حسگر ترموستات را گرم نمایید. مشاهده می کنید که پس از مدتی که شعله روشن بود، دمای حسگر بالا می رود و پس از اینکه دمای آن به 35 درجه سانتی گراد رسید، کلید ترموستات قطع می شود و لامپ خاموش می گردد.
حال با چرخاندن ترموستات به دمای بالاتر، لامپ دوباره روشن می شود و با گرم کردن مجدد سنسور مجدداً خاموش می شود.
روش های دیگری نیز برای تنظیم دما موجود است که از توضیح آنها برخورداری می کنیم.

2- در این قسمت یک روش بسیار ساده برای تنظیم دمای آب بدون تماس دست با شیر ارایه می دهیم.
در این روش، بوسیله یک اهرم بندی ساده، حرکت اهرم تنظیم کننده دمای شیر را به پایین منتقل می کنیم تا به وسیله پا بتوانیم این اهرم را حرکت دهیم و دمای شیر را تغییر دهیم.
از دانش آموزان بخواهید طرح هایی برای این اهرم بندی ارایه دهند.
حال طرح مورد نظر در ساخت این وسیله را به آنها معرفی می کنیم:
اهرم بندی استفاده شده در ساخت این پروژه به صورت زیر است:

در مکانیزم فوق، با حرکت دادن اهرم 1 به وسیله پا، اهرم 2حرکت می کند و با متصل نمودن اهرم 2 به اهرم تنظیم دمای شیر، میتوان بوسیله اهرم شماره 1 ( که به وسیله حرکت پا تکان می خورد ) دمای آب را تنظیم نماییم.
البته باید میله شماره 3 را که حرکت اهرم های 1 و 2 را به هم منتقل می کند را به نحوی مهار کنیم که تنها سر جای خود بچرخد ولی بالا و پایین نرود.
برای این منظور می توانیم از دو عدد بلبرینگ استفاده نماییم:

بلبرینگ پیچی

پیچ متری

وقتی بلبرینگ ها را به وسیله پیچی که به آنها متصل است به دیوار وصل نمودیم، می توانیم پیچ متری ( اهرم شماره 3 ) را به وسیله چند مهره به آن متصل نماییم.

نحوه فیکس کردن بلبرینگ به پیچ متری

اهرم های شماره 2 و 1 را نیز می توانیم هم بوسیله جوش هم به وسیله قطعه زیر به اهرم شماره 3 وصل کنیم.

شکل قطعه اتصال 1 و 2 به 3

 تنها نکته باقیمانده، نحوه اتصال اهرم شماره 2 به اهرم تنظیم دمای شیر می باشد. ابتدا نظر دانش آموزان را بپرسید. این دو قطعه به صورت زیر می باشند: