Instrukcja: Robot chodzący po linie Arexx WTR-RD1 www.conrad.pl
Ver. 1.00.PL
Strona 1 z 14
Dystrybucja Conrad Electronic Sp. z o.o., ul. Franciszka Kniaźnina 12, 31-637 Kraków, Polska
Copyright © Conrad Electronic 2013, Kopiowanie, rozpowszechnianie, zmiany bez zgody zabronione.
www.conrad.pl
Instrukcja: Robot chodzący po linie Arexx WTR-RD1 www.conrad.pl
1. Opis produktu “Robot Tańczący na linie”
Rope Dancer (Acrobat), czyli Robot, który tańczy na linie jest zestawem, który demonstruje
zasady utrzymania równowagi i techniki poruszania się po linach, techniki wspinaczkowe.
Robot jest zestawem do samodzielnego złożenia i doskonale nadaje się dla wszystkich, którzy
chcą zapoznać się ze światem robotów, a nie mieli jeszcze doświadczenia w tej materii, lub
ich doświadczenie jest niewielkie. Oczywiście zabawka ta, przysporzy wiecu miłych i
fascynujących chwil również dla zaawansowanych elektroników czy robotyków. Za pomocą
tego zestawu, zasilanego bateryjnie, można w prosty sposób nauczyć się podstaw mechaniki
i poznać w jaki sposób poruszać robotem. Zestaw te jest na tyle prosty, że cała mogą się nim
zajmować dzieci już od 8 roku życia, przy niewielkiej tylko pomocy osób dorosłych. Aby
zmontować i włączyć robota do działania wymaganych jest tylko kilka prostych narzędzi
ręcznych, jak na przykład śrubokręta czy klucz płaski podwójny, aby zmontować i połączyć
niektóre części. Montaż poszczególnych elementów składowych zespołu, oraz czytanie
i zrozumienie instrukcje wspierają rozwój intelektualny i motoryczny, oddziaływanie gestem
i spostrzegawczość, a także uczy czytania rysunków technicznych. Zmontowany robot wspina
się na liny i wygląda jak prawdziwy linoskoczek!!
Specyfikacja:
Napięcie pracy: 3V (2 AAA akumulatory do 1.5V (Baterie nie są zawarte w zestawie)
Pobór mocy: 100 mA max
Wysokość: 140 mm
Długość: 170 mm
Szerokość: 85 mm
!!!!UWAGA!!!!
- Wraz z otwarciem opakowania z tworzywa zawierającego komponenty i części potrzebne do
złożenia, użytkownik traci prawo do zwrotu produktu!
- Przeczytaj, starannie instrukcję i zapoznaj się ze szczegółami dotyczącymi budowy robota!
- Należy uważać ani włączać robota podczas korzystania z narzędzi, czy dokonywania
jakichkolwiek prac przy nim!
- Nie budować robota w obecności małych dzieci. Dzieci mogą ucierpieć przez nieodpowiedni
kontakt z narzędziami lub mogą zadławić się małymi częściami, które mogą też utkwić w
uszach, nosie lub w innym miejscu.
- Należy zwrócić uwagę na polaryzację baterii, zanim zostaną one założone do komory baterii
robota!
- Upewnij się, że baterie i uchwyt baterii pozostają suche.
Jeśli TANCERZ NA LINIE jest mokry, należy niezwłocznie wyjąć baterie i wysuszyć wszystkie
części najlepiej jak potrafimy!
- Wyjmij baterie z robota, jeśli nie będzie in używany więcej niż tydzień.
- Dzieci w wieku 14 lat mogą budować robota z pomocą osoby starszej.
- Używaj nowych baterii i nie mieszaj baterii (starych, nowych, akumulatorów, itp.)
Strona 2 z 14
Dystrybucja Conrad Electronic Sp. z o.o., ul. Franciszka Kniaźnina 12, 31-637 Kraków, Polska
Copyright © Conrad Electronic 2013, Kopiowanie, rozpowszechnianie, zmiany bez zgody zabronione.
www.conrad.pl
Instrukcja: Robot chodzący po linie Arexx WTR-RD1 www.conrad.pl
2. Informacje ogólne na temat części i potrzebnych narzędzi do złożenia robota
Uwaga: Ten rozdział jest bardzo ważny i należy go dokładnie przeczytać ze zrozumieniem!
Rozdział musi być przeczytany w odpowiedniej kolejności i nie wolno przeskakiwać do
następnych punktów, bez wcześniejszego zrozumienia poprzednich. Pozwoli to uniknąć
błędów montażowych. Kto nie przestrzega dokładnie kolejności i wybiórczo ogląda zdjęcia na
pudełku lub w instrukcji, nie zbuduje w szybki sposób doskonale funkcjonującego Robota.
Wytnij części tylko w momencie, gdy są one potrzebne (pojawia się informacja w instrukcji)
a nie wcześniej. Pozwoli to uniknąć możliwości zagubienia jakiegoś elementu. Niektóre części
są ponumerowane a niektóre opisane. Liczby jednak nie są umieszczone na samych
częściach. Wszystkie części pasują dokładnie tam gdzie jest ich miejsce. Nie ma konieczności
używania siły, alby spasować elementy. Należy pracować spokojnie i przeczytać dokładnie i ze
zrozumieniem niniejszą instrukcję przed rozpoczęciem procesu składania i uruchamiania
robota.
Narzędzia:
Mały młoteczek z tworzywa sztucznego:
Zestaw śrubokrętów do elektroniki (płaski i krzyżakowy)
Nóż do tapet lub wykładzin
(uwaga można się nim skaleczyć!)
Kombinerki (obcążki) i szczypce do miniaturowych komponentów
Niektóre elementy musza zostać odcięte, a niektóre wyłamane zgonie z nacięciami:
Do odcinania może służyć nóż do tapet
(wykładzin), cążki boczne, lub zwyczajny
ostry nóż kuchenny. Wszystkie te
przedmioty są ostre i niebezpieczne,
dlatego należy postępować z nimi
bardzo ostrożnie!
UWAGA! Należy wycinać tylko te elementy które są w danej chili konieczne do złożenia robota i te
które mają zostać wycięte!!
Strona 3 z 14
Dystrybucja Conrad Electronic Sp. z o.o., ul. Franciszka Kniaźnina 12, 31-637 Kraków, Polska
Copyright © Conrad Electronic 2013, Kopiowanie, rozpowszechnianie, zmiany bez zgody zabronione.
www.conrad.pl
Instrukcja: Robot chodzący po linie Arexx WTR-RD1 www.conrad.pl
Osadzanie osi:
Podczas montażu osi (np.: osi silnika) musimy pracować bardzo ostrożnie.
Spróbuj ustalić oś w miejscu zamontowania ręcznie. Dopiero po nieudanej
próbie użyj małego plastikowego młotka. Należy postępować bardzo ostrożnie
i zachować szczególną ostrożność przy uderzaniu, tak aby nie uszkodzić
żadnego z elementów. Najlepiej użyć dodatkowej podkładki drewnianej,
pomiędzy młotkiem a osią tak aby zapewnić dodatkowy bufor ochronny i
upewnić się nic nie zostanie uszkodzone.
Wkręty samogwintujące (Parker):
Wkręty z gwintem samogwintującym zachowują się jak śruby, czyli
gdy wkręcane są do drewna, śruby wchodzi w materiał tworząc w
nim mały gwint, co skutkuje tym, że śruba jest mocno
przytwierdzona do materiału. W tym celu (wykonania przez śrubę
gwintu), ten typ śruby jest większy i ostrzejszy niż normalne śruby.
Wkręty z gwintem samogwintującym wkręcają się najlepiej od góry, przy użyciu
odpowiedniej siły, która wspiera proces przechodzenia przez materiał na samym
początku. Optymalny sposób wkręcania śruby jest taki: 1. Zacznij wkręcaś śrubę
2. Po paru obrotach odkręć lekko śrubę
3. Dokręć mocno i do końca śrubę
Jeśli śruby są wykręcane i dokręcane zbyt często, otwór w którym jest osadzona śruba rozszerza coraz bardziej, aż w końcu śruba nie ma
odpowiedniego trzymania i może sama wylecieć z otworu.
Śruby i nakrętki
Śruby i nakrętki powinny być odpowiednio zamocowane w urządzeniu mobilnym i odpowiednio
mocno dokręcone. W celu ochrony przed poluzowaniem można, na styku śruby i nakrętki, po
przykręceniu nanieść trochę lakieru do paznokci. Następnie można poluzować śrubę ponownie
nieznacznie, albo troszkę więcej jeśli jest to jest konieczne. Przykładem kleju profesjonalnego
(stosowanego zamiast lakieru do paznokci) jest, na przykład: Locktite. Ale wtedy śruba jest solidne i
bardzo mocna związana i odkręcenie jej w późniejszym terminie będzie bardzo trudne!
Strona 4 z 14
Dystrybucja Conrad Electronic Sp. z o.o., ul. Franciszka Kniaźnina 12, 31-637 Kraków, Polska
Copyright © Conrad Electronic 2013, Kopiowanie, rozpowszechnianie, zmiany bez zgody zabronione.
www.conrad.pl
Instrukcja: Robot chodzący po linie Arexx WTR-RD1 www.conrad.pl
Typ śruby jest określony a pomocą średnicy i długości. NA przykład oznaczenie śruby M3 x 20, oznacza śrubę o średnicy 3
mm i długości 20 mm. Litera jest stawiania tylko przy średnicy. Na przykład, M3 odpowiada gwint metryczny i stosowna
nakrętka 3 mm.
Klucz płasko-oczkowy:
Zestaw podwójnych kluczy płasko-oczkowych jest zawarty w zestawie. Używane są one do przykręcenia nakrętek
M2 i M3. Możesz kombinerek lub obcążków zamiast kluczy płasko-oczkowych.
2.1 Lista części Robota Tańczącego na Linie:
Przed rozpoczęciem składania robota, sprawdź, czy w zestawie znajdują się wszystkie niezbędne do jego
wykonania części:
Strona 5 z 14
Dystrybucja Conrad Electronic Sp. z o.o., ul. Franciszka Kniaźnina 12, 31-637 Kraków, Polska
Copyright © Conrad Electronic 2013, Kopiowanie, rozpowszechnianie, zmiany bez zgody zabronione.
www.conrad.pl
Instrukcja: Robot chodzący po linie Arexx WTR-RD1 www.conrad.pl
3. Instrukcja złożenia Robota Tańczącego na Linie
Zanim rozpoczniesz składanie robota, sprawdź czy są wszystkie części niezbędne do tego
działania:
Krok 1: Montaż modułu przekładni:
Potrzebne będą:
1 szt. mała przekładnia zębata
1 szt. średnia przekładnia zębata
1 szt. duża przekładnia zębata
1 szt. boczna część przekładni 1
1 szt. boczna część przekładni 2
1 szt. koło zębate z ośką
Montaż modułu przekładni przedstawia dokładnie
zamieszczony poniżej rysunek:
Zainstaluj przekładnie w porządku zgodnym z
podanymi numerkami.
Krok 2: Przymocowanie modułu przekładni
Potrzebne będą:
1 szt. moduł przekładni zębatej z kroku1
1 szt. Korpus
4 szt. śrub M2 x 8
4 szt. podkładka M2
Krok 3: Montaż zębatki silnika:
Potrzebne będą:
1 szt. Silnik
1 szt. Zębatki silnika
Zamontuj zębatkę na silniku zgodnie z rysunkami
obok.
Ustaw zębatkę pod wałem wychodzącym
bezpośrednio z silnika. Za pomocą małego
młoteczka z tworzywa sztucznego wbij bardzo
delikatnie wał silnika w otwór w zębatce. Następnie
dociśnij do końca wał silnika w otwór zębatki za
pomocą rąk. Pamiętaj aby nie używać zbyt dużo siły,
gdyż można w ten sposób uszkodzić delikatne części
robota (patrz schemat obok):
Strona 6 z 14
Dystrybucja Conrad Electronic Sp. z o.o., ul. Franciszka Kniaźnina 12, 31-637 Kraków, Polska
Copyright © Conrad Electronic 2013, Kopiowanie, rozpowszechnianie, zmiany bez zgody zabronione.
www.conrad.pl
Instrukcja: Robot chodzący po linie Arexx WTR-RD1 www.conrad.pl
Krok 4: Montaż silnika:
Potrzebne będą:
1 szt. Silnik z zębatką z kroku trzeciego
1 szt. Uchwyt silnika
2 szt. Śruby M2,3 x 6
Zamontuj silnik w specjalnym uchwycie zgodnie z pokazanym
obok schematem montażowym
Krok 5: Montaż silnika zamontowanego w uchwycie:
Potrzebne będą:
1 szt. Silnik z zębatką w uchwycie z kroku czwartego (4)
1 szt. Korpus z przekładnią z kroku drugiego (2)
4 szt. Śruby M2 x 8
4 szt. Podkładki x M2
Zamontuj silnik w specjalnym miejscu w korpusie zgodnie z pokazanym
obok schematem montażowym.
Ten krok kończy fazę pierwszą zakładania robota tańczącego na linie! Mamy już gotową bazę
(podstawę) wraz z napędem (silnikiem) robota. Czas na kolejną część! Zabawa trwa!
Krok 6: Montaż Ramion robota
Potrzebne będą:
1 szt. Kadłub wykonany w kroku poprzednim, piątym (5)
2 szt. Ramiona (ręce) robota tańczącego na linie
2 szt. Korbowodu
2 szt. Miedziany pierścień Ø 4 - 4mm
2 szt. Miedziany pierścień Ø 4 - 6mm
2 szt. Śrub średnich M3 x 14
2 szt. Nakrętka zabezpieczających M3
2 szt. śruby z półokrągłą głową
Podkładka M3 x 10
Zamontuj ramiona robota zgonie z
rysunkiem znajdującym się obok
Uwaga!!
Zainstaluj korbowody zgonie z rysunkiem obok, w odpowiednich miejscach! Pamiętaj,
aby nie używać zbyt dużo siły!
Strona 7 z 14
Dystrybucja Conrad Electronic Sp. z o.o., ul. Franciszka Kniaźnina 12, 31-637 Kraków, Polska
Copyright © Conrad Electronic 2013, Kopiowanie, rozpowszechnianie, zmiany bez zgody zabronione.
www.conrad.pl
Instrukcja: Robot chodzący po linie Arexx WTR-RD1 www.conrad.pl
Krok 7: Montaż Uchwytu na baterię :
Potrzebne będą:
1 szt. Zmontowana część robota wraz z ramionami z kroku szóstego
(6)
1 szt. Uchwyt na baterię
2 szt. Śruba z łbem stożkowym i podkładką M3 x 6
Zamontuj uchwyt na baterią do korpusu robota zgonie z rysunkiem
znajdującym się obok.
Krok 8: Montaż Nóg robota :
Potrzebne będą:
1 szt. Kadłuba wraz z ramionami wykonany w kroku siódmym (7)
2 szt. Nóg robota tańczącego na linie
2 szt. Śruby długie M3 x 24
2 szt. Nakrętka zabezpieczająca M3
Krok 9 Montaż przełącznika:
Zamontuj Nogi robota tańczącego do korpusu robota złożonego w
poprzednich krokach zgonie z rysunkiem znajdującym się obok.
Potrzebne będą:
1 szt. Kadłuba wraz z ramionami i nogami wykonany w kroku
ósmym (8)
1 szt. Przełącznika
2 szt. Śruby M2 x 5
Krok 10 Montaż kończący:
Potrzebne będą:
1 szt. Kadłuba wraz z ramionami nogami wykonany w kroku
ósmym (8) (wraz z zamontowanym przełącznikiem z kroku
dziewiątego (9))
1 szt. Zabezpieczenia przekładni robota
2 szt. Śruba z łbem stożkowym i podkładką M3 x 6
Zamontuj zabezpieczenie przekładni robota tańczącego do
korpusu robota złożonego w poprzednich krokach zgonie
z rysunkiem znajdującym się obok.
Strona 8 z 14
Dystrybucja Conrad Electronic Sp. z o.o., ul. Franciszka Kniaźnina 12, 31-637 Kraków, Polska
Copyright © Conrad Electronic 2013, Kopiowanie, rozpowszechnianie, zmiany bez zgody zabronione.
www.conrad.pl
Instrukcja: Robot chodzący po linie Arexx WTR-RD1 www.conrad.pl
Krok 11 Podłączenie przewodów:
Bezpiecznie jest jedynie poprowadzenie przewodów jak podano na schematycznym rysunku
znajdującym się powyżej. Inne połączenie może skutkować awarią, lub nieprawidłowym działaniem
robota.
Krok 12 Wymiana i zakładanie baterii:
Włóż baterie do komory baterii jak podano na schematycznym
rysunku znajdującym się obok: Kierunek obrotów silnika zależy od
polaryzacji założonych baterii!
Krok Ostatni: Wielki test przed rozpoczęciem zabawy!
Umieść ramiona Tańcząc liny wokół liny (jak pokazano na rysunku obok) i ustawić przełącznik w
pozycji ON. Jeśli robot tancerz nie przesuwa się do przodu po lina, należy zmienić biegunowość
baterii (założyć je odwrotnie)! Jeśli silnik nie obraca się (nie działa), należy sprawdzić kolejno:
- Czy baterie są w pełni naładowane
- Ułożenie przewodów, ( czy jest zgodne z tym pokazanym w kroku jedenastym 11)
- Koła zębate (boczne)
Najbardziej prawdopodobną przyczyną może być:
Błędne dopasowanie kół na przekładni lub uszkodzone baterie (akumulatorki).
W najgorszym przypadku, należy robota tancerza rozłożyć i zbudować od początku, przestrzegając
dokładnie kolejności składania oraz zwracając szczególną uwagę na każdy element składowy!
Strona 9 z 14
Dystrybucja Conrad Electronic Sp. z o.o., ul. Franciszka Kniaźnina 12, 31-637 Kraków, Polska
Copyright © Conrad Electronic 2013, Kopiowanie, rozpowszechnianie, zmiany bez zgody zabronione.
www.conrad.pl
Instrukcja: Robot chodzący po linie Arexx WTR-RD1 www.conrad.pl
4. Zasada działania mechaniki Robota Tańczącego na Linie
Mechanika i zasada działania robota tańczącego na linie składa się zasadniczo z dwóch (2) części.
Pierwszą jest przekazanie mocy wytworzonej przez ruch obrotowy na wyjściu z silnika elektrycznego
na oś napędową robota.
Druga część to przełożenie tego ruchu obrotowego wału napędowego na ruch całogo robota z
pomocą zestawu przekładni.
Przekazywanie mocy mechanicznej:
Koła zębate, paski napędowe, osie, wały korbowe są to elementy (podzespoły) przeniesienia napędu.
Cztery koła zębate przenoszą moment obrotowy z wału silnika elektrycznego silnika na osi napędową
Robota Tańczącego na Linie. Ta transmisja jest nazywany przełożeniem. Siły są przenoszone na koła
zębate. Podczas tej czynności zachodzą trzy reakcje zachodzą jednocześnie:
a. Odwrócenie kierunku obrotów
b. Zmiana prędkości obrotowej
c. Przyrost momentu obrotowego
a. Odwrócenie kierunku obrotów
Odwrócenie kierunku obrotu pokazuje rysunek znajdujący się
obok: pierwsze koło zębate porusza się w prawo, a drugie koło
zębate jest w lewo. Przekładnia zmienia więc kierunek obrotów.
b. Zmiana prędkości obrotowej
Zmiana prędkość obrotowej jest zależna od ilości zębów
znajdujących się na kołach przekładni.
Jako przykład, opisujemy przekładnie z kołem z 10 zębami i z drugim
kołem z 40 zębami. Gdy pierwsze koło robi pełny obrót, drugie koło
wykona tylko jedną czwartą swojego całkowitego obrotu. Tak więc
drugie koło zębate sprawia, żeby wykonać pełny obrót, pierwsze
koło musi wykonać cztery pełne obroty. Zasada ta jest również
wykorzystywana do zmniejszenia prędkość obrotowej.
c. Przyrost momentu obrotowego
Moment obrotowy przenoszony jest porównywalny sposób jak zasada
działania dźwigni.
Wyobraź sobie, co robi osoba, która chce podnieść kamień używając do
tego celu dźwigni. Osoba, która podnosi
dany przedmiot za pomocą dźwigni musi
użyć więcej siły, gdy odległość od punktu
podparcia jest mniejsza i / lub odległość B jest dłuższa.
To samo odnosi się do przekładni zębatej robota tańczącego na a linie.
Siła przenoszona przez zęby kół zębatych wzrasta wraz z odległością
do wnętrza koła. Odpowiada za to przekładnia.
Strona 10 z 14
Dystrybucja Conrad Electronic Sp. z o.o., ul. Franciszka Kniaźnina 12, 31-637 Kraków, Polska
Copyright © Conrad Electronic 2013, Kopiowanie, rozpowszechnianie, zmiany bez zgody zabronione.
www.conrad.pl
Instrukcja: Robot chodzący po linie Arexx WTR-RD1 www.conrad.pl
5. Silnik elektryczny
Słowo wstępne:
W naszym środowisku, obserwujemy wiele urządzeń które wykorzystują do swojego działania silniki.
Liczba silników o których wiemy w stosunku do tych, które naprawdę nas otaczają jest mocno
zaniżona. Do tych, które są, a o których nie wiemy (lub nie byliśmy pewni) zaliczyć można: Silniki
wibracyjne w telefonach komórkowych, silnik napędzający wentylator wyciągowy (np.: w okapie
kuchennym, suszarka do włosów, kompresor samochodowy, itd. Wszystkie wymienione urządzenia
zawierają silniki!
Rozwój technologii silników:
Silnik elektryczny to urządzenie służące do przetwarzania energii
elektrycznej na pracę mechaniczną. Głównymi jego częściami z reguły są: stojan
z jedną lub kilkoma parami elektromagnesów oraz wirnik z uzwojeniem twornikowym. Ze względu na
rodzaj pobieranego prądu rozróżnia się silniki prądu stałego oraz zmiennego (synchroniczne i
asynchroniczne). Ze względu na charakter prądu przemiennego: jednofazowe i trójfazowe. Z uwagi
na zasadę działania: silniki indukcyjne (najczęściej spotykane), synchroniczne i komutatorowe (coraz
rzadziej używane). W zależności od budowy wirnika wyodrębnia się silniki indukcyjne klatkowe i
pierścieniowe. Wspólną grupę stanowią też silniki uniwersalne, które mogą być zasilane prądem
stałym i zmiennym, stosowane najczęściej do napędu sprzętu AGD i elektronarzędzi. A są jeszcze
silniki indukcyjne liniowe, które upowszechniły się niedawno, o których nadmieniamy na koniec,
osobno.
Pośród narzędzi albo ich agregatów, czyli urządzeń, które są najbardziej znamienne dla cywilizacji
technicznej, do najważniejszych z pewnością należy silnik elektryczny. Jego nazwa oddaje najlepiej
charakter ewolucji technicznej, a tym samym rozwoju przemysłu, do którego zalicza się energetykę.
Elektryczność natomiast była znana człowiekowi od niepamiętnych czasów. Kojarzyła się głównie z
piorunami i różnymi ładunkami elektrycznymi, których efektem było iskrzenie albo zdolność
przyciągania innych materiałów. Trzeba było jednak długich wieków rozwoju nauki i techniki, zanim
człowiek zdołał w pełni ją rozpoznać, zapanować nad nią i dostosować do sowich potrzeb. A odkrycie
silnika elektrycznego i prądnicy – bo oba te urządzenia właściwie trzeba traktować zamiennie – łączy
się bezpośrednio z odkryciem związku magnetyzmu z elektrycznością.
Działanie silnika elektrycznego:
I tak, w roku 1820, Duńczyk Christaian Orested zauważył, że igła
magnetyczna umieszczona równolegle do przewodu odchyla się, kiedy
przez przewód ten przepływa prąd elektryczny. Odkrycie to
zaintrygowało znamienitego już angielskiego uczonego Michaela
Faradaya. Zada ł on sobie pytanie, czy za pomocą pola magnetycznego nie da się wytworzyć
elektrycznego prądu? Próbując znaleźć odpowiedź, przeprowadził wiele doświadczeń, w wyniku
których udało mu się zaobserwować zjawisko, nazwane później indukcją elektromagnetyczną.
Wykazał zatem, że przewód, w którym płynie prąd, działa podobnie jak magnes. Następnie zauważył,
że w przewodniku powstaje prąd elektryczny, kiedy zbliżamy lub oddalmy od niego magnes. Odkrycie
to stanowi podstawę działania prądnicy. A działanie prądnicy można w zasadzie zawsze odwrócić –
Strona 11 z 14
Dystrybucja Conrad Electronic Sp. z o.o., ul. Franciszka Kniaźnina 12, 31-637 Kraków, Polska
Copyright © Conrad Electronic 2013, Kopiowanie, rozpowszechnianie, zmiany bez zgody zabronione.
www.conrad.pl
Instrukcja: Robot chodzący po linie Arexx WTR-RD1 www.conrad.pl
gdy zasilamy ją prądem elektrycznym, zacznie pracować jak silnik. Samo doświadczenie Faradaya
natomiast, zwane „obwody elektryczne’, było bardzo proste. Polegało na zanurzeniu jednego końca
drutu w rtęci wypełniającej naczynie. Pośrodku naczynia umieścił magnes sztabkowy. Podłączając
baterię do góry przewodu i rtęci w naczyniu, wprawił drut w ruch obrotowy wokół magnesu – zaczęło
się kręcić.
Wykorzystując odkrycie Faradaya, już w roku 1822
Philip Barlow jako pierwszy skonstruował prototyp
silnika elektrycznego – zwanego później Kołem Barlowa. Za twórcę maszyny elektrycznej uznaje się
jednak Faradaya, który w 1831 roku zbudował pierwszy model silnika elektrycznego – była to owa
słynna tzw. tarcza Faradaya. Pierwszą maszynę elektryczną mającą praktyczne znaczenie
skonstruował jednak w 1834 roku fizyk rosyjski, niemieckiego pochodzenia, M.H. Jacobi. Jego silnik
prądu stałego z komutatorem zastosowany został do napędu małego statku rzecznego. Natomiast
pierwszy patent silnika elektrycznego został opracowany w roku 1837 przez Thomasa Davenporta
(swój pierwszy silnik prądu stałego zbudował on już w roku 1834 i użył go do napędu kolejki
elektrycznej – zabawki). Silnik z 1837 roku wyposażony był w elektromagnes i osiągał prędkość 450
obr./min, a konstruktor używał go do napędu wiertarki i tokarki do drewna. Nieco później Davenport
zbudował jeszcze większy silnik, napędzający rotacyjną prasę drukarską, na której rozpoczął druk
pierwszego w USA czasopisma poświęconego elektryczności.
Jak nadmieniliśmy wcześniej – gdy zasilać prądnicę prądem, zaczyna działać jak silnik – dlatego
prądnica i silnik mają też wspólną historię. I tak, około 1845 roku, w prądnicach zaczęto wytwarzać
potrzebne pole magnetyczne za pomocą elektromagnesów, zasilanych prądem z ogniw
galwanicznych lub z innych prądnic (co pozwalało uzyskiwać silniejsze prądy). Doniosłym
upowszechnieniem konstrukcyjnym był wynalazek prądnicy samowzbudnej (słynne dynamo)
dokonany przez W. von Siemensa w 1866 roku. Wykorzystał on znane od kilku lat zjawisko, że
elektromagnes, przez który nie płynie żaden prąd, ma niewielkie, szczątkowe pole magnetyczne.
Dzięki temu, po obrocie wirnika, pojawia się w tym ostatnim bardzo słaby prąd. Siemens obmyślił
układ, w którym ten słaby prąd z wirnika zasilał elektromagnesy, aby wzmocnić ich pole
magnetyczne, to zaś z kolei zwiększało natężenie prądu w wirniku itd., tak że po chwili prądnica
pracowała już pełną mocą.
Dalszym udoskonaleniem tego rozwiązania była prądnica prądu stałego pomysłu A. Pacinottiego,
którą ulepszył niejaki Gramme, młody stolarz modelowy z paryskiej fabryki maszyn elektrycznych,
który później stał się zdolnym konstruktorem. Maszyna Gramme’a, choć pomyślana była jako
prądnica samowzbudna, okazała się też dość dobrym silnikiem, pierwszym bardziej znanym silnikiem
elektrycznym.
Po wynalezieniu w latach 1884-85 transformatora, pozwalającego przesyłać prąd zmienny o wysokim
napięciu prawie bez strat na duże odległości, zaczęły wywalczać sobie pierwszeństwo maszyny prądu
zmiennego. Decydującym krokiem w rozwoju silnika zmiennego prądu było wynalezienie silnika
asynchronicznego, czyli indukcyjnego.
Strona 12 z 14
Dystrybucja Conrad Electronic Sp. z o.o., ul. Franciszka Kniaźnina 12, 31-637 Kraków, Polska
Copyright © Conrad Electronic 2013, Kopiowanie, rozpowszechnianie, zmiany bez zgody zabronione.
www.conrad.pl
Instrukcja: Robot chodzący po linie Arexx WTR-RD1 www.conrad.pl
Nazwa „asynchroniczny” (niezgodny w czasie) pochodzi stąd, że prędkość obrotowa wirnika jest
nieco mniejsza od prędkości wirowania pola magnetycznego. W silniku tym wirujące pole
magnetyczne, powstające przy przepływie prądu zmiennego przez uzwojenie stojana, działa na prąd,
który jest indukowany przez to pole w uzwojeniu wirnika. Powstają dzięki temu siły mechaniczne
powodujące obrót wirnika. Takie silniki są pewne w działaniu i proste w budowie. Ważne jest przy
tym to, że same ruszają po włączeniu prądu.
Pierwszy silnik asynchroniczny zbudował J. N. Tesla w 1887 roku, opierając się na wcześniejszych
studiach G. Ferrarisa nad wirującym polem magnetycznym. Silnik Tesli był dwufazowy i dlatego
obarczony poważnymi wadami. Znakomitym natomiast okazał się silnik trójfazowy, z wirnikiem
klatkowym, zbudowany przez Polaka M. Doliwo-Dobrowolskiego w 1889 roku.
W tym mnogim obszarze odkryć wypadało by też wspomnieć „wynalazcę wynalazków”, czyli
Thomasa Alva Edisona, który w 1880 roku zbudował miniaturowy silnik, aby napędzać pióro do
sporządzania kropkowanych matryc powielaczowych. Silnik Edisona miał wymiary 2,5 cm na 4 cm i
osiągał 4 tysiące obr./min, napędzając drgającą igłę w obsadce, która wykłuwała w matrycy otworki,
układające się w kontur liter. Całość zasilała dwuogniskowa bateria. Elektroniczne pióro Edisona –
wyprodukowano ich około 60 tysięcy sztuk! – skutecznie powielało dokumenty, a wyeliminował je
dopiero wynalazek maszyny do pisania.
Kolejnym przełomem w wykorzystaniu i produkcji silników elektrycznych były silniki indukcyjne
liniowe. I choć odkryto je jeszcze w XIX wieku, upowszechniły się dość późno, bo dopiero w drugiej
połowie XX wieku. Trzeba nam przy tym nadmienić, iż silniki liniowe działają na podobnej zasadzie jak
silniki indukcyjne prądu przemiennego, z tą różnicą, że zamiast pola magnetycznego wirującego
występuje w nich pole przemieszczające się liniowo. Tym samym, zamiast ruchu obrotowego, który
powstaje w zwykłym silniku wirującym, w silniku liniowym występuje ruch postępowy. To, co je
bezspornie wyróżnia, to prędkość, niezawodność i szeroki zakres zastosowań – od super szybkich
pociągów, przez cały szereg przesuwaczy, popychaczy, itd., po instalacje reaktorów atomowych i
rakiet.
Pierwszy patent odnoszący się do silników indukcyjnych
liniowych złożony był już ponoć w 1890 r. przez burmistrza
Pittsburgha. W 1895 r. powstał brytyjski patent złożony przez
Jacquarda, Weavera i Electric Shuttle Company na silnik
elektryczny do napędzania czółenka w krośnie. Pierwszą
propozycję zastosowania silnika liniowego do napędu pociągu
zgłoszono w 1905 r., ale dopiero po pół wieku zastosowano taki silnik w trakcji. Tak duże opóźnienie
nie wynikało z przyczyn technicznych czy materiałowych, ale z braku potrzeb. Inne tańsze i prostsze
formy napędu spełniały istniejące wówczas potrzeby, co do prędkości, przyspieszenia i pewności
ruchu.
Pierwsze na większą skalę praktyczne zastosowanie silnika liniowego w transporcie nastąpiło dopiero
w 1946 roku w USA – firma Westinghouse wykonała urządzenie pod nazwą „Electropult” do
nadawania przyspieszenia samolotom na pasach startowych. Począwszy od 1950 roku silnik
Strona 13 z 14
Dystrybucja Conrad Electronic Sp. z o.o., ul. Franciszka Kniaźnina 12, 31-637 Kraków, Polska
Copyright © Conrad Electronic 2013, Kopiowanie, rozpowszechnianie, zmiany bez zgody zabronione.
www.conrad.pl
Instrukcja: Robot chodzący po linie Arexx WTR-RD1 www.conrad.pl
indukcyjny liniowy staje się obiektem ogólnego zainteresowania, a zakres tych zastosowań nie
ogranicza się już tylko do przemysłu tekstylnego i trakcji.
W roku 1954, na przykład, zbudowano w Franborough w Anglii silnik liniowy prądu stałego o dużej
prędkości, który w tunelu aerodynamicznym mógł nadawać masom kilku kg prędkość ok. 450 m/s. W
latach sześćdziesiątych XX wieku wprowadzona zostaje nowa wersja, pośrednia, silników
indukcyjnych o ruchu wahadłowym. A w ostatnich dziesięcioleciach XX wieku mnożą się już prace
teoretyczne i wdrożeniowe nad silnikami liniowymi, skupiając uwagę badaczy i inżynierów
zainteresowanych konstrukcją pojazdów bardzo szybkich.
Strona 14 z 14
Dystrybucja Conrad Electronic Sp. z o.o., ul. Franciszka Kniaźnina 12, 31-637 Kraków, Polska
Copyright © Conrad Electronic 2013, Kopiowanie, rozpowszechnianie, zmiany bez zgody zabronione.
www.conrad.pl
Loading...