آموزش الکترونیکپروژه الکترونیک

چگونه ژیروسکوپ بسازیم؟ آموزش ساخت Gyroscope

آیا تا به حال تلاش کرده اید ژیروسکوپ بسازید؟ خب پس شانس با شما یار است. در این مطلب، ما شما را در ساخت یک ژیروسکوپ آن هم تنها با استفاده از چند قطعه ساده همراهی میکنیم.

ژیروسکوپ چگونه کار میکند؟

ژیروسکوپ یک سنسور است که جهت و سرعت زاویه ای را اندازه گیری کرده و آن را حفظ میکند. این سنسور به صورت متداول در کابردهای متنوعی از جمله سیستم های ناوبری، رباتیک، هوافضا و دستگاه های واقعیت مجازی به کار میرود. ریاضیات پشت این سنسور به نحوه ایستادن آن بستگی دارد. وقتی شما یک CD کوچک متصل به موتور را میچرخانید، این CD به سرعت شروع به چرخیدن میکند. این چرخش، حرکت زاویه ای ایجاد کرده که مانند نوع خاصی از انرژیست که اجسام را به چرخش درمی آورد.

CD بزرگتر به CD کوچک تر و موتور متصل شده است، پس درنتیجه آن هم شروع به چرخیدن میکند. چرخش CD بزرگتر درواقع باعث چرخش کل سنسور ژیروسکوپ و دستگاه میشود. حال اگر شما ژیروسکوپ را حرکت دهید، به دلیل وجود گشتاور همچنان ایستاده باقی میماند. گشتاور نوع خاصی از نیروست که باعث گردش اجسام میشود. هنگامیکه شما ژیروسکوپ خود را حرکت میدهید، آن نیروی گشتاور را تجربه کرده و این نیرو باعث چرخش ژیروسکوپ حول محور متفاوتی میشود. مقدار انحراف از مسیر و یا حرکت تقدیمی متناسب با مقدار گشتاور اعمالی و تکانه زاویه ای ژیروسکوپ است.

گشتاور از فرمول زیر محاسبه میشود:

T = I * α

که در این فرمول T مقدار گشتاور اعمالی به ژیروسکوپ، I ممان اینرسی (معیاری برای سنجش این امر که چرخاندن جسم تا چه اندازه دشوار است) و α هم شتاب زاویه ایست.

به بیان ساده تر، هرچقدر که CD کوچک و CDهای بزرگتر سریع تر بچرخند، حرکت دادن ژیروسکوپ سخت تر میشود زیرا که در این صورت تکانه زاویه ای بیشتری دارد.

امیدوارم که این توضیحات به شما در درک عملکرد ژیروسکوپ کمک کرده باشد.

قطعاتی که در این پروژه به آن ها نیاز دارید :

  • یک موتور DC کوچک
  • یک CD بزرگ
  • یک وزنه تعادل
  • یک باتری 9 ولتی
  • 1 کلید
  • چسب حرارتی یا نوار چسب دوطرفه
  • پیچ کوچک ( اختیاری)

چسباندن CD به موتور

ابتدا، CD را برداشته و آن را همانگونه که در تصویر بالا نشان داده شده است، به موتور DC متصل کنید. میتوانید این کار را با استفاده از مقداری چسب حرارتی یا نوارچسب دوطرفه انجام دهید. مطمئن شوید که CD در مرکز شفت موتور قرار گرفته است و میتواند به نرمی و راحتی بچرخد.

اتصال وزنه تعادل به شفت موتور

سپس، ورنه تعادل را برداشته و آن را به شفت موتور متصل کنید. شما میتوانید اینکار را با استفاده از یک پیچ کوچک و یا مقداری چسب حرارتی انجام دهید تا شفت موتور به وزنه تعادل محکم شود. من در اینجا از یک چرخ به عنوان وزنه تعادل استفاده کردم اما لزومی ندارد که شما هم این کار را انجام دهید. شما میتوانید از هر جسم دردسترسی که شکلی متقارن دارد به عنوان وزنه تعادل استفاده کنید. اما لازم است که برای انتخاب وزنه مناسب کمی آزمون و خطا کنید.

مدار اتصال

حال وقت آن است که سیم کشی های لازم را انجام دهیم. ابتدا کلید را به باتری 9 ولتی متصل کنید. سپس سیم مثبت باتری را به ترمینال مثبت موتور متصل کنید. سیم منفی باتری را نیز به ترمینال منفی موتور وصل کنید.

ژیروسکوپ خود را آزمایش کنید

هنگامیکه تمام سیم کشی های لازم را انجام دادید، میتوانید با روشن کردن کلید ژیروسکوپ خود را تست کنید. موتور باید CD کوچک را به چرخش واداشته و CD بزرگتر باید به دور آن بچرخد.  شما همین حالا هم ژیروسکوپ خود را ساخته اید!

اگر در مورد این مطلب سوالی دارید در قسمت نظرات بپرسید

یکی از جالب ترین چیزها در مورد ژیروسکوپ توانایی آن در حفظ جهت و چرخش خود حتی هنگامی است که عملکردش دچار اختلال شده است. شما میتوانید این امر را با کج کردن ژیروسکوپ خود به یک سمت آزمایش کنید. خواهید دید که ژیروسکوپ به آرامی خود را راست خواهد کرد. این کار را با CD های دیگر در اندازه ها و شکل های مختلف امتحان کرده و تاثیر هر مورد را در رفتار ژیروسکوپ مشاهده کنید.

ساخت ژیروسکوپ خانگی علاوه بر اینکه کار جالبی است، یک پروژه آموزشی نیز محسوب شده که به آسانی و در مدت چند ساعت قابل اجراست.

ساخت این پروژه را امتحان کرده و نتیجه و آنچه که از آن آموختید را با ما درمیان بگذارید.

3 (4 نفر)

برای دریافت مطالب جدید کانال تلگرام یا پیج اینستاگرام ما را دنبال کنید.

محمد رحیمی

محمد رحیمی هستم. سعی میکنم در آیرنکس مطالب مفید قرار بدهم. سوالات مربوط به این مطلب را در قسمت نظرات همین مطلب اعلام کنید. سعی میکنم در اسرع وقت به نظرات شما پاسخ بدهم.

دیدگاهتان را بنویسید

نشانی ایمیل شما منتشر نخواهد شد. بخش‌های موردنیاز علامت‌گذاری شده‌اند *