Účastníci kroužků elektronika jsou děti od 6 do 15 let. Nejmladším účastníkům jsou podporou jejich rodiče, kteří se zájmem pracují s nimi. Do procesu zapojujeme všechny účastníky stejným dílem, individuálně řešíme jejich podporu dle jejich schopností a dovedností.
Vzhledem k tomu, že kroužek probíhal distančně a lektoři se s účastníky pravidelně v daném čase kroužku setkávali, nebylo těžké v on-line prostředí s připraveným výukovými materiály pracovat.
Účastníci umí pájet, navinout cívku rotoru, číst jednoduché technické výkresy a elektrická schémata, ovládat základní měřicí přístroje (laboratorní zdroj, multimetr).
Provést účastníky seznámením s 3D tiskem. Účastníci si následně vymodelují dle pokynů video návodu v programu Autodesk Fusion 360 DC elektromotor. Seznámí se s postupem jeho vyexportování do formátu, potřebného pro tisk na tiskárně Original Prusa i3 MK3S. Vytisknuté součástky zkompletují a vyzkouší si funkčnost stejnosměrného elektromotoru.
Následně lektor objasní základy elektromagnetismu (magnetickou indukci, Lorenzovu sílu a moment síly).
Motor lze využít pro další činnost, jeho praktické využití například – jako pohon 3D tištěného autíčka nebo ventilátoru.
Hardware
Software
Nástroje
Součástky
Odkaz _ Postup instalace programu Autodesk Fusion 360
Odkaz_Postup práce v Autodesk Fusion 360 a exportování do formátu .stl
Část 1 - rotor
Část 2 - stator
Část 3 - vše spojené do jednoho bloku
Postup vygenerování souboru .gcode v programu Prusa Slicer – ukázka a odkaz na stažení programu
Postup práce při kompletování motoru, video – odkaz na youtube a Word dokument
Videa a fotografie z průběhu projektu.
Příprava projektu lektory
Výběr tématu, přípravné práce a postup modelování 3D motoru – práce lektora (mimo času tisku) 4 hodiny
Videa – instalace programu Autodesk Fusion 360 – 15 min
Video postupu modelování statoru a rotoru – 1 hodina
Video postupu sestavení motoru 1 hodina
Plán postupu práce s účastníky 1 hodina
Práce s účastníky
Seznámení s projektem
Modelování 3 hodiny
Tisk jednotlivých částí 2 hodiny 50 min
Příprava dalších součástek potřebných k finalizaci modelu motoru - 30 minut
Finalizace dle videa 1 hodina
Úprava a doplnění plánu práce s účastníky na základě proběhlých lekcí - 1,5 hodiny
1. lekce - úvodní motivační setkání projektu
- využití Youtube ukázky funkčního modelu motoru – 3 minuty
https://www.youtube.com/watch?v=rCdVc9PwWok
- výklad historie, fungování komutátorového motoru
DC elektromotor pohání množství zařízení více než 100 let. Na téměř stejném principu fungují i krokové motory v 3D tiskárně Průša.
Stejnosměrný motor je v elektrotechnice točivý elektrický stroj na stejnosměrný proud, který může pracovat v režimu elektromotor nebo generátor (dynamo). Napájení rotoru je realizováno přes komutátor, který přepíná vinutí rotoru. Některé novější konstrukce nahrazují mechanický komutátor elektronickým obvodem. Malé stejnosměrné motory jsou používány v mnoha nástrojích, hračkách a běžných spotřebičích. V současnosti jsou využívány především u ručního nářadí, kde díky poměrně vysokým pracovním otáčkám vychází pohon malý a lehký. Pro pohon dopravních prostředků závislé i nezávislé trakce jsou komutátorové motory nahrazovány asynchronními a nejnověji synchronními.
Stejnosměrný motor se skládá z rotoru (upevněn na hřídeli) a statoru (pevná část elektromotoru). Jeden z nich (rotor/stator) musí být vždy elektromagnet, druhý může být buď také elektromagnet nebo permanentní magnet. Kotvou je označován elektromagnet, na kterém dochází k přepólování napájení jeho vinutí (buď pomocí komutátoru nebo řídícím elektronickým obvodem). Kotva může být na statoru i na rotoru (podle konstrukce motoru).
Magnetické toky na sebe silově působí. Stejné póly se odpuzují a opačné přitahují. Tím vzniká točivý moment. Pokud by při pootočení nedošlo k přepnutí vinutí kotvy (komutaci), došlo by k zastavení.
- seznámení se s jednotlivými kroky postupu tvorby modelu motoru
- ukázka lektory vytvořeného a připraveného modelu
- provedení video návodem instalace Programu Autodesk Fusion 360 – společná práce
2. – 6. lekce – instalace programu Autodesk Fusion 360. Práce v tomto programu a exportování do formátu .stl
- individuální instalace, lektoři jsou on-line přítomní a asistují v případě nejasností, problémů či komplikací
- odkaz na instruktážní video instalace programu
https://www.youtube.com/watch?v=rn85oG0DIOw&ab_channel=Craftincz
- odkaz na stažení programu:
https://www.autodesk.com/products/fusion-360/personal
- odkaz na instruktážní video na hrací kostku
- lze využít buď na prvotní seznámení nebo jako doplňující aktivita, pro ty, kteří již mají hotovo a čekají na ostatní
https://www.youtube.com/watch?v=EsyQCf-l75U&ab_channel=DDMSymfoniePod%C4%9Bbrady
- odkazy na instruktážní videa na modelování 3D motoru
část 1 – návod na modelování rotoru
https://www.youtube.com/watch?v=DXk5eHgKGbs&ab_channel=DDMSymfoniePod%C4%9Bbrady
část 2 – návod na modelování Statoru
https://www.youtube.com/watch?v=fy9mjkDtalE&ab_channel=DDMSymfoniePod%C4%9Bbrady
část 3 - vše spojené do jednoho bloku
https://www.youtube.com/watch?v=EsyQCf-l75U&ab_channel=DDMSymfoniePod%C4%9Bbrady
Účastníci postupně zasílali své hotové modely ve formátu .stl k následnému tisku na 3D tiskárně.
7. lekce
Ukázka vygenerování souboru .gcode v programu Prusa Slicer.
Poskytnutí odkazu
https://www.prusa3d.cz/prusaslicer/
Všichni zúčastnění byli seznámeni se základním fungováním programu Prusa Slicer a konečný export do formátu .gcode probíhal pod dohledem lektorů.
S dětmi probíhala další diskuze o exportování během individuálních konzultací.
8. lekce
Ukázka práce 3D tiskárny
Výklad 3D tiskárna
Výklad 3D tisk
odkazy: www.prusa3d.cz/stories
Postupně byl zadáván tisk částí motoru jednotlivých účastníků.
Každý z účastníků pak dostal svůj vlastní výtisk obou částí motoru.
9. – 10. lekce
Kompletace jednotlivých částí motoru
Vyzvednutí balíčku připraveného lektorem pro každého účastníka.
Video – odkaz na Youtube:
https://www.youtube.com/watch?v=csIg1U1WVVk&ab_channel=DDMSymfoniePod%C4%9Bbrady
Sestavení motoru, příloha v PDf
11. lekce Závěr - zpětná vazba shrnutí diskuse s účastníky
Zhodnocení distanční realizace projektu:
Přesto, že se projektu zúčastnila nakonec většina členů kroužků, nebyli však však všichni. Hlavně u skupiny mladších začátečníků se ukázala velmi důležitá podpora ze strany rodičů. Lektoři tak v konečném efektu měli více času se věnovat zúčastněným dětem.
Co bylo pro účastníky nejtěžší:
Při sestavování motoru působilo nejvíce potíží správné nastavení kontaktů komutátoru. Ty musí mít dostatečný přítlak pro spolehlivý kontakt, ale ne tak velký, aby příliš brzdil rotor.
Co bylo snadné:
Pro lektory bylo snadné vymyslet prvotní myšlenku. Cesta k realizaci fungujícího prototypu, který by byl snadný na sestavení si ale vyžádala asi 8 iterací.
Zhodnocení celého projektu:
Projekt se u dětí setkal s pozitivním ohlasem. Nikdo ze zúčastněných se nenechal odradit prvotním neúspěchem a při individuálních konzultacích se podařilo zprovoznit všechny vyrobené motory.
Plán na pokračování – další možné využití funkčního modelu:
Po vylepšení komutátoru, zejména zjednodušení jeho nastavení a zvýšení trvanlivosti, by se dal elektromotor využít jako pohon malého a lehkého 3D vytištěného vozítka. Případně jako pohon ventilátoru.
Zhodnocení lektory:
Realizace nás od začátku bavila a s nadšením jsme během pár dní vyrobili funkční prototyp, se kterým jsme byli spokojeni. Při natáčení instruktážního videa jsme měli obavy, aby všichni zvládli choulostivý proces sestavení komutátoru. Všichni, kteří měli zájem a chuť, si s tím ale nakonec poradili. Pár účastníků se inspirovalo a začalo používat i jiný 3D modelovací software k tvorbě vlastních projektů.
Zhodnocení organizací:
Zkušenosti s 3D tiskem nám přinesly nové možnosti do další činnosti kroužku. Vnímáme to jako další příležitost vnést do naší činnosti moderní technologie a držet tak s vývojem nových technologií krok.
Tento projekt považujeme za velmi přínosný nejen pro děti a lektory technických kroužků, ale i pro všechny ostatní lektory, kteří mají přímou možnost se s 3D tiskem přímo seznámit. Což rozšiřuje možnosti aktivit jednotlivých kroužků a nabídku celého Domu dětí a mládeže.
The author hasn't provided the model origin yet.