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Material:
- PC-Lüfter, 12 V (aus dem Netzteil oder der CPU-Kühlung eines PC-Towers)
- 9 V-Blockbatterie
- 9V-Batterie- Anschlussclip
- breite Gummiringe oder 2 Nylonclip-Rohrschellen, 20 mm
- 4 Elektroinstallationskabel 1x1,5 qmm, Länge je ca. 35 cm
- 4 verschiedenfarbige dicke Faserstifte
- Schaltdraht 1-adrig
- Druck- oder Schiebeschalter
- Isolierband od. Schrumpfschlauch
- weißes, großformatiges Pack-Papier (z. B. Flipchart-Papier)
- Heißklebepistole
- evtl. Lötkolben, Lötzinn
- kleiner Kreuzschraubenzieher
- Abisolierzange od. Schere
- Seitenschneider
1) ... untersuche und erforsche
Woher bekomme ich einen PC-Lüfter?
PC-Lüfter kann man in jedem Computergeschäft kaufen. Es ist aber viel billiger und nicht mehr schwer alte Computer vom Bauhof, von Recyclingfirmen oder aus der eigenen Familie zum Zerlegen zu besorgen. Beim Ausbauen lernst du das Innenleben eines Computers kennen und kannst Bauteile wie Laufwerk, Festplatte, Netzteil, Grafikkarte und Hauptplatine unterscheiden. Viele Computerbauteile produzieren bei ihrer Arbeit auch Wärme.
Ein PC hat daher mindestens zwei, manchmal sogar drei und mehr Lüfter:
- am Computer-Netzteil, das zur Stromversorgung dient
- am Prozessor (CPU), dem größten Chip der Hauptplatine (Mainboard)
- und manchmal auch am Gehäuse und an der Grafikkarte.
Herstellung des elektronischen Stromkreises
Damit der Motor des Lüfters (wieder) zum Leben erweckt wird, muss ein elektrischer Stromkreis mit einer 9Volt-Blockbatterie als Energiequelle und Leitungsdrähten hergestellt werden. Sinnvoll ist auch der Einbau eines Schalters im Stromkreis.
Die Batterie kann oben mittig auf der unbeweglichen Seite des Lüfters mit zwei breiten Gummibändern befestigt werden. Zuverlässiger sind jedoch zwei Nylonclip-Rohrschellen, die als Batterie-Halterung dienen. Sie werden in der Mitte mit Heißkleber befestigt.
Für die Spannungszuführung werden nur zwei Kabel benötigt. Standardlüfter haben nur diese 2 Adern für die Spannungsversorgung, eine rote und eine schwarze. CPU-Lüfter haben dann noch den Tachoausgang an der 3. Ader der zur Sicherheit der CPU-Kühlung drehzahlabhängige Impulse lieferte. Das rote Kabel bedeutet, dass eine Spannung zwischen 5-11 Volt möglich ist. Das schwarze Kabel ist der Minusanschluss, es wird mit dem schwarzen Kabel des Batterie-Clips verbunden. Die Verbindung der Kabel kann durch einfaches Verdrillen hergestellt werden. Haltbarer ist jedoch eine Lötverbindung.
Vom Lüfter zur Kritzelmaschine
Damit die Kritzelmaschine sich zitternd und vibrierend über das Papier bewegen kann, muss nun das rotierende Propellerrad des Axiallüfters eine Unwucht erhalten. Von einer Unwucht spricht man in der Mechanik bei sich drehenden Körpern, deren Masse nicht symmetrisch verteilt ist. Unwuchten führen zu Vibrationen bei Drehbewegungen und sind in der Technik meistens unerwünscht. Wir wollen sie aber absichtlich nutzen, indem wir die Flügel oder das das Gewicht im Propellerrad ungleichmäßig verteilen.
Entferne deshalb mit einem Seitenschneider etwa die Hälfte bis zwei Drittel aller Propellerflügel oder befestige an benachbarten Flügeln 2- 3 dicke Blechschrauben (z.B. die vom Computergehäuse).
Mit 4 Filzstiften an den Ecken des Lüfters erhält man eine Kritzelmaschine. Die vier Faserstifte können am Lüftergehäuse z.B. mit Gummibändern, kleinen Kabelbindern oder Elektroinstallationskabeln befestigt werden.
Suche selbst nach einer optimalen Befestigung und nutze dabei die acht Bohrungen an den Ecken des Lüfters. Die Stifte müssen senkrecht stehen und so fixiert werden, dass alle vier Faserstifte fest auf dem Papier stehen.
Mit mehreren solcher Zeichenmaschinen, die sich selbstständig über großformatige Papierbahnen drehen, können Bilder nach dem Zufallsprinzip gefertigt werden.
Das Spiel mit den verschiedenen Methoden des Zufalls hat bis heute eine große Bedeutung beim Gestalten von Kunst. Künstler nutzen den Zufall ganz unterschiedlich, um Ideen, Formen und Verfahren zu entwickeln. Bereits im Surrealismus wurden etwa von Max Ernst oder beim Action Painting von Jackson Pollock Zufalls-Bilder hergestellt.
2) ... erfinde
Kannst du noch weitere Gegenstände mit dem Unwucht-Prinzip in Bewegung bringen?
Schau Dich um! Kombiniere einen PC-Lüfter auch mit anderen Gegenständen, beispielsweise mit einer Bürste oder einem Handbesen. Was passiert?
Unwuchtmotoren zur Erzeugung von Vibrationen gibt es auch in Mobiltelefonen, elektrischen Zahnbürsten oder Massagegeräten. Beim Handy wird der Vibrationsalarm durch einen kleinen Motor erzeugt, der eine Unwucht trägt. Wenn du diesen Motor ausbaust und ihn an eine Knopfzelle anschließt, kannst du beispielsweise eine Spielfigur in mechanische Schwingungen versetzen, sodass sie sich auf einer ebenen Fläche von der Stelle bewegen kann.
Eine weitere Lösung wäre der Einbau des Lüfters mit einer Unwucht in eine hohle, transparente Dekokugel. Die Dekokugel bewegt sich unkontrolliert fort und ist ein spannendes Spielzeug für Dein Haustier!
3) ... und warum ist das so?
Eine Unwucht sorgt aufgrund ihrer Massenträgheit dafür, dass alles vibriert. Im Normalfall ist das unerwünscht. Von einer Unwucht spricht man bei rotierenden Körpern, deren Masse nicht rotationssymmetrisch verteilt ist. In anderen Worten bedeutet dies, dass die Massenträgheitsachse von der Rotationsachse abweicht. Unwuchten führen zu Vibrationen und erhöhtem Verschleiß, weshalb sie durch Gegengewichte ausgewuchtet werden. Ein typisches Beispiel dafür sind Kfz-Räder, deren wesentliche Unwucht-Ursache die Reifen sind.
Unwuchten sind aber nicht nur ein negativer Effekt, sie werden in der Technik auf vielen Gebieten bewusst genutzt. Bei manchen Vorgängen sind Schwingungen notwendig. So nutzen Schwingschleifer die Unwucht-Vibrationen der Schleifplatte zur Bearbeitung von Oberflächen. Auch Massagegeräte und der Vibrationsalarm von Mobiltelefonen arbeiten mit einer von einem kleinen Motor in Drehung versetzten Unwucht.
Nun zur Funktion der Lüfter beim PC: Wozu braucht ein PC einen oder mehrere Lüfter?
Damit der Prozessor nicht überhitzt, braucht er eine Kühlung. Eine Überhitzung kann zu Fehlfunktionen oder zur Zerstörung der Bauelemente führen. Moderne Prozessoren haben relativ große Ventilatoren mit Kühler, die den Prozessor vollständig überdecken. Auch andere Teile im Computer werden heiß und müssen gekühlt werden. Daher gibt es auch noch einige andere Lüfter, beispielsweise am Netzteil, an größeren Grafikkarten und manchmal auch am Gehäuse selbst. Manche Chips (z.B. der Northbridge-Chip) benötigen nur eine passive Kühlung, einen Kühler aus Alu mit langen Metallrippen, die die Oberfläche des zu kühlenden Körpers vergrößern.
Literatur:
Sarafan, Randy: 62 Dinge, die du mit einem kaputten Computer und anderem Elektroschrott machen kannst. Eichborn V. Frankfurt 2011. (www.randysarafan.com)
4) ... erfinde - Galerie
Die „Kritzelmaschine“ soll Euch zu weiteren Entwicklungen anregen. Vielleicht fallen Euch noch weitere Lösungen zur Kritzelmaschine ein - oder Gegenstände, die das Prinzip der Unwucht technisch nutzen? Eure Erfindungen, die ihr uns zusendet, werden hier veröffentlicht!
Sarahs Kritzelmaschine
Sarah E. geht in die 1. Klasse einer Montessori-Volksschule und ist 7 Jahre alt. Sie hatte wie in der Beschreibung mehrere Lüfter-Schaufeln entfernt. Doch der Lüfter lief noch immer viel zu rund. Deshalb klebte sie mit Heißkleber einen sehr großen Korkstoppel unten am Lüfter etwas außerhalb der Mitte an und nun vibrierte der Lüfter perfekt. Die Stifte befestigte sie mit Schaumstoffblöcken. Durch "Füße" aus langen Spanplattenschrauben erreichte sie eine gleichmäßige Auflage, der Lüfter stand stabiler, sie konnte die Höhe damit einstellen und außerdem die Stifte schonen, die mit weniger Anpressdruck auf das Zeichenpapier drücken und dadurch länger halten. In ihrem Video stellt sie den Aufbau und die Funktion ihrer Maschine vor.
Sarahs tanzende Schuhbürste
Sarah hat auch eine Schuhbürste gebaut, die tanzen kann. Ebenso wie Ihre Kritzelmaschine knüpft sie an das physikalische Prinzip der Unwucht an und nutzt es. Für die Unwucht hat sie einfach eine Blockklemme zerlegt und mit einer Schraube an einem Elektromotor befestigt.
