Een harmonograaf is een mechanisch apparaat dat slingerende slingers gebruikt om afbeeldingen te maken. Deze specifieke harmonograaf is ontworpen door Karl Sims[1] maar over het algemeen wordt aangenomen dat harmonografen oorspronkelijk zijn uitgevonden in 1844 door de Schotse wiskundige Hugh Blackburn. Er zijn andere soorten harmonografen, maar dit roterende type met drie pendels geeft een breed scala aan aangename resultaten en is vrij eenvoudig te bouwen als u eenmaal een ontwerp hebt gemaakt en de juiste materialen en gereedschappen hebt aangeschaft. Dit is een geweldig project om met kinderen te doen en kan resulteren in eindeloze experimenten die nieuwe soorten geometrische ontwerpen creëren.

Twee zijwaartse slingers zwaaien heen en weer haaks op elkaar met de armen verbonden met een pen. Men verplaatst de pen van links naar rechts en de tweede verplaatst deze van voren naar achteren op het papier. Een derde "roterende" slinger beweegt het papier door te zwaaien op een willekeurige as of in cirkelvormige bewegingen, terwijl de pen erop tekent. De gecombineerde bewegingen van alle drie pendels genereren de resulterende tekening.

Stappen

  1. 1 Bouw een stevige tafel. Dit tafelblad is een 3'x3 'vierkant van 3/4 "dik multiplex. De poten zijn 1½" x 1½ "vierkant en ongeveer 37" lang, met driehoekige schoren gesneden uit 1½ "x 8" x 12 "houten stukken. de benen worden iets uitgespreid om de tafelsterkte te geven en om de rotatieslinger te laten slingeren zonder een been te raken.
    • Schroef en / of lijm eerst de beugels op de poten en knip vervolgens hun toppen onder een kleine hoek met een tafel of cirkelzaag.
    • Pas de beenlengtes aan om een ​​tafelbladhoogte van ongeveer 37 "te krijgen.
    • Als je de tafel door de deuropeningen wilt passen zonder de benen af ​​te nemen, heb je misschien iets kortere poten en slingers nodig.
  2. 2 Boor gaten voor de slingers. Boor 3 gaten met een diameter van 3 "door het tafeloppervlak om de slingers door te laten. Het gat voor de roterende slinger moet worden gecentreerd in een hoek van ongeveer 8" aan elke kant net vrij van de beensteun eronder. De andere twee gaten moeten worden uitgelijnd in de buurt van de tegenovergestelde randen, ongeveer 8 "van de gemeenschappelijke zijde en 3" van de andere kant. Hiervoor heeft u een speciale grote cirkelvormige boor nodig. Als alternatief kunt u eerst een kleiner gat boren en dan een bredere opening met een decoupeerzaag afsnijden.
  3. 3 Monteer twee metalen platen (ongeveer 1¼ "x 4") aan de zijkanten van de twee zijdelingse slingeropeningen en boor een kleine inkeping in het midden van elke plaat.
    • Start de inkeping in de metalen plaat met een kleine boor (zoals 1/8 ") en ga dan verder met een groter bit (zoals 1/4"). Pas op dat u niet helemaal doorboort.
    • Tenzij u een goede boormachine hebt, is het misschien gemakkelijker om de inkepingen van de platen op de tafel te plaatsen nadat u de draaipuntblokken met uitstekende schroeven hieronder hebt gemaakt, omdat het moeilijker kan zijn om de schroeven later in de blokken nauwkeurig te positioneren om uit te lijnen met de inkepingen.
  4. 4 Bouw de slingers. De slingerassen zijn gemaakt van 4 'lange houten pennen met een diameter van 3/4 ", hardhouten blokken, eiken van 3/4" x 1½ "worden gebruikt als draaipunten zodat de slingers kunnen rusten en op de tafel kunnen schommelen met minimale wrijving. twee zijdelingse slingers, gebruik blokken van 5 "lang en gebruik voor de rotatieslinger een 2¼" lang blok, boor een gat van 3/4 "door het midden van elk blok en schroef 1¼" # 10 schroeven door elk uiteinde. van de schroeven rusten in de inkepingen van de metalen platen op de tafel om ze op hun plaats te houden tijdens het schommelen.
  5. 5 Steek een plug door het 3/4 "gat in elk draaipuntblok. Lijm en / of schroef ze zodanig dat de schroefuiteinden zich 12 "van het bovenste uiteinde van de plug bevinden en naar beneden gericht zijn.De slinger moet 36" onder het bovenoppervlak van de tafel hangen met ongeveer 1 "vrije ruimte vanaf de vloer.
  6. 6 Bouw de cardanus. De rotatieslinger heeft een cardanisch mechanisme nodig dat hem in elke richting laat slingeren. Dit is gemaakt van een grote metalen ring met een binnendiameter van 2½ "buiten en 1". De wasmachine rust op schroeven die onder de tafel uitsteken en de slinger rust op de wasmachine. Boor paren inkepingen in de ring aan elke zijde, van 90 graden tussen de zijkanten, om te kunnen schommelen op twee loodrechte assen.
    • Hier zijn de weergaven van de roterende pendelgimbal van boven en onder de tafel. Houd in het onderstaande zicht de eiken blokken (3/4 "x 1½" x 5 ") vast die de twee schroeven (1¾" # 10) naar boven en diagonaal naar voren uitsteken.
  7. 7 Vijl de randen van deze blokken naar beneden naar behoefte, zodat de slinger er niet tegenaan slaat wanneer deze slingert. Dien ook zo nodig de hoeken van het draaipuntblok in, zodat het bij het slingeren niet op de tafel terechtkomt.
  8. 8 Bevestig de gewichten. Gewichthefgewichten van 2½ lb van een winkel met sportartikelen werken goed, maar hebben meestal een gat van 1 inch. U kunt verschillende gewichten stapelen en ze samen op de 3/4 "slingerpen met behulp van een 5" lange 3/4 "metalen pijp schuiven tepel, met een bus van 3/4 "naar 1" geschroefd op het onderste uiteinde. Een stalen klem van 1 "bevestigd aan de deuvel zorgt ervoor dat de gewichten wegschuiven en maakt het eenvoudig om de hoogte van het gewicht aan te passen om verschillende zwaaiende frequenties te verkrijgen.
  9. 9 Maak het papieren platform. Snij ongeveer 1 "van de bovenkant van de roterende slingerpen af, zodat deze iets lager is dan de andere twee. Monteer vervolgens een 11" x11 "vierkant van dunne 1/8" plank op de top van deze slinger, met behulp van een klein eiken blok vastgelijmd voor ondersteuning, met een 3/4 "gat voor de plug.
    • Wikkel wat tape rond de bovenkant van de plug om een ​​goede pasvorm te krijgen, of plak het gewoon vast.
    • Gebruik twee elastieken banden of clips om het papier op zijn plaats op het platform te houden.
  10. 10 Maak de armen. Sluit een 30-inch lange balsastok aan op de bovenkant van elke laterale slinger met een dunne spijker.Buig de spijker een beetje in de balsa om de arm soepel te laten draaien en op en neer te bewegen. Het nagelgaatje zal tijdens gebruik langzaam verder loskomen.
  11. 11 Bevestig de twee armen aan elkaar met een dubbele rubberen band zoals afgebeeld. Let op: als u van plan bent om uw harmonograaf regelmatig te gebruiken, zoals in een museumomgeving, kan een meer robuuste oplossing voor deze armen die niet zo snel slijten, noodzakelijk zijn.
  12. 12 Vorm een ​​pennenhouder. Om een ​​eenvoudige pennenhouder te maken, boor een 1/2 "gat aan het uiteinde van een arm en snijd ongeveer 4" in het midden van de arm om een ​​kledingstiftachtig apparaat te maken. Of lijm gewoon een echte wasknijper aan het uiteinde van een van de armen. Afbeeldingen van beide versies worden getoond.
  13. 13 Maak de penlifter. Het is handig om de pen voorzichtig omhoog en omlaag te brengen zonder de beweging van de slingers te verstoren. Steek hiervoor een 30-inch paal in een gat in de buurt van het midden van de tafel, net ver genoeg van het papieren platform zodat deze er niet door geraakt wordt (ongeveer 12 "van de roterende pendulumopening).
  14. 14 Bevestig een eiken blok onder de tafel voor een dieper gat en betere ondersteuning.
  15. 15 Bind een touwtje aan de balsa-armen waar ze met elkaar verbonden zijn, leid het door een schroefoog boven op de paal en terug naar beneden tot een kleine klamp of groef waar het de pen op zijn plaats boven het papier kan houden tot je klaar om het te laten zakken.