Sisältö
- Yksinkertainen oskillaattoripiiri - LC-oskillaattori
- Komponenttien luominen DIY-oskillaattorille
- Valmiina, asetettu, värähtelevä
- Käyttää kondensaattorioskillaattoria
Fysiikassa oskillaattori on mikä tahansa laite, joka muuntaa jatkuvasti energiaa muodosta toiseen. Heiluri on yksinkertainen esimerkki. Kun heilahtelunsa yläosassa on, kaikki sen energia on potentiaalienergiaa, kun taas alaosassa, kun se liikkuu suurimmalla nopeudella, sillä on vain kineettistä energiaa. Jos piirtoit potentiaalin suhteen kineettiseen energiaan piikin yli, saat toistuvan aaltomuodon. Heilurin liike on jatkuvaa, joten aalto olisi puhdasta siniaaltoa. Potentiaalinen energia, joka saa aikaan syklisen prosessin, toimitetaan työstä, jonka teet heilurin nostamiseksi. Kun vapautat sen, heiluri värähtää ikuisesti, jos se kestää ilmakierron voimaa, joka vastustaa sen liikettä.
Tämä on resonoivan elektronisen oskillaattorin periaate. Tasavirtalähteen, kuten akun, syöttämä jännite on analoginen työn kanssa, jota teet heilurin nostamisen yhteydessä, ja virtalähteestä virtaava sähkövirta kiertää kondensaattorin ja induktiivisen kelan välillä. Tämän tyyppinen piiri tunnetaan LC-oskillaattorina, jossa L tarkoittaa induktiokäämiä ja C tarkoittaa kondensaattoria. Tämä ei ole ainoa tyyppi oskillaattori, mutta se on DIY-oskillaattori, jonka voit rakentaa tarvitsematta juottaa elektronisia komponentteja piirilevylle.
Yksinkertainen oskillaattoripiiri - LC-oskillaattori
Tyypillinen LC-oskillaattori koostuu kondensaattorista ja induktiivisesta kelasta, jotka on kytketty rinnan ja kytketty tasavirtalähteeseen. Teho virtaa kondensaattoriin, joka on elektroninen laite, joka koostuu kahdesta levystä, jotka erotetaan eristemateriaalilla, jota kutsutaan dielektriseksi. Syöttölevy latautuu maksimiarvoonsa, ja kun se on saavuttanut täyden varauksen, virta virtaa eristyksen läpi toiselle levylle ja jatkuu kelaan. Kelan läpi virtaava virta indusoi sitten magneettikentän induktorisydämessä.
Kun kondensaattori on täysin purkautunut ja virta lakkaa virtaamasta, induktorin ytimessä oleva magneettikenttä alkaa hajota, mikä tuottaa induktiivisen virran, joka virtaa vastakkaiseen suuntaan takaisin kondensaattorin lähtölevylle. Tämä levy latautuu nyt maksimiarvoonsa ja purkaa, johtaen virtaan vastakkaiseen suuntaan takaisin induktorikelaan. Prosessi jatkuu ikuisesti, ellei sähkövastusta ja vuotoa ole kondensaattorista. Jos piirrät nykyisen virtauksen, saat aaltomuodon, joka rappenee vähitellen vaakaviivaksi x-akselilla.
Komponenttien luominen DIY-oskillaattorille
Voit rakentaa DIY-oskillaattoripiirille tarvitsemasi komponentit käyttämällä talon ympärillä olevia materiaaleja. Aloita kondensaattorista. Kierrä muoviruokakerros noin 3 jalkaa pitkäksi ja aseta sen päälle alumiinifolioarkki, joka ei ole yhtä leveä tai pitkä. Peitä tämä toisella muovilevyllä, joka on identtinen ensimmäisen kanssa, ja aseta sen päälle toinen kalvoarkki, identtinen ensimmäisen kalvoarkin kanssa. Kalvo on johtava materiaali, joka varastoi varauksen, ja muovi on dielektrinen materiaali, joka on analoginen eristyslevyn kanssa tavallisessa kondensaattorissa. Nauhoita 18 mittarin pituinen kuparilanka jokaiselle foliolevylle ja rullaa sitten kaikki sikarin muotoon ja kääri teippi sen ympärille pitämään se yhdessä.
Induktiivisen kelan valmistamiseksi käytä ytimeen suurta teräspulttia, kuten 1 / 2- tai 3/4-tuumaista vaunupulttia. Kääri 18- tai 20-metrinen lanka sen ympärille useita satoja kertoja - mitä useammin kierrät lankaa, sitä enemmän jännitettä käämi tuottaa. Kääri lanka kerroksittain ja jätä johtimen kaksi päätä vapaaksi yhteyksien tekemistä varten.
Tarvitset tasavirtalähteen. Voit käyttää yhtä 9 voltin akkua. Tarvitset myös jotain piirin testaamiseksi. Voit käyttää yleismittaria, mutta LED-lamppu on helpompaa (ja dramaattisempaa).
Valmiina, asetettu, värähtelevä
Jotta asiat alkaisivat, sinun on kytkettävä kondensaattori ja induktori samanaikaisesti. Tee tämä kiertämällä yksi johdin induktorista toiseen kondensaattorin johdoista ja kiertämällä sitten kaksi muuta johtoa yhteen. Napaisuus ei ole tärkeä, joten sillä ei ole väliä mitkä johdot valitset.
Seuraavaksi sinun on ladattava kondensaattori. Tee tämä johtimilla, joiden molemmissa päissä on alligaattoripidikkeet, tai hanki akun pidike, joka sopii 9 voltin akun yläosaan. Kiinnitä yksi johdin yhteen pari kierrettyjä johtimia ja toinen pää toiseen vapaasta akun navasta. Yhdistä sitten toinen johdin toisen johdinparin toiseen akun napaan.
Kondensaattorin lataaminen ja piirin värähtelyn aloittaminen voi viedä 5 tai 10 minuuttia. Tämän ajan kuluttua irrota yksi johto akusta ja kiinnitä se yhteen LEDin johdoista, irrota sitten toinen johto ja kiinnitä se toiseen LED-johtoon. Heti kun piiri on valmis, merkkivalon pitäisi alkaa vilkkua. Se on merkki siitä, että oskillaattori toimii. Jätä piiri kytkettynä nähdäksesi kuinka kauan LED vilkkuu.
Käyttää kondensaattorioskillaattoria
Oskillaattori, jonka voit rakentaa foliokerroskondensaattorilla ja kelkkapultin induktorilla, on esimerkki LC-säiliöpiiristä tai viritysoskillaattorista. Sen tyyppi on oskillaattori, jota käytetään radiosignaalien yhdistämiseen ja vastaanottamiseen, radioaaltojen tuottamiseen ja taajuuksien sekoittamiseen. Toinen tärkeä kondensaattorioskillaattori on sellainen, joka käyttää kondensaattoreita ja vastuksia muuntamaan DC-tulosignaalit sykkiviksi AC-signaaleiksi. Tämän tyyppinen oskillaattori tunnetaan RC (vastuksen / kondensaattorin) oskillaattorina, ja se sisältää yleensä yhden tai useamman transistorin suunnitteluun.
RC-oskillaattoreilla on useita käyttötarkoituksia. Jokaisessa taajuusmuuttajassa on yksi, joka on kone, joka muuntaa tasavirta vaihtovirtaan. Taajuusmuuttaja on tärkeä osa jokaista aurinkosähköjärjestelmää. Lisäksi RC-oskillaattorit ovat yleisiä äänilaitteissa. Syntetisaattorit käyttävät RC-oskillaattoreita tuottamaansa ääniä.
RC-oskillaattorin rakentaminen löydetyistä materiaaleista ei ole yhtä helppoa. Yhden tekeminen edellyttää, että työskentelet todellisten piirikomponenttien, piirilevyjen ja juotosraudan kanssa. Löydät helposti kaaviot yksinkertaisesta RC-oskillaattoripiiristä verkosta. Kondensaattorioskillaattorin aaltomuoto riippuu kondensaattoreiden kapasitanssista, piirissä käytettyjen vastuksien vastuksesta ja tulojännitteestä. Suhde on vähän monimutkainen matemaattisesti, mutta helppo testata kokeellisesti rakentamalla oskillaattoripiirejä, joissa on erilaisia komponentteja.