Във физиката осцилатор е всяко устройство, което непрекъснато преобразува енергията от една форма в друга. Махалото е прост пример. Когато в горната част на своето люлеене цялата му енергия е потенциална енергия, докато в дъното, когато се движи с максимална скорост, тя има само кинетична енергия. Ако сте изобразили връзката между потенциала и кинетичната енергия над зъбите, ще получите повтаряща се форма на вълната. Движението на махало е непрекъснато, така че вълната би била чиста синусоида. Потенциалната енергия, която стартира цикличния процес, се доставя от работата, която извършвате за повдигане на махалото. След като го освободите, махалото би трептяло завинаги, ако не беше силата на триенето на въздуха, която се съпротивлява на движението му.
Това е принципът зад резониращия електронен осцилатор. Напрежението, подавано от източник на постоянен ток, като батерия, е аналогично на работата, която извършвате, когато повдигате a махало, а освободеният електрически ток, който тече от източника на енергия, циклира между кондензатор и индуктивна намотка. Този тип верига е известен като LC осцилатор, където L означава индукционната намотка, а C означава кондензатора. Това не е единственият тип осцилатор, но това е DIY осцилатор, който можете да конструирате, без да е необходимо да спойкате електронни компоненти към платка.
Обикновена схема на осцилатор - LC осцилатор
Типичният LC осцилатор се състои от кондензатор и индуктивна намотка, свързани паралелно и свързани към източник на постоянен ток. Мощността се влива в кондензатора, който е електронно устройство, което се състои от две плочи, разделени от изолационен материал, известен като диелектрик. Входната плоча се зарежда до максималната си стойност и когато достигне пълен заряд, токът преминава през изолацията към другата плоча и продължава към бобината. Токът, протичащ през намотката, след това индуцира магнитно поле в сърцевината на индуктора.
Когато кондензаторът се разреди напълно и токът спре да тече, магнитното поле в сърцевината на индуктора започва да работи разсейва, което генерира индуктивен ток, който тече в обратна посока обратно към изходната плоча на кондензатор. Тази плоча сега се зарежда до максималната си стойност и се разрежда, изпращайки ток в обратна посока обратно към индукторната намотка. Този процес би продължил вечно, ако не беше електрическо съпротивление и изтичане от кондензатора. Ако трябва да графирате текущия поток, ще получите форма на вълната, която постепенно се дегенерира в хоризонтална линия по оста x.
Изработване на компоненти за DIY осцилатор
Можете да конструирате компонентите, от които се нуждаете, за верига на DIY осцилатори, като използвате материали около къщата. Започнете с кондензатора. Развийте лист пластмасова обвивка за храна с дължина около 3 фута и след това поставете върху него лист алуминиево фолио, който не е толкова широк или толкова дълъг. Покрийте това с друг лист пластмаса, идентичен на първия, и след това отгоре поставете втори лист фолио, идентичен на първия лист фолио. Фолиото е проводящият материал, който съхранява заряда, а пластмасата е диелектричният материал, аналогичен на изолационната плоча в стандартен кондензатор. Залепете медна тел с дължина 18 калибри на всеки лист фолио и след това навийте всичко във форма на пура и увийте лента около нея, за да я държите заедно.
За да направите индуктивна намотка, използвайте голям стоманен болт, като 1 / 2- или 3/4-инчов болт за карето, за сърцевината. Увийте около него 18- или 20-тел тел няколкостотин пъти - колкото повече пъти увивате жицата, толкова повече напрежение ще произведе намотката. Увийте жицата на слоеве и оставете двата края на телта свободни за осъществяване на връзки.
Ще ви трябва източник на постоянен ток. Можете да използвате една 9-волтова батерия. Имате нужда и от нещо, за да тествате веригата. Можете да използвате мултицет, но LED крушката е по-лесна (и по-драматична).
Готово, зададено, осцилиращо
За да започнете нещата, трябва да свържете паралелно кондензатора и индуктора. Направете това, като завъртите един проводник от индуктора към един от кондензаторните проводници и след това завъртите другите два проводника заедно. Полярността не е важна, така че няма значение кои проводници ще изберете.
След това трябва да заредите кондензатора. Направете това с чифт жици, които имат алигаторни скоби в двата края или вземете щипка за батерия, която приляга на горната част на 9-волтова батерия. Затегнете единия проводник върху една двойка усукани проводници, а другият край върху една от свободните батерии терминали, след това използвайте другия проводник, за да свържете другата двойка проводници към другата батерия терминал.
Може да отнеме 5 или 10 минути, докато кондензаторът се зареди и веригата започне да трепти. След като изтече това време, изключете единия проводник от батерията и го затегнете върху един от проводниците на светодиода, след това изключете другия проводник и го затегнете към другия светодиоден кабел. Веднага след като завършите веригата, светодиодът трябва да започне да мига. Това е знакът, че осцилаторът работи. Оставете веригата свързана, за да видите колко дълго светодиодът продължава да трепти.
Използва за кондензатор осцилатор
Осцилаторът, който можете да изградите с кондензатор с фолио и касетен болт, е пример за LC верига на резервоара или настройващ осцилатор. Това е видът на осцилатора, използван за изпращане и получаване на радиосигнали, генериране на радиовълни и смесване на честоти. Друг важен кондензаторен осцилатор е този, който използва кондензатори и резистори за преобразуване на входните DC сигнали в пулсиращи AC сигнали. Този тип осцилатор е известен като RC (резистор / кондензатор) осцилатор и обикновено включва един или повече транзистори в своя дизайн.
RC осцилаторите имат многократна употреба. Във всеки инвертор има по един, който е машина, която преобразува постоянния ток в променлив ток на къщата. Инверторът е важен компонент на всяка фотоволтаична електрическа система. В допълнение, RC осцилаторите са често срещани в звуковото оборудване. Синтезаторите използват RC генератори, за да генерират звуците, които издават.
Не е толкова лесно да се изгради RC осцилатор с намерени материали. За да го направите, обикновено трябва да работите с действителни компоненти на веригата, платки и поялник. Можете лесно да намерите диаграми за проста схема на RC осцилатор онлайн. Формата на вълната от кондензаторния генератор зависи от капацитета на кондензаторите, съпротивлението на резисторите, използвани във веригата, и входното напрежение. Връзката е малко сложна математически, но лесна за експериментално тестване чрез изграждане на осцилаторни вериги с разнообразни компоненти.
