Ve fyzice je oscilátor jakékoli zařízení, které nepřetržitě převádí energii z jedné formy na druhou. Kyvadlo je jednoduchým příkladem. Když je nahoře jeho švihu, veškerá jeho energie je potenciální energií, zatímco dole, když se pohybuje maximální rychlostí, má pouze kinetickou energii. Pokud by jste graficky znázornili vztah potenciálu a kinetické energie přes prsty, dostali byste opakující se křivku. Pohyb kyvadla je kontinuální, takže vlna by byla čistá sinusová vlna. Potenciální energie, která zahájí cyklický proces, je dodávána prací, kterou děláte, abyste zvedli kyvadlo. Jakmile jej uvolníte, kyvadlo by navždy oscilovalo, kdyby nebránilo jeho pohybu síla vzdušného tření.
Toto je princip rezonančního elektronického oscilátoru. Napětí dodávané stejnosměrným zdrojem energie, jako je baterie, je analogické s prací, kterou děláte při zvedání a kyvadlo a uvolněný elektrický proud, který proudí ze zdroje energie, cykluje mezi kondenzátorem a indukční cívka. Tento typ obvodu je známý jako LC oscilátor, kde L označuje indukční cívku a C označuje kondenzátor. Toto není jediný typ oscilátoru, ale je to DIY oscilátor, který můžete postavit bez nutnosti pájení elektronických součástek na desku plošných spojů.
Jednoduchý oscilátorový obvod - LC oscilátor
Typický LC oscilátor se skládá z kondenzátoru a indukční cívky zapojené paralelně a připojené ke zdroji stejnosměrného proudu. Síla proudí do kondenzátoru, což je elektronické zařízení, které se skládá ze dvou desek oddělených izolačním materiálem známým jako dielektrikum. Vstupní deska se nabíjí na maximální hodnotu, a když dosáhne plného nabití, protéká proud přes izolaci na druhou desku a pokračuje k cívce. Proud protékající cívkou pak indukuje magnetické pole v jádře induktoru.
Když se kondenzátor zcela vybije a proud přestane téct, začne magnetické pole v jádře induktoru rozptýlit, který generuje indukční proud, který proudí v opačném směru zpět na výstupní desku kondenzátor. Tato deska se nyní nabíjí na svou maximální hodnotu a vybíjí se a odesílá proud v opačném směru zpět do cívky induktoru. Tento proces bude pokračovat navždy, pokud by nešlo o elektrický odpor a únik z kondenzátoru. Pokud byste grafovali aktuální tok, dostali byste křivku, která se postupně degeneruje do vodorovné čáry na ose x.
Výroba komponent pro kutilský oscilátor
Můžete si zkonstruovat komponenty, které potřebujete pro obvod DIY oscilátoru, pomocí materiálů kolem domu. Začněte kondenzátorem. Rozbalte list plastového potravinářského obalu o délce asi 3 stopy a poté na něj položte list hliníkové fólie, který není tak široký ani dlouhý. Zakryjte to dalším plastovým listem shodným s prvním a poté na něj položte druhý list fólie, identický s prvním listem fólie. Fólie je vodivý materiál, který ukládá náboj, a plast je dielektrický materiál analogický s izolační deskou ve standardním kondenzátoru. Na každou fólii přilepte měděný drát o rozměrech 18 centimetrů a poté vše sviňte do tvaru doutníku a kolem něj obtočte pásku, aby držela pohromadě.
Chcete-li vyrobit indukční cívku, použijte pro jádro velký ocelový šroub, například 1 / 2- nebo 3/4-palcový přepravní šroub. Několikrát stočte kolem něj vodič o průměru 18 nebo 20 - čím vícekrát vodič omotáte, tím větší napětí cívka vytvoří. Drát zabalte do vrstev a nechte dva konce drátu volné pro připojení.
Budete potřebovat stejnosměrný napájecí zdroj. Můžete použít jednu 9voltovou baterii. Také potřebujete něco k otestování obvodu. Můžete použít multimetr, ale LED žárovka je jednodušší (a dramatičtější).
Připraven, připraven, oscilovat
Chcete-li začít, musíte paralelně připojit kondenzátor a induktor. Udělejte to zkroucením jednoho drátu z induktoru na jeden z vodičů kondenzátoru a následným zkroucením dalších dvou vodičů dohromady. Polarita není důležitá, takže nezáleží na tom, které vodiče si vyberete.
Dále musíte nabít kondenzátor. Udělejte to pomocí dvojice vodičů, které mají na obou koncích krokodýlí spony, nebo si zajistěte sponu baterie, která se vejde na vrchol 9voltové baterie. Upněte jeden vodič na jeden pár zkroucených vodičů a druhý konec na jeden z volných akumulátorů připojte druhý pár vodičů k druhé baterii terminál.
Nabíjení kondenzátoru a zahájení kmitání obvodu může trvat 5 nebo 10 minut. Po uplynutí této doby odpojte jeden vodič od baterie a připněte jej na jeden z vodičů na LED, poté odpojte druhý vodič a připevněte jej na druhý vodič LED. Jakmile dokončíte obvod, LED by měla začít blikat. To je znamení, že oscilátor funguje. Ponechejte zapojený obvod, abyste viděli, jak dlouho LED stále bliká.
Používá pro kondenzátorový oscilátor
Oscilátor, který můžete sestavit pomocí fóliového kondenzátoru a induktoru šroubu vozíku, je příkladem obvodu nádrže LC nebo ladicího oscilátoru. Je to typ oscilátoru, který se používá k odesílání a přijímání rádiových signálů, generování rádiových vln a směšovacích frekvencí. Dalším důležitým kondenzátorovým oscilátorem je ten, který využívá kondenzátory a rezistory pro převod vstupních stejnosměrných signálů na pulzující střídavé signály. Tento typ oscilátoru je známý jako RC (rezistor / kondenzátor) oscilátor a do své konstrukce obvykle zahrnuje jeden nebo více tranzistorů.
RC oscilátory mají mnohostranné použití. V každém střídači je jeden, což je stroj, který převádí stejnosměrný proud na střídavý proud střídavého proudu. Střídač je důležitou součástí každého fotovoltaického elektrického systému. Kromě toho jsou RC oscilátory běžné ve zvukových zařízeních. Syntezátory používají RC oscilátory ke generování zvuků, které vydávají.
Sestavit RC oscilátor z nalezených materiálů není tak snadné. Chcete-li jej vytvořit, musíte obvykle pracovat se skutečnými součástmi obvodu, deskami plošných spojů a páječkou. Schémata pro jednoduchý obvod RC oscilátoru najdete snadno online. Tvar vlny oscilátoru kondenzátoru závisí na kapacitě kondenzátorů, odporu odporů použitých v obvodu a vstupním napětí. Vztah je matematicky trochu složitý, ale lze jej snadno experimentálně otestovat vytvořením obvodů oscilátoru s různými komponentami.