Kuinka tehdä yksinkertainen oskillaattori

Fysiikassa oskillaattori on mikä tahansa laite, joka muuntaa jatkuvasti energiaa muodosta toiseen. Heiluri on yksinkertainen esimerkki. Kun swingin yläosassa on kaikki sen energia potentiaalienergiaa, kun taas alaosassa, kun se liikkuu suurimmalla nopeudella, sillä on vain liike-energia. Jos piirrät potentiaalin suhteen kineettiseen energiaan piikin yli, saat toistuvan aaltomuodon. Heilurin liike on jatkuvaa, joten aalto olisi puhdas siniaalto. Potentiaalinen energia, joka saa syklisen prosessin alkamaan, saadaan työstä, jonka teet heilurin nostamiseksi. Kun vapautat sen, heiluri värähtelee ikuisesti, ellei ole sen liikkumista vastustavaa ilmakitkaisuvoimaa.

Tämä on resonoivan elektronisen oskillaattorin periaate. Tasavirran lähteen, kuten akun, syöttämä jännite on analoginen työhön, jota teet nostettaessa a heiluri, ja vapautettu sähkövirta, joka virtaa virtalähteestä, kiertää kondensaattorin ja induktiivinen kela. Tämän tyyppinen piiri tunnetaan LC-oskillaattorina, jossa L tarkoittaa indusoivaa kelaa ja C tarkoittaa kondensaattoria. Tämä ei ole ainoa oskillaattorityyppi, mutta se on DIY-oskillaattori, jonka voit rakentaa tarvitsematta juottaa elektronisia komponentteja piirilevylle.

Tyypillinen LC-oskillaattori koostuu kondensaattorista ja induktiivisesta kelasta, joka on kytketty rinnakkain ja kytketty tasavirtalähteeseen. Teho virtaa kondensaattoriin, joka on elektroninen laite, joka koostuu kahdesta levystä, jotka on erotettu eristävällä materiaalilla, joka tunnetaan dielektrisenä. Syöttölevy latautuu maksimiarvoonsa, ja kun se saavuttaa täyden varauksen, virta kulkee eristeen läpi toiseen levyyn ja jatkuu kelalle. Kelan läpi virtaava virta indusoi sitten magneettikentän induktorisydämessä.

Kun kondensaattori on täysin purkautunut ja virta lakkaa virtaamasta, magneettikenttä induktorisydämessä alkaa hajaantuu, mikä tuottaa induktiivisen virran, joka virtaa vastakkaiseen suuntaan takaisin ulostulolevyyn kondensaattori. Tuo levy latautuu nyt maksimiarvoonsa ja purkautuu lähettämällä virtaa vastakkaiseen suuntaan takaisin induktorikäämiön. Tämä prosessi jatkuisi ikuisesti, ellei se aiheuttaisi sähkövastusta ja vuotoja kondensaattorista. Jos piirrät nykyisen virtauksen, saat aaltomuodon, joka rappeutuu vähitellen vaakasuoraksi viivaksi x-akselilla.

Voit rakentaa DIY-oskillaattoripiiriin tarvitsemasi komponentit talon ympärillä olevilla materiaaleilla. Aloita kondensaattorista. Avaa noin 3 jalkaa pitkä muovinen elintarvikekääre ja aseta sitten alumiinifolio-arkki sen päälle, joka ei ole aivan yhtä leveä tai yhtä pitkä. Peitä tämä toisella muovilevyllä, joka on identtinen ensimmäisen kanssa, ja aseta sitten sen päälle toinen kalvolevy, identtinen ensimmäisen kalvolevyn kanssa. Kalvo on johtava materiaali, joka varaa varauksen, ja muovi on eristekerrosta vastaava dielektrinen materiaali tavallisessa kondensaattorissa. Teippaa 18 gaugen kuparilanka jokaiseen kalvolevyyn ja rullaa kaikki sikarimuotoon ja kääri teippi sen ympärille pitääkseen sitä yhdessä.

Induktiivisen kelan valmistamiseksi käytä ytimenä suurta teräspulttia, kuten 1 / 2- tai 3/4-tuumaista pulttia. Kiedo 18- tai 20-ulotteista johtoa sen ympärille useita satoja kertoja - mitä useammin kerrot langan, sitä enemmän jännitettä kela tuottaa. Kääri lanka kerroksittain ja jätä langan kaksi päätä vapaaksi liitosten 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).

Asioiden aloittamiseksi sinun on kytkettävä kondensaattori ja induktori rinnakkain. Tee tämä kiertämällä yksi lanka induktorista toiseen kondensaattorijohdoista ja kiertämällä sitten kaksi muuta johtoa yhteen. Napaisuus ei ole tärkeää, joten ei ole väliä mitkä johdot valitset.

Seuraavaksi sinun on ladattava kondensaattori. Tee tämä johdinparilla, jonka molemmissa päissä on alligaattoripidikkeet, tai hanki akkuklipsi, joka sopii 9 voltin akun yläosaan. Kiinnitä yksi johto yhteen kierrettyyn johdinpariin ja toinen pää toiseen vapaaseen paristoon Liitä sitten toinen johdinpari toiseen akkuun toiseen johtimeen terminaali.

Voi kestää 5 tai 10 minuuttia, ennen kuin kondensaattori latautuu ja piiri alkaa värähtelemään. Kun tämä aika on kulunut, irrota yksi johto akusta ja kiinnitä se yhteen LEDin johtimiin, irrota toinen johto ja kiinnitä se toiseen LED-johtimeen. Heti kun piiri on valmis, LEDin tulisi alkaa vilkkua. Se on merkki siitä, että oskillaattori toimii. Jätä piiri kytkettynä nähdäksesi kuinka kauan LED vilkkuu jatkuvasti.

Oskillaattori, jonka voit rakentaa kalvokääreen kondensaattorilla ja kelkan pultin induktorilla, on esimerkki LC-säiliön piiristä tai viritysoskillaattorista. Se on oskillaattorityyppi, jota käytetään radiosignaalien lähettämiseen ja vastaanottamiseen, radioaaltojen tuottamiseen ja taajuuksien sekoittamiseen. Toinen tärkeä kondensaattoroskillaattori on kondensaattoreita ja vastuksia käyttävä muuntamaan DC-tulosignaalit sykkiviksi AC-signaaleiksi. Tämän tyyppinen oskillaattori tunnetaan RC (vastus / kondensaattori) oskillaattorina, ja se sisältää yleensä yhden tai useamman transistorin suunnittelussaan.

RC-oskillaattoreilla on useita käyttötarkoituksia. Jokaisessa taajuusmuuttajassa on yksi, joka on kone, joka muuntaa tasavirran AC-talovirraksi. Invertteri on tärkeä osa jokaista aurinkosähköjärjestelmää. Lisäksi RC-oskillaattorit ovat yleisiä äänilaitteissa. Syntetisaattorit käyttävät RC-oskillaattoreita tuottamaan äänensä.

RC-oskillaattorin rakentaminen löydetyistä materiaaleista ei ole niin helppoa. Jotta voit tehdä sellaisen, sinun on yleensä työskenneltävä todellisten piirikomponenttien, piirilevyjen ja juotosraudan kanssa. Verkosta löydät helposti kaaviot yksinkertaiselle RC-oskillaattoripiirille. Kondensaattorin oskillaattorin aaltomuoto riippuu kondensaattoreiden kapasitanssista, piirissä käytettyjen vastusten vastuksesta ja tulojännitteestä. Suhde on matemaattisesti hieman monimutkainen, mutta helppo kokeilla kokeilemalla rakentamalla oskillaattoripiirejä, joissa on useita komponentteja.