A fizikában oszcillátor minden olyan eszköz, amely folyamatosan alakítja az energiát egyik formából a másikba. Az inga egyszerű példa. Amikor lendítésének tetején van, minden energiája potenciális energia, míg alján, amikor maximális sebességgel mozog, csak mozgási energiája van. Ha ábrázolná a potenciál és a kinetikus energia kapcsolatát a fog felett, akkor ismétlődő hullámformát kapna. Az inga mozgása folyamatos, tehát a hullám tiszta szinusz hullám lenne. Az a potenciális energia, amely elindítja a ciklikus folyamatot, az inga felemelésével végzett munkából származik. Amint elengedi, az inga örökké ingadozna, ha nem a légsúrlódás ereje állna ellen a mozgásának.
A rezonáló elektronikus oszcillátor mögött ez az elv áll. Az egyenáramú áramforrás, például az akkumulátor által szolgáltatott feszültség analóg az a munkával, amelyet a a megemelésekor végez az inga, és a kiengedett elektromos áram, amely az áramforrásból áramlik, egy kondenzátor és egy induktív tekercs. Ez a fajta áramkör LC oszcillátor néven ismert, ahol L az induktív tekercset, C pedig a kondenzátort jelöli. Ez nem az egyetlen típusú oszcillátor, de ez egy barkács-oszcillátor, amelyet meg lehet építeni anélkül, hogy elektronikus alkatrészeket kellene áramköri lapra forrasztani.
Egyszerű oszcillátor áramkör - LC oszcillátor
Egy tipikus LC-oszcillátor párhuzamosan vezetett kondenzátorból és induktív tekercsből áll, és egyenáramú áramforráshoz van csatlakoztatva. Az áram a kondenzátorba áramlik, amely egy elektronikus eszköz, amely két lemezből áll, amelyeket dielektrikumnak nevezett szigetelőanyag választ el. A bemeneti lemez a maximális értékig töltődik, és amikor eléri a teljes töltöttséget, az áram a szigetelésen át a másik lemezig áramlik, és tovább megy a tekercsig. A tekercsen keresztül áramló áram mágneses teret indukál az induktív magban.
Amikor a kondenzátor teljesen lemerült és az áram leáll, az induktív mag mágneses tere megkezdődik disszipál, amely induktív áramot generál, amely ellentétes irányban áramlik vissza a kimeneti lemezhez kondenzátor. Ez a lemez most a maximális értékig töltődik és kisül, és az ellenkező irányú áramot visszaküldi az induktortekercsre. Ez a folyamat örökké folytatódna, ha nem az elektromos ellenállás és a kondenzátor szivárgása lenne. Ha az aktuális áramlást ábrázolná, akkor egy olyan hullámformát kapna, amely fokozatosan vízszintes vonallá degenerálódik az x tengelyen.
Alkatrészek készítése barkácsoló oszcillátorhoz
A ház körüli anyagok felhasználásával elkészítheti a barkácsoló oszcillátor áramköréhez szükséges alkatrészeket. Kezdje a kondenzátorral. Tekerje ki egy körülbelül 3 méter hosszú műanyag élelmiszer-csomagolólapot, majd fektessen rá egy alufóliás lapot, amely nem olyan széles vagy olyan hosszú. Ezt fedje le egy másik műanyag lappal, amely megegyezik az elsővel, majd fektessen rá egy második, az első fóliával megegyező fólialapot. A fólia az a vezető anyag, amely tárolja a töltést, és a műanyag a dielektromos anyag, amely analóg a szigetelőlemezzel egy szokásos kondenzátorban. Ragasszon egy hosszúságú 18-as rézdrótot minden fólialapra, majd tekerjen mindent szivar alakúra, és tekerje köré szalaggal, hogy összetartsa.
Induktív tekercs készítéséhez használjon egy nagy acélcsavart, például 1 / 2- vagy 3/4 hüvelykes kocsicsavart a maghoz. Több százszor tekerje köré a 18 vagy 20 szelvényű huzalt - minél többször tekeri a huzalt, annál nagyobb feszültséget termel a tekercs. Tekerje rétegesen a huzalt, és hagyja szabadon a vezeték két végét a csatlakozások kialakításához.
Szüksége lesz egyenáramú áramforrásra. Egyetlen 9 voltos akkumulátort használhat. Az áramkör teszteléséhez is kell valami. Használhat multimétert, de a LED izzó könnyebb (és drámaibb).
Kész, beállítva, oszcillál
A dolgok megkezdéséhez párhuzamosan kell csatlakoztatnia a kondenzátort és az induktivitást. Ehhez csavarja az egyik vezetéket az induktivitástól a kondenzátor egyik vezetékéhez, majd csavarja össze a másik két vezetéket. A polaritás nem fontos, ezért nem mindegy, melyik vezetéket választja.
Ezután fel kell töltenie a kondenzátort. Ezt olyan vezetékpárral végezze, amelynek mindkét végén aligátor-kapcsok vannak, vagy kapjon egy akkumulátor-kapcsot, amely illeszkedik a 9 voltos akkumulátor tetejéhez. Rögzítse az egyik vezetéket az összekapcsolt huzalpárra, a másik végét az egyik szabad akkumulátorra sorkapcsokat, majd a másik vezeték segítségével kösse össze a másik vezetékpárt a másik akkumulátorral terminál.
5 vagy 10 percbe telhet, amíg a kondenzátor feltöltődik, és az áramkör elkezd oszcillálni. Ez idő elteltével húzza ki az egyik vezetéket az akkumulátorból, és rögzítse a LED egyik vezetékén, majd húzza ki a másik vezetéket és rögzítse a másik LED-vezetékre. Amint befejezte az áramkört, a LED-nek villognia kell. Ez annak a jele, hogy az oszcillátor működik. Hagyja az áramkört csatlakoztatva, hogy lássa, mennyi ideig villog a LED.
Kondenzátor oszcillátorhoz használható
Az oszcillátor, amelyet fóliafóliás kondenzátorral és kocsicsavar induktorral lehet építeni, egy példa egy LC tartály áramkörre vagy egy hangoló oszcillátorra. Ez az oszcillátor típusa, amelyet rádiójelek küldésére és fogadására, rádióhullámok generálására és frekvenciák keverésére használnak. Egy másik fontos kondenzátor oszcillátor az, amely kondenzátorokat és ellenállásokat alkalmaz a DC bemeneti jelek pulzáló AC jelekké alakítására. Ez a fajta oszcillátor RC (ellenállás / kondenzátor) oszcillátor néven ismert, és általában egy vagy több tranzisztort épít be a tervezésébe.
Az RC oszcillátoroknak többféle célja van. Minden inverterben van egy, amely egy olyan gép, amely egyenáramot alakít át házi házárammá. Az inverter minden fotovoltaikus elektromos rendszer fontos eleme. Ezenkívül az RC oszcillátorok gyakoriak a hangberendezésekben. A szintetizátorok RC oszcillátorokat használnak az általuk kiadott hangok előállításához.
Nem olyan egyszerű RC-oszcillátort építeni talált anyagokkal. Ennek elkészítéséhez általában az áramköri alkatrészekkel, áramköri lapokkal és forrasztópáka-val kell dolgozni. Az egyszerű RC oszcillátor áramkör diagramjait könnyen megtalálhatja online. A kondenzátor oszcillátorából származó hullámforma függ a kondenzátorok kapacitásától, az áramkörben alkalmazott ellenállások ellenállásától és a bemeneti feszültségtől. A kapcsolat matematikailag kissé összetett, de kísérletileg könnyen tesztelhető oszcillátor áramkörök felépítésével, különféle komponensekkel.