Dalam fisika, osilator adalah perangkat apa pun yang terus-menerus mengubah energi dari satu bentuk ke bentuk lainnya. Sebuah bandul adalah contoh sederhana. Ketika di atas ayunannya, semua energinya adalah energi potensial, sedangkan di bagian bawah, ketika bergerak dengan kecepatan maksimum, ia hanya memiliki energi kinetik. Jika Anda membuat grafik hubungan potensial dengan energi kinetik di atas garis, Anda akan mendapatkan bentuk gelombang berulang. Pergerakan pendulum bersifat kontinu, sehingga gelombangnya merupakan gelombang sinus murni. Energi potensial yang memulai proses siklus disuplai oleh usaha yang Anda lakukan untuk mengangkat bandul. Begitu Anda melepaskannya, pendulum akan berosilasi selamanya jika bukan karena gaya gesekan udara yang menahan gerakannya.
Ini adalah prinsip di balik osilator elektronik yang beresonansi. Tegangan yang disuplai oleh sumber daya DC, seperti baterai, analog dengan pekerjaan yang Anda lakukan ketika Anda mengangkat a you bandul, dan arus listrik yang dilepaskan, yang mengalir dari sumber listrik, berputar antara kapasitor dan an kumparan induktif. Jenis rangkaian ini dikenal sebagai osilator LC, di mana L menunjukkan kumparan induktif dan C menunjukkan kapasitor. Ini bukan satu-satunya jenis osilator, tetapi ini adalah osilator DIY yang dapat Anda buat tanpa perlu menyolder komponen elektronik ke papan sirkuit.
Rangkaian Osilator Sederhana – Osilator LC
Osilator LC tipikal terdiri dari kapasitor dan kumparan induktif yang disambungkan secara paralel dan dihubungkan ke sumber daya DC. Daya mengalir ke kapasitor, yang merupakan perangkat elektronik yang terdiri dari dua pelat yang dipisahkan oleh bahan isolasi yang dikenal sebagai dielektrik. Pelat input mengisi ke nilai maksimumnya, dan ketika mencapai muatan penuh, arus mengalir melintasi insulasi ke pelat lain dan berlanjut ke koil. Arus yang mengalir melalui kumparan kemudian menginduksi medan magnet pada inti induktor.
Ketika kapasitor telah habis sepenuhnya dan arus berhenti mengalir, medan magnet di inti induktor mulai menghilang, yang menghasilkan arus induktif yang mengalir dalam arah yang berlawanan kembali ke pelat keluaran dari kapasitor. Pelat itu sekarang mengisi daya ke nilai maksimumnya dan melepaskannya, mengirimkan arus dalam arah yang berlawanan kembali ke kumparan induktor. Proses ini akan berlangsung selamanya jika bukan karena hambatan listrik dan kebocoran dari kapasitor. Jika Anda menggambar grafik aliran arus, Anda akan mendapatkan bentuk gelombang yang secara bertahap berubah menjadi garis horizontal pada sumbu x.
Membuat Komponen untuk Osilator DIY
Anda dapat membuat komponen yang Anda butuhkan untuk rangkaian osilator DIY menggunakan bahan di sekitar rumah. Mulailah dengan kapasitor. Buka gulungan bungkus makanan plastik sepanjang sekitar 3 kaki, lalu letakkan selembar aluminium foil di atasnya yang tidak terlalu lebar atau panjang. Tutupi ini dengan lembaran plastik lain yang identik dengan yang pertama, dan kemudian letakkan lembaran kertas kedua, identik dengan lembaran kertas pertama, di atasnya. Foil adalah bahan konduktor yang menyimpan muatan, dan plastik adalah bahan dielektrik yang analog dengan pelat isolasi dalam kapasitor standar. Rekatkan seutas kawat tembaga ukuran 18 ke setiap lembar kertas timah, lalu gulung semuanya menjadi bentuk cerutu dan bungkus pita di sekelilingnya untuk menyatukannya.
Untuk membuat kumparan induktif, gunakan baut baja besar, seperti baut kereta 1/2 atau 3/4 inci, untuk intinya. Bungkus kawat berukuran 18 atau 20 di sekelilingnya beberapa ratus kali – semakin sering Anda membungkus kawat, semakin banyak tegangan yang akan dihasilkan kumparan. Bungkus kawat berlapis-lapis dan biarkan kedua ujung kawat bebas untuk membuat sambungan.
Anda akan membutuhkan sumber daya DC. Anda dapat menggunakan baterai 9 volt tunggal. Anda juga perlu sesuatu untuk menguji sirkuit. Anda bisa menggunakan multimeter, tetapi bohlam LED lebih mudah (dan lebih dramatis).
Siap, Setel, Berosilasi
Untuk memulai, Anda perlu menghubungkan kapasitor dan induktor secara paralel. Lakukan ini dengan memelintir satu kabel dari induktor ke salah satu kabel kapasitor dan kemudian memutar dua kabel lainnya menjadi satu. Polaritas tidak penting, jadi tidak masalah kabel mana yang Anda pilih.
Selanjutnya, Anda perlu mengisi kapasitor. Lakukan ini dengan sepasang kabel yang memiliki klip buaya di kedua ujungnya atau dapatkan klip baterai yang sesuai dengan bagian atas baterai 9 volt. Jepit satu kabel ke sepasang kabel yang dipilin dan ujung lainnya ke salah satu baterai bebas free terminal, kemudian gunakan kabel lain untuk menghubungkan pasangan kabel lainnya ke baterai lainnya terminal.
Mungkin diperlukan waktu 5 atau 10 menit agar kapasitor terisi dan rangkaian mulai berosilasi. Setelah waktu ini berlalu, lepaskan satu kabel dari baterai dan jepit ke salah satu kabel pada LED, lalu lepaskan kabel lainnya dan jepit ke kabel LED lainnya. Segera setelah Anda menyelesaikan rangkaian, LED akan mulai berkedip. Itu tandanya osilator bekerja. Biarkan sirkuit terhubung untuk melihat berapa lama LED terus berkedip.
Menggunakan untuk Osilator Kapasitor
Osilator yang dapat Anda buat dengan kapasitor pembungkus foil dan induktor baut kereta adalah contoh rangkaian tangki LC atau osilator penyetelan. Ini adalah jenis osilator yang digunakan untuk mengirim dan menerima sinyal radio, menghasilkan gelombang radio dan frekuensi pencampuran. Osilator kapasitor penting lainnya adalah yang menggunakan kapasitor dan resistor untuk mengubah sinyal input DC menjadi sinyal AC yang berdenyut. Jenis osilator ini dikenal sebagai osilator RC (resistor/kapasitor), dan biasanya menggabungkan satu atau lebih transistor ke dalam desainnya.
Osilator RC memiliki banyak kegunaan. Ada satu di setiap inverter, yaitu mesin yang mengubah arus DC menjadi arus rumah AC. Inverter adalah komponen penting dari setiap sistem listrik fotovoltaik. Selain itu, osilator RC umum digunakan pada peralatan suara. Synthesizer menggunakan osilator RC untuk menghasilkan suara yang mereka buat.
Tidak mudah untuk membangun osilator RC dengan bahan yang ditemukan. Untuk membuatnya, Anda biasanya harus bekerja dengan komponen sirkuit yang sebenarnya, papan sirkuit dan besi solder. Anda dapat dengan mudah menemukan diagram untuk rangkaian osilator RC sederhana secara online. Bentuk gelombang dari osilator kapasitor tergantung pada kapasitansi kapasitor, resistansi resistor yang digunakan dalam rangkaian dan tegangan input. Hubungannya sedikit rumit secara matematis tetapi mudah untuk diuji secara eksperimental dengan membangun rangkaian osilator dengan berbagai komponen.