בפיזיקה, מתנד הוא כל מכשיר הממיר אנרגיה ללא הרף מצורה אחת לאחרת. מטוטלת היא דוגמה פשוטה. כאשר בראש הנדנדה כל האנרגיה שלה היא אנרגיה פוטנציאלית, ואילו בתחתית, כאשר היא נעה במהירות מקסימאלית, יש לה אנרגיה קינטית בלבד. אם תשרטט את יחס הפוטנציאל לאנרגיה קינטית על פני השיניים, היית מקבל צורת גל חוזרת. תנועת המטוטלת היא רציפה, כך שהגל יהיה גל סינוס טהור. האנרגיה הפוטנציאלית שמתחילה את התהליך המחזורי מסופקת על ידי העבודה שאתה עושה כדי להרים את המטוטלת. ברגע שאתה משחרר אותו, המטוטלת תנודד לנצח אלמלא כוח החיכוך האווירי שמתנגד לתנועתו.
זה העיקרון שעומד מאחורי מתנד אלקטרוני מהדהד. המתח שמספק מקור כוח DC, כמו סוללה, מקביל לעבודה שאתה מבצע כשאתה מרים המטוטלת, והזרם החשמלי המשתחרר, הזורם ממקור החשמל, עובר בין קבל ל- סליל אינדוקטיבי. סוג זה של מעגל ידוע כמתנד LC, כאשר L מציין את סליל ההשראה ו- C מציין את הקבל. זה לא הסוג היחיד של מתנד, אבל זה מתנד DIY שאתה יכול לבנות ללא צורך בהלחמת רכיבים אלקטרוניים על לוח מעגלים.
מעגל מתנד פשוט - מתנד LC
מתנד LC טיפוסי מורכב מקבל וסליל אינדוקטיבי המחובר במקביל ומחובר למקור חשמל DC. הכוח זורם לקבל, שהוא מכשיר אלקטרוני המורכב משתי לוחות המופרדים על ידי חומר בידוד המכונה דיאלקטרי. לוח הקלט נטען לערכו המרבי, וכאשר הוא מגיע לטעינה מלאה, הזרם זורם על פני הבידוד לצלחת השנייה וממשיך הלאה אל הסליל. זרם הזורם דרך הסליל ואז גורם לשדה מגנטי בליבת המשרן.
כאשר הקבל התפרק לחלוטין והזרם מפסיק לזרום, השדה המגנטי בליבת המשרן מתחיל להתפזר, שמייצר זרם אינדוקטיבי שזורם בכיוון ההפוך חזרה לצלחת המוצא של ה- קַבָּל. לוחית זו נטענת כעת לערכה המרבי ומתפרקת, ושולחת זרם בכיוון ההפוך חזרה לסליל המשרן. תהליך זה יימשך לנצח אלמלא התנגדות חשמלית ודליפה מהקבל. אם היית משרטט את הזרימה הנוכחית, היית מקבל צורת גל שמתדרדרת בהדרגה לקו אופקי על ציר ה- x.
הכנת רכיבים למתנד DIY
אתה יכול לבנות את הרכיבים הדרושים לך למעגל מתנד DIY באמצעות חומרים ברחבי הבית. התחל עם הקבל. גלגל גליון של אריזת מזון מפלסטיק באורך של כ -3 מטר, והניח עליו יריעת נייר אלומיניום שאינה רחבה או ארוכה לגמרי. מכסים זאת ביריעת פלסטיק נוספת זהה לראשונה, ואז מניחים יריעת נייר כסף נוספת, זהה ליריעה הראשונה של נייר הכסף. נייר הכסף הוא החומר המוליך המאחסן מטען, והפלסטיק הוא החומר הדיאלקטרי המקביל לפלטת הבידוד בקבל סטנדרטי. הדביקו אורך חוט נחושת בגודל 18 מד לכל גיליון נייר כסף, ואז גלגלו הכל לצורת סיגר וכרכו סרט סביבו כדי להחזיק אותו יחד.
כדי ליצור סליל אינדוקטיבי, השתמש בבורג פלדה גדול, כגון בורג מרכבה בגודל 1 / 2- או 3/4 אינץ '. עוטפים חוט 18 או 20 מד סביבו כמה מאות פעמים - ככל שתלפף יותר פעמים את החוט, כך הסליל יפיק יותר מתח. עוטפים את החוט בשכבות ומשאירים את שני קצוות החוט פנויים ליצירת חיבורים.
תזדקק למקור כוח DC. אתה יכול להשתמש בסוללה אחת של 9 וולט. אתה צריך גם משהו כדי לבדוק את המעגל. אתה יכול להשתמש במולטימטר, אך נורת לד קלה יותר (ודרמטית יותר).
מוכן, מוכן, מתנדנד
כדי להתחיל את הדברים, עליך לחבר את הקבל והמשרן במקביל. עשה זאת על ידי סיבוב חוט אחד מהמשרן לאחד מחוטי הקבל ואז סיבוב שני החוטים האחרים זה לזה. קוטביות אינה חשובה, ולכן לא משנה באילו חוטים תבחר.
לאחר מכן, עליך לטעון את הקבל. עשו זאת עם זוג חוטים שיש להם קליפס תנין בשני הקצוות או קבלו קליפ סוללה שמתאים לחלק העליון של סוללת 9 וולט. מהדקים עופרת אחת על זוג חוטים מפותלים והקצה השני על אחת הסוללות הפנויות והשתמש בחוט השני כדי לחבר את זוג החוטים האחרים לסוללה השנייה מָסוֹף.
עשויים לחלוף 5 או 10 דקות עד שהקבל נטען והמעגל יתחיל להתנדנד. לאחר שחלף זמן זה, נתק עופרת אחת מהסוללה והדק אותה על אחד החוטים על נורית הנורית, ואז נתק את העופרת השנייה והדק אותה על עופרת ה- LED השנייה. ברגע שתסיים את המעגל, ה- LED אמור להתחיל להבהב. זה הסימן לכך שהמתנד עובד. השאר את המעגל מחובר כדי לראות כמה זמן הנורית ממשיכה להבהב.
שימושים למתנד קבלים
המתנד שתוכלו לבנות עם קבל לעטוף נייר כסף ומשרן בורג כרכרה הוא דוגמה למעגל טנקים LC או מתנד כוונון. זהו סוג המתנד המשמש לשליחה וקבלה של אותות רדיו, להפקת גלי רדיו וערבוב תדרים. מתנד קבלים חשוב נוסף הוא כזה המעסיק קבלים ונגדים להמרת אותות קלט DC לאותות AC פועמים. מתנד מסוג זה מכונה מתנד RC (נגדים / קבלים) ובדרך כלל משלב בתוכנו טרנזיסטור אחד או יותר.
לתנודות RC יש שימושים מרובים. יש אחד בכל מהפך, שהוא מכונה הממירה זרם DC לזרם ביתי AC. מהפך הוא מרכיב חשוב בכל מערכת חשמלית פוטו-וולטאית. בנוסף, מתנדים RC נפוצים בציוד קול. סינתיסייזרים משתמשים במתנדים RC כדי להפיק את הצלילים שהם משמיעים.
לא קל לבנות מתנד RC עם חומרים שנמצאו. כדי ליצור אחד כזה, אתה בדרך כלל צריך לעבוד עם רכיבי מעגל בפועל, מעגלים ומלחם. תוכלו למצוא בקלות דיאגרמות למעגל מתנדים פשוט מקוון. צורת הגל מתנד הקבלים תלויה בקיבול של הקבלים, בהתנגדות הנגדים המשמשים במעגל ובמתח הכניסה. הקשר מעט מורכב מתמטית אך קל לבדיקה ניסיונית על ידי בניית מעגלי מתנד עם מגוון מרכיבים.