物理学では、オシレーターは、エネルギーをある形式から別の形式に継続的に変換するデバイスです。 振り子は簡単な例です。 スイングの上部では、すべてのエネルギーは位置エネルギーですが、下部では、最大速度で移動しているときは、運動エネルギーしかありません。 タイン全体の運動エネルギーに対する電位の関係をグラフ化すると、繰り返しの波形が得られます。 振り子の動きは連続的であるため、波は純粋な正弦波になります。 周期的なプロセスを開始する位置エネルギーは、振り子を持ち上げるために行う作業によって供給されます。 振り子を放すと、その動きに抵抗する空気摩擦の力がなければ、振り子は永遠に振動します。
これが共振電子発振器の背後にある原理です。 バッテリーなどのDC電源から供給される電圧は、持ち上げたときに行う作業に類似しています。 振り子、および電源から流れる放出された電流は、コンデンサと 誘導コイル。 このタイプの回路はLC発振器として知られており、Lは誘導コイルを示し、Cはコンデンサを示します。 これは唯一のタイプの発振器ではありませんが、電子部品を回路基板にはんだ付けする必要なしに構築できるDIY発振器です。
シンプルな発振器回路–LC発振器
典型的なLC発振器は、並列に配線され、DC電源に接続されたコンデンサと誘導コイルで構成されています。 電力は、誘電体と呼ばれる絶縁材料で分離された2つのプレートで構成される電子デバイスであるコンデンサに流れ込みます。 入力プレートは最大値まで充電され、完全に充電されると、電流は絶縁体を横切ってもう一方のプレートに流れ、コイルに流れ続けます。 次に、コイルを流れる電流がインダクタコアに磁界を誘導します。
コンデンサが完全に放電し、電流が流れなくなると、インダクタコアの磁界は次のようになります。 散逸し、誘導電流を生成します。この電流は反対方向に流れ、の出力プレートに戻ります。 コンデンサ。 そのプレートは最大値まで充電および放電し、反対方向に電流をインダクタコイルに送り返します。 このプロセスは、電気抵抗とコンデンサからの漏れがなければ、永遠に続きます。 電流の流れをグラフ化すると、x軸の水平線に徐々に縮退する波形が得られます。
DIYオシレーターのコンポーネントの作成
家の周りの材料を使用して、DIY発振回路に必要なコンポーネントを構築できます。 コンデンサから始めます。 約3フィートの長さのプラスチック製のフードラップのシートを広げてから、それほど広くも長くもないアルミホイルのシートをその上に置きます。 これを最初のシートと同じプラスチックの別のシートで覆い、その上に最初のホイルのシートと同じホイルの2番目のシートを置きます。 箔は電荷を蓄える導電性材料であり、プラスチックは標準的なコンデンサの絶縁プレートに類似した誘電体材料です。 一定の長さの18ゲージの銅線をホイルの各シートにテープで貼り付けてから、すべてを葉巻の形に丸め、テープを巻き付けて一緒に保持します。
誘導コイルを作成するには、コアに1/2インチまたは3/4インチのキャリッジボルトなどの大きな鋼製ボルトを使用します。 18ゲージまたは20ゲージのワイヤーを数百回巻き付けます。ワイヤーを巻き付ける回数が多いほど、コイルが生成する電圧が高くなります。 ワイヤーを層状に包み、ワイヤーの両端を接続用に空けておきます。
DC電源が必要です。 単一の9ボルト電池を使用できます。 また、回路をテストするための何かが必要です。 マルチメータを使用することもできますが、LED電球の方が簡単です（そしてより劇的です）。
レディ、セット、オシレート
始めるには、コンデンサとインダクタを並列に接続する必要があります。 これを行うには、インダクターからコンデンサーワイヤーの1つに1本のワイヤーをねじり、次に他の2本のワイヤーを一緒にねじります。 極性は重要ではないので、どのワイヤーを選択してもかまいません。
次に、コンデンサを充電する必要があります。 両端にワニ口クリップが付いているワイヤーのペアでこれを行うか、9ボルトのバッテリーの上部に合うバッテリークリップを入手してください。 1本のリード線を1対の撚り合わせたワイヤに固定し、もう一方の端を空きバッテリーの1つに固定します。 端子、次に他のワイヤーを使用して他のワイヤーのペアを他のバッテリーに接続します ターミナル。
コンデンサが充電され、回路が発振を開始するまでに5分または10分かかる場合があります。 この時間が経過したら、一方のリード線をバッテリーから外してLEDの一方のワイヤーに固定し、もう一方のリード線を外してもう一方のLEDリード線に固定します。 回路が完了するとすぐに、LEDが点滅し始めます。 これは、オシレーターが機能していることを示しています。 回路を接続したままにして、LEDが点滅し続ける時間を確認します。
コンデンサ発振器の用途
フォイルラップコンデンサとキャリッジボルトインダクタを使用して構築できる発振器は、LCタンク回路またはチューニング発振器の例です。 これは、無線信号の送受信、電波の生成、周波数の混合に使用されるタイプの発振器です。 もう1つの重要なコンデンサ発振器は、コンデンサと抵抗を使用してDC入力信号を脈動するAC信号に変換するものです。 このタイプの発振器はRC（抵抗/コンデンサ）発振器として知られており、通常、1つまたは複数のトランジスタを設計に組み込んでいます。
RC発振器には複数の用途があります。 すべてのインバーターに1つあります。これは、DC電流をACハウス電流に変換するマシンです。 インバーターは、すべての太陽光発電システムの重要なコンポーネントです。 さらに、RC発振器は音響機器で一般的です。 シンセサイザーは、RCオシレーターを使用してサウンドを生成します。
見つかった材料でRC発振器を構築するのは簡単ではありません。 1つを作成するには、通常、実際の回路コンポーネント、回路基板、およびはんだごてを使用する必要があります。 簡単なRC発振回路の図をオンラインで簡単に見つけることができます。 コンデンサ発振器からの波形は、コンデンサの静電容量、回路で使用される抵抗の抵抗、および入力電圧に依存します。 この関係は数学的には少し複雑ですが、さまざまなコンポーネントを備えた発振回路を構築することで実験的にテストするのは簡単です。