Kā izveidot vienkāršu oscilatoru

Fizikā oscilators ir jebkura ierīce, kas nepārtraukti pārveido enerģiju no vienas formas uz otru. Svārsts ir vienkāršs piemērs. Kad tā šūpoles augšpusē visa enerģija ir potenciālā enerģija, bet apakšā, kad tā pārvietojas ar maksimālo ātrumu, tai ir tikai kinētiskā enerģija. Ja jūs uzzīmētu potenciāla attiecību ar kinētisko enerģiju virs zara, jūs iegūtu atkārtotu viļņu formu. Svārsta kustība ir nepārtraukta, tāpēc vilnis būtu tīrs sinusoidāls. Potenciālo enerģiju, kas sāk ciklisko procesu, nodrošina darbs, ko veicat, lai paceltu svārstu. Kad jūs to atlaidīsit, svārsts svārstītos uz visiem laikiem, ja nebūtu gaisa berzes spēka, kas pretojas tā kustībai.

Šis ir rezonējošā elektroniskā oscilatora princips. Spriegums, ko nodrošina līdzstrāvas avots, piemēram, akumulators, ir analogs darbam, ko veicat, paceļot a svārsts, un izdalītā elektriskā strāva, kas plūst no strāvas avota, ciklē starp kondensatoru un induktīvā spole. Šis ķēdes veids ir pazīstams kā LC oscilators, kur L apzīmē induktīvo spoli un C apzīmē kondensatoru. Šis nav vienīgais oscilatoru veids, bet tas ir DIY oscilators, kuru jūs varat uzbūvēt bez nepieciešamības lodēt elektroniskos komponentus uz shēmas plates.

Tipisks LC oscilators sastāv no kondensatora un induktīvās spoles, kas ir vadīta paralēli un savienota ar līdzstrāvas avotu. Jauda ieplūst kondensatorā, kas ir elektroniska ierīce, kas sastāv no divām plāksnēm, kuras atdala izolācijas materiāls, kas pazīstams kā dielektrisks. Ievades plāksne uzlādējas līdz maksimālajai vērtībai, un, sasniedzot pilnu uzlādi, strāva pāri izolācijai pāriet uz otru plāksni un turpina virzīties uz spoli. Strāva, kas plūst caur spoli, induktīvajā kodolā inducē magnētisko lauku.

Kad kondensators ir pilnībā izlādējies un strāva pārstāj plūst, magnētiskais lauks induktora kodolā sāk darboties izkliedē, kas ģenerē induktīvo strāvu, kas ieplūst pretējā virzienā atpakaļ uz kondensators. Šī plāksne tagad uzlādējas līdz maksimālajai vērtībai un izlādējas, virzot strāvu pretējā virzienā atpakaļ uz induktora spoli. Šis process turpināsies mūžīgi, ja tas nebūtu saistīts ar elektrisko pretestību un noplūdi no kondensatora. Ja jūs uzzīmētu pašreizējo plūsmu, jūs iegūtu viļņu formu, kas pakāpeniski deģenerējas horizontālā līnijā uz x ass.

Izmantojot materiālus ap māju, jūs varat izveidot komponentus, kas nepieciešami DIY oscilatoru ķēdei. Sāciet ar kondensatoru. Izritiniet apmēram 3 pēdas garu plastmasas pārtikas plēves lapu un pēc tam uzlieciet alumīnija folijas loksni, kas nav tik plaša vai tik gara. Pārklājiet to ar citu plastmasas loksni, kas ir identiska pirmajai, un pēc tam uz tās uzlieciet otru folijas loksni, identisku pirmajai folijas loksnei. Folija ir vadošais materiāls, kas uzglabā lādiņu, un plastmasa ir dielektriskais materiāls, kas ir līdzīgs izolācijas plāksnei standarta kondensatorā. Uz katras folijas loksnes uzlīmējiet 18 gabarītu vara stieples garumu un pēc tam visu sarullējiet cigāra formā un aptiniet to ar lenti, lai to turētu kopā.

Lai izveidotu induktīvo spoli, serdei izmantojiet lielu tērauda skrūvi, piemēram, 1 / 2- vai 3/4-collu ratiņu skrūvi. Aptiniet 18 vai 20 izmēra stiepli ap to vairākus simtus reižu - jo vairāk reižu jūs satīsit vadu, jo lielāka spole radīs spoli. Aptiniet vadu slāņos un atstājiet abus stieples galus brīvus savienojumu izveidošanai.

Jums būs nepieciešams līdzstrāvas avots. Jūs varat izmantot vienu 9 voltu akumulatoru. Jums arī ir nepieciešams kaut kas, lai pārbaudītu ķēdi. Jūs varētu izmantot multimetru, bet LED spuldze ir vieglāka (un dramatiskāka).

Lai sāktu lietas, paralēli jāpieslēdz kondensators un induktors. Dariet to, pagriežot vienu vadu no induktora uz vienu no kondensatora vadiem un pēc tam pagriežot abus pārējos vadus kopā. Polaritāte nav svarīga, tāpēc nav svarīgi, kādus vadus izvēlaties.

Tālāk jums jāuzlādē kondensators. Dariet to ar pāris vadiem, kuru abos galos ir aligatora skavas, vai iegūstiet akumulatora skavu, kas der 9 voltu akumulatora augšdaļai. Nostipriniet vienu vadu uz vienu savīti vadu pāri un otru galu uz vienu no brīvās baterijas spailes, pēc tam izmantojiet otru vadu, lai savienotu otru vadu pāri ar otru akumulatoru terminālis.

Var paiet 5 vai 10 minūtes, līdz kondensators uzlādējas un ķēde sāk svārstīties. Pēc šī laika beigām atvienojiet vienu vadu no akumulatora un piestipriniet to pie viena no gaismas diodes vadiem, pēc tam atvienojiet otru vadu un piestipriniet to otram LED vadam. Tiklīdz esat pabeidzis ķēdi, gaismas diode jāsāk mirgot. Tā ir zīme, ka oscilators darbojas. Atstājiet ķēdi pievienotu, lai redzētu, cik ilgi gaismas diode turpina mirgot.

Oscilators, kuru varat uzbūvēt ar folijas aptīšanas kondensatoru, un ratiņu skrūves induktors ir LC tvertnes ķēdes vai regulēšanas oscilatora piemērs. Tas ir oscilatora tips, ko izmanto radio signālu sūtīšanai un saņemšanai, radioviļņu ģenerēšanai un frekvenču sajaukšanai. Vēl viens svarīgs kondensatora oscilators ir tāds, kas izmanto kondensatorus un rezistorus, lai pārveidotu līdzstrāvas ieejas signālus par pulsējošiem maiņstrāvas signāliem. Šis oscilatoru tips ir pazīstams kā RC (rezistors / kondensators) oscilators, un tā konstrukcijā parasti ir iekļauts viens vai vairāki tranzistori.

RC oscilatoriem ir vairākas izmantošanas iespējas. Katrā invertorā ir viens, tas ir mašīna, kas pārveido līdzstrāvu par maiņstrāvas mājas strāvu. Invertors ir svarīga katras fotoelektriskās elektriskās sistēmas sastāvdaļa. Turklāt skaņas iekārtās ir izplatīti RC oscilatori. Sintezatori izmanto RC oscilatorus, lai radītu viņu radītās skaņas.

Uzbūvēt RC oscilatoru ar atrastiem materiāliem nav tik vienkārši. Lai to izveidotu, jums parasti ir jāstrādā ar ķēdes faktiskajiem komponentiem, shēmām un lodāmuru. Tiešsaistē viegli varat atrast vienkāršas RC oscilatoru shēmas diagrammas. Kondensatora oscilatora viļņu forma ir atkarīga no kondensatoru kapacitātes, ķēdē izmantoto rezistoru pretestības un ieejas sprieguma. Attiecības ir nedaudz sarežģītas matemātiski, bet tās ir viegli eksperimentāli pārbaudīt, veidojot oscilatoru shēmas ar dažādām sastāvdaļām.