Como fazer um oscilador simples

Na física, um oscilador é qualquer dispositivo que converte continuamente energia de uma forma para outra. Um pêndulo é um exemplo simples. Quando está no topo de seu balanço, toda a sua energia é energia potencial, enquanto na parte inferior, quando está se movendo em velocidade máxima, possui apenas energia cinética. Se você representasse graficamente a relação entre o potencial e a energia cinética ao longo do tempo, obteria uma forma de onda repetitiva. O movimento de um pêndulo é contínuo, então a onda seria uma onda senoidal pura. A energia potencial que dá início ao processo cíclico é fornecida pelo trabalho que você realiza para erguer o pêndulo. Depois de soltá-lo, o pêndulo oscilaria para sempre se não fosse pela força do atrito do ar que resiste ao seu movimento.

Este é o princípio por trás de um oscilador eletrônico ressonante. A voltagem fornecida por uma fonte de alimentação DC, como uma bateria, é análoga ao trabalho que você faz quando levanta um pêndulo, e a corrente elétrica liberada, que flui da fonte de energia, circula entre um capacitor e um bobina indutiva. Este tipo de circuito é conhecido como oscilador LC, onde L denota a bobina indutora e C denota o capacitor. Este não é o único tipo de oscilador, mas é um oscilador DIY que você pode construir sem a necessidade de soldar componentes eletrônicos a uma placa de circuito.

Um oscilador LC típico consiste em um capacitor e uma bobina indutiva conectados em paralelo e conectados a uma fonte de alimentação CC. A energia flui para o capacitor, que é um dispositivo eletrônico que consiste em duas placas separadas por um material isolante conhecido como dielétrico. A placa de entrada carrega até seu valor máximo e, quando atinge a carga total, a corrente flui através do isolamento para a outra placa e continua na bobina. A corrente fluindo através da bobina, então, induz um campo magnético no núcleo do indutor.

Quando o capacitor está totalmente descarregado e a corrente para de fluir, o campo magnético no núcleo do indutor começa a dissipar, o que gera uma corrente indutiva que flui na direção oposta de volta para a placa de saída do capacitor. Essa placa agora carrega até seu valor máximo e descarrega, enviando corrente na direção oposta de volta para a bobina do indutor. Este processo continuaria para sempre se não fosse pela resistência elétrica e vazamento do capacitor. Se você fosse representar graficamente o fluxo atual, obteria uma forma de onda que degenera gradualmente em uma linha horizontal no eixo x.

Você pode construir os componentes necessários para um circuito oscilador DIY usando materiais da casa. Comece com o capacitor. Desenrole uma folha de plástico para alimentos com cerca de 1 metro de comprimento e coloque uma folha de papel alumínio que não seja tão larga ou longa. Cubra-o com outra folha de plástico idêntica à primeira e, em seguida, coloque uma segunda folha de papel alumínio, idêntica à primeira folha, por cima. A folha é o material condutor que armazena carga e o plástico é o material dielétrico análogo à placa isolante de um capacitor padrão. Prenda um pedaço de fio de cobre de calibre 18 em cada folha de papel alumínio, enrole tudo em forma de charuto e enrole a fita ao redor para mantê-lo unido.

Para fazer uma bobina indutiva, use um grande parafuso de aço, como um parafuso de carro de 1/2 ou 3/4 de polegada, para o núcleo. Enrole um fio de calibre 18 ou 20 em torno dele várias centenas de vezes - quanto mais vezes você enrolar o fio, mais tensão a bobina produzirá. Enrole o fio em camadas e deixe as duas extremidades do fio livres para fazer as conexões.

Você precisará de uma fonte de alimentação DC. Você pode usar uma única bateria de 9 volts. Você também precisa de algo para testar o circuito. Você poderia usar um multímetro, mas uma lâmpada LED é mais fácil (e mais dramática).

Para começar, você precisa conectar o capacitor e o indutor em paralelo. Faça isso torcendo um fio do indutor para um dos fios do capacitor e, em seguida, torcendo os outros dois fios juntos. A polaridade não é importante, então não importa quais fios você escolher.

Em seguida, você precisa carregar o capacitor. Faça isso com um par de fios que tenham garras de crocodilo em ambas as extremidades ou obtenha uma presilha de bateria que se encaixe na parte superior de uma bateria de 9 volts. Prenda um cabo em um par de fios trançados e a outra extremidade em uma das baterias livres terminais e, em seguida, use o outro fio para conectar o outro par de fios à outra bateria terminal.

Pode levar de 5 a 10 minutos para o capacitor carregar e o circuito começar a oscilar. Depois de decorrido esse tempo, desconecte um cabo da bateria e prenda-o em um dos fios do LED e, em seguida, desconecte o outro cabo e prenda-o no outro cabo do LED. Assim que você completar o circuito, o LED deve começar a piscar. Esse é o sinal de que o oscilador está funcionando. Deixe o circuito conectado para ver quanto tempo o LED fica piscando.

O oscilador que você pode construir com um capacitor de folha metálica e um indutor de parafuso de carro é um exemplo de um circuito tanque LC ou um oscilador de sintonia. É o tipo de oscilador usado para enviar e receber sinais de rádio, gerar ondas de rádio e misturar frequências. Outro oscilador de capacitor importante é aquele que emprega capacitores e resistores para converter sinais de entrada CC em sinais CA pulsantes. Esse tipo de oscilador é conhecido como oscilador RC (resistor / capacitor) e geralmente incorpora um ou mais transistores em seu projeto.

Os osciladores RC têm vários usos. Existe um em cada inversor, que é uma máquina que converte a corrente CC em corrente CA da casa. Um inversor é um componente importante de todo sistema elétrico fotovoltaico. Além disso, os osciladores RC são comuns em equipamentos de som. Os sintetizadores usam osciladores RC para gerar os sons que fazem.

Não é tão fácil construir um oscilador RC com materiais encontrados. Para fazer um, você geralmente precisa trabalhar com componentes de circuito reais, placas de circuito e um ferro de solda. Você pode encontrar facilmente diagramas para um circuito oscilador RC simples online. A forma de onda de um oscilador de capacitor depende da capacitância dos capacitores, da resistência dos resistores usados ​​no circuito e da tensão de entrada. A relação é um pouco complexa matematicamente, mas fácil de testar experimentalmente, construindo circuitos osciladores com uma variedade de componentes.