În fizică, un oscilator este orice dispozitiv care convertește continuu energia de la o formă la alta. Un pendul este un exemplu simplu. Când se află în vârful oscilației sale, toată energia ei este energie potențială, în timp ce în partea de jos, când se mișcă la viteză maximă, are doar energie cinetică. Dacă ați grafic relația potențialului cu energia cinetică peste dantură, ați obține o formă de undă repetată. Mișcarea unui pendul este continuă, deci unda ar fi o undă sinusoidală pură. Energia potențială care pornește procesul ciclic este furnizată de munca pe care o faceți pentru a ridica pendulul. Odată ce-l eliberați, pendulul ar oscila pentru totdeauna dacă nu ar fi forța de frecare a aerului care rezistă mișcării sale.
Acesta este principiul din spatele unui oscilator electronic rezonant. Tensiunea furnizată de o sursă de curent continuu, cum ar fi o baterie, este similară muncii pe care o faceți atunci când ridicați un pendulul și curentul electric eliberat, care curge de la sursa de energie, circulă între un condensator și un bobina inductiva. Acest tip de circuit este cunoscut sub numele de oscilator LC, unde L denotă bobina inductivă și C denotă condensatorul. Acesta nu este singurul tip de oscilator, dar este un oscilator DIY pe care îl puteți construi fără a fi nevoie să lipiți componente electronice pe o placă de circuit.
Un circuit oscilator simplu - un oscilator LC
Un oscilator LC tipic constă dintr-un condensator și o bobină inductivă conectate în paralel și conectate la o sursă de curent continuu. Puterea curge în condensator, care este un dispozitiv electronic care constă din două plăci separate de un material izolant cunoscut sub numele de dielectric. Placa de intrare se încarcă la valoarea maximă și, când atinge încărcătura maximă, curentul traversează izolația către cealaltă placă și continuă spre bobină. Curentul care curge prin bobină induce apoi un câmp magnetic în miezul inductorului.
Când condensatorul s-a descărcat complet și curentul încetează să curgă, câmpul magnetic din miezul inductorului începe disipa, care generează un curent inductiv care curge în direcția opusă înapoi la placa de ieșire a condensator. Placa respectivă se încarcă acum la valoarea maximă și se descarcă, trimitând curent în direcția opusă înapoi la bobina inductorului. Acest proces ar continua pentru totdeauna, dacă nu ar exista rezistență electrică și scurgeri din condensator. Dacă ar fi să graficizați fluxul curent, ați obține o formă de undă care degenerează treptat într-o linie orizontală pe axa x.
Realizarea componentelor pentru un oscilator DIY
Puteți construi componentele de care aveți nevoie pentru un circuit oscilator DIY folosind materiale din casă. Începeți cu condensatorul. Derulați o foaie de folie de plastic lungă de aproximativ 3 metri, apoi așezați pe ea o foaie de folie de aluminiu care nu este la fel de largă sau de lungă. Acoperiți-o cu o altă foaie de plastic identică cu prima și apoi așezați o a doua foaie de folie, identică cu prima foaie de folie, deasupra. Folia este materialul conductor care stochează încărcătura, iar plasticul este materialul dielectric analog plăcii izolatoare dintr-un condensator standard. Bandați o lungime de sârmă de cupru de calibru 18 pe fiecare foaie de folie, apoi rulați totul într-o formă de trabuc și înfășurați bandă în jurul acesteia pentru a o ține împreună.
Pentru a realiza o bobină inductivă, utilizați un șurub mare de oțel, cum ar fi un șurub de transport de 1/2 / 3-inch, pentru miez. Înfășurați în jurul său sârmă de calibru 18 sau 20 de câteva sute de ori - cu cât mai multe ori înfășurați firul, cu atât bobina va produce mai multă tensiune. Înfășurați firul în straturi și lăsați cele două capete ale firului libere pentru realizarea conexiunilor.
Veți avea nevoie de o sursă de curent continuu. Puteți utiliza o singură baterie de 9 volți. De asemenea, aveți nevoie de ceva pentru a testa circuitul. Ai putea folosi un multimetru, dar un bec cu LED este mai ușor (și mai dramatic).
Gata, setată, oscilează
Pentru a începe lucrurile, trebuie să conectați condensatorul și inductorul în paralel. Faceți acest lucru răsucind un fir de la inductor la unul dintre firele condensatorului și apoi răsucind celelalte două fire împreună. Polaritatea nu este importantă, deci nu contează ce fire alegeți.
Apoi, trebuie să încărcați condensatorul. Faceți acest lucru cu o pereche de fire care au cleme de aligator la ambele capete sau obțineți o clemă pentru baterie care se potrivește cu partea superioară a unei baterii de 9 volți. Strângeți un cablu pe o pereche de fire răsucite și celălalt capăt pe unul din bateria liberă terminale, apoi utilizați celălalt fir pentru a conecta cealaltă pereche de fire la cealaltă baterie Terminal.
Poate dura 5 sau 10 minute până când condensatorul se încarcă și circuitul începe să oscileze. După ce a trecut acest timp, deconectați un cablu de la baterie și fixați-l pe unul dintre firele de pe LED, apoi deconectați celălalt cablu și fixați-l pe celălalt cablu LED. De îndată ce finalizați circuitul, LED-ul ar trebui să înceapă să pâlpâie. Acesta este semnul că oscilatorul funcționează. Lăsați circuitul conectat pentru a vedea cât timp LED-ul continuă să pâlpâie.
Se utilizează pentru un oscilator condensator
Oscilatorul pe care îl puteți construi cu un condensator de folie și un inductor cu șurub de transport este un exemplu de circuit de rezervor LC sau un oscilator de reglare. Este tipul de oscilator utilizat pentru trimiterea și recepționarea semnalelor radio, generarea undelor radio și amestecarea frecvențelor. Un alt oscilator important al condensatorului este unul care folosește condensatori și rezistențe pentru a converti semnalele de intrare DC în semnale de curent alternativ. Acest tip de oscilator este cunoscut sub numele de oscilator RC (rezistor / condensator) și încorporează de obicei unul sau mai mulți tranzistori în proiectarea sa.
Oscilatoarele RC au multiple utilizări. Există unul în fiecare invertor, care este o mașină care convertește curentul continuu în curent alternativ. Un invertor este o componentă importantă a fiecărui sistem electric fotovoltaic. În plus, oscilatoarele RC sunt frecvente în echipamentele de sunet. Sintetizatoarele folosesc oscilatoare RC pentru a genera sunetele pe care le emit.
Nu este la fel de ușor să construiești un oscilator RC cu materiale găsite. Pentru a face una, de obicei trebuie să lucrați cu componente reale ale circuitelor, plăci de circuite și un fier de lipit. Puteți găsi cu ușurință diagrame pentru un circuit oscilator RC simplu online. Forma de undă de la un oscilator de condensator depinde de capacitatea condensatorilor, de rezistența rezistențelor utilizate în circuit și de tensiunea de intrare. Relația este puțin complexă din punct de vedere matematic, dar ușor de testat experimental prin construirea de circuite oscilatoare cu o varietate de componente.