У фізиці осцилятор - це будь-який пристрій, який постійно перетворює енергію з однієї форми в іншу. Маятник - простий приклад. Коли у верхній частині свого помаху, вся його енергія є потенційною енергією, тоді як внизу, коли вона рухається з максимальною швидкістю, вона має лише кінетичну енергію. Якби ви графікували зв'язок потенціалу з кінетичною енергією над тином, ви отримаєте форму сигналу, що повторюється. Рух маятника безперервний, тому хвиля буде чистою синусоїдою. Потенційна енергія, яка запускає циклічний процес, забезпечується роботою, яку ви робите для підняття маятника. Після того, як ви відпустите його, маятник коливатиметься вічно, якби не сила тертя повітря, яка чинить опір його руху.
Це принцип, що лежить в основі резонуючого електронного генератора. Напруга, що подається від джерела живлення постійного струму, наприклад, від акумулятора, є аналогічною роботі, яку ви виконуєте, коли піднімаєте a маятник, а електричний струм, що виділяється від джерела живлення, кружляє між конденсатором і антенною індуктивна котушка. Цей тип ланцюга відомий як LC-генератор, де L позначає індукційну котушку, а C - конденсатор. Це не єдиний тип генератора, але це сам генератор, який ви можете сконструювати без необхідності припаювати електронні компоненти до друкованої плати.
Проста схема генератора - LC-генератор
Типовий РК-генератор складається з конденсатора та індуктивної котушки, паралельно підключених та підключених до джерела живлення постійного струму. Потужність надходить у конденсатор, який є електронним пристроєм, що складається з двох пластин, розділених ізоляційним матеріалом, відомим як діелектрик. Вхідна пластина заряджається до максимального значення, і коли вона досягає повного заряду, струм протікає через ізоляцію до іншої пластини і продовжує рухатися до котушки. Потім струм, що протікає через котушку, індукує магнітне поле в осерді індуктивності.
Коли конденсатор повністю розрядився і струм припинить надходити, магнітне поле в осерді індуктивності починає спрацьовувати розсіюється, що генерує індуктивний струм, який тече у зворотному напрямку назад до вихідної пластини конденсатор. Тепер ця пластина заряджається до максимального значення і розряджається, посилаючи струм у зворотному напрямку назад до котушки індуктивності. Цей процес тривав би вічно, якби не електричний опір і витік з конденсатора. Якби ви побудували графік поточного потоку, ви отримали б форму хвилі, яка поступово вироджується в горизонтальну лінію на осі х.
Виготовлення компонентів для саморобного генератора
Ви можете сконструювати компоненти, необхідні для схеми генератора, зроби сам, використовуючи матеріали по всьому будинку. Почніть з конденсатора. Розгорніть лист пластикової харчової упаковки довжиною близько 3 футів, а потім покладіть на нього лист алюмінієвої фольги, який не настільки широкий або довгий. Покрийте його іншим аркушем пластику, ідентичним першому, а потім покладіть поверх нього другий аркуш фольги, ідентичний першому аркушу фольги. Фольга є провідним матеріалом, який зберігає заряд, а пластик - діелектричним матеріалом, аналогічним ізоляційній пластині в стандартному конденсаторі. Приклейте до кожного аркуша фольги довжину мідного дроту довжиною 18 калібрів, а потім скрутіть все у форму сигари і оберніть навколо неї стрічку, щоб утримувати її разом.
Щоб зробити індуктивну котушку, використовуйте великий серцевинний сталевий болт, такий як 1 / 2- або 3/4-дюймовий болт каретки. Обмотайте навколо нього дріт 18- або 20-го калібру кілька сотень разів - чим більше разів ви обмотаєте дріт, тим більшу напругу буде виробляти котушка. Обмотайте дріт шарами і залиште два кінці дроту вільними для з'єднання.
Вам знадобиться джерело постійного струму. Ви можете використовувати одну 9-вольтову батарею. Також потрібно щось перевірити схему. Можна використовувати мультиметр, але світлодіодна лампочка простіше (і більш драматична).
Готовий, встановлений, коливається
Щоб все почалося, потрібно паралельно підключити конденсатор та індуктор. Для цього скрутіть один провід від дроселя до одного з проводів конденсатора, а потім скрутіть два інших дроти разом. Полярність не важлива, тому не має значення, які дроти ви вибрали.
Далі потрібно зарядити конденсатор. Зробіть це за допомогою пари проводів, на обох кінцях яких є затискачі-крокодили, або отримайте затиск для акумулятора, який підходить до верхньої частини 9-вольтової батареї. Затисніть один провід на одній парі скручених проводів, а другий кінець на одному з вільних акумуляторів терміналів, а потім використовуйте інший провід для підключення іншої пари проводів до іншої батареї термінал.
Може зайняти 5 або 10 хвилин, поки конденсатор зарядиться і ланцюг почне коливатися. Після закінчення цього часу від'єднайте один провід від акумулятора і зафіксуйте його на одному з проводів світлодіода, потім від'єднайте інший провід і затисніть на іншому світлодіодному кабелі. Як тільки ви завершите схему, світлодіод повинен почати мерехтіти. Це знак роботи осцилятора. Залиште схему підключеною, щоб побачити, як довго світлодіод продовжує мерехтіти.
Використання для конденсаторного генератора
Генератор, який ви можете побудувати за допомогою фольгованого конденсатора та індуктора болтового кріплення, є прикладом ланцюга резервуара LC або регулювального генератора. Це тип генератора, який використовується для передачі та прийому радіосигналів, генерації радіохвиль та змішування частот. Іншим важливим конденсаторним генератором є той, який використовує конденсатори та резистори для перетворення вхідних сигналів постійного струму в пульсуючі сигнали змінного струму. Цей тип генератора відомий як генератор RC (резистор / конденсатор), і він зазвичай включає один або кілька транзисторів у свою конструкцію.
RC-генератори мають багато варіантів використання. У кожному інверторі є один, який є машиною, яка перетворює постійний струм в змінний струм будинку. Інвертор є важливою складовою кожної фотоелектричної електричної системи. Крім того, RC-генератори поширені в звуковому обладнанні. Синтезатори використовують RC-генератори для генерації звуків, які вони видають.
Не так просто побудувати RC-генератор із знайдених матеріалів. Щоб його виготовити, зазвичай доводиться працювати з власне компонентами схем, друкованими платами та паяльником. Ви можете легко знайти схеми для простої схеми RC-генератора в Інтернеті. Форма сигналу генератора конденсатора залежить від ємності конденсаторів, опору резисторів, що використовуються в ланцюзі, і вхідної напруги. Цей взаємозв'язок трохи складний математично, але легко перевірити експериментально, будуючи схеми осциляторів з різноманітними компонентами.