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ENCICLOPEDIA DELLA RADIOELETTRONICA ED ELETTRICA Altalena elettronica. Enciclopedia dell'elettronica radio e dell'ingegneria elettrica
Enciclopedia della radioelettronica e dell'elettrotecnica / Radioamatore principiante L'altalena giocattolo, amata da tutti i bambini, può essere fatta oscillare "per sempre". Ad esempio, rendendoli elettromeccanici. Ciò richiederà un elettromagnete, una batteria e una coppia di contatti chiusi da una sospensione oscillante (Fig. 1). Se a un'oscillazione con un tale dispositivo elettromeccanico viene dato un movimento oscillatorio, quindi ad ogni chiusura del contatto, una corrente scorrerà attraverso l'avvolgimento dell'elettromagnete, il cui campo magnetico inizierà ad attrarre l'armatura. È sufficiente regolare la sporgenza di disconnessione della sospensione dell'oscillazione in una posizione tale che i contatti si chiudano solo momentaneamente quando l'armatura si avvicina al nucleo dell'elettromagnete, trasmettendo un'ulteriore porzione di energia cinetica all'armatura, e quindi all'oscillazione - proprio come noi spingere un'oscillazione ordinaria nei momenti di passaggio della posizione di equilibrio.
Dopo l'apertura dei contatti e la scomparsa del campo magnetico, l'oscillazione per inerzia passerà la posizione di equilibrio, raggiungerà il punto morto superiore e inizierà il movimento inverso. Ma durante il movimento inverso, la sospensione dell'oscillazione non chiude il circuito di alimentazione dell'avvolgimento dell'elettromagnete. Pertanto, c'è una "spinta" unilaterale dell'oscillazione da parte del campo magnetico. L'oscillazione, ovvero l'ampiezza delle oscillazioni dell'oscillazione, dipende dall'intensità del campo magnetico creato dagli impulsi di corrente nell'avvolgimento dell'elettromagnete, dalla lunghezza della sospensione e dalla distribuzione della massa lungo la sua lunghezza, dall'attrito nei punti di sospensione , la rigidità dei contatti e la precisione nel regolare i momenti della loro chiusura e apertura. È possibile, al posto dei contatti meccanici, la cui regolazione è piuttosto complicata, utilizzare un interruttore elettronico senza contatto per un'oscillazione? È questo dispositivo che proponiamo di utilizzare nelle altalene giocattolo. Un diagramma schematico di un'oscillazione elettronica senza contatto è mostrato in fig. 2, a. In essi, invece di un'ancora fissata su una tavola oscillante, è installato un magnete permanente piccolo ma sufficientemente potente. Nel diagramma, è mostrato come un ferro di cavallo sopra il nucleo di un elettromagnete con due avvolgimenti. L'avvolgimento II è incluso nella base e l'avvolgimento I è il circuito del collettore del transistor T1. L'elettromagnete è installato alla base dell'oscillazione esattamente nella posizione del loro equilibrio.
Lo stato iniziale del transistor è chiuso, poiché la base è collegata all'emettitore tramite una bassa resistenza dell'avvolgimento. In questo momento, una corrente inversa estremamente piccola della giunzione del collettore scorre attraverso l'avvolgimento del collettore, il che non ha alcun significato pratico. Quando l'oscillazione si sposta verso l'elettromagnete, il magnete permanente, passando a una piccola distanza dal nucleo dell'elettromagnete, induce (induce) fem nell'avvolgimento di base. in modo che alla base del transistor appaia una tensione negativa rispetto all'emettitore. Questa tensione di accensione del transistor raggiunge il suo valore più alto quando il magnete si avvicina alla posizione di equilibrio, perché in questo momento la velocità di movimento è la più alta e il flusso magnetico attraverso la bobina di base è al suo massimo. Per inerzia, il magnete supera la posizione di equilibrio. In questo momento, la tensione negativa sulla base diminuisce bruscamente a zero e aumenta anche bruscamente al valore più alto, nel segno opposto. Il transistor quindi si spegne. Quando il magnete si allontana dalla posizione di equilibrio, la tensione positiva diminuisce, ma il transistor rimane chiuso. Con il movimento inverso del magnete sulla base del transistor, riappare una tensione negativa, che aumenta gradualmente man mano che l'oscillazione si avvicina alla posizione di equilibrio e apre il transistor. Ciò accade fintanto che l'oscillazione compie movimenti oscillatori. In questo caso, sotto l'azione degli impulsi emf indotti nell'avvolgimento di base, il transistor si apre periodicamente e nell'avvolgimento del collettore compaiono impulsi di corrente, creando un campo magnetico a tempo con le oscillazioni dell'oscillazione. Questo avvolgimento è collegato in modo tale che quando una corrente lo attraversa, il suo campo magnetico attiri un magnete permanente. Di conseguenza, viene mantenuto il processo oscillatorio dell'oscillazione. L'energia del campo magnetico impartita all'oscillazione è sufficiente per vincere l'attrito nei punti di sospensione, la resistenza dell'aria e altri motivi che rallentano il movimento. L'ampiezza dell'oscillazione aumenta fino a quando la perdita di energia di movimento diventa uguale all'energia data all'oscillazione dalla batteria. A questo punto verrà stabilita una modalità di oscillazione costante, che continuerà fino all'esaurimento della carica della batteria. Il transistor in questo caso funge solo da interruttore elettronico. Il diodo che devia l'avvolgimento del collettore impedisce il verificarsi di oscillazioni in esso con una frequenza determinata dall'induttanza dell'elettromagnete, dalla capacità di montaggio e dalla capacità intra-elettrodo del transistor. Il fatto è che quando il transistor viene aperto, si verifica un processo oscillatorio che, a causa della forte connessione tra il collettore e i circuiti di base, può essere non smorzato. In questo caso, l'azione di controllo del magnete permanente cessa di manifestarsi e l'oscillazione si arresta. Il diodo, interrompendo la semionda positiva già della prima oscillazione, impedisce il verificarsi di questo fenomeno. Sulla fig. 2b mostra uno schema dello stesso dispositivo elettronico per il controllo dell'oscillazione, ma con due transistor collegati secondo il circuito di un transistor composito. Questa inclusione di transistor consente di aumentare gli impulsi di corrente nell'avvolgimento del collettore e, di conseguenza, l'ampiezza delle oscillazioni dell'oscillazione. Una caratteristica di entrambe le versioni dei dispositivi elettronici di oscillazione è che non consumano la carica della batteria nella posizione di riposo. Pertanto, non è necessario inserire un interruttore nel circuito di alimentazione. Per "scollegare" la batteria, è sufficiente fermare l'oscillazione. Il design di un'altalena elettronica può essere molto vario. È solo importante rispettare alcuni requisiti generali. Innanzitutto è necessario garantire il minimo attrito nei punti in cui l'altalena è sospesa per evitare inutili dispersioni di energia. È meglio "se le sospensioni oscillanti sono anelli di filo con una superficie liscia. I fili di seta spessi hanno una buona flessibilità e poco attrito. È molto importante che la distanza tra il magnete e il nucleo dell'elettromagnete nel punto di equilibrio sia minima e non superare 2-3 mm. Non puoi fare lo swing da solo, ma usa quelli già pronti e giocattolo (vedi la foto nel titolo dell'articolo). La loro sottile sospensione in cotone dovrebbe essere sostituita con una a filo e fissata su una barra orizzontale con anelli di filo. Dal basso, un magnete permanente in ferrite o un magnete piatto di una serratura magnetica deve essere incollato al pannello girevole (installato sulle ante di tavoli da cucina, comodini). Se il magnete esistente è di grandi dimensioni, non provare a dividerlo con colpi di martello: si smagnetizza. Puoi separare una parte del magnete stringendolo in una morsa o rompendolo senza colpirlo. Nota: più forte è il magnete, migliore sarà il funzionamento dell'interruttore elettronico. Il telaio degli avvolgimenti dell'elettromagnete è un manicotto di cartone con le guance lungo i bordi o una bobina ricavata da un materiale isolante (Fig. 3). Avvolgere entrambi gli avvolgimenti contemporaneamente, unendo due fili PET!-1 o PEL 0,1-0,15, fino a riempire il telaio: 1; 1° telaio. All'interno del telaio, inserire un'anima lavorata in acciaio dolce esattamente alle sue dimensioni interne. Si consiglia di ricotturare il nucleo finito, quindi raffreddarlo lentamente. L'elettromagnete è installato sotto il coperchio della base oscillante in modo tale che l'estremità del nucleo sia a filo con il piano superiore del coperchio della base. Per fare ciò, è necessario praticare un foro corrispondente nella copertura della base.
Alla base dell'altalena sono poste anche tutte le altre parti: un circuito stampato con un transistor e un diodo e due batterie 3336L collegate in serie (B1). In generale, il transistor e il diodo possono essere montati direttamente sui terminali degli avvolgimenti dell'elettromagnete, se sufficientemente rigidi. La batteria può essere fissata alla base con una staffa di latta e tutti i collegamenti possono essere effettuati con qualsiasi filo isolato. Se l'installazione della parte elettronica viene eseguita esattamente secondo lo schema e tutti i dettagli sono in buone condizioni, non è necessaria alcuna regolazione: vale la pena spingere leggermente l'oscillazione per sbilanciarla, poiché iniziano a oscillare con un'ampiezza sempre crescente . Se l'altalena non funziona alla prima accensione, accendere un milliamperometro da 100 mA in serie con la batteria. Quindi scambiare i cavi di uno degli avvolgimenti. Quando è acceso correttamente, la freccia del dispositivo devierà bruscamente se un magnete permanente viene portato rapidamente al nucleo dell'elettromagnete. Autore: V. Ivanov; Pubblicazione: N. Bolshakov, rf.atnn.ru
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