Huśtawka elektroniczna. Schemat, opis

Bezpłatna biblioteka techniczna

ENCYKLOPEDIA RADIOELEKTRONIKI I INŻYNIERII ELEKTRYCZNEJ
Darmowa biblioteka / Schematy urządzeń radioelektronicznych i elektrycznych

Elektroniczna huśtawka. Encyklopedia elektroniki radiowej i elektrotechniki

Bezpłatna biblioteka techniczna

Encyklopedia radioelektroniki i elektrotechniki / Początkujący amator radiowy

Komentarze do artykułu

Uwielbiana przez wszystkie dzieci zabawkowa huśtawka może być zbudowana na huśtawce „na zawsze”. Na przykład czyniąc je elektromechanicznymi. Będzie to wymagało elektromagnesu, baterii i pary styków zamkniętych zawieszeniem wahadłowym (rys. 1).

Jeśli huśtawka z takim urządzeniem elektromechanicznym otrzyma ruch oscylacyjny, to przy każdym zamknięciu styków prąd przepłynie przez uzwojenie elektromagnesu, którego pole magnetyczne przyciągnie twornik. Wystarczy tylko ustawić zworę otwierającą zawieszenia wahadła w takiej pozycji, aby styki zamykały się tylko na chwilę, gdy zwora zbliża się do rdzenia elektromagnesu, dając zworę, a co za tym idzie wahadło, dodatkową porcję energii kinetycznej - tak jak popychamy zwykłą huśtawkę w momentach przekraczania pozycji równowagi.

Elektroniczna huśtawka
Rys.. 1

Po rozwarciu styków i zaniku pola magnetycznego, kołysanie bezwładnością przekroczy pozycję równowagi, osiągnie górny martwy punkt i rozpocznie ruch wsteczny. Ale podczas ruchu wstecznego zawieszenie wahadłowe nie zamyka obwodu zasilania uzwojenia elektromagnesu. Następuje więc jednostronne "pchanie" huśtawki przez pole magnetyczne.

Kołysanie, czyli amplituda drgań kołysania, zależy od natężenia pola magnetycznego wytworzonego przez impulsy prądowe w uzwojeniu elektromagnesu, od długości zawieszenia i rozkładu masy na jego długości, tarcia w punktach zawieszenia , sztywność styków i dokładność regulacji momentów ich zamykania i otwierania.

Czy zamiast styków mechanicznych, których regulacja jest dość skomplikowana, można zastosować bezdotykowy przełącznik elektroniczny do huśtawki? To właśnie to urządzenie proponujemy wykorzystać w zabawkowych huśtawkach.

Schemat ideowy bezkontaktowego huśtawki elektronicznej pokazano na ryc. 2,a. W nich zamiast kotwicy zamocowanej na huśtawce montuje się mały, ale wystarczająco mocny magnes trwały. Na schemacie jest pokazany jako podkowa nad rdzeniem elektromagnesu z dwoma uzwojeniami. Uzwojenie II jest zawarte w podstawie, a uzwojenie I jest obwodem kolektora tranzystora T1. Elektromagnes jest zainstalowany u podstawy huśtawki dokładnie w położeniu ich równowagi.

Elektroniczna huśtawka
Ris.2

Stan początkowy tranzystora jest zamknięty, ponieważ baza jest połączona z emiterem poprzez niską rezystancję uzwojenia. W tym czasie przez uzwojenie kolektora przepływa niezwykle mały prąd wsteczny złącza kolektora, co nie ma praktycznego znaczenia.

Kiedy huśtawka porusza się w kierunku elektromagnesu, magnes trwały, przechodząc w niewielkiej odległości od rdzenia elektromagnesu, indukuje (indukuje) emf w uzwojeniu podstawy. tak, że ujemne napięcie pojawia się u podstawy tranzystora w stosunku do emitera. To napięcie włączania tranzystora osiąga największą wartość, gdy magnes zbliża się do pozycji równowagi, ponieważ w tym momencie prędkość ruchu jest największa, a strumień magnetyczny przez cewkę bazową osiąga maksimum.

Przez bezwładność magnes przechodzi przez pozycję równowagi. W tym momencie ujemne napięcie na podstawie gwałtownie spada do zera, a także gwałtownie wzrasta do najwyższej wartości, w przeciwnym znaku. Tranzystor następnie się wyłącza. Gdy magnes oddala się od położenia równowagi, napięcie dodatnie spada, ale tranzystor pozostaje zamknięty. Wraz z ruchem wstecznym magnesu na podstawie tranzystora ponownie pojawia się ujemne napięcie, które stopniowo wzrasta w miarę zbliżania się kołysania do pozycji równowagi i otwierania tranzystora.

Dzieje się tak, dopóki huśtawka wykonuje ruchy oscylacyjne. W tym przypadku pod wpływem impulsów emf indukowanych w uzwojeniu bazy tranzystor okresowo się otwiera, a w uzwojeniu kolektora pojawiają się impulsy prądu, tworząc pole magnetyczne w czasie z oscylacjami huśtawki. To uzwojenie jest połączone tak, że gdy przepływa przez nie prąd, jego pole magnetyczne przyciąga magnes trwały. Dzięki temu zachowany jest proces oscylacyjny huśtawki. Energia pola magnetycznego przekazana do wymachu jest wystarczająca do pokonania tarcia w punktach zawieszenia, oporu powietrza i innych przyczyn spowalniających ruch. Amplituda oscylacji wzrasta do momentu, gdy utrata energii ruchu zrówna się z energią oddaną huśtawce przez akumulator. W tym momencie zostanie ustanowiony ciągły tryb wachlowania, który będzie trwał do wyczerpania baterii. Tranzystor w tym przypadku działa tylko jako przełącznik elektroniczny.

Dioda bocznikująca uzwojenie kolektora zapobiega występowaniu w nim oscylacji o częstotliwości określonej przez indukcyjność elektromagnesu, pojemność montażową i pojemność wewnątrzelektrodową tranzystora. Faktem jest, że gdy tranzystor jest otwarty, zachodzi proces oscylacyjny, który ze względu na silne połączenie między obwodami kolektora i podstawy może być nietłumiony. W takim przypadku działanie sterujące magnesu trwałego przestaje się manifestować i kołysanie ustaje. Dioda odcinając dodatnią półfalę już pierwszej oscylacji zapobiega wystąpieniu tego zjawiska.

Na ryc. 2b przedstawia schemat tego samego urządzenia elektronicznego do sterowania kołysaniem, ale z dwoma tranzystorami połączonymi zgodnie z obwodem tranzystora kompozytowego. To włączenie tranzystorów pozwala zwiększyć impulsy prądu w uzwojeniu kolektora, a w konsekwencji amplitudę oscylacji kołysania.

Cechą obu wersji elektronicznych urządzeń do wychylenia jest to, że nie zużywają one energii baterii w pozycji spoczynkowej. Dzięki temu nie ma potrzeby wprowadzania wyłącznika w obwodzie zasilania. Aby "odłączyć" akumulator wystarczy zatrzymać huśtawkę.

Konstrukcja huśtawki elektronicznej może być bardzo różnorodna. Ważne jest tylko przestrzeganie kilku ogólnych wymagań. Przede wszystkim należy zadbać o minimalne tarcie w miejscach zawieszenia huśtawki, aby uniknąć niepotrzebnych strat energii. Najlepiej, jeśli zawieszenia wahadłowe to druciane pierścienie o gładkiej powierzchni. Grube jedwabne nici mają dobrą elastyczność i niewielkie tarcie. Bardzo ważne jest, aby odległość między magnesem a rdzeniem elektromagnesu w punkcie równowagi była minimalna i nie przekraczać 2-3 mm.

Nie możesz samodzielnie wykonać huśtawki, ale użyj gotowych, zabawkowych (patrz zdjęcie w tytule artykułu). Ich cienkie bawełniane zawieszenie należy zastąpić drucianym i zamocować na poziomym drążku za pomocą drucianych pierścieni. Od dołu do deski huśtawki należy przykleić magnes trwały ferrytowy lub płaski magnes zamka magnetycznego (montowany na drzwiach stołów kuchennych, stolików nocnych). Jeśli istniejący magnes jest dużych rozmiarów, nie próbuj go rozłupywać uderzeniami młotka - rozmagnesuje się. Możesz oddzielić część magnesu albo ściskając go w imadle, albo odłamując go bez uderzania. Uwaga: im silniejszy magnes, tym lepiej zadziała przełącznik elektroniczny.

Rama uzwojeń elektromagnesu to tekturowy rękaw z policzkami wzdłuż krawędzi lub szpulka wykonana z jakiegoś materiału izolacyjnego (ryc. 3). Zwinąć oba uzwojenia jednocześnie, sklejając ze sobą dwa druty PET!-1 lub PEL 0,1-0,15, aż do napełnienia ramki: 1; 1 ramka. Wewnątrz ramy włóż rdzeń obrobiony z miękkiej stali dokładnie do jego wewnętrznych wymiarów. Wskazane jest wyżarzanie gotowego rdzenia, a następnie powolne jego schłodzenie. Elektromagnes montuje się pod pokrywą podstawy wychylnej w taki sposób, aby koniec rdzenia zrównał się z górną płaszczyzną pokrywy podstawy. W tym celu w pokrywie dolnej należy wyciąć odpowiedni otwór.

Elektroniczna huśtawka
Ris.3

Wszystkie inne części są również umieszczone u podstawy huśtawki: płytka drukowana z tranzystorem i diodą oraz dwie baterie 3336L połączone szeregowo (B1). Zasadniczo tranzystor i diodę można zamontować bezpośrednio na zaciskach uzwojeń elektromagnesu, jeśli są wystarczająco sztywne.

Akumulator można przymocować do podstawy za pomocą blaszanego wspornika, a wszystkie połączenia można wykonać dowolnym izolowanym przewodem. Jeśli montaż części elektronicznej jest wykonany dokładnie według schematu, a wszystkie szczegóły są w dobrym stanie, nie jest wymagana żadna regulacja - warto lekko popchnąć huśtawkę, aby ją zrównoważyć, ponieważ zaczynają się kołysać z coraz większą amplitudą .

Jeśli huśtawka nie działa po pierwszym włączeniu, włącz miliamperomierz 100 mA szeregowo z baterią. Następnie zamień przewody jednego z uzwojeń. Po prawidłowym włączeniu strzałka urządzenia będzie się ostro odchylać, jeśli magnes trwały zostanie szybko doprowadzony do rdzenia elektromagnesu.

Autor: W. Iwanow; Publikacja: N. Bolszakow, rf.atnn.ru

Zobacz inne artykuły Sekcja Początkujący amator radiowy.

Czytaj i pisz przydatne komentarze do tego artykułu.

<< Wstecz

Najnowsze wiadomości o nauce i technologii, nowa elektronika:

Sztuczna skóra do emulacji dotyku 15.04.2024

W świecie nowoczesnych technologii, w którym dystans staje się coraz bardziej powszechny, ważne jest utrzymywanie kontaktu i poczucia bliskości. Niedawne odkrycia w dziedzinie sztucznej skóry dokonane przez niemieckich naukowców z Uniwersytetu Saary wyznaczają nową erę wirtualnych interakcji. Niemieccy naukowcy z Uniwersytetu Saary opracowali ultracienkie folie, które mogą przenosić wrażenie dotyku na odległość. Ta najnowocześniejsza technologia zapewnia nowe możliwości wirtualnej komunikacji, szczególnie tym, którzy znajdują się daleko od swoich bliskich. Ultracienkie folie opracowane przez naukowców, o grubości zaledwie 50 mikrometrów, można wkomponować w tekstylia i nosić jak drugą skórę. Folie te działają jak czujniki rozpoznające sygnały dotykowe od mamy lub taty oraz jako elementy uruchamiające, które przekazują te ruchy dziecku. Dotyk rodziców do tkaniny aktywuje czujniki, które reagują na nacisk i odkształcają ultracienką warstwę. Ten ... >>

Żwirek dla kota Petgugu Global 15.04.2024

Opieka nad zwierzętami często może być wyzwaniem, szczególnie jeśli chodzi o utrzymanie domu w czystości. Zaprezentowano nowe, ciekawe rozwiązanie od startupu Petgugu Global, które ułatwi życie właścicielom kotów i pomoże im utrzymać w domu idealną czystość i porządek. Startup Petgugu Global zaprezentował wyjątkową toaletę dla kotów, która automatycznie spłukuje odchody, utrzymując Twój dom w czystości i świeżości. To innowacyjne urządzenie jest wyposażone w różne inteligentne czujniki, które monitorują aktywność Twojego zwierzaka w toalecie i aktywują automatyczne czyszczenie po użyciu. Urządzenie podłącza się do sieci kanalizacyjnej i zapewnia sprawne usuwanie nieczystości bez konieczności ingerencji właściciela. Dodatkowo toaleta ma dużą pojemność do spłukiwania, co czyni ją idealną dla gospodarstw domowych, w których mieszka więcej kotów. Miska na kuwetę Petgugu jest przeznaczona do stosowania z żwirkami rozpuszczalnymi w wodzie i oferuje szereg dodatkowych funkcji ... >>

Atrakcyjność troskliwych mężczyzn 14.04.2024

Od dawna panuje stereotyp, że kobiety wolą „złych chłopców”. Jednak najnowsze badania przeprowadzone przez brytyjskich naukowców z Monash University oferują nowe spojrzenie na tę kwestię. Przyjrzeli się, jak kobiety reagowały na emocjonalną odpowiedzialność mężczyzn i chęć pomagania innym. Wyniki badania mogą zmienić nasze rozumienie tego, co sprawia, że mężczyźni są atrakcyjni dla kobiet. Badanie przeprowadzone przez naukowców z Monash University prowadzi do nowych odkryć na temat atrakcyjności mężczyzn w oczach kobiet. W eksperymencie kobietom pokazywano zdjęcia mężczyzn z krótkimi historiami dotyczącymi ich zachowania w różnych sytuacjach, w tym reakcji na spotkanie z bezdomnym. Część mężczyzn ignorowała bezdomnego, inni natomiast pomagali mu, kupując mu jedzenie. Badanie wykazało, że mężczyźni, którzy okazali empatię i życzliwość, byli bardziej atrakcyjni dla kobiet w porównaniu z mężczyznami, którzy okazali empatię i życzliwość. ... >>

Przypadkowe wiadomości z Archiwum

Chiny zbudują największy na świecie park energii odnawialnej 13.03.2022

Chińska Narodowa Komisja Rozwoju i Reform (NDRC) ogłosiła, że największy na świecie park wytwarzania energii odnawialnej zostanie zbudowany w regionie pustyni Gobi. Obiekt, dzięki energii słonecznej i wiatrowej, zaoferuje moc zainstalowaną 450 GW. Będzie to częścią chińskiego planu wytworzenia do 2030 TW zielonej energii elektrycznej do 1,2 roku.

Dziś Chiny dominują w produkcji energii ze źródeł odnawialnych. Na koniec 2020 roku moc zainstalowana w kraju generuje około 895 GW, czyli więcej niż w Unii Europejskiej, Stanach Zjednoczonych i Australii łącznie. Podczas gdy „zielona agenda” jest gdzieś deklarowana, niebiańskie Imperium ją wdraża.

Nowy projekt na pustyni Gobi doda około pół terawata mocy do istniejącej pojemności. Około 100 GW nowych mocy jest już w budowie. Źródło nie określiło, czy chodzi o generowanie wiatru, czy o pozyskiwanie energii ze światła słonecznego.

Chiny opierają się obecnie głównie na energii elektrycznej z elektrowni węglowych, chociaż łączna moc zainstalowana elektrowni słonecznych i wiatrowych zbliżyła się już do 43,5% całkowitej mocy zainstalowanej w kraju. Jednocześnie niestabilność wytwarzania ze źródeł odnawialnych powoduje, że udział „zielonej” energii w bilansie energetycznym kraju wynosi zaledwie bliski 26%. Elektrownie jądrowe pomogą złagodzić skoki w produkcji.

Inne ciekawe wiadomości:

▪ Określanie kaloryczności jedzenia na podstawie zdjęcia

▪ Autonomiczne źródło energii wodorowej w konstrukcji kontenera do wysyłki

▪ Karta graficzna ASUS GeForce GTX 780 DirectCU II OC

▪ Notebook HP EliteBook Folio

▪ Nowa generacja robotów

Wiadomości o nauce i technologii, nowa elektronika

Ciekawe materiały z bezpłatnej biblioteki technicznej:

▪ sekcja serwisu Śmieszne łamigłówki. Wybór artykułu

▪ artykuł Jest taka impreza! Popularne wyrażenie

▪ artykuł Jaka jest liczba Bestii? Szczegółowa odpowiedź

▪ artykuł Vorotok do dowolnego kranu. warsztat domowy