Схематична диаграма на електронно часовниково махало. Транзисторен часовник. Схема, описание. Направи си сам махало - основните правила

Люлката на Нютон.

Здравейте. Онзи ден реших да направя нещо интересно и информативно за сина си, като вниманието ми беше насочено към махалото на Нютон или както някои го наричат люлката на Нютон (а понякога дори и топките на Нютон).

Това е механична система, която е изобретена от английски актьор през 1967 г., името му е Саймън Пребъл.

Вие, разбира се, видяхте това махало в класната стая по физика, учителят обяснява на децата как различните видове енергия се трансформират една в друга, например потенциалната енергия в кинетична енергия и обратно.

Инструментите, които използвах:
1) Клещи.
2) Чук.
3) Брадата.
4) Файл.
5) Поялник.
6) Клещи.
7) Пинцети.
От материалите за направата на махалото ми трябваха само:
1) Лагер.
2) колофон.
3) Спойка.
4) Медна тел (тънка).
5) Дебела медна тел (четири квадратни милиметра).
6) Конци.
7) Лепило.

Като начало бих искал да ви разкажа малко за това как извадих топките от лагера. Просто един приятел ми разказа как той и негов приятел ги извадили по не съвсем безопасен, може дори да се каже съвсем не безопасен метод и почти загубили очите си. Той каза, че е сложил лагера на твърда повърхност, ударил е държача с чук и топките полетяли (две сачми са изгубени). Не рискувах и започнах да го разглобявам.
Първо махнах семерингите.

След това, опряйки бодлица върху сепаратора (където са нитовете), с леко движение на чук, занита и огъна сепаратора на другата страна на няколко места и го демонтира с клещи.

След това, като групирах всички топчета, с клещи преместих вътрешния пръстен към външния.

С такива прости манипулации успях лесно да извадя топките, без да навредя на себе си и на другите. И повече от една топка не напускаше полезрението ми.

След това почистих с пила мястото, където ще запечатам пръстена.

Старателно полирано това място с колофон.

Намерих парче в кошчетата многожилен проводникмалък участък. Извади едната вена с клещи.

И направиха пръстени от него.
Запечатах пръстените върху топката. Опитах се да го запазя възможно най-равно.

Както се казва, първата топка е на бучки. Преекспонира върха на поялника върху топката и тя потъмнява (получи термично изгаряне: намигване :).

Пръстените, за да си приличат поне малко помежду си, бяха сверени с готовите. След това направи същите манипулации с останалите топки.

В резултат на това получих седем не съвсем красиви (изцапани с колофон) Чебурашки и една от тях се превърна в негроидна раса.

След обработка с филц с гой паста. (Дори афроамериканецът започна да блести.) Както разбрах по време на тестовете, не трябваше да поставям топчетата върху магнит, те бяха намагнетизирани и трябваше да ги размагнетизирам. Направих това с помощта на магнитна намотка без рамка, свалена от стар телевизор, който не работеше. Информацията за тези, които искат нещо за размагнитване на тези намотки, е само на телевизори от стар стил с електронно-лъчева тръба, с други думи, почти всяка намотка без рамка е подходяща. И още една подробност, напрежението, приложено към бобината, трябва да бъде променливо.

След това дълго и болезнено пронизване през пръстените.

След като изчисти изолацията от проводник с напречно сечение от четири квадратни милиметра, той започна да прави рамката на бъдещото махало.

Първоначално направих рамка като на долната снимка, но беше неефективна, оказа се твърде ниска (нямаше достатъчно овърклок) и взе част от енергията на топките (антените, които държаха топките, се люлееха ).

И беше решено да се направи по-здрава и малко по-висока конструкция.
Завързах нишките, като направих няколко завъртания. Това се прави, така че при регулиране на позицията на топките чрез завъртане на конеца, той да не се превърта назад под тежестта на прикрепените към него топчета. От самото начало просто завързах конците от едната страна на получената рамка.

След това (докато коригирах) го завързах за друга греда.
И в крайна сметка нагласих топчетата (като завъртя конеца на гредата), така че да се наредят в един ред възможно най-точно, защото също много зависи колко време ще щрака. След фина настройка нанесох малко количество лепило върху нишките, завързани към гредата, като по този начин ги фиксирах от превъртане и движение по гредата.

Основният елемент на конвенционалните механичен часовнике махало или везна, която се привежда в движение от тежест или пружина. Такива часовници изискват редовно и често навиване, което създава определени неудобства.

Много дизайнери дълго време работят върху проблема за създаване на часовници без тежести и пружини, което води до електромеханичен часовник. При тях махалото се задвижва от електромагнит, който се захранва от източник на електрически ток. Когато махалото се приближи до положението на равновесие (фиг. 1), свързаните с него контакти се затварят и токът протича през намотката на електромагнита. Махалото има котва от меко желязо, която се привлича от неподвижен електромагнит.

Ориз. 1. Устройството на електрически контактен часовник.

Електромеханичните часовници са много икономични на батерията и имат добра точност. Но те също имат слабо място - контакти, които затварят електромагнитната верига. Наистина, само за една година те трябва да се затварят милиони пъти, така че след известно време електрическият часовник започва да работи неточно. И ако часовникът е много малък, например ръчен часовник, тогава миниатюрните контакти в тях работят още по-ненадеждно .. С появата на транзисторите стана възможно да се създаде безконтактен електрически часовник.

Схемаелектрически безконтактен часовник на транзистор е показан на фиг. 2. Върху махалото е фиксиран постоянен магнит, при движението на който в завоите на неподвижната намотка се индуцира ЕДС. Една от намотките на бобината е свързана между основата и емитера на транзистора, втората е свързана към колекторната верига.

Ориз. 2. Електрическа верига на часовника на транзистора.

Центърът на махалото (магнита) пресича оста на намотката в равновесно положение. При трептене на махалото в бобината L1 се индуцира ЕДС, чиято форма е илюстрирана с крива 1 (фиг. 3). На тази фигура кривите, начертани от плътната линия, представляват диаграмите на напреженията и токове, произтичащи от движението на махалото отляво надясно и пунктираната линия от дясно наляво. Краищата на намотката на намотката L1 са включени, така че когато махалото се приближи до равновесното положение, в основата на транзистора по отношение на емитера се появява отрицателно напрежение. Това се случва, когато магнитът се приближи до намотката, поради увеличаване на магнитния поток, пресичащ неговите завои. В положение на равновесие магнитният поток през намотката достига своя максимум. В този момент напрежението става нула. Освен това магнитният поток започва да намалява и ЕДС променя знака на противоположния. Когато магнитът се отдалечи от намотката, напрежението в краищата му почти изчезва. През втория полупериод картината се повтаря: когато магнитът се приближи до намотката, в намотката L1 се индуцира такава ЕДС, че напрежението е отрицателно в основата. Под действието на този импулс на напрежението в основната верига (крива 2) протича ток и транзисторът се включва (фиг. 3).

Фиг. 3. Диаграми на напрежение, ток и енергия на махалото за часовниковата верига, показана на фиг. 2.
A е амплитудата на трептенията на махалото,
О - положение на равновесие.

Посоката на завоите на бобината L2, включена в колекторната верига, е такава, че когато колекторният ток преминава през нея (крива 3), магнитът се привлича към намотката. Движението му се ускорява.

Честотата на трептенията на махалото, както при обикновените часовници, почти напълно се определя от неговите физически параметри: дължина и разпределение на масата. Масата на махалото се определя главно от магнита и неговите части за закрепване. Механизъм на стрелка с циферблат е свързан към махалото и часовникът е готов.

Дизайн на часовник.Всеки часовник с махало или "ходилка" е доста подходящ за направата на часовник на транзистор. В тях е необходимо само да се преработи спусъкът и, разбира се, да се премахне пружината или тежестта; техните функции ще се изпълняват от батерията.

В конвенционалния часовник изходът, който задвижва махалото, изглежда като този, показан на фиг. 4, а. Трябва да се направи отново, както е показано на фиг. 4, б. Върху оста 1 е запоено кобилно рамо 2, върху което е свободно окачена обица 3. Когато махалото се движи наляво, обицата се плъзга по скосената страна на зъба на тресчото колело 4 и под действието на гравитацията си , скача от върха му в пролуката между зъбите. Когато махалото се движи надясно, обицата се опира в стръмната страна на зъба и завърта тресчото колело наляво с един зъб. За да се фиксира позицията на колелото и да се предотврати завъртането му надясно, върху него лежи венчелистче куче с единия ръб 5. Вторият ръб на венчелистчето се върти свободно около оста 6. Когато тресчотото колело се завърти към вляво, венчелистчето се плъзга по скосените ръбове на зъбите и, скачайки от върховете им, се допира до стръмните ръбове на зъбите.

Ориз. 4. Устройство задействанеобикновен часовник (и).
Устройство на часовников механизъм на транзистор за преобразуване на осцилаторното движение на махалото в въртеливо движение на стрелките (б).

Сглобеният механизъм на часовник, изработен от обикновени "ходилки", е показан на фиг. 5. Кобилото, обицата и венчелистчето в този часовник са изработени от калай. Може да се използва всеки магнит. Обемът му не трябва да бъде по-малък от 3-4 см 3, тъй като трябва да издържа товар от 100-200 г. В описания дизайн се използва пръстен магнит от високоговорител с диаметър 35 мм. За да регулирате движението на часовника, магнитната стойка трябва да осигурява движението му нагоре и надолу. Ако часовникът бърза, тогава махалото (магнита) трябва да бъде спуснато.

Фиг. 5. Сглобен часовников механизъм.

В тактовия генератор могат да работят всякакви легирани транзистори, например тип P13-P15 (фиг. 2). Работата на генератора не зависи от величината на усилването на тока на транзистора. Диод D1 може да се използва тип D7B-D7ZH. Вместо диод можете да използвате емитер или колекторен възел на германиев синтезиран транзистор, в който проводникът на емитера или колектора е откъснат. Ако в генератора се използва транзистор с проводимост n-p-n (фиг. 2), тогава полярността на включване на батерията и диода D1 трябва да се обърне.

Бобината на електромагнита може да бъде навита върху пластмасова или хартиена рамка с вътрешен диаметър 20, външен 48 и ширина 8 мм. Трябва да навиете намотката на два проводника насипно, преди да напълните. Диаметър на проводника - 0,09-0,15 мм. След навиване е необходимо да се провери дали има къси съединения между получените две намотки. Началото на една намотка е свързано към края на другата и терминалът на емитера на транзистора е свързан към тази точка.

Вижте други статиираздел.

Някои къщи ги имат – голям античен часовник в полиран шкаф секвоя, с махало и две големи лъскави тежести на вериги. Има нещо мистериозно в такъв часовник - чрез тях сякаш самото време ни говори и за миналото, и за настоящето, и за бъдещето...
Много дълго време мечтаех за часовник с махало, но някак си не го наследих от вторите си братовчеди и те поискаха такива пари в комисионните, за които беше възможно да се купи доста прилична кола като ВАЗ.

Но веднъж в магазин попаднах на обикновен стенен електронен часовник - и то точно с такъв циферблат, за който мечтаех. Без да се замислям ги купих - никак не бяха скъпи. Купих го, защото в мислите ми моментално се появиха - часовник, за който толкова дълго мечтаех и който се различаваше от електронния само по шкаф с остъклена врата и редовно люлеещо се махало. Но ще се опитам да направя сам шкафа и махалото!

Корпусът на часовника се получи от стара лавица за книги - разрязах го по дължина на две неравни части, а по-малката, широка 120 мм, стана основа на шкафа. Е, от дъските, останали след тази операция, изрязах заготовки за вратата, залепих ги епоксидна смолаи остъклени. Между другото, W-образният беше доста подходящ за фиксиране на стъклото пластмасов профил- това обикновено се използва за инсталиране на "двигатели" в шкафове и рафтове за книги, обаче, той се справи добре със смяната на стъклопакетите на вратата.

Най-голяма трудност предизвика производството на механизма на махалото. Разбира се, би било възможно да се проектира истинско махало, което задава точността на електронен часовник, но нямаше причина да се създава толкова сложно устройство и аз разработих много по-просто електромеханично устройство, което напълно имитира движението на махало.

Махалото е прът, изработен от полирана дуралуминиева тръба с диаметър 12 × 1 mm, с точка на окачване на линията, която я разделя в съотношение 1: 2. Окачването е стоманена скоба с два винта M5 със заострени краища, завинтени в нея. В пръта на махалото се пробиват съответно два цилиндрични отвора с диаметър 2 мм. В долната част на махалото са фиксирани декоративен диск и тежест - първият е направен от CD, а вторият е от стоманена лента. Ако е необходимо, чрез намаляване или увеличаване на натоварването, честотата на трептене на махалото може да се промени.

1 — електронен часовник; 2 - корпус на шкафа; 3 — електромагнит; 4 — котва с махало; 5 — врата на шкафа; 6 — джъмпер за фиксиране на ключове; 7 — контур; 8 — венчелистче на контактния превключвател; 9 — контактор; 10 - панта на махалото; 11 - рафт за закрепване електронен часовники махало; 12 — прът на махалото; 13 - имитация на едночасово тегло; 14 — имитация на диск с махало; 15 — задна стена на корпуса; 16 - тежест на махалото

1 — контактно венчелистче (облицован с фолио текстолит s2); 2 - свързващ проводник; 3 - кутия за превключвател (D16 лист 1.5); 4 — шайба (полиетилен); 5 - винт за центриране на връщащата пружина; 6 — връщаща пружина; 7 - центриращ прът на връщащата пружина

A - махалото започва да се движи, докато контакторът докосва контактния накрайник на първия превключвател, като по този начин включва захранващата верига на електромагнита; B — когато котвата се приближи до оста на електромагнита, контактният лоб се изплъзва от контактора — и веригата за захранване на електромагнита се прекъсва; B - след спиране в мъртва точка, махалото започва да се движи в обратна посока, докато контакторът докосва контактното венчелистче на втория превключвател и включва електромагнитната захранваща верига.

Числата на диаграмата показват:

1 — електромагнит; 2 — котва с махало; 3 — контактор; 4 — прът на махалото; 5 — ос на люлеене на махалото; 6 — превключватели

В горната част на пръта е фиксирана котва - тя ще изисква лента от мека (отгрявана) стомана с дебелина 4 мм. За да го прикрепите към пръта в отвора, пробит в котвата, се нарязва резба M12x0,5 mm.

"Двигателят" на махалото е електромагнит - може да бъде направен от изходен трансформатор или дросел от стар лампов приемник или излъчващ високоговорител. Необходимо е само да се подреди ядрото му, състоящо се от основните W-образни и затварящи правоъгълни плочи, докато последните трябва да бъдат премахнати (те не са необходими за електромагнита) и от първата сгънете ново ядро във формата от дебела буква "W". Намотката ще трябва да бъде пренавита в съответствие с количеството ток, което източникът може да осигури - напр. зарядно устройствоза мобилен телефон... Практиката показва, че при използване на източник на постоянен ток с напрежение 5 V, намотка от тел тип PE с диаметър 0,3 mm е доста подходяща, когато се навива насипно, докато рамката се напълни. Между другото, навиването се извършва най-удобно с ръчна бормашинафиксиран в менгеме за маса... Самата рамка ще трябва да бъде фиксирана върху резбовия прът с помощта на две двойки шайби и гайки и пръта в патронника.

За съжаление, няма да е възможно да задвижите махалото само с един електромагнит - необходими са два превключвателя, включващи електромагнита само в онези моменти, когато котвата на махалото се движи в неговата посока.

Всеки от превключвателите се състои от контактно венчелистче, изработено от едностранно платно покритие с фолио. Венчелистчето е шарнирно в дуралуминий корпус и се държи изправено от чифт пружини.

Процесът на превключване на електромагнита е показан на диаграмата. Когато котвата се придвижи към електромагнита, контакторът, инсталиран на пръта на махалото, докосва проводимата страна на контактния раздел на първия превключвател, докато включва захранването на електромагнита. Последният започва да привлича котвата към себе си, но когато се приближи до центъра на електромагнита, контактното венчелистче се плъзга от контактора, прекъсвайки захранващата верига, а махалото продължава да се движи по инерция. По-нататък по пътя на контактора - изолираната страна на контактното венчелистче на втория превключвател, следователно контакторът ще го отклони свободно и ще продължи да се движи, докато спре в мъртвата точка, след което се завърта към електромагнита и наполовина през контакторът ще докосне проводящата страна на контактното венчелистче на втория ключ, като по този начин ще включи електромагнита. Е, тогава процесът ще се повтаря, докато устройството е свързано към източник на ток.

Това всъщност е всичко.

Сглобяването на механизма на махалото не е трудно. Основното тук е да се осигури минимална междина между котвата и електромагнита (около 0,5 mm) и да се регулира позицията на контактните зъбци на превключвателя спрямо контактора. За да приведете махалото в движение, просто го завъртете.

Часовникът ще бъде неразличим от истински стар часовник с махало, ако зад стъклените вратички са окачени две „тежести“ на вериги – най-лесният начин да ги направите е от парчета дуралуминиеви тръби, които трябва да бъдат полирани до огледален завършек.

В допълнение, точността на възприятието на часовника ще бъде до голяма степен повлияна от „пълнотата на довършването на корпуса му.

Забелязали ли сте грешка? Маркирайте го и натиснете Ctrl + Enter да ни уведомите.

Електрическата люлка е добър подарък за дете и със солидна сглобка можете да развиете идея за например сувенир от офиса. Основата на играчката е най-простата надвесна верига (въпреки че разбира се е по-добре да се направи го на платка), състоящ се от транзистор, диод и специално навита намотка, скрита в дъното ... "Седалката" на люлката е магнит, по-добре е да изберете неодим, сега има много от тях, въпреки че обичайният ще се справи добре.

Бобината е навита с двоен проводник с напречно сечение приблизително 0,25-0,3 всеки около 1500 оборота, т.е. се вземат паралелно 2 медни проводниции навийте към макарата. Диаграмата показва, че краят на първия проводник е свързан с началото на втория. Избрах формата на бобината по логични причини, тя е овална. магнит, преминаващ над него, ще взаимодейства по-добре по дължината на по-големия диагонал на елипсата. Не използвах ядро, така че можете да експериментирате с него. По-добре е да го навиете внимателно, цикъл до цикъл, но не е необходимо.

Транзистор с директна проводимост, можете да вземете MP39 ... 42, всеки диод, обикновена 1,5 волтова батерия. За удобство е по-добре да се направи превключвател.Извинявам се за сглобката на ръчната изработка, но го направих в ученическите години на гол ентусиазъм по схемата от старата тетрадка на баща ми със схеми, така че наистина не се знае откъде дойде от и просто исках да видя как се получи възможно най-скоро. работи.

Започва просто, включете устройството и натиснете магнита, след няколко секунди ще забележите колко интензивно махалото започва да осцилира. Системата ще работи по-добре, ако можете да създадете резонанс, т.е. равенство на честотите на веригата и собствената честота на махалото, което се изчислява по формулата. Тук това се постига чрез напасване на всички параметри на махалото. По-добре е да фиксираш биела на 2 лагера, а не на 1-вия като моя.

За дете, и то със солидна сглобка, можете да развиете идеята например за сувенир за офис.

Основата на играчката е най-простата надвесна верига (въпреки че, разбира се, е по-добре да се направи на дъската), състояща се от транзистор, диод и специално навита намотка, скрита в дъното. "Седалката" на люлката е магнит, по-добре е да изберете неодим, сега има много от тях, въпреки че обичайният ще свърши работа.

Бобината е навита с двоен проводник с напречно сечение приблизително 0,25-0,3 всеки около 1500 оборота, т.е. 2 медни проводника се вземат успоредно и се навиват на намотка. Диаграмата показва, че краят на първия проводник е свързан с началото на втория. Избрах формата на бобината по логични причини, тя е овална. магнит, преминаващ над него, ще взаимодейства по-добре по дължината на по-големия диагонал на елипсата. Не използвах ядро, така че можете да експериментирате с него. По-добре е да го навиете внимателно, цикъл до цикъл, но не е необходимо.

Транзистор с директна проводимост, можете да вземете MP39 ... 42, всеки диод, обикновена 1,5 волтова батерия. За удобство е по-добре да направите превключвател.

Извинявам се за занаятчийския монтаж, но го направих в ученическите си години на гол ентусиазъм по схемата от старата тетрадка на баща ми със схеми, така че наистина не се знае откъде е и просто исках да видя как работи като възможно най-скоро.