Šematski dijagram elektronskog sata sa klatnom. Tranzistorski sat. Šema, opis. Klatno uradi sam - glavna pravila

Newtonova kolevka.

Zdravo. Neki dan sam odlučila da napravim nešto zanimljivo i informativno za svog sina, pažnja mi se zaustavila na Njutnovom klatnu ili, kako ga neki još zovu, Njutnovoj kolijevci (a ponekad čak i na Njutnovoj kugli).

To je mehanički sistem koji je izumeo engleski glumac 1967. godine, zvao se Simon Prebble.

Vi ste, naravno, vidjeli ovo klatno u učionici fizike, nastavnik na svom primjeru objašnjava djeci kako se energija raznih vrsta pretvara jedna u drugu, na primjer, potencijalna energija u kinetičku i obrnuto.

Alati koje sam koristio:
1) Kliješta.
2) Čekić.
3) Brada.
4) Fajl.
5) Lemilica.
6) Rezači žice.
7) Pinceta.
Od materijala za izradu klatna, trebalo mi je samo:
1) Ležaj.
2) Rosin.
3) Lemljenje.
4) Bakarna žica (tanka).
5) Debela bakarna žica (četiri kvadratna milimetra).
6) Navoji.
7) Ljepilo.

Za početak, htio bih malo pričati o tome kako sam skinuo kuglice s ležaja. Samo mi je jedan prijatelj ispričao kako su ih on i njegov prijatelj izvukli ne sasvim sigurnom, moglo bi se reći nimalo sigurnom metodom i skoro ostali bez očiju. Rekao je da je ležaj stavio na tvrdu podlogu, udario čekićem po kavezu i kuglice su se raspršile (dvije su izgubljene). Nisam rizikovao i počeo sam da ga rastavljam.
Prvo sam skinuo zaptivke.

Zatim je, naslanjajući bradu na separator (gdje su zakovice), laganim pokretom čekića zakivao i na nekoliko mjesta savio separator na drugu stranu i kliještima ga demontirao.

Zatim je, nakon što je grupirao sve kuglice, kliještima pomaknuo unutrašnji prsten na vanjski prsten.

Ovakvim jednostavnim manipulacijama lako sam uspio da izvučem muda, a da ništa ne oštetim sebi i drugima. I nijedna lopta nije izašla iz mog vidnog polja.

Zatim sam turpijom očistio mjesto gdje bih zalemio prsten.

Pa poludil ovo mjesto smolom.

Pronašao komadić u kantama nasukana žica mali dio. Kliještima sam izvukao jednu venu.

I pravio prstenje od toga.
Zalemio prstenove na loptu. Trudio sam se da bude što je moguće ravnije.

Kako kažu, prva lopta je kvrgava. Preeksponirao sam vrh lemilice na kugli, i ona je potamnila (dobila termalnu opekotinu :wink:).

Prstenovi, tako da su barem malo slični jedno drugom, provjerite s gotovim. Zatim je napravio iste manipulacije sa ostatkom loptica.

Kao rezultat toga, dobio sam sedam ne baš lijepih (zamrljanih kolofonijom) čeburaški, a jedna od njih je postala negroidna rasa.

Nakon filcanja goy pastom. (Čak je i Afroamerikanac počeo da sija). Kako sam shvatio u testovima, nisam trebao staviti kuglice na magnet, postale su magnetizirane i morao sam ih demagnetizirati. Ovo sam uradio koristeći magnetnu zavojnicu bez okvira uzetu sa neispravnog starog televizora. Informacije za one koji žele demagnetizirati ove zavojnice dostupne su samo na starim televizorima s katodnom cijevi, u drugim slučajevima prikladna je gotovo svaka zavojnica bez okvira. I još jedan detalj, napon koji se dovodi na zavojnicu mora biti promjenjiv.

Zatim dugo i bolno provlačenje kroz prstenove.

Nakon što je očistio izolaciju žice poprečnog presjeka od četiri kvadratna milimetra, počeo je izrađivati okvir budućeg klatna.

Prvo sam napravio okvir kao na donjoj fotografiji, ali je bio neefikasan, ispostavilo se da je prenizak (nije bilo dovoljno ubrzanja) i uzimao je dio energije kuglica (antene koje su držale kuglice su se ljuljale) .

I odlučeno je da se napravi jača i malo viša konstrukcija.
Vezao sam konce, napravivši nekoliko okreta. To je učinjeno tako da se prilikom podešavanja lokacije kuglica okretanjem konca ne pomiče natrag pod težinom loptica vezanih za njega. Od početka sam jednostavno vezao niti za jednu stranu rezultirajućeg okvira.

Zatim (regulirajući u isto vrijeme) vezan za drugu gredu.
I na kraju sam podesio kuglice (uvrtanjem konca na gredu) tako da se što tačnije poredaju u jedan red, jer i to jako zavisi od toga koliko dugo će kliknuti. Nakon podešavanja točke, nanio sam malu količinu ljepila preko niti vezanih za gredu, čime sam ih fiksirao od pomicanja i kretanja duž grede.

Glavni element konvencionalnog mehanički sat je klatno ili vaga koju pokreće uteg ili opruga. Takvi satovi zahtijevaju redovno i često navijanje, što stvara određene neugodnosti.

Mnogi dizajneri već dugo rade na problemu stvaranja satova bez utega i opruga, kao rezultat toga, pojavili su se elektromehanički satovi. U njima se klatno pokreće elektromagnetom koji se napaja iz izvora električne struje. Kada se klatno približi ravnotežnom položaju (slika 1), kontakti povezani s njim se zatvaraju i struja teče kroz namotaj elektromagneta. Na klatno je pričvršćeno sidro od mekog željeza koje privlači stacionarni elektromagnet.

Rice. 1. Uređaj električnog kontaktnog sata.

Elektromehanički satovi su vrlo ekonomični u potrošnji baterije i imaju dobru preciznost. Ali oni također imaju slabu točku - kontakte koji zatvaraju krug elektromagneta. Uostalom, za samo godinu dana moraju se zatvoriti milione puta, pa nakon nekog vremena električni sat počinje da radi neprecizno. A ako je sat vrlo mali, na primjer, ručni sat, onda minijaturni kontakti u njima rade još nepouzdanije. Pojavom tranzistora postalo je moguće stvoriti beskontaktne električne satove.

Šema električni beskontaktni sat na tranzistoru prikazan je na sl. 2. Na klatno je fiksiran trajni magnet, pri čijem se kretanju indukuje emf u zavojima fiksne zavojnice. Jedan od namotaja zavojnice spojen je između baze i emitera tranzistora, drugi - u kolektorskom krugu.

Rice. 2. Električno kolo sata na tranzistoru.

Centar klatna (magneta) prelazi osu zavojnice u ravnotežnom položaju. Kada klatno oscilira u zavojnici L1, indukuje se emf, čiji je oblik ilustrovan krivom 1 (slika 3). Na ovoj slici krive nacrtane punom linijom predstavljaju dijagrame napona i struja koji nastaju kada se klatno kreće s lijeva na desno, a isprekidana linija - s desna na lijevo. Krajevi namota zavojnice L1 povezani su tako da kada se klatno približi ravnotežnom položaju, na bazi tranzistora se pojavljuje negativan napon u odnosu na emiter. Javlja se kada se magnet približi zavojnici, zbog povećanja magnetskog fluksa koji prelazi njegove zavoje. U ravnotežnom položaju, magnetni tok kroz zavojnicu dostiže svoj maksimum. U ovom trenutku napon postaje nula. Nadalje, magnetski fluks počinje opadati i emf mijenja predznak u suprotan. Kada se magnet odmakne od zavojnice, napon na njegovim krajevima gotovo nestaje. Tokom drugog poluciklusa, slika se ponavlja: kada se magnet približi zavojnici, u namotu L1 se indukuje takva emf da je napon na bazi negativan. Pod dejstvom ovog naponskog impulsa, struja prolazi u osnovnom kolu (kriva 2) i tranzistor se otključava (slika 3).

Fig.3. Grafikoni napona, struje i energije klatna za satni krug prikazan na sl. 2.
A je amplituda oscilacija klatna,
O je položaj ravnoteže.

Smjer zavoja zavojnice L2, uključene u kolektorsko kolo, je takav da kada struja kolektora prođe kroz njega (kriva 3), magnet privlači zavojnicu. Njegovo kretanje se ubrzava.

Frekvencija oscilovanja klatna, kao i kod konvencionalnog sata, gotovo je u potpunosti određena njegovim fizičkim parametrima: distribucijom dužine i mase. Masa klatna je uglavnom određena magnetom i detaljima njegovog pričvršćenja. Mehanizam pokazivača je spojen na klatno pomoću brojčanika i sat je spreman.

Dizajn satova. Za proizvodnju satova na tranzistoru, bilo koji sat sa klatnom ili "sat" je sasvim prikladan. U njima je potrebno samo prepraviti okidač i, naravno, ukloniti oprugu ili uteg; njihove funkcije će obavljati baterija.

U običnom satu, klizač koji pokreće klatno ima oblik prikazan na sl. 4a. Mora se modificirati kao što je prikazano na sl. 4b. Na osovinu 1 zalemljena je klackalica 2 na kojoj je slobodno okačena naušnica 3. Kada se klatno pomjeri ulijevo, naušnica klizi po zakošenoj strani zupca čegrtaljke 4 i pod uticajem njenog gravitacije, skače sa svog vrha u razmak između zuba. Kada se klatno pomakne udesno, naušnica se naslanja na strmu stranu zuba i okreće točak za jedan zub ulijevo. Za fiksiranje položaja kotačića i sprječavanje njegovog okretanja udesno, jedan rub latice-pasa 5 leži na njoj.Drugi rub latice se slobodno rotira oko ose 6. Kada se zakretni kotač okreće ulijevo , latica klizi po zakošenim rubovima zubaca i, skačući s njihovih vrhova, naslanja se na oštre rubove zubaca.

Rice. 4. Uređaj okidač konvencionalni sat(ovi).
Uređaj satnog mehanizma na tranzistoru za pretvaranje oscilatornog kretanja klatna u rotaciono kretanje strelica (b).

Sastavljeni satni mehanizam, napravljen od konvencionalnih satova, prikazan je na sl. 5. Roger, minđuša i latica-pas u ovom satu su napravljeni od lima. Može se koristiti bilo koji magnet. Njegova zapremina ne bi trebala biti manja od 3-4 cm 3, jer mora izdržati opterećenje od 100-200 g. U opisanom dizajnu koristi se prstenasti magnet iz zvučnika promjera 35 mm. Za podešavanje kretanja sata, magnet mora biti montiran tako da se može pomicati gore-dolje. Ako je sat brz, onda se klatno (magnet) mora spustiti.

Sl.5. Sastavljen mehanizam sata.

Bilo koji tranzistori od legure, na primjer, tipa P13-P15, mogu raditi u generatoru takta (slika 2). Rad generatora ne zavisi od strujnog pojačanja tranzistora. Dioda D1 se može koristiti tip D7B-D7Zh. Umjesto diode, možete koristiti emiterski ili kolektorski spoj tranzistora od legure germanija, u kojem je otpao terminal emitera ili kolektora. Ako se u generatoru koristi tranzistor sa n-p-n vodljivošću (slika 2), tada treba obrnuti polaritet baterije i diode D1.

Zavojnica elektromagneta može se namotati na plastični ili papirni okvir unutrašnjeg prečnika 20, spoljašnjeg prečnika 48 i širine 8 mm. Potrebno je namotati zavojnicu u dvije žice na veliko dok se ne napuni. Prečnik žice - 0,09-0,15 mm. Nakon namotavanja, potrebno je provjeriti da li ima kratkih spojeva između dva dobivena namota. Početak jednog namotaja spojen je na kraj drugog, a izlaz emitera tranzistora spojen je na ovu tačku.

Pogledajte ostale članke odjeljak.

U drugim kućama su - veliki starinski sat u uglačanom ormariću mahagonija, sa klatnom i dva velika sjajna utega na lancima. Ima nečeg tajanstvenog u takvim satovima - kroz njih, kao da nam samo vreme govori o prošlosti, sadašnjosti i budućnosti...
Sanjao sam sat sa klatnom jako dugo, ali nekako ga nisam dobio u naslijeđe od mojih rođaka, a u komisiji su tražili takav novac za koji se može kupiti sasvim pristojan VAZ tip auto.

Ali jednog dana u prodavnici sam zapao za oko običan digitalni zidni sat - i to upravo sa brojčanikom koji sam vidio u svojim snovima. Bez razmišljanja, kupio sam ih - uopće nisu bili skupi. Kupio sam ga jer su mi se momentalno pojavili u mislima - sat o kojem sam tako dugo sanjao i koji se od elektronskih razlikovao samo po ormariću sa staklenim vratima i odmjereno ljuljajućim klatnom. Ali pokušaću sam da napravim ormar i klatno!

Kućište za sat izašlo je iz jedne stare police za knjige - ispilio sam ga uzdužno na dva nejednaka dijela, a manji od njih, širine 120 mm, postao je osnova ormarića. Pa, od dasaka koje su ostale nakon ove operacije, izrezao sam praznine za vrata, zalijepio ih epoksidna smola i zastakljena. Usput, W-oblik je bio sasvim prikladan za pričvršćivanje stakla. plastični profil- ovo se obično koristi za ugradnju "motora" u ormare i police za knjige, međutim, dobro je zamijenio staklene perle prilikom zastakljivanja vrata.

Najveću poteškoću izazvala je reprodukcija mehanizma klatna. Naravno, bilo bi moguće dizajnirati pravo klatno koje podešava tačnost elektronskog sata, ali nije bilo razloga za stvaranje tako složenog uređaja, pa sam razvio mnogo jednostavniji elektromehanički uređaj koji u potpunosti imitira kretanje klatna.

Klatno je šipka napravljena od polirane duraluminske cijevi prečnika 12×1 mm, koja ima tačku ovjesa na liniji koja ga dijeli u omjeru 1:2. Šarka ovjesa je čelični držač sa dva M5 zavrtnja sa zašiljenim krajevima koji su uvrnuti u njega. U šipki klatna izbušene su dvije cilindrične rupe promjera 2 mm. Na dnu klatna pričvršćeni su ukrasni disk i uteg - prvi je napravljen od CD-a, a drugi je napravljen od čelične trake. Ako je potrebno, smanjenjem ili povećanjem opterećenja, možete promijeniti frekvenciju klatna.

1—elektronski sat; 2 - tijelo ormara; 3—elektromagnet; 4—sidro klatna; 5—vrata ormara; 6—džamper za pričvršćivanje prekidača; 7—petlja; 8-latica kontaktnog prekidača; 9—kontakt; 10—šarka klatna; 11—polica za montažu elektronski sat i klatno; 12—šip klatna; 13 - imitacija utega za sat; 14—imitacija diska klatna; 15—zadnji zid kućišta; 16—teret klatna

1—kontaktna latica (tekstolit obložen folijom s2); 2 - priključna žica; 3 - kućište prekidača (D16 list 1,5); 4—podloška (polietilen); 5 - vijak za centriranje povratne opruge; 6—povratna opruga; 7—centralna šipka povratne opruge

A - klatno počinje da se kreće, dok kontaktor dodiruje kontaktnu laticu prvog prekidača, čime uključuje strujni krug elektromagneta; B - kada se armatura približi osi elektromagneta, kontaktna latica klizi sa kontaktora - i strujni krug elektromagneta je prekinut; B - nakon zaustavljanja u mrtvoj tački, klatno se počinje kretati u suprotnom smjeru, dok kontaktor dodiruje kontaktnu laticu drugog prekidača i uključuje strujni krug elektromagneta.

Brojevi na dijagramu označavaju:

1—elektromagnet; 2—sidro klatna; 3—kontakt; 4—šip klatna; 5—os zamaha klatna; 6 - prekidači

Na vrhu šipke klatna je pričvršćeno sidro - za to će biti potrebna traka od mekog (žarenog) čelika debljine 4 mm. Za montažu na šipku, u rupu izbušenu u ankeru urezan je navoj M12x0,5 mm.

"Motor" klatna je elektromagnet - može se napraviti od izlaznog transformatora ili prigušnice od starog cijevnog prijemnika ili zvučnika. Potrebno je samo srediti njegovu jezgru, koja se sastoji od glavnih ploča u obliku slova Š i zatvarajućih pravokutnih ploča, dok potonje treba ukloniti (neće biti potrebne za elektromagnet), a od prve treba dodati novo jezgro u obliku debelog slova “Š”. Namotaj će se morati premotati prema količini struje koju izvor može pružiti - na primjer, Punjač za mobilni telefon. Praksa je pokazala da je pri korištenju izvora istosmjerne struje s naponom od 5 V, namotaj od žice tipa PE promjera 0,3 mm sasvim prikladan kada se namota na veliko dok se okvir ne napuni. Usput, namotavanje je najpogodnije uz pomoć ručna bušilica, usidren u stolni škripac. Sam okvir će se morati pričvrstiti na navojnu šipku uz pomoć dva para podložaka i matica, a šipka - u steznoj glavi.

Nažalost, uz pomoć samo jednog elektromagneta neće biti moguće pokrenuti klatno - bit će potrebna dva komutatora, koji će uključiti elektromagnet samo u onim trenucima kada se armatura klatna kreće u svom smjeru.

Svaki od prekidača se sastoji od kontaktne latice izrađene od jednostranog folijskog tekstolita. Latica je spojena u duralumin kućištu i drži se u okomitom položaju pomoću para opruga.

Proces prebacivanja elektromagneta prikazan je na dijagramu. Kada se armatura kreće prema elektromagnetu, kontaktor postavljen na šipku klatna dodiruje vodljivu stranu kontaktnog režnja prvog prekidača, dok uključuje napajanje elektromagneta. Potonji počinje privlačiti sidro, ali kada se približi središtu elektromagneta, kontaktna latica sklizne s kontaktora, prekidajući strujni krug, a klatno se nastavlja kretati po inerciji. Dalje na putu kontaktora je izolovana strana kontaktne latice drugog prekidača, pa će ga kontaktor slobodno odbiti i nastaviti se kretati sve dok se ne zaustavi u mrtvoj tački, a zatim se zamahne prema elektromagnetu, i na pola puta do njega , kontaktor će dodirnuti vodljivu stranu kontaktne latice drugog prekidača, čime će se uključiti elektromagnet. Pa, onda će se proces ponavljati sve dok je uređaj povezan na izvor struje.

To je, u stvari, sve.

Sastavljanje mehanizma klatna nije teško. Ovdje je glavna stvar osigurati minimalni razmak između armature i elektromagneta (oko 0,5 mm) i podesiti položaj kontaktnih režnjeva prekidača u odnosu na kontaktor. Da bi se klatno pokrenulo, dovoljno je samo zamahnuti.

Sat će se ne razlikovati od pravog starinskog klatna ako se iza stakla vrata okače dva "tega" na lančiće - najlakši način da ih napravite je od komadića duraluminijskih cijevi, koje treba polirati do zrcalnog sjaja.

Osim toga, na pouzdanost percepcije satova uvelike će utjecati i "temeljnost dorade njihovog kućišta.

Primijetili ste grešku? Odaberite ga i kliknite Ctrl+Enter da nas obavestite.

Električna ljuljačka je dobar poklon za dijete, a uz dobru montažu možete razviti ideju u npr. kancelarijski suvenir.Osnova igračke je najjednostavniji krug za vješanje (iako je, naravno, bolje napraviti na ploči), koji se sastoji od tranzistora, diode i posebno namotane zavojnice skrivene u dnu. "Sjedište" ljuljačke je magnet, bolje je odabrati neodimijumsko, sada ih ima puno, iako će i obični.

Zavojnica je namotana dvostrukom žicom poprečnog presjeka od otprilike 0,25-0,3 svaka, oko 1500 zavoja, tj. 2 se uzimaju paralelno bakrene žice i namotaj na kolut. Dijagram pokazuje da je kraj prve žice povezan s početkom druge. Oblik zavojnice sam odabrao iz logičnih razmatranja ovalan, jer. magnet koji prolazi preko njega bolje će komunicirati duž dužine veće dijagonale elipse. Nisam koristio jezgro, tako da možete eksperimentirati s njim. Bolje je pažljivo namotati, okretati za okretati, ali ne nužno.

Tranzistor s direktnom provodljivošću, možete uzeti MP39 ... 42, bilo koju diodu, običnu bateriju od 1,5 volta. Radi zgodnosti bolje napraviti prebacivanje.Izvinjavam se za zanatsko sklapanje,ali ja sam to radio u skolskim godinama na golom entuzijazmu po shemi iz stare sveske mog oca sa shemama pa neznam stvarno odakle je od, i samo sam htio vidjeti kako to radi što je prije moguće.

Počinje jednostavno, uključite uređaj i gurnite magnet, nakon par sekundi primijetit ćete koliko intenzivno klatno počinje oscilirati. Sistem će bolje raditi ako je moguće napraviti rezonancu, tj. jednakost frekvencija kola i prirodne frekvencije klatna, koja se izračunava po formuli. Ovdje se to postiže podešavanjem svih parametara klatna. Bolje je fiksirati klipnjaču na 2 ležaja, a ne na 1. kao moj.

Za dijete, i uz čvrst sklop, možete razviti ideju za, na primjer, kancelarijski suvenir.

Osnova igračke je najjednostavniji viseći krug (iako je, naravno, bolje to učiniti na ploči), koji se sastoji od tranzistora, diode i posebno namotane zavojnice skrivene u dnu. "Sjedište" ljuljačke je magnet, bolje je odabrati neodimijumsko, sada ih ima puno, iako će i obični.

Zavojnica je namotana dvostrukom žicom poprečnog presjeka od otprilike 0,25-0,3 svaka, oko 1500 zavoja, tj. 2 bakarne žice se uzimaju paralelno i namotaju na zavojnicu. Dijagram pokazuje da je kraj prve žice povezan s početkom druge. Oblik zavojnice sam odabrao iz logičnih razmatranja ovalan, jer. magnet koji prolazi preko njega bolje će komunicirati duž dužine veće dijagonale elipse. Nisam koristio jezgro, tako da možete eksperimentirati s njim. Bolje je pažljivo namotati, okretati za okretati, ali ne nužno.

Tranzistor s direktnom provodljivošću, možete uzeti MP39 ... 42, bilo koju diodu, običnu bateriju od 1,5 volta. Radi praktičnosti, bolje je napraviti prekidač.

Izvinjavam se na domaci montazi, ali uradio sam to u skolskim danima na cistom entuzijazmu sa dijagrama iz stare tatine skice, tako da ne znam stvarno odakle je, a samo sam hteo da vidim kako to radi sto pre što je moguće.