Електрическо махало за часовници. Най-простото магнитомеханично махало е пример за прилагане на принципите за създаване на различни видове вечни махала. Как да си направим махало или да изберем готово
Основният елемент на конвенционалния механичен часовник е махало или баланс, който се задвижва от тежест или пружина. Такива часовници изискват редовно и често навиване, което създава определени неудобства.
Много дизайнери за дълго времеработи върху проблема за създаване на часовник без тежести и пружини и в резултат на това се появиха електромеханични часовници. При тях махалото се задвижва от електромагнит, който се захранва от източник електрически ток. Когато махалото се доближи до равновесното положение (фиг. 1), свързаните с него контакти се затварят и през намотката на електромагнита протича ток. Към махалото е прикрепена котва от меко желязо, която се привлича от неподвижен електромагнит.
Ориз. 1. Устройството на електрически контактни часовници.
Електромеханичните часовници консумират енергия от батерията много икономично и имат добра точност. Но те също имат слабост- контакти, които затварят електромагнитната верига. В крайна сметка само за една година те трябва да се затварят милиони пъти, така че след известно време електрическите часовници започват да работят 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 създаването на безконтактни електрически часовници.
Схемаелектрически безконтактен часовник на транзистор е показан на фиг. 2. Към махалото е прикрепен постоянен магнит и когато се движи, 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 схемачасовник на транзистор.
Центърът на махалото (магнита) пресича оста на намотката в равновесно положение. Когато махалото осцилира, в намотката L1 се индуцира ЕДС, чиято форма е илюстрирана с крива 1 (фиг. 3). На тази фигура кривите, начертани с плътна линия, представляват диаграми на напрежения и токове, които възникват, когато махалото се движи отляво надясно, и с пунктирана линия - отдясно наляво. Краищата на намотката на намотката L1 са свързани така, че когато махалото се приближи до равновесното положение, в основата на транзистора се появява напрежение, отрицателно спрямо емитера. Това се случва, когато магнитът се доближи до намотката, поради увеличаване на магнитния поток, пресичащ нейните завои. В равновесно положение магнитният поток през бобината достига своя максимум. В този момент напрежението става нула. След това магнитният поток започва да намалява и ЕДС променя знака на противоположния. Когато магнитът се отдалечи от бобината, напрежението в краищата му почти изчезва. По време на втория полупериод картината се повтаря: когато магнитът се приближи до бобината, в намотката L1 се индуцира такава ЕДС, че напрежението в основата е отрицателно. Под въздействието на този импулс на напрежение в базовата верига протича ток (крива 2) и транзисторът се отпушва (фиг. 3).
Фиг.3. Диаграми на напрежението, тока и енергията на махалото за часовниковата диаграма, показана на фиг. 2.
А е амплитудата на трептенията на махалото,
O - равновесно положение.
Посоката на завоите на намотката L2, свързана към колекторната верига, е такава, че когато колекторният ток преминава през нея (крива 3), магнитът се привлича към намотката. Движението му се ускорява.
Честотата на трептене на махалото, както при конвенционалния часовник, се определя почти изцяло от неговите физически параметри: дължина и разпределение на масата. Масата на махалото се определя главно от магнита и неговите монтажни части. Механизмът на стрелката се свързва с махалото с циферблата и часовникът е готов.
Дизайн на часовник.Всеки часовник с махало или „ходилка“ е доста подходящ за изработка на транзисторни часовници. В тях е необходимо само да се преработи спусъка и, разбира се, да се премахне пружината или тежестта; техните функции ще се изпълняват от батерията.
В обикновените часовници евакуационното устройство, което привежда в движение махалото, има формата, показана на фиг. 4, а. Трябва да се направи отново, както е показано на фиг. 4, б. Върху оста 1 е запоена скоба 2, на която скобата 3 е окачена свободно. гравитация, скача от върха си в пролуката между зъбите. Когато махалото се движи надясно, скобата лежи върху стръмната страна на зъба и завърта храповото колело наляво с един зъб. За да фиксирате позицията на колелото и да предотвратите завъртането му надясно, върху него лежи венчелистче 5 с един ръб. Вторият ръб на венчелистчето се върти свободно около ос 6. Когато храповото колело се върти наляво, венчелистчето се плъзга по скосените ръбове на зъбите и, скачайки от върховете им, се опира в стръмните ръбове на зъбите.
Ориз. 4. Аварийният механизъм на обикновен часовник (а).
Устройството на часовников механизъм на транзистор за преобразуване на колебателното движение на махалото във въртеливото движение на ръцете (б).
Сглобеният механизъм на часовник, направен от обикновени „ходелки“, е показан на фиг. 5. Кобилицата, обицата и венчелистчето в този часовник са направени от калай. Може да се използва всеки магнит. Обемът му не трябва да бъде по-малък от 3-4 cm 3, тъй като той трябва да издържи товар от 100-200 g. Описаният дизайн използва пръстеновиден магнит от високоговорител с диаметър 35 mm. За да регулирате движението на часовника, магнитът трябва да бъде монтиран така, че да може да се движи нагоре и надолу. Ако часовникът бърза, тогава махалото (магнита) трябва да се спусне.
Фиг.5. Сглобен часовников механизъм.
Тактовият генератор (фиг. 2) може да управлява всякакви транзистори от сплав, например тип P13-P15. Работата на генератора не зависи от текущото усилване на транзистора. Диод D1 може да се използва тип D7B-D7Zh. Вместо диод можете да използвате емитерния или колекторния преход на транзистор от германиева сплав, от който се отделя емитерният или колекторният проводник. Ако генераторът (фиг. 2) използва транзистор с n-p-n проводимост, тогава полярността на батерията и диода D1 трябва да се обърне.
Електромагнитната бобина може да бъде навита върху пластмасова или хартиена рамка с вътрешен диаметър 20, външен диаметър 48 и ширина 8 mm. Трябва да навиете бобината в два проводника, докато се напълни. Диаметър на телта - 0,09-0,15 мм. След навиването е необходимо да се провери дали има късо съединение между получените две намотки. Началото на една намотка е свързано с края на другата и към тази точка е свързан емитерният извод на транзистора.
Вижте други статиираздел.
Всеки от нас е запознат с декорацията в китайските часовници, която е направена под формата на „вечно“ въртящо се колело или махало. Изграждането на такова чудо не е никак трудно и ще отнеме не повече от половин час. Нека да разгледаме диаграмата по-долу:
Когато захранващото напрежение се подаде към веригата чрез превключвател SB1, транзисторът VT1 ще бъде затворен, тъй като неговата основа ще бъде свързана към емитера чрез намотка L1. Няма отклонение, транзисторът е затворен и няма ток през L2. Нека завържем постоянен магнит към кабел и завъртете нашето импровизирано махало в непосредствена близост до намотките L1, L2 (те са навити на една и съща рамка). Когато се приближи, в намотката L1 ще започне да се индуцира ЕМП, което ще отвори транзистора. Колкото по-близо е магнитът, толкова повече се отваря транзисторът и толкова по-голям е токът в намотката L2, която започва да привлича нашия магнит с магнитното си поле.
В момента, когато махалото преминава точно над намотките, тези стойности са максимални и веднага щом махалото започне да се отдалечава по инерция, EMF променя знака и транзисторът се затваря. Така махалото се привлича само през първата половина на периода, през втората се движи по инерция. Точно като истинска люлка, която люлеем, като люлеем краката през първата половина на люлеенето. Диод VD1 предотвратява генерирането, което може да възникне при резонансната честота на веригата L1, L2.
Сега нека поговорим за дизайна на нашата люлка. Намотките L1 и L2 се навиват едновременно с тел с диаметър 0,08 - 0,1 mm върху рамка с подходящи размери. Например на този:
Навиваме колкото повече, толкова по-добре, докато се напълни. Колкото повече завъртания, толкова по-малко напрежение ще изисква махалото, за да работи. Когато свързвате намотките, трябва да спазвате фазирането - свържете началото на първия към края на втория. Всеки скрап може да се използва като ядро. железен болтили дори целия болт, ако е къс. Преди употреба този болт трябва да бъде изпечен - нагрят до червено на газ и охладен на въздух.
По-добре е да вземете транзистор с възможно най-висок коефициент на предаване. Всеки ще направималомощен германий (дори силиций ми свърши работа) директна (p-n-p) проводимост. Ако проводимостта на транзистора е обърната (n-p-n), тогава това също не е проблем - просто променете полярността на свързване на източника на захранване и диода VD1.
Направете махало или люлка по ваш вкус. Важно е само магнитът, разположен в основата на махалото, да минава на няколко милиметра от сърцевината на намотката. Самият магнит може да бъде всякакъв, колкото по-мощен, толкова по-добре, но не е нужно да търсите нещо специално. Парче "черен" феритен магнит от динамична глава или желязо от стар детски мотор ще работи перфектно.
Като източник на захранване се използва тип пръст или друг галваничен елемент, който е достатъчен за много месеци работа на конструкцията и можете безопасно да изхвърлите превключвателя SB1, тъй като в тихото положение на нашето махало транзисторът е затворен и консумацията на ток на веригата е минимална. Ако магнитът е много слаб или люлеенето е твърде тежко за него, тогава можете да увеличите захранващото напрежение до 3 V, като свържете два елемента последователно.
Работата на огромен брой устройства и машини се основава на свойствата на електромагнита. Повечето махала в съвременните електрически часовници също се задвижват от електромагнит. Нека се опитаме да разберем причините, които карат електрическото махало да се люлее неуморно, и сами ще направим малък негов модел.
За това ще ни трябва: домашен електромагнит, същият, който направихме, когато направихме електрически звънец, калай, една или две батерии или понижаващ трансформатор.
Махалото се изрязва от калай според модела, показан на фигура 1. Вътрешен отворизбийте с длето по линиите на чертежа, удряйки дръжката му с чук. За да направите това, тенекия с отпечатания върху нея чертеж се поставя върху плоска дъска от твърда дървесина. След това, като почистите острите грапавини на дупките с файл, изрежете цялата фигура на махалото с обикновена ножица по външния контур. След това шлайфайте отново всички ръбове с фина пила и навийте долната лента - езика - на малка тръба. Когато е сгънат, той ще служи като обичайния претеглен край на махало. В горната част на фигурката пробийте или пробийте малък отвор със стоманено шило, чиито ръбове трябва да бъдат внимателно шлайфани с фина шкурка. Този малък отвор се използва за поставяне на махалото. дебела стоманена игла или парче игла за плетене, забито с чук горна частвертикален стълб С (фиг. 2).
Махалото трябва да бъде окачено на игла, така че долната му част, навита на тръба, да се намира точно над краищата на изпъкналите полюси на магнита, почти да ги докосва, но
при люлеене няма да докосва стърчащите краища на сърцевината.
За да избегнете триенето на махалото върху дървена стойка, поставете върху оста малко парче медна тръба с добре полирани ръбове. Два медни пирона трябва да бъдат монтирани отстрани на горната издатина на махалото. Те ще попречат на махалото да се люлее твърде далеч.
Електрическият ток се захранва от батерия или трансформатор (4 - 6 волта), съгласно диаграмата, показана на фигура 2. Всички кабелни връзки трябва да бъдат добре почистени и запоени.
На Фигура 2 виждате тънък, еластичен кабелен прекъсвач P. Прекъсвачът осигурява непрекъснато люлеене на махалото. Първото замахване на махалото трябва да се направи с леко движение на пръста, приближавайки страничната му част към прекъсвача. В този случай електрическата верига ще бъде затворена през един от горните щифтове, токът ще тече през намотката на електромагнита и сърцевината му моментално ще привлече долния претеглен край на арматурата. Веднага след като долната част на махалото се издърпа надолу, веригата се отваря и махалото се премества на противоположната страна. Тук другата страна на махалото отново ще срещне прекъсвач, който ще накара магнита да дръпне махалото надолу.
Махалото ще се люлее по този начин, докато не изключите целия модел от източника на ток - трансформатор или батерия.
Много интересен модел на електрическо махало може да се направи под формата на люлка, а на седалката можете да прикрепите фигурка на Пинокио, изрязана от хартия или корк. Малкото човече - любимият герой на децата - ще лети нагоре и ще падне по най-загадъчен начин.
За дете и при добро сглобяване можете да развиете идеята в например офис сувенир.
Основата на играчката е обикновена верига (въпреки че е по-добре да се направи на платка), състояща се от транзистор, диод и специално навита намотка, скрита в дъното. „Седалката“ на люлката е магнит, по-добре е да изберете неодимов, сега има много от тях, въпреки че обикновеният ще се справи добре.
Бобината е навита с двоен проводник, всеки със сечение приблизително 0,25-0,3, около 1500 навивки, т.е. 2 се вземат паралелно медни проводниции навийте на макара. Диаграмата показва, че краят на първия проводник е свързан към началото на втория. Избрах формата на намотката по логични причини: овална, защото магнит, минаващ над него, ще взаимодейства по-добре по дължината на по-големия диагонал на елипсата. Не съм използвал ядрото, така че можете да експериментирате с него. По-добре е да го навиете внимателно, завой до завой, но не е необходимо.
Транзистор с директна проводимост, можете да вземете MP39...42, всеки диод, обикновена батерия от 1,5 волта. За удобство е по-добре да направите превключвател.
Извинявам се за импровизираното сглобяване, но го направих в ученическите си години от чист ентусиазъм, използвайки диаграма от стария тефтер на баща ми с диаграми, така че всъщност не се знае откъде идва и просто исках да видя как работи като възможно най-бързо.
Стартира се просто, включете устройството и натиснете магнита, след няколко секунди ще забележите колко интензивно започва да трепти махалото. Системата ще работи по-добре, ако може да създаде резонанс, т.е. равенство на работните честоти на веригата и собствената честота на махалото, която се изчислява по формулата. Тук това се постига чрез регулиране на всички параметри на махалото. По-добре е да закрепите биелата на 2 лагера, а не на 1, като моя.
(фиг. 1) могат да бъдат изградени с помощта на различни физични магнитни ефекти в комбинация с ефекта на гравитацията. За да се компенсират загубите от триене и да се създадат незатихващи трептения в конвенционално гравитационно махало, се предлага допълнително да се използва алтернативно силовото взаимодействие на два постоянни магнита. Промяната в характера на мощността 1, 2 се извършва от преобразувателя 6. Той трябва да осигури привличането на постоянните магнити 1, 2 на махалото по време на полупериода на спускане на люлеенето на махалото, в момента на тяхното силово отблъскване след преминаване на долната точка на траекторията на махалото. Това (махало) може да се надгражда различни принципии физически ефекти:
а) Използване на механично завъртане на неподвижния магнит 1 на 180 градуса, когато махалото преминава през най-ниската точка - например: пружинен типс камера;
б) Чрез рязко обръщане на намагнитването на неподвижния магнит 1 в долната точка на магнита 2 (магнитен ефект на Баркхаузен) и получаваме електричество и магнитно поле, достатъчно за обръщане на намагнитването на магнита 1 от индуктивната намотка, разположена върху магнита 1 и свързан към устройството за съхранение на електрическа енергия;
в) Използване на комбинация от ефекта на Баркхаузен и термомагнитния ефект на Кюри. В този случай, в долната точка на траекторията на магнита на махалото 1, магнит 1 се демагнетизира чрез импулсно нагряване над точката на Кюри с импулсното му обръщане на намагнитването (ефект на магнитно задействане на Баркхаузен) - когато магнит 2 достигне горната точка на траекторията ;
г) Механично действие на един от магнитите в определени участъци от траекторията на люлеене на магнита на махалото;
Parazit kotoryj mozhet ubity - Srochno
д) Електромагнитно управление на магнитното поле на магнит 1 - (усилване-отслабване) - магнитоелектрическо механично махало - добавяне на индуктивна намотка към устройството, навита около неподвижен магнит 1 с кондензатор и честота на трептене на веригата, равна на честотата на механични трептения и регулируема фаза на трептене на тази осцилаторна електрическа верига чрез противоиндуктивност магнитно полекомпенсиране на магнитното поле на магнит 1 върху спирачните участъци на траекторията с увеличаване на неговото магнитно поле върху ускоряващата траектория на махалото на магнит 2.
