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ENCICLOPEDIA DE RADIOELECTRÓNICA E INGENIERÍA ELÉCTRICA Columpio electrónico. Enciclopedia de radioelectrónica e ingeniería eléctrica.
Enciclopedia de radioelectrónica e ingeniería eléctrica. / Radioaficionado principiante El columpio de juguete, amado por todos los niños, se puede hacer para balancearse "para siempre". Por ejemplo, haciéndolos electromecánicos. Esto requerirá un electroimán, una batería y un par de contactos cerrados por una suspensión oscilante (Fig. 1). Si a un columpio con un dispositivo electromecánico de este tipo se le da un movimiento oscilatorio, con cada cierre de los contactos, una corriente fluirá a través del devanado del electroimán, cuyo campo magnético atraerá la armadura. Solo es necesario colocar el borde de apertura de la suspensión oscilante en una posición tal que los contactos se cierren solo por un momento cuando la armadura se acerca al núcleo del electroimán, dando a la armadura, y por lo tanto a la oscilación, una porción adicional de energía cinética. - al igual que empujamos un columpio ordinario en los momentos de pasar la posición de equilibrio.
Después de la apertura de los contactos y la desaparición del campo magnético, la oscilación por inercia pasará la posición de equilibrio, alcanzará el punto muerto superior y comenzará el movimiento inverso. Pero durante el movimiento inverso, la suspensión oscilante no cierra el circuito de suministro de energía del devanado del electroimán. Por lo tanto, hay un "empuje" unilateral de la oscilación por el campo magnético. La oscilación, es decir, la amplitud de las oscilaciones oscilantes, depende de la fuerza del campo magnético creado por los pulsos de corriente en el devanado del electroimán, de la longitud de la suspensión y la distribución de la masa a lo largo de su longitud, la fricción en los puntos de suspensión. , la rigidez de los contactos y la precisión de ajuste de los momentos de su cierre y apertura. ¿Es posible, en lugar de contactos mecánicos, cuyo ajuste es bastante complicado, usar un interruptor electrónico sin contacto para un columpio? Es este dispositivo el que proponemos utilizar en los columpios de juguete. Un diagrama esquemático de un columpio electrónico sin contacto se muestra en la fig. 2, un. En ellos, en lugar de un ancla fijada en un columpio, se instala un imán permanente pequeño pero lo suficientemente fuerte. En el diagrama, se muestra como una herradura sobre el núcleo de un electroimán con dos devanados. El devanado II está incluido en la base y el devanado I es el circuito colector del transistor T1. El electroimán se instala en la base del columpio exactamente en la posición de su equilibrio.
El estado inicial del transistor es cerrado, ya que la base está conectada a través de un devanado de baja resistencia al emisor. En este momento, una corriente inversa extremadamente pequeña de la unión del colector fluye a través del devanado del colector, lo que no tiene importancia práctica. Cuando la oscilación se mueve hacia el electroimán, el imán permanente, pasando a una corta distancia del núcleo del electroimán, induce (induce) fem en el devanado base. de modo que aparece un voltaje negativo en la base del transistor con respecto al emisor. Este voltaje de encendido del transistor alcanza su valor más alto cuando el imán se acerca a la posición de equilibrio, porque en este momento la velocidad de movimiento es máxima y el flujo magnético a través de la bobina base es máximo. Por inercia, el imán pasa la posición de equilibrio. En este momento, el voltaje negativo en la base disminuye bruscamente hasta cero y también aumenta bruscamente hasta el valor más alto, en el signo opuesto. El transistor entonces se apaga. A medida que el imán se aleja de la posición de equilibrio, el voltaje positivo disminuye, pero el transistor permanece cerrado. Con el movimiento inverso del imán en la base del transistor, reaparece un voltaje negativo, que aumenta gradualmente a medida que la oscilación se acerca a la posición de equilibrio y abre el transistor. Esto sucede siempre que el columpio realice movimientos oscilatorios. En este caso, bajo la acción de los pulsos fem inducidos en el devanado base, el transistor se abre periódicamente y aparecen pulsos de corriente en el devanado del colector, creando un campo magnético al compás de las oscilaciones de la oscilación. Este devanado está conectado de manera que cuando pasa una corriente a través de él, su campo magnético atrae un imán permanente. Como resultado, se mantiene el proceso oscilatorio del columpio. La energía del campo magnético impartida al columpio es suficiente para vencer la fricción en los puntos de suspensión, la resistencia del aire y otras razones que ralentizan el movimiento. La amplitud de la oscilación aumenta hasta que la pérdida de energía de movimiento se vuelve igual a la energía que la batería le da a la oscilación. En este punto, se establecerá un modo de oscilación constante, que continuará hasta que se agote la energía de la batería. El transistor en este caso actúa solo como un interruptor electrónico. El diodo que desvía el devanado del colector evita que se produzcan oscilaciones en él con una frecuencia determinada por la inductancia del electroimán, la capacitancia de montaje y la capacitancia intraelectrodo del transistor. El hecho es que cuando se abre el transistor, se produce un proceso oscilatorio que, debido a la fuerte conexión entre el colector y los circuitos base, puede desamortizarse. En este caso, la acción de control del imán permanente deja de manifestarse y la oscilación se detiene. El diodo, al cortar la semionda positiva ya de la primera oscilación, evita que se produzca este fenómeno. En la fig. 2b muestra un diagrama del mismo dispositivo electrónico para control de oscilación, pero con dos transistores conectados según el circuito de un transistor compuesto. Esta inclusión de transistores le permite aumentar los pulsos de corriente en el devanado del colector y, en consecuencia, la amplitud de las oscilaciones del columpio. Una característica de ambas versiones de dispositivos electrónicos de giro es que no consumen energía de la batería en la posición de reposo. Por tanto, no es necesario introducir un interruptor en el circuito de alimentación. Para "desconectar" la batería, basta con detener el columpio. El diseño de un columpio electrónico puede ser muy diverso. Solo es importante cumplir con algunos requisitos generales. En primer lugar, es necesario garantizar la mínima fricción en los lugares donde se suspende el columpio para evitar pérdidas innecesarias de energía. Es mejor "si las suspensiones del columpio son anillos de alambre con una superficie lisa. Los hilos de seda gruesos tienen buena flexibilidad y poca fricción. Es muy importante que la distancia entre el imán y el núcleo del electroimán en el punto de equilibrio sea mínima y no supere los 2-3 mm. No puede hacer el columpio usted mismo, pero use los de juguete ya hechos (vea la foto en el título del artículo). Su fina suspensión de algodón debe reemplazarse por una de alambre y fijarse en una barra horizontal con anillos de alambre. Desde abajo, se debe pegar un imán permanente de ferrita o un imán plano de una cerradura magnética al tablero giratorio (instalado en las puertas de las mesas de la cocina, mesitas de noche). Si el imán existente es de gran tamaño, no intente partirlo con golpes de martillo, ya que se desmagnetizará. Puedes separar una parte del imán apretándolo con un tornillo de banco o rompiéndolo sin golpearlo. Tenga en cuenta: cuanto más fuerte sea el imán, mejor funcionará el interruptor electrónico. El marco de los devanados del electroimán es una funda de cartón con mejillas a lo largo de los bordes o una bobina mecanizada a partir de algún material aislante (Fig. 3). Enrollar ambos devanados al mismo tiempo, juntando dos hilos PET!-1 o PEL 0,1-0,15, hasta llenar el cuadro: 1; 1er cuadro. Dentro del marco, inserte un núcleo mecanizado de acero dulce exactamente a sus dimensiones internas. Es aconsejable recocer el núcleo terminado y luego enfriarlo lentamente. El electroimán se instala debajo de la tapa de la base basculante de tal manera que el extremo del núcleo quede al ras con el plano superior de la tapa de la base. Para hacer esto, se debe cortar un orificio correspondiente en la cubierta de la base.
Todas las demás partes también se colocan en la base del columpio: una placa de circuito con un transistor y un diodo y dos baterías 3336L conectadas en serie (B1). En general, el transistor y el diodo se pueden montar directamente en los terminales de los devanados del electroimán, si son lo suficientemente rígidos. La batería se puede conectar a la base con un soporte de hojalata y todas las conexiones se pueden hacer con cualquier cable aislado. Si la instalación de la parte electrónica se realiza exactamente de acuerdo con el esquema y todos los detalles están en buen estado, entonces no se requiere ningún ajuste; vale la pena empujar ligeramente el columpio para desequilibrarlo, ya que comienzan a oscilar con una amplitud cada vez mayor. . Si el columpio no funciona cuando lo enciende por primera vez, encienda un miliamperímetro de 100 mA en serie con la batería. Luego intercambie los cables de uno de los devanados. Cuando se enciende correctamente, la flecha del dispositivo se desviará bruscamente si un imán permanente se lleva rápidamente al núcleo del electroimán. Autor: V. Ivanov; Publicación: N. Bolshakov, rf.atnn.ru
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