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ENZYKLOPÄDIE DER FUNKELEKTRONIK UND ELEKTROTECHNIK Elektronischer Schwung. Enzyklopädie der Funkelektronik und Elektrotechnik
Lexikon der Funkelektronik und Elektrotechnik / Anfänger Funkamateur Die von allen Kindern geliebte Spielzeugschaukel lässt sich „für immer“ schaukeln. Zum Beispiel, indem man sie elektromechanisch macht. Dies erfordert einen Elektromagneten, eine Batterie und ein Kontaktpaar, das durch eine Schwenkaufhängung geschlossen wird (Abb. 1). Wenn eine Schaukel mit einem solchen elektromechanischen Gerät in eine oszillierende Bewegung versetzt wird, fließt bei jedem Schließen der Kontakte ein Strom durch die Elektromagnetwicklung, dessen Magnetfeld den Anker anzieht. Es ist lediglich erforderlich, die Öffnungsleiste der Schaukelaufhängung so einzustellen, dass die Kontakte nur für einen Moment schließen, wenn sich der Anker dem Kern des Elektromagneten nähert, wodurch der Anker und damit die Schaukel eine zusätzliche Portion kinetischer Energie erhält - genau wie wir eine gewöhnliche Schaukel in den Momenten anstoßen, in denen wir die Gleichgewichtsposition überschreiten.
Nach dem Öffnen der Kontakte und dem Verschwinden des Magnetfelds passiert die Schwungmasse durch Trägheit die Gleichgewichtsposition, erreicht den oberen Totpunkt und beginnt die Rückwärtsbewegung. Während der Rückwärtsbewegung schließt die Schaukelaufhängung jedoch nicht den Stromversorgungskreis der Elektromagnetwicklung. Somit kommt es zu einem einseitigen „Anschieben“ der Schaukel durch das Magnetfeld. Die Schwingung, dh die Amplitude der Schwingungen, hängt von der Stärke des Magnetfelds ab, das durch Stromimpulse in der Elektromagnetwicklung erzeugt wird, von der Länge der Aufhängung und der Massenverteilung entlang ihrer Länge sowie von der Reibung an den Aufhängungspunkten , die Steifigkeit der Kontakte und die Genauigkeit der Einstellung der Momente ihres Schließens und Öffnens. Ist es möglich, anstelle von mechanischen Kontakten, deren Einstellung ziemlich kompliziert ist, einen berührungslosen elektronischen Schalter für eine Schaukel zu verwenden? Wir schlagen vor, dieses Gerät in Spielzeugschaukeln zu verwenden. Ein schematisches Diagramm einer berührungslosen elektronischen Schaukel ist in Abb. 2 dargestellt. 1, ein. In ihnen ist anstelle eines auf einem Schaukelbrett befestigten Ankers ein kleiner, aber stark genuger Permanentmagnet installiert. Im Diagramm ist es als Hufeisen über dem Kern eines Elektromagneten mit zwei Wicklungen dargestellt. Wicklung II ist in der Basis enthalten und Wicklung I ist der Kollektorkreis des Transistors TXNUMX. Der Elektromagnet ist am Fuß der Schaukel genau an der Position ihres Gleichgewichts installiert.
Der Ausgangszustand des Transistors ist geschlossen, da die Basis über einen geringen Wicklungswiderstand mit dem Emitter verbunden ist. Zu diesem Zeitpunkt fließt ein extrem kleiner Rückstrom des Kollektorübergangs durch die Kollektorwicklung, was keine praktische Bedeutung hat. Wenn sich die Schaukel auf den Elektromagneten zubewegt, induziert (induziert) der Permanentmagnet, der sich in geringem Abstand am Kern des Elektromagneten vorbeibewegt, EMK in der Basiswicklung. so dass an der Basis des Transistors gegenüber dem Emitter eine negative Spannung auftritt. Diese Transistor-Einschaltspannung erreicht ihren höchsten Wert, wenn sich der Magnet der Gleichgewichtsposition nähert, da in diesem Moment die Bewegungsgeschwindigkeit am höchsten ist und der magnetische Fluss durch die Basisspule sein Maximum erreicht. Durch Trägheit passiert der Magnet die Gleichgewichtslage. In diesem Moment fällt die negative Spannung an der Basis scharf auf Null ab und steigt auch scharf auf den höchsten Wert mit entgegengesetztem Vorzeichen an. Der Transistor schaltet dann ab. Wenn sich der Magnet von der Gleichgewichtsposition wegbewegt, nimmt die positive Spannung ab, aber der Transistor bleibt geschlossen. Bei der Rückwärtsbewegung des Magneten an der Basis des Transistors erscheint wieder eine negative Spannung, die allmählich ansteigt, wenn sich die Schwingung der Gleichgewichtsposition nähert und den Transistor öffnet. Dies geschieht, solange die Schaukel oszillierende Bewegungen ausführt. In diesem Fall öffnet sich der Transistor unter der Wirkung von in der Basiswicklung induzierten EMK-Impulsen periodisch und in der Kollektorwicklung treten Stromimpulse auf, die zeitgleich mit den Schwingungen der Schaukel ein Magnetfeld erzeugen. Diese Wicklung ist so angeschlossen, dass ihr Magnetfeld einen Permanentmagneten anzieht, wenn ein Strom durch sie fließt. Dadurch bleibt der Schwingungsvorgang der Schaukel erhalten. Die Energie des Magnetfelds, das der Schaukel verliehen wird, reicht aus, um die Reibung in den Aufhängungspunkten, den Luftwiderstand und andere Gründe zu überwinden, die die Bewegung verlangsamen. Die Schwingungsamplitude nimmt zu, bis der Verlust an Bewegungsenergie gleich der Energie ist, die der Schaukel durch die Batterie zugeführt wird. An diesem Punkt wird ein konstanter Swing-Modus eingerichtet, der fortgesetzt wird, bis die Batterieleistung erschöpft ist. Der Transistor wirkt dabei nur als elektronischer Schalter. Die Diode, die die Kollektorwicklung überbrückt, verhindert das Auftreten von Schwingungen darin mit einer Frequenz, die durch die Induktivität des Elektromagneten, die Montagekapazität und die Intraelektrodenkapazität des Transistors bestimmt wird. Tatsache ist, dass beim Öffnen des Transistors ein Schwingungsvorgang auftritt, der aufgrund der starken Verbindung zwischen Kollektor- und Basiskreis ungedämpft werden kann. In diesem Fall hört die Steuerwirkung des Permanentmagneten auf, sich zu manifestieren, und die Schaukel stoppt. Die Diode, die bereits die positive Halbwelle der ersten Schwingung abschneidet, verhindert das Auftreten dieses Phänomens. Auf Abb. 2b zeigt ein Diagramm der gleichen elektronischen Vorrichtung zur Schaukelsteuerung, aber mit zwei Transistoren, die gemäß der Schaltung eines zusammengesetzten Transistors verbunden sind. Diese Einbeziehung von Transistoren ermöglicht es Ihnen, die Stromimpulse in der Kollektorwicklung und folglich die Amplitude der Schwingungen der Schaukel zu erhöhen. Ein Merkmal beider Versionen elektronischer Schaukelvorrichtungen ist, dass sie in der Ruheposition keine Batterieleistung verbrauchen. Daher besteht keine Notwendigkeit, einen Schalter in den Stromversorgungskreis einzubauen. Um die Batterie zu "trennen", reicht es aus, die Schaukel zu stoppen. Das Design einer elektronischen Schaukel kann sehr vielfältig sein. Es ist nur wichtig, einige allgemeine Anforderungen einzuhalten. Zunächst muss an den Stellen, an denen die Schaukel aufgehängt ist, für eine minimale Reibung gesorgt werden, um unnötigen Energieverlust zu vermeiden. Es ist am besten, wenn die Schaukelaufhängungen Drahtringe mit glatter Oberfläche sind. Dicke Seidenfäden haben eine gute Flexibilität und wenig Reibung. Es ist sehr wichtig, dass der Abstand zwischen dem Magneten und dem Elektromagnetkern am Gleichgewichtspunkt minimal ist und nicht 2-3 mm überschreiten. Sie können die Schaukel nicht selbst machen, sondern fertige Spielzeuge verwenden (siehe Foto im Titel des Artikels). Ihre dünne Baumwollaufhängung sollte durch eine Drahtaufhängung ersetzt und mit Drahtringen an einer horizontalen Stange befestigt werden. Von unten muss ein Ferrit-Permanentmagnet oder ein Flachmagnet eines Magnetschlosses auf die Schaukelplatte geklebt werden (an Türen von Küchentischen, Nachttischen installiert). Wenn der vorhandene Magnet groß ist, versuchen Sie nicht, ihn mit Hammerschlägen zu spalten - er wird entmagnetisiert. Sie können einen Teil des Magneten abtrennen, indem Sie ihn entweder in einen Schraubstock drücken oder ihn abbrechen, ohne ihn zu treffen. Bitte beachten Sie: Je stärker der Magnet, desto besser funktioniert der elektronische Schalter. Der Rahmen der Elektromagnetwicklungen ist eine Papphülse mit Wangen an den Rändern oder eine aus Isoliermaterial bearbeitete Spule (Abb. 3). Wickeln Sie beide Wicklungen gleichzeitig, indem Sie zwei Drähte PET!-1 oder PEL 0,1-0,15 zusammenfügen, bis der Rahmen gefüllt ist: 1. Rahmen. Setzen Sie in den Rahmen einen genau auf seine Innenabmessungen gefrästen Kern aus Baustahl ein. Es ist ratsam, den fertigen Kern zu glühen und dann langsam abzukühlen. Der Elektromagnet wird so unter der Schwenkbodenabdeckung eingebaut, dass das Ende des Kerns bündig mit der oberen Ebene der Bodenabdeckung abschließt. Dazu muss ein entsprechendes Loch in die Bodenabdeckung geschnitten werden.
Alle anderen Teile sind ebenfalls am Fuß der Schaukel platziert: eine Platine mit einem Transistor und einer Diode und zwei in Reihe geschaltete 3336L-Batterien (B1). Im Allgemeinen können der Transistor und die Diode direkt an den Anschlüssen der Elektromagnetwicklungen angebracht werden, wenn sie starr genug sind. Die Batterie kann mit einer Zinnhalterung an der Basis befestigt werden, und alle Verbindungen können mit jedem isolierten Draht hergestellt werden. Wenn die Installation des elektronischen Teils genau nach dem Schema erfolgt und alle Details in Ordnung sind, ist keine Einstellung erforderlich - es lohnt sich, die Schaukel leicht zu drücken, um sie aus dem Gleichgewicht zu bringen, da sie mit immer größerer Amplitude zu schwingen beginnen . Wenn die Schaukel beim ersten Einschalten nicht funktioniert, schalten Sie ein 100-mA-Milliamperemeter in Reihe mit der Batterie ein. Tauschen Sie dann die Leitungen einer der Wicklungen aus. Wenn es richtig eingeschaltet ist, weicht der Pfeil des Geräts stark ab, wenn ein Permanentmagnet schnell zum Kern des Elektromagneten gebracht wird. Autor: W. Iwanow; Veröffentlichung: N. Bolschakow, rf.atnn.ru
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