Электромагниттик маятник: 8 кадам (сүрөттөр менен)

2024 Автор: John Day | [email protected]. Акыркы өзгөртүү: 2024-01-30 10:36

1980 -жылдардын аягында мен толугу менен жыгачтан саат жасоону чечтим. Ал кезде интернет жок болчу, андыктан изилдөө жүргүзүү азыркыга караганда бир топ татаалыраак болчу … бирок мен чийки дөңгөлөк менен маятниктин качып кетишин чогуу башкардым. Чуркоо убактысы чектелүү болчу, бирок ал бир топ эле оор болчу, бирок салмагы жерге тийгенге чейин бир нече мүнөт басып турчу. Менин ресурстарым да чектелүү болчу … шаймандар, акча, жыгач иштетүү көндүмдөрү … бул долбоордун үстүндө иштөөнү абдан капалантты. Ошентип, убакыттын өтүшү менен жыгач саат түшү ташталды. 30 жыл алдыга тез. Мен азыр пенсиядамын, менде чындап эле сонун шаймандар көп, жыгач иштетүү жөндөмүм кескин жакшырды. Менде ошондой эле компьютерлер, укмуштуудай компьютердик дизайн (CAD) программасы жана интернет бар. Ошентип, сааттын долбоору кайра башталды. Дизайн аркылуу иштеп жатып, процесс тууралуу жазууну чечтим. Бул жөн эле кызыктуу иш окшойт.

Башында мен тартылуу күчүнө таянган жана маятник менен жөнгө салынуучу саат кургум келди. Жакында, мен туш келди интернетти казып жатып, Кауаи аралында жыгач сааттарды жана "кинетикалык искусствонун" башка түрлөрүн ойлоп тапкан бир адамды жолуктурдум. Анын аты Клейтон Бойер. Бул мырза Бойердин саат конструкцияларынын ачылышы мени өз саатымдын долбоорун улантууга шыктандырды. Анын мени кызыктырган дизайндарынын бири "Тукан" деп аталды. Саатта колдонулган жөө качуу ошол эле аталыштагы куштун эсепчегине окшош экен. Бул көрүү үчүн кызыктуу саат болчу жана дизайн абдан кызык болчу, бирок акыры менин көңүлүмдү анын кантип айдалганы болду. Таразалар да, булактар да болгон жок. Маятник эч кандай энергиясын жоготпой, сыйкырдуу ары -бери секирип бараткандай туюлду. Жашыруун сааттын түбүндө катылган электр магниттик диск системасы жана маятниктин учунда магнит болгон. Электр инженери болгондуктан, бул чынында эле сонун деп ойлоп, мунун баары кандай болгонун түшүнүп, Бойер мырзанын Туканынын жеке версиясын түзүүнү чечтим. Чынын айтсам … сааттын пландарын 35 долларга сатып алмакмын, бирок мунун кызык жери кайда?

Интернетте дагы бир аз чукулагандан кийин, мен түшүнүк 1960 -жылдардын башында Кундо юбилейлик сааттары менен байланышкандыгын байкадым. Алар кургак уюлдук батарейка менен иштечү жана батарейканы алмаштырууга чейин бир жылдай иштешчү (ошондуктан аты, менимче). Айдоочунун схемасынын жөнөкөйлүгү мени кызыктырды. Эки катушка (биринин үстүнө бир жара), германий транзистору жана батарея болгон. Баары болду! Мен иштеген жөнөкөй нерселерди жакшы көрөм жана бул анча оңой боло албайт. Катушкалардын бири транзистордун базалык киришине туташкан, ал эми башка катушка батарея менен катар транзистордун чыгыш тарабында. Табышмактын башка бөлүгү маятниктин учуна орнотулган магнит болчу. Маятник катуштар менен термелгенде, магнит транзистордун негизин башкаруучу катуштун ичинде токту пайда кылат. Бул транзистордун күйгүзүлүшүнө жана батарейкадан чыгуучу контурда токтун аны менен катар катуш аркылуу агып кетишине алып келет. Ошондой эле трансформатор эффекти бар, ал кирүүчү катушка транзистор каныккан чекитке чейин көбүрөөк токту киргизет. Учурдагы максималдуу сумма азыр транзистордун чыгыш тарабында агып жатат жана ал чынжырдагы катушка батарейка менен толук кубатталат, ошентип маятниктеги магнит менен бирдей полярдык электромагнитти түзөт. Убакыт ушундай болот, электр магниттен пайда болгон магнит талаасы маятниктин магнитин ары -бери сүзүп, бир аз тепкенге түрткү берет. Маятник катушкалардын жанынан өткөндөн кийин, транзистордун түбүндө ток токтоп, ал өчөт. Бул процесс маятниктин оролгону менен кайталанган сайын кайталанат … системанын ичиндеги жоготууларды жеңүү үчүн керектүү болгон кошумча энергияны берип, бардыгын кыймылда кармап турат. Тыкан? Мунун эң сонун жери - бул өтө аз энергия керектейт жана батарейка узак убакытка жетет. Булактар же таразалар менен башкарылган жыгач сааттар, алар кайра оролгонго чейин бир күн же андан көп убакытка чуркашат. Алардын өздөрүнүн кайрылуусу бар, бирок күн сайын сааттын айлануусу мен үчүн азап болуп көрүндү. Мен дагы бир убакта ушулардын бирин кура алам (мен Арнфилд качып кетүүнү жакшы көрөм), бирок азыр тартылуу күчүнүн ордуна электроника болот.

Ошентип, бул саякаттын биринчи этабы электромагниттик импульстук маятникти кантип куруу керектигин аныктоо болуп саналат, анткени бул саатты жөн эле жөнгө салбастан, аны башкаруучу кыймылдаткыч да болот. Акыр -аягы, маятниктеги бул окуу куралынан тышкары, мен жалпысынан саат механизмдеринин дизайнын, тиш конструкциясын, каркас конструкциясын камтыган бир катар окуу куралдарын басып чыгарам, анан баарын чогуу коюп, жумушчу саатты бүтүрөм. Ошентип, байлаңыз … бул жерде маятниктин дизайн процесси менен барабыз …

Жабдуулар

Электромагниттик импульстук маятниктин негизги компоненти катушка схемасы. Мен феррит өзөгү катары 10d жалпы мык (сиздин орточо аппараттык дүкөнүңүздө бар) колдондум. Катушкалардын зымдары 35 AWG магнит зымы. Бул жука өткөргүчсүз материал менен капталган абдан жакшы зым. А 2N4401 NPN биполярдык кошулуу транзистору чынжыр аркылуу токтун агымын көзөмөлдөө үчүн колдонулат. Каптон тасмасы мык менен бүткөн өзөктү камтыйт, бирок сиз дээрлик бардык лента колдоно аласыз. Катушкалардын акыркы капкактары 1/16 дюймдук акрил барагы, ошондой эле транзистор менен катуштун зымдарын кармоо үчүн цилиндр түрүндөгү эмен. Прототиптин калган бөлүктөрү үчүн ар кандай биттер жана жыгач сыныктары, диаметри бир катар дюбель таяктары менен бирге колдонулган. Мен дубель таякчалары менен иштегенди жакшы көрөм … бул мага бала кездеги эң жакшы көргөн оюнчугумду эске салат … Tinker Toys! Менин оюмча, алар прототипти иштеп чыгууга жакшы жардам беришет. Электр менен камсыздоо бул дубалдын модулуна туташтырылган, ал AC 110ду 9 вольт DCге айландырат. Акыр -аягы, саат аккумулятор менен иштейт, бирок азыр модулга туташтыруу абдан ыңгайлуу жана ырааттуу. Дагы бир негизги компонент - маятниктин учуна орнотулган неодимий магнит. Мен колдонгон магнит диаметри 1/2 дюйм жана калыңдыгы чейрек дюйм.

1 -кадам: Coil Core Ассамблеясы

Мен катушка боюнча изилдөө жүргүзүп жатып, сааттын оңдоо форумуна туш келдим, анда темалардын бири катушканын дизайнынын деталдарын талкуулап жатты. Алар мага катушканын түбүндөгү транзисторду жана байланышкан зымдарды кантип жашыруу керектигин түшүндүргөн сонун сүрөттөргө ээ болушту. Дагы бир негизги деталь 4000 бурулушту камтыган катушкаларды айткандыгы болду. Wow, бул абдан окшош угулду жана ороомду ороонун канчалык акылга сыярлык экени жөнүндө бир аз тынчсызданууну жаратты, бирок мен ошого карабай басып койдум.

Мен даяр катушка канчалык чоң болушун каалап жатканымды ойлоп, диаметри дюймга жана дюймга жана төрттөн бир бөлүгүнө жайгаштым. Мен 1/16 -дюймдук акрил барактан 1 дюймдук диапазондорду кесип, капкактар үчүн жана дагы 1 дюймдук диаметри үчүн 1/2 дюймдук калың эменден база үчүн кесип алдым. Мен эмен дисктеги чейрек дюймдук каналды, ошондой эле транзисторду жайгаштыруу үчүн диаметри 3/16 дюймду тештим. Мен ошондой эле зымдарды базанын каналына өткөрүү үчүн кичинекей тешиктерди бургам. Чоо -жайын билүү үчүн сүрөттөрдү караңыз. Башында мен зымдарды базага киргизүүнү жеңилдетүү үчүн астындагы акрил бөлүгүнүн бир бөлүгүн кесип алдым. Артка кылчайганда, мен базадагыларга дал келүү үчүн кичинекей тешиктерди бурушум керек эле. Бирок чоң маселе жок. Акрил бөлүктөрүндө жана эмен бөлүгүндө мыктын үстүнө бат түшүү үчүн тешиктер тешилген. Монтаж төмөнкүдөй болду: Мыкка оюксуз акрил дискти коюңуз. Мыкка 1-1/4 дюймдук кесимди орогула, андан кийин тиштүү ацил дискти кошуңуз. Мен эмен дискине эпоксиден сүйкөп, анан мыкка сүйрөп акрил дискке жабыштырып койгом.

Катушкаларды ороо процессине өтүүдөн мурун, бүткөн зымдардын канчалык чоң болорун жана эки катуштун электрдик каршылыгын түшүнүү үчүн тез жана кир эсептөөлөрдү кылдым. Мен зымдын бардыгын негизги курашыма сыйдыра алам окшойт, мен бактылуумун.

2 -кадам: Coil Winding Jig

Мен зымды толугу менен кол менен ороо абдан оор болот деп чечтим, ошондуктан Tinker Toy технологиясынан шыктандырылган, мен дубелден фанеранын жана MDFтин сыныктарынан бир джигитти чогулткам. Катуу кармаш үчүн катушканын өзөгүнүн эмен дискине ысык клей менен жабышым керек экенин түшүндүм. Болбосо, жыйында бир аз ашыкча сүрүлүү болгон жана мен кранкты бурганда өзөк кыймылдабайт. Ошентип, сүрүлүүнү жана ысык клейдин дабын азайтуу үчүн бир аз көбүрөөк кум менен иштетүү башталды.

3 -кадам: Катушкаларды айлантуу

Зым - магниттик зым деп аталган зымдын өзгөчө түрү. Бул жука изоляциялык материал менен капталган абдан жакшы бир жип. Мен 35 AWG колдондум. Бул абдан кеңири таралган жана башка бардык нерселер сыяктуу эле, сиз аны Amazonдон ала аласыз. Мен биринчи сүрөттө көргөн катушканы лабораториядан тазалоо иш -чарасынан кийин жумуштагы таштандыдан куткардым. Канча жашта экени белгисиз, бирок ал ондогон жылдар мурун сатылып алынган окшойт. КҮЛКҮНҮЧТҮҮ.

Биз негизги катмардын мыкынын үстүнө эки катушканы биринин үстүнө бирин ороп коёбуз. Эки катушка тең бир багытта оролушу керек … антпесе ал иштебейт. Ар бир катушка мыкка болжол менен 4000 оролгон болот. Эми ар бир катушка так 4000 жолу айланбаса, анда анча деле чоң эмес, андыктан бул деталды терлөөнүн кереги жок, бирок менде көзөмөлдөп жүргөн блокнот бар болчу. Ороо процессин бүтүрүү үчүн бир нече саат талап кылынды, бирок мен жөн эле футбол оюнун күйгүздүм, ошондуктан тажабадым. Мен мыктын тегерегинде 50гө жакын бурулуш жасай алчумун, ошондо мен жүз оромо алуу үчүн бир нече пас жасап, аны блокнотума жазып койчумун жана 4000 оромго жеткенге чейин кете берчүмүн.

Бул жерде ороо процесси бар: эмендин негизги бөлүгүнө 2 же 3 дюймдук зым сайып, ички катушканы ороп баштаңыз. Бул зымдын учуна "1" белгисин коюңуз. 4000 оромуңузду толтуруп, өзөктүн эмен базасынын аягына кайтып келишиңизди текшериңиз. Зымды кесип, болжол менен 2 же 3 дюймду калтырыңыз, ошондо сиз аны эмендин түбүнө жип сала аласыз. Бул аягына "2" деп белгилеңиз. Сырткы катушканы эмен базасына 2 же 3 дюймдук зым сайып баштаңыз. Бул учту "3" деп белгилеңиз. Дагы 4000 бурулуш жасаңыз, зымды кесип, учун мурдагыдай эле базага сайыңыз. Бул аягына "4" деп белгилеңиз. 4 жана 5 -сүрөттөр ороо процессинин акыркы натыйжасын көрсөтөт. Дагы … Ички жана тышкы катушкаларды бир багытта орогонуңузга ишениңиз !!!

4 -кадам: Районду бүтүрүү

Схемада көрүнүп тургандай, схема өтө жөнөкөй, бул түзмөктү укмуштай сонун кылат. Мен анын ордуна процессорлорду колдонгон окшош долбоорлорду көрдүм … бул мага чымын өлтүрүү үчүн чана балканы колдонуу сыяктуу. Мен мындай долбоорлорду талкалагым келбейт, бирок мен жумушту эң татаал деңгээлде аткарган дизайндардын чыныгы чоң күйөрманымын.

Экинчи сүрөттө мен зымдардын ар кандай багыттоо стратегиялары менен ойноп жаткам. Мен, балким, мен андан чоңураак келишим түздүм. Бир нече негизги пункттар бар … аны схемага окшоштургула, бирок электр менен камсыздоо катушкалардын сыртында болгондуктан, кубат булагына туташуучу зымдар болушу керек, алар жыйындын түбүнө чыгып кетет. Башкача айтканда: V+ зымы транзистордун коллекторуна өтөт, ал эми V зымы катушкаңыздагы "2" деп жазылган зымга барат. Демек, сиздин катушкаңыздын оң жана терс терминалы болот. Буларды бүткөндөн кийин мындай деп белгилөө жакшы идея, андыктан кайсынысы экенин унутпаңыз. Аа … Мен дээрлик унутуп калдым. Магниттик зымдагы изоляциялоочу каптоону кетирүү үчүн, аны жакшы ширетүүчү кагазды колдонуу керек болот! Схемада түшүнүктүү болуш үчүн … "Ло" - сырткы катушка, "Ли" - ички катушка, ошондой эле 1, 2, 3 жана 4 катушкаларынын учтарын биз кантип жасаганыбызга ылайыкташтырып койгондугума көңүл бургула. биз катушкаларды орогондо.

Мен катушканы эпоксид менен идишке чыгарардан мурун сынап көрдүм … мен ката кетиргеним үчүн жакшы нерсе! Ха, мен баары жөнөкөй болгонун айтып өзүмдү жинди кылдым. Андыктан, идишти казардан мурун аны текшерип көрүңүз.

Бүткөн куралды текшерүү үчүн мен сейрек кездешүүчү магнитти жиптин узундугуна скотч менен чаптадым жана аны катушкадагы мыктын башына илип койдум. Андан кийин, катушка электр энергиясын туташтырып, магнитти мык башынын жанынан өткөрүңүз. Ал өз алдынча учушу керек. Магнит менен мык башынын ортосундагы аралык үчүн таттуу жер бар. Өтө жакын жана кыймыл дүрбөлөң… өтө алыс жана ал иштебейт.

Акыркы сүрөттө мен колдонгон толтурулган катушка, ошондой эле сейрек кездешүүчү жер (неодим) магнити көрсөтүлгөн.

5 -кадам: Маятниктин компоненттери

Катушкалардын жакшы иштөөчү дизайнына ээ болгондон кийин, мен анын иштөө мүнөздөмөлөрүн баалоо үчүн, маятниктин прототибин түзүшүм керек болчу. Мен аппараттын канча кубат колдонулганын билгим келип, маятниктин канчалык чоң бурулуш жасаарын билишим керек болчу, анткени бул менин саатымдын дизайнын улантуума таасирин тийгизет.

Мен катушкамды кичинекей жыгач кутунун ичине салып, которгучту жана электр байланышын коштум. Кутуча экинчи сүрөттө көрсөтүлгөн базалык түзүлүштүн түбүндөгү оюкчанын ичине туура келет. Мен оптималдуу иштөө үчүн жолдо оңдоолорду жасай алам деп, баары сүрүлүүгө туура келген. Мен сүрүлүүнү азайтуу үчүн 3 -сүрөттөгү жез түтүктү тике коштум. Мен маятникти тик бөлүккө туташтыруу үчүн пин үчүн 10d мык колдондум. 5 -сүрөттө маятниктин учунда сейрек кездешүүчү магнитти көрө аласыз. Мен магнит полярдуулугу маанилүү деп эч нерсе тапкан жокмун. Мааниси жок окшойт …. мага кандай каталар, анткени интуитивдүү түрдө мен ойлошум керек. Бирок мен буга эч качан көңүл бурган эмесмин жана ал дайыма иштейт окшойт, андыктан жок деп ойлойм. Акыркы сүрөт 9 вольттуу DC энергия булагын көрсөтөт. 1 ампердин учурдагы кубаттуулугу ашыкча … ал жакка жакын болуунун кажети жок, кийинчерээк билдим.

6 -кадам: Маятникти чогултуу

Негизи эки дюймдук калың карагай. Мен маятник термелгенде ассамблеяны оодарып кетпөө үчүн оор болушун кааладым. Бул прототип болсо дагы, мен аны бир аз кийинтип, кызыл кедрдин ичке бөлүктөрү менен кыркууну чечтим. Өзүмө жардам бере албадым!:)

Катушка модулу базанын ылдый жагына туташат (2 -сүрөт) жана баары оң жагына өйдө каратылган (сүрөт 3). Тик базанын чокусуна киргизилет (сүрөт 4). Бул сүрүлүүгө туура келет. Мыкты жез түтүкчөсү аркылуу тигинен салыңыз (5 -сүрөт). Акыры маятникти мыкка басыңыз (акыркы сүрөт).

Мен маятникти анын түбү менен кичине боштук болгудай кылып туураладым.

7 -кадам: Прототиптин иштөө жыйынтыктары

Мен видеодогу маятниктин артына койгон диаграмманы карап, маятниктин орто сызыктан өткөнүн, бирок акыркы сызыктан өтө албаганын көрө аласыз. Бул маятниктин 72 жана 80 градуска чейин өзгөрүп турган догосун жайгаштырат … Мен болжол менен 75 градусту болжолдоп жатам. Бул сейилдөөчү эскапатты саат үчүн иштеп чыгууга убакыт келгенде баалуу маалымат.

Мен дагы электр зымына учурдагы зондду туташтырып, иштеп жатканда учурдагы чүчүкулакты байкадым. Орточо чүчүкулак 2 милли-амперден бир аз ашканын билүү мени абдан кубантты !!! Эң кызыгы, мен саат батареясын иштей алам. Эгерде мен C клеткалуу батареяларды колдонсом, батарейкаларды алмаштырууга чейин 5 айдан ашык иштөө убактысын алам. Жаман эмес!

Батарейканы колдонгонума толкунданып жатканымдын себеби, анын иштөө сырын берип турган саатка иштеген электр кабелинин болушун каалабайм. Батареяны сааттын базасына катып коем. Мындан тышкары, мен аны каалаган жерге коё алам.

8 -кадам: Кийинки…

Көрүнүп тургандай, мен сааттын дизайнынын кийинки кадамдары менен алек болдум. Мен тиштин тиштерин кескенде күйүп кеттим. Оо, Кудай, бул түйшүктүү процесс. Эгерде мен качандыр бир убакта бул сааттарды курууну чечсем, анда мен жакшы CNC роутерине инвестиция салам деп ишенем !!!

Ошентип тиш тиштерин кырып тыныгуу учурунда мен колумду кесип, саат алкагынын үстүндө иштей баштадым. Азырынча ушунчалык жакшы!

Бул сериядагы кийинки көрсөтмө берүүнү ойлонуп жатып, мен тиштүү тетиктерди иштеп чыгуу жана куруу процесси жөнүндө сүйлөшөм деп ишенем, ошонун үстүндө туруңуз.

Анда көрүшкөнчө!

Willy