Inhalt
- Eine einfache Oszillatorschaltung - ein LC-Oszillator
- Komponenten für einen DIY-Oszillator herstellen
- Fertig, Set, Oszillieren
- Verwendet für einen Kondensatoroszillator
In der Physik ist ein Oszillator jedes Gerät, das kontinuierlich Energie von einer Form in eine andere umwandelt. Ein Pendel ist ein einfaches Beispiel. Wenn es sich oben auf seinem Schwung befindet, ist seine gesamte Energie potentielle Energie, während es unten, wenn es sich mit maximaler Geschwindigkeit bewegt, nur kinetische Energie hat. Wenn Sie das Verhältnis des Potentials zur kinetischen Energie über dem Zinken grafisch darstellen, erhalten Sie eine sich wiederholende Wellenform. Die Bewegung eines Pendels ist kontinuierlich, die Welle wäre also eine reine Sinuswelle. Die potentielle Energie, die den zyklischen Prozess in Gang setzt, wird durch die Arbeit geliefert, die Sie zum Anheben des Pendels leisten. Sobald Sie es loslassen, würde das Pendel für immer schwingen, wenn es nicht der Luftreibungskraft ausgesetzt wäre, die seiner Bewegung widersteht.
Dies ist das Prinzip eines resonanten elektronischen Oszillators. Die von einer Gleichstromquelle wie einer Batterie gelieferte Spannung entspricht der Arbeit, die Sie beim Anheben eines Pendels ausführen, und der von der Stromquelle abgegebene elektrische Strom fließt zyklisch zwischen einem Kondensator und einer Induktionsspule. Diese Art von Schaltung ist als LC-Oszillator bekannt, wobei L die Induktionsspule und C den Kondensator bezeichnet. Dies ist nicht die einzige Art von Oszillator, aber es ist ein DIY-Oszillator, den Sie konstruieren können, ohne elektronische Komponenten an eine Leiterplatte anlöten zu müssen.
Eine einfache Oszillatorschaltung - ein LC-Oszillator
Ein typischer LC-Oszillator besteht aus einem Kondensator und einer Induktionsspule, die parallel geschaltet und mit einer Gleichstromquelle verbunden sind. Der Strom fließt in den Kondensator, bei dem es sich um ein elektronisches Gerät handelt, das aus zwei Platten besteht, die durch ein Isoliermaterial, das als Dielektrikum bezeichnet wird, getrennt sind. Die Eingangsplatte lädt sich auf ihren Maximalwert auf, und wenn sie voll aufgeladen ist, fließt Strom über die Isolierung zur anderen Platte und weiter zur Spule. Der durch die Spule fließende Strom induziert dann ein Magnetfeld im Induktorkern.
Wenn der Kondensator vollständig entladen ist und der Strom nicht mehr fließt, beginnt sich das Magnetfeld im Induktorkern aufzulösen, wodurch ein induktiver Strom erzeugt wird, der in entgegengesetzter Richtung zurück zur Ausgangsplatte des Kondensators fließt. Diese Platte lädt sich nun auf ihren Maximalwert auf und entlädt sich, wobei der Strom in die entgegengesetzte Richtung zurück zur Induktorspule fließt. Dieser Prozess würde für immer andauern, wenn es keinen elektrischen Widerstand und keine Leckage des Kondensators gäbe. Wenn Sie den Stromfluss grafisch darstellen, erhalten Sie eine Wellenform, die allmählich in eine horizontale Linie auf der x-Achse ausartet.
Komponenten für einen DIY-Oszillator herstellen
Sie können die Komponenten, die Sie für eine DIY-Oszillatorschaltung benötigen, aus Materialien rund um das Haus konstruieren. Beginnen Sie mit dem Kondensator. Wickeln Sie ein etwa 2 Meter langes Stück Plastikfolie ab und legen Sie ein Stück Aluminiumfolie darauf, das nicht ganz so breit oder lang ist. Decken Sie diese mit einer anderen Folie ab, die mit der ersten identisch ist, und legen Sie dann eine zweite Folie, die mit der ersten Folie identisch ist, darauf. Die Folie ist das leitende Material, das Ladung speichert, und der Kunststoff ist das dielektrische Material analog zur Isolierplatte in einem Standardkondensator. Kleben Sie ein Stück Kupferdraht (18 Gauge) auf jedes Blatt Folie, rollen Sie alles in eine Zigarre und wickeln Sie es mit Klebeband zusammen, um es zusammenzuhalten.
Verwenden Sie zur Herstellung einer Induktionsspule eine große Stahlschraube, z. B. eine 1 / 2- oder 3/4-Zoll-Wagenschraube, für den Kern. Wickeln Sie mehrere hundert Mal einen Draht mit einer Stärke von 18 oder 20 Gauge um den Draht. Je öfter Sie den Draht wickeln, desto mehr Spannung erzeugt die Spule. Wickeln Sie den Draht in Schichten und lassen Sie die beiden Enden des Drahtes frei, um Verbindungen herzustellen.
Sie benötigen eine Gleichstromquelle. Sie können eine einzelne 9-Volt-Batterie verwenden. Sie brauchen auch etwas, um die Schaltung zu testen. Sie könnten ein Multimeter verwenden, aber eine LED-Lampe ist einfacher (und dramatischer).
Fertig, Set, Oszillieren
Um die Dinge in Gang zu bringen, müssen Sie den Kondensator und die Induktivität parallel schalten. Verdrillen Sie dazu einen Draht vom Induktor zu einem der Kondensatordrähte und verdrillen Sie dann die beiden anderen Drähte. Die Polarität ist nicht wichtig, es spielt also keine Rolle, für welche Drähte Sie sich entscheiden.
Als nächstes müssen Sie den Kondensator aufladen. Verwenden Sie dazu ein Kabelpaar mit Krokodilklemmen an beiden Enden oder eine Batterieklemme, die auf die Oberseite einer 9-Volt-Batterie passt. Klemmen Sie ein Kabel an ein Paar miteinander verdrillter Kabel und das andere Ende an einen der freien Batterieklemmen und verbinden Sie das andere Kabel mit dem anderen Batterieklemmenpaar.
Es kann 5 oder 10 Minuten dauern, bis der Kondensator aufgeladen ist und der Stromkreis zu schwingen beginnt. Trennen Sie nach Ablauf dieser Zeit ein Kabel von der Batterie und klemmen Sie es an eines der Kabel der LED. Trennen Sie dann das andere Kabel und klemmen Sie es an das andere LED-Kabel. Sobald Sie die Schaltung abgeschlossen haben, sollte die LED anfangen zu flackern. Das ist das Zeichen, dass der Oszillator arbeitet. Lassen Sie den Stromkreis angeschlossen, um zu sehen, wie lange die LED weiterhin flackert.
Verwendet für einen Kondensatoroszillator
Der Oszillator, den Sie mit einem Folienwickelkondensator und einer Wagenbolzeninduktivität bauen können, ist ein Beispiel für eine LC-Tankschaltung oder einen Abstimmoszillator. Dies ist der Oszillatortyp, der zum Empfangen und Empfangen von Funksignalen, zum Erzeugen von Funkwellen und zum Mischen von Frequenzen verwendet wird. Ein weiterer wichtiger Kondensatoroszillator verwendet Kondensatoren und Widerstände, um Gleichstromeingangssignale in pulsierende Wechselstromsignale umzuwandeln. Diese Art von Oszillator ist als RC-Oszillator (Resistor / Capacitor) bekannt und enthält normalerweise einen oder mehrere Transistoren.
RC-Oszillatoren haben mehrere Verwendungszwecke. In jedem Wechselrichter befindet sich einer, bei dem es sich um eine Maschine handelt, die Gleichstrom in Wechselstrom umwandelt. Ein Wechselrichter ist ein wichtiger Bestandteil jeder Photovoltaikanlage. Darüber hinaus sind RC-Oszillatoren in Tongeräten üblich. Synthesizer verwenden RC-Oszillatoren, um die von ihnen erzeugten Klänge zu erzeugen.
Es ist nicht so einfach, aus gefundenen Materialien einen RC-Oszillator zu bauen. Um eines zu machen, muss man normalerweise mit tatsächlichen Schaltungskomponenten, Leiterplatten und einem Lötkolben arbeiten. Sie können leicht Diagramme für eine einfache RC-Oszillatorschaltung online finden. Die Wellenform eines Kondensatoroszillators hängt von der Kapazität der Kondensatoren, dem Widerstand der in der Schaltung verwendeten Widerstände und der Eingangsspannung ab. Die Beziehung ist mathematisch etwas komplex, aber experimentell leicht zu testen, indem Oszillatorschaltungen mit einer Vielzahl von Komponenten aufgebaut werden.