Электромагниттік маятник: 8 қадам (суреттермен)

2024 Автор: John Day | [email protected]. Соңғы өзгертілген: 2024-01-30 10:23

1980 жылдардың аяғында мен сағатты толығымен ағаштан жасағым келеді деп шештім. Ол кезде интернет жоқ еді, сондықтан зерттеуді жүргізу қазіргіден әлдеқайда қиын болды … дегенмен мен өрескел дөңгелек пен маятниктің шығуын біріктіре алдым. Жүгіру уақыты шектеулі болды, бірақ бұл өте қиын болды, бірақ ол еденге тиіп кетпес бұрын бірнеше минут бойы басылады. Менің ресурстарым да шектеулі болды: құралдар, ақша, ағаш өңдеу дағдылары … бұл жобада жұмыс істеуді өте ренжітті. Осылайша, уақыт бойынша ағаштан жасалған сағат арманы тасталды. Жылдам алға 30 жыл. Мен қазір зейнеткермін, менде керемет құралдар көп, ал ағаш өңдеу дағдыларым күрт жақсарды. Сондай -ақ, менде компьютерлер, таңғажайып компьютерлік дизайн (САПР) және Интернетке қол жетімділік бар. Сонымен сағат жобасы қайта қосылды. Дизайн бойынша жұмыс жасай отырып, мен процесс туралы жазуды шештім. Бұл жай ғана қызықты нәрсе сияқты.

Бастапқыда мен ауырлық күші әсер ететін және маятникпен реттелетін сағат жасағым келді. Жақында, мен кездейсоқ интернетті аралап жүріп, Кауаи аралында ағаштан жасалған сағаттар мен «кинетикалық өнердің» басқа түрлерін жасайтын бір адамды кездестірдім. Оның аты Клейтон Бойер. Бұл менің сағаттық жобамды жалғастыруға шабыт берген Бойер мырзаның сағат дизайнының ашылуы болды. Оның мені қызықтырған дизайнының бірі «Тукан» деп аталды. Сағатта қолданылатын серуендеу аттас құстың шотына ұқсайды. Бұл қызықты сағат болды және дизайн өте таңқаларлық болды, бірақ ақырында оның қалай қозғалғаны мені қызықтырды. Ешқандай салмақ пен серіппе болған жоқ. Маятник сиқырлы түрде энергияны жоғалтпастан ары -бері айналатын сияқты болды. Бұл құпия сағаттың негізіне жасырылған электр магниттік жетек жүйесі мен маятниктің ұшындағы магнит болды. Инженер -электрик бола отырып, мен мұны керемет деп ойладым және мұның бәрі қалай жұмыс істейтінін анықтап, Бойер мырзаның Тукан нұсқасын жасауды шештім. Мен сенімдімін … мен сағат жоспарларын шамамен 35 долларға сатып алатын едім, бірақ мұның қызығы қайда?

Интернетті біраз іздегеннен кейін мен тұжырымдама 1960 жылдардың басында Kundo мерейтойлық сағаттарына қатысты екенін білдім. Олар құрғақ ұялы батареямен жұмыс істейтін және батареяны ауыстыруға тура келгенше бір жылдай жұмыс істейтін (осылайша атауы, менің ойымша). Жетек тізбегінің қарапайымдылығы мені қызықтырды. Екі катушка болды (бірінің үстіне бірі жараланған), германий транзисторы мен батарея. Бар болғаны! Мен жұмыс істейтін қарапайым нәрселерді жақсы көремін және бұл оңай болмайды. Катушкалардың бірі транзистордың негізгі кірісіне қосылады, ал екінші катушка батареямен қатар транзистордың шығыс жағында орналасқан. Пазлдың екінші бөлігі маятниктің ұшына орнатылған магнит болды. Маятник катушкалармен айналғанда магнит транзистордың негізін қозғалатын катушкада ток тудырады. Бұл транзисторды қосады және ток тізбегінен батареядан онымен катушка арқылы өтеді. Сондай -ақ, трансформатор әсері бар, ол кіріс катушкасында транзистор қаныққан нүктеге дейін көбірек ток туғызады. Транзистордың шығыс бөлігінде токтың максималды мөлшері ағып жатыр және сол тізбектегі катушка аккумулятордан толық қуат алады, осылайша маятниктегі магнит сияқты полярлық электромагнитті жасайды. Уақыт осындай, электромагнит тудыратын магнит өрісі маятниктегі магнитті айналдыра қозғайды және оған сәл соққы береді. Маятник катушкалардың жанынан өткеннен кейін ток транзистордың негізінде тоқтайды және ол өшеді. Бұл процесс маятник катушкалармен тербелген сайын қайталанады … жүйе ішіндегі шығындарды жеңуге және барлығын қозғалыста ұстауға қажетті қосымша энергиямен қамтамасыз етеді. Дұрыс па? Мұндағы ең керемет нәрсе - ол өте аз қуат жұмсайды және батарея ұзақ қызмет етеді. Ағаш сағаттар серіппелермен немесе салмақтармен басқарылады, олар орауға дейін бір күн ғана жұмыс істейді. Олардың өзіндік тартымдылығы бар, бірақ күн сайын сағатты айналдыру маған ауыртпалық болып көрінді. Мен әлі де солардың бірін жасай аламын (мен Арнфилдтің қашуын жақсы көремін), бірақ әзірге ол ауырлық күшінің орнына электроника болады.

Бұл сапардың бірінші кезеңі - электромагниттік импульсті маятникті қалай құру керектігін анықтау, себебі бұл сағатты реттеп қана қоймайды, сонымен қатар оны қозғалтқыш болады. Ақыр соңында, маятниктегі оқулыққа қосымша ретінде мен сағат механизмінің дизайны, редукторлық конструкция, рамалық конструкция туралы, оның ішінде жұмыс сағатын аяқтауға арналған бірнеше оқу құралдарын жариялаймын. Ендеше … біз маятниктің дизайнымен жүреміз …

Жабдықтар

Электромагниттік импульсті маятниктің негізгі компоненті катушкалар тізбегі болып табылады. Мен феррит өзегі ретінде 10d жалпы шегені қолдандым (сіздің аппараттық дүкеніңізде бар). Катушкалар үшін сым 35 AWG магнит сымы болып табылады. Бұл жұқа өткізбейтін материалмен қапталған өте жұқа сым. 2N4401 NPN биполярлы транзистор тізбек арқылы ток ағынын бақылау үшін қолданылады. Каптон таспасы шегені және аяқталған өзекті жабады, бірақ сіз кез келген лентаны қолдана аласыз. Катушканың соңғы қақпақтары - 1/16 дюймдік акрилді парақ, сонымен қатар транзистор мен катушкалар үшін цилиндр тәрізді емен. Прототипті құрастырудың қалған бөлігінде ағаштың әр түрлі бөлшектері мен кесектері, сонымен қатар диаметрі бойынша штангалармен бірге пайдаланылды. Мен штангалармен жұмыс жасағанды жақсы көремін … бұл маған бала кезімдегі сүйікті ойыншықтардың бірін еске түсіреді … Tinker Toys! Менің ойымша, олар прототип әзірлеуге жақсы қарыз алады. Қуат көзі - айнымалы токтың 110 ток кернеуін 9 вольтке түрлендіретін қабырға модулі. Ақыр соңында, сағат батареямен жұмыс істейді, бірақ қазіргі уақытта модуль өте ыңғайлы және сенімді. Тағы бір негізгі компонент - маятниктің соңына бекітілген неодимий магниті. Мен қолданған магнит диаметрі 1/2 дюйм және қалыңдығы ширек дюйм.

1 -қадам: катушкалар өзегін құрастыру

Мен катушкаға зерттеу жүргізіп жатқанда, мен сағаттардың жөндеу форумын кездестірдім, онда жіптердің бірі катушканың дизайнының бөлшектерін талқылап жатты. Оларда катушканың негізіндегі транзистор мен байланысты сымдарды қалай жасыру керектігі туралы идея беретін керемет суреттер болды. Тағы бір маңызды мәліметтер - олар 4000 айналымнан тұратын катушкалар туралы айтты. Уа, бұл өте қатты естілді және менің орамымда орамды орау қаншалықты орынды болатыны туралы алаңдаушылық туғызды, бірақ мен соған қарамастан басылдым.

Мен дайын катушканың қаншалықты үлкен болуын қалайтынымды ойладым және диаметрі дюймге, дюймге және төрттен бір бөлікке қонды. Мен 1/16 дюймдік акрил парағынан диаметрі 1 дюймдік шеңберлерді және қақпақ үшін 1/2 дюйм қалың еменнен диаметрі бар 1 дюймдік дискіні кесіп алдым. Мен емен дискісіндегі ширек дюймдік каналды жондым, сонымен қатар транзисторды орналастыру үшін диаметрі 3/16 дюймдік тесік бұрғыладым. Мен сымдарды негіздегі каналға бағыттау үшін кішкене тесіктер бұрғыладым. Толық ақпарат алу үшін суреттерді қараңыз. Бастапқыда мен сымдарды негізге қосуды жеңілдету үшін төменгі акрилден кесінді кесіп алдым. Артқа қарай, мен базадағы тесіктерге сәйкес келетін кішкене тесіктерді бұрғылауым керек еді. Бірақ үлкен мәселе жоқ. Акрил кесектерінде және емен бөлігінде тырнақтың үстіне тығыз бекіту үшін тесіктер бұрғыланды. Құрастыру келесідей болды: шегесіз акрил дискіні шегеге қойыңыз. 1-1/4 дюймдік таспаны шегеге суретте көрсетілгендей орап, содан кейін тісті аксил дискіні қосыңыз. Мен емен дискісіне эпоксидті қолдандым, содан кейін оны акрил дискіге бекітілгендей етіп шегеге сырғыдым.

Мен катушкаларды орау процесіне көшпес бұрын, дайын сымдар қаншалықты үлкен болатынын және екі катушканың электр кедергісі туралы түсінік алу үшін бірнеше тез және лас есептеулер жүргіздім. Мен барлық сымдарды өзімнің негізгі қондырғыма сыйғыза алатын сияқты болдым, сондықтан мен бақытты болдым.

2 -қадам: катушкалық орамалы қондырғы

Мен сымды ядроға қолмен орау үлкен ауыртпалық болады деп шештім, сондықтан Tinker Toy технологиясының әсерінен шаблон мен фанер мен МДФ сынықтарының бір бөлігін жинадым. Мен орамның өзегінің емен дискісіне қатты желім қою керек екенін білдім. Әйтпесе, құрастыруда шамадан тыс үйкеліс болды және мен иінді бұрғанда ядро қозғалмады. Үйкеліс пен ыстық желімнің таралуын одан әрі азайту үшін тегістеуішпен жұмыс істеді.

3 -қадам: катушкаларды орау

Сым - магнитті сым деп аталатын сымның ерекше түрі. Бұл жұқа оқшаулағыш материалмен қапталған өте жұқа бір бұрымды сым. Мен 35 AWG қолдандым. Бұл өте кең таралған және оны Amazon -дан алуға болатын барлық нәрсе сияқты. Мен сіз бірінші суретте көрген катушканы зертханалық тазалау шарасынан кейін жұмыс орнындағы қоқыс жәшігінен құтқардым. Оның қанша жаста екені белгісіз, бірақ ол ондаған жылдар бұрын сатып алынған сияқты. ҚАТТЫ КҮЛУ.

Біз екі катушканы бір -бірінің үстіне өзек жинағындағы шегеге орайтын боламыз. Екі катушканы да бір бағытта орау керек, әйтпесе ол жұмыс істемейді. Әр катушкада шегеге шамамен 4000 орау болады. Егер сіз әр катушканы 4000 рет айналдыра алмасаңыз, бұл соншалықты маңызды емес, сондықтан сізге бұл бөлшекті терлеудің қажеті жоқ, бірақ менде бұрын қадағалап отыратын блокнот болды. Орау процесін аяқтау үшін бірнеше сағат қажет болды, бірақ мен жалықпау үшін футбол ойынын көрдім. Мен әр өту кезінде шегеден 50 -ге жуық айналдыра аламын, сондықтан мен жүз орауды алу үшін екі рет өтетін едім және оны блокнотқа жазып, 4000 орамға жеткенше жалғастырдым.

Бұл орау процесі: Ішкі катушканы еменнің негізгі бөлігіне 2 немесе 3 дюймдік сыммен орап бастаңыз. Бұл сымның ұшына «1» белгісін қойыңыз. 4000 орауды аяқтаңыз және өзектің емен негізінің ұшына оралғаныңызға көз жеткізіңіз. Сымды кесіңіз және емен негізіне қайта орау үшін шамамен 2-3 дюйм қосымша ұзындық қалдырыңыз. Бұл ұшты «2» деп белгілеңіз. Сыртқы катушканы емен негізіне 2 немесе 3 дюймдік сыммен бұрап бастаңыз. Осы ұшты «3» деп белгілеңіз. Тағы 4000 бұрылыс жасаңыз, сымды кесіңіз және ұшын негізге бұрыңыз. Осы ұшты «4» деп белгілеңіз. 4 және 5 суреттерде орау процесінің соңғы нәтижесі көрсетілген. Тағы да … Ішкі және сыртқы катушкаларды бір бағытта орайтындығыңызға сенімді болыңыз !!!

4 -қадам: Схеманы аяқтау

Схемада көріп тұрғаныңыздай, схема өте қарапайым, бұл құрылғыны керемет керемет етеді. Мен оның орнына процессорларды қолданған ұқсас жобаларды көрдім … бұл маған шыбын өлтіру үшін шанамен балға қолданғанға ұқсайды. Мен мұндай жобаларды бұзғым келмейді, бірақ мен жұмыстың күрделілігінің ең төменгі деңгейінде орындалатын дизайнның шын жанкүйерімін.

Екінші суретте мен сымдардың әр түрлі бағыттау стратегияларымен ойнап жүрдім. Мүмкін мен одан үлкен мәміле жасадым. Бірнеше негізгі нүктелер бар … оны схемаға сәйкес сыммен қосыңыз, бірақ қуат көзі катушкалар жинағынан тыс болатындықтан, қорек көзіне қосылатын сымдар жинақтың түбінен шығып кетуі керек. Басқаша айтқанда: V+ сымы транзистордың коллекторына түседі, ал V сымы катушкалар жинағындағы «2» деп белгіленген сымға түседі. Сонымен, сіздің катушкалар жинағының оң және теріс терминалы болады. Оларды аяқтағаннан кейін осылай деп белгілеу жақсы, сондықтан олардың қайсысы екенін ұмытпаңыз. Аа … мен ұмытып кете жаздадым. Дәнекерлеу алдында магнитті сымның изоляциялық қабатын алып тастау үшін сізге жұқа зімпараның бір бөлігін қолдану қажет болады! Схемада түсінікті болу үшін … «Lo» - сыртқы катушка, ал «Li» - ішкі катушка, сонымен қатар мен 1, 2, 3 және 4 катушкалар сымдарының ұштарын біз қалай жасағанымызға сәйкес етіп белгілегенімді ескеріңіз. біз катушкаларды ораған кезде.

Мен катушканы эпоксидті қоспас бұрын сынап көрдім … қате жібергенім үшін жақсы! Ха, мен бәрі қарапайым болғанын айтып, өзімнен өзім ашуландым. Сондықтан оны жинамас бұрын, жинағыңызды сынап көріңіз.

Аяқталған қондырғыны сынау үшін мен сирек кездесетін жер магнитін жіптің ұзындығына таспамен бекітіп, оны катушканың шегесінің басына салбыратып қойдым. Содан кейін катушканы қуат көзіне қосыңыз және магнитті тырнақтың басынан өткізіңіз. Ол өздігінен ұшуы керек. Магнит пен тырнақ басының арасындағы қашықтық үшін тәтті жер бар. Тым жақын және қозғалыс біркелкі емес … тым алыс және ол жұмыс істемейді.

Соңғы суретте аяқталған катушка мен мен қолданған сирек жер (неодимий) магниті көрсетілген.

5 -қадам: маятниктің компоненттері

Мен катушкалардың жақсы жұмыс конструкциясына ие болғаннан кейін, мен оның жұмыс сипаттамаларын бағалау үшін маятниктің прототипін құрастыруым керек болды. Мен құрылғыға қанша қуат жұмсалғанын білгім келді, сонымен қатар маятниктің қаншалықты үлкен бұрылатынын білуім керек еді, бұл менің сағат дизайнын қалай жалғастырғаныма әсер етеді.

Мен катушкалар жинағын кішкене ағаш қорапқа салып, қосқыш пен қуат қосылымын қостым. Қорап екінші суретте көрсетілген тірек жинағының астыңғы бөлігінде орналасқан. Оңтайлы өнімділікке жету үшін жолда түзетулер енгізу үшін бәрі үйкеліске сәйкес келді. Мен үйкелісті азайту үшін 3 -суреттегі тікке жезден түтік қостым. Мен маятникті тік бөлікке жалғау үшін түйреуішке 10d шегені қолдандым. 5 суретте маятниктің соңында сирек кездесетін жер магнитін көруге болады. Мен магнит полярлығы маңызды деген нәрсені ешқашан таппадым. Бұл маңызды емес сияқты …. Мені қателіктердің қай түрі, себебі мен интуитивті түрде ойлаймын. Бірақ мен бұған ешқашан назар аударған емеспін және бұл әрқашан жұмыс істейтін сияқты, менің ойымша, жоқ. Соңғы суретте 9 вольтты тұрақты ток көзі көрсетілген. 1 амперлік токтың сыйымдылығы шамадан тыс … оны жақын арада білудің қажеті жоқ.

6 -қадам: маятникті құрастыру

Негізі - қалыңдығы екі дюйм болатын қарағай. Маятник тербеліп тұрған кезде қондырманың құлап кетпеуі үшін ауыр болғанын қаладым. Бұл прототип болса да, мен оны кішкене киіндіруді шештім және қызыл балқарағайдың жұқа бөліктерімен қиып алдым. Өзіме көмектесе алмадым!:)

Катушка модулі негіздің астыңғы жағына қосылады (2 -сурет) және бәрі оң жаққа қаратылған (3 -сурет). Тік негіздің жоғарғы жағына салынған (сурет 4). Бұл үйкеліске сәйкес келеді. Тырнақты жез түтік арқылы тігінен салыңыз (5 -сурет). Соңында маятникті шегеге басыңыз (соңғы сурет).

Мен маятникті оның негізі арасында аздап алшақтық болатындай етіп реттедім.

7 -қадам: Прототип өнімділігінің нәтижелері

Бейнедегі жұмысшы маятниктің артына қойған кестеге қарап, маятниктің орта сызықтан өтіп кететінін көруге болады, бірақ оны соңғы сызықтан өте алмайды. Бұл маятниктің 72-80 градусқа айналатын доғасын орналастырады … Мен шамамен 75 градусқа бағалаймын. Бұл жаяу серуендеуді сағат үшін жобалау уақыты келгенде құнды ақпарат.

Мен сонымен қатар ток өткізгішті электр желісіне жалғадым және жұмыс кезінде ток тартылуын бақыладым. Ағымдағы орташа ұтыс 2 милли-амперден сәл асатынын білгеніме өте қуаныштымын !!! Ең қызығы, мен батареяны сағаттық қуатпен жасай аламын. Егер мен C ұялы батареяларын қолданатын болсам, батареяларды ауыстыруға дейін 5 айдан астам уақыт жұмыс істей аламын. Жаман емес!

Батареяларды пайдаланудан қуаныштымын, себебі мен оның жұмыс істеу құпиясын беретін сыммен жұмыс істейтін қуат кабелінің болуын қаламаймын. Мен батареяны сағаттың түбіне жасырамын. Оның үстіне мен оны кез келген жерге қоя аламын.

8 -қадам: Келесі …

Көріп отырғаныңыздай, мен сағат дизайнының келесі қадамдарымен айналыстым. Мен тістің тістерін кесіп күйіп қалдым. Құдай -ау, бұл қиын процесс. Егер мен осы сағаттарды құруды шешсем, мен жақсы CNC маршрутизаторына ақша салатыныма сенімдімін !!!

Сондықтан тісті аралауға үзіліс кезінде мен қолымды кесіп, сағат жақтауымен жұмыс жасай бастадым. Әзірше бәрі жақсы!

Мен осы сериядағы келесі нұсқаулыққа дейін ойлана отырып, редукторды жобалау мен құрастыру процесі туралы сөйлесетін боламын деп ойлаймын, сондықтан оны сақтаңыз.

Көріскенше!

Вилли