Elektromaqnit Sarkac: 8 Addım (Şəkillərlə birlikdə)

2024 Müəllif: John Day | [email protected]. Son dəyişdirildi: 2024-01-30 07:43

1980 -ci illərin sonunda tamamilə ağacdan bir saat qurmaq qərarına gəldim. O vaxt internet yox idi, buna görə araşdırma aparmaq indikindən daha çətindir … baxmayaraq ki, çox kobud təkər və sarkacdan qaçmağı bacardım. Qaçış vaxtı məhdud idi və kifayət qədər sərt idi, ancaq çəki zəminə toxunmadan bir neçə dəqiqə boyunca düyməni basacaqdı. Həm də resurslarım məhdud idi … alətlər, pul, ağac emalı bacarıqları … bu da layihə üzərində işləməyi olduqca sinir bozucu edirdi. Beləcə, taxta saat xəyalı bir anlıq tərk edildi. 30 il üstə sürətlə irəliləyin. İndi təqaüdə çıxmışam, həqiqətən də çox gözəl alətlərim var və ağac emalı bacarıqlarım kəskin şəkildə yaxşılaşdı. Həm də kompüterlərə, inanılmaz kompüter dəstəkli dizayn (CAD) proqramına və internetə çıxışım var. Beləliklə, saat layihəsi yenidən başladı. Dizayn üzərində işləyərkən proses haqqında yazmaq qərarına gəldim. Sadəcə əyləncəli bir şey kimi görünür.

Əvvəlcə cazibə qüvvəsi ilə idarə olunan və sarkacla tənzimlənən bir saat qurmaq istəyirdim. Bu yaxınlarda, təsadüfi olaraq internetdə araşdırma apararkən, Kauai adasında taxta saatlar və digər "kinetik sənət" növləri hazırlayan bir adamla rastlaşdım. Adı Clayton Boyerdir. Cənab Boyerin öz saat layihəmi davam etdirməyimə ilham verən saat dizaynlarının kəşfi idi. Məni heyran edən dizaynlarından biri "Toucan" idi. Saatda istifadə edilən gəzinti qaçışı eyni adlı quşun hesabına bənzəyirdi. İzləmək əyləncəli bir saat idi və dizayn çox qəribə idi, amma nəticədə diqqətimi çəkən şey onun necə idarə olunduğu idi. Nə çəkilər, nə də yaylar var idi. Sarkac heç bir enerji itkisi olmadan sehrli şəkildə irəli -geri fırlanırdı. Bunun sirri, saatın əsasında gizlənmiş bir elektromaqnit sürücülük sistemi və sarkacın ucunda bir maqnit idi. Elektrik mühəndisi olaraq bunun çox gözəl olduğunu düşündüm və bunların hamısının necə işlədiyini anlamağa və cənab Boyerin Toucan versiyasını özüm hazırlamağa qərar verdim. Əmin olmaq üçün … Saat planlarını təxminən 35 dollara əldə edə bildikləri üçün satın ala bilərdim, amma burada əyləncə haradadır?

İnternetdə bir az daha araşdırma apardıqdan sonra, konsepsiyanın 1960 -cı illərin əvvəllərində Kundo Yubiley Saatları ilə əlaqəli olduğunu gördüm. Quru bir hüceyrə batareyası ilə işləyirdilər və batareyanı dəyişdirməmişdən bir il əvvəl işləyirdilər (buna görə ad, güman edirəm). Sürücü dövrəsinin sadəliyi məni maraqlandırdı. İki rulon (bir yara üst üstə), bir germanium tranzistoru və bir batareya var idi. Hamısı budur! İşləyən sadə şeyləri sevirəm və bu qədər də asan ola bilməz. Bobinlərdən biri tranzistorun baza girişinə, digər bobin isə batareya ilə birlikdə tranzistorun çıxış tərəfindədir. Tapmacanın digər parçası sarkacın ucuna quraşdırılmış bir maqnit idi. Sarkac bobinlər tərəfindən yelləndikcə maqnit, tranzistorun əsasını idarə edən bobin içərisində bir cərəyan yaradır. Bu, tranzistorun açılmasına səbəb olur və cərəyan batareyadan çıxan dövrədə akkumulyatorla birlikdə olan bobindən keçir. Giriş bobinində tranzistorun doyma nöqtəsinə daha çox cərəyan gəlməsinə səbəb olan bir transformator təsiri də var. Maksimum cərəyan miqdarı indi tranzistorun çıxış tərəfində axır və həmin dövrədəki bobin batareyadan tam enerji alır və beləliklə sarkacdakı maqnitlə eyni polariteli bir elektromaqnit yaradır. Zamanlama elədir ki, elektromaqnitin yaratdığı maqnit sahəsi, sarkacdakı maqnitin yelləndiyi zaman itələyir və ona bir az təpik verir. Sarkac, rulonların yanından keçdikdə, cərəyan tranzistorun bazasında axmağı dayandırır və sönür. Sarkaç bobinlər tərəfindən hər dəfə yellənəndə təkrarlanır … sistemdəki itkiləri aradan qaldırmaq üçün lazım olan əlavə enerjini təmin edir və hər şeyi hərəkətdə saxlayır. Səliqəli? Bunun həqiqətən üstünlüyü, çox az enerji sərf etməsidir və batareya uzun müddət davam edəcək. Yaylar və ya çəkilərlə idarə olunan taxta saatlar, geri sarılmadan cəmi bir gün davam edəcək. Onların öz cazibəsi var, amma hər gün saatı gəzdirmək mənim üçün ağrı kimi görünürdü. Hələ bir gün bunlardan birini qura bilərəm (Arnfield qaçışlarını sevirəm), amma bu anda cazibə yerinə elektronika olacaq.

Bu səfərin ilk ayağı elektromaqnit impulslu sarkacın necə qurulacağını anlamaqdır, çünki bu, yalnız saatı tənzimləməyəcək, həm də onu idarə edən mühərrik olacaqdır. Nəhayət, sarkacdakı bu dərsliyə əlavə olaraq, ümumiyyətlə saat işi dizaynını, dişli dizaynını, çərçivə quruluşunu əhatə edən bir sıra dərsliklər dərc edəcəyəm və sonra iş saatını tamamlamaq üçün hamısını bir araya gətirəcəyəm. İçəri girin … burada sarkacın dizayn prosesi ilə gedirik …

Təchizat

Elektromaqnit impulslu sarkacın əsas komponenti bobin dövrəsidir. Ferrit nüvəsi olaraq 10d ümumi mismardan (orta hardware mağazanızda mövcuddur) istifadə etdim. Bobinlərin naqilləri 35 AWG maqnit teldir. İncə keçirici olmayan bir materialla örtülmüş çox incə bir teldir. 2N4401 NPN bipolyar keçid tranzistoru, dövrə vasitəsilə cərəyan axını idarə etmək üçün istifadə olunur. Kapton lenti dırnağı və tamamlanmış nüvəni əhatə edir, ancaq demək olar ki, hər cür lentdən istifadə edə bilərsiniz. Bobin uc qapaqları, 1/16 düymlük akril təbəqə və tranzistor və bobin naqillərini yerləşdirmək üçün silindrik bir palıd parçasıdır. Prototip montajının qalan hissəsi üçün müxtəlif diametrli dübel çubuqları ilə birlikdə müxtəlif bit və hurda ağac parçaları istifadə edilmişdir. Dübel çubuqları ilə işləməyi sevirəm … mənə ən sevimli uşaqlıq oyuncaqlarımdan birini xatırladır … Tinker Toys! Mənə elə gəlir ki, onlar prototip hazırlamağa çox yaxşı borc verirlər. Enerji təchizatı, AC 110 -dan 9 volt DC -ə çevirən divar moduludur. Nəticədə saat batareya ilə bitəcək, amma hələlik plug modulu çox rahat və etibarlıdır. Başqa bir əsas komponent, sarkacın ucuna yerləşdirilmiş bir neodim maqnitdir. İstifadə etdiyim maqnit 1/2 düym diametrində və dörddə bir düym qalınlığındadır.

Addım 1: Bobin Çekirdek Montajı

Bobin üzərində araşdırma apararkən mövzulardan birinin bobin dizaynının detallarını müzakirə etdiyi bir saat təmir forumuna rast gəldim. Mənə tranzistoru və əlaqəli naqilləri bobinin əsasındakı gizlətmək fikrini verən bəzi gözəl şəkillər var idi. Başqa bir detal, 4000 döngədən ibarət bobinlərdən bəhs etmələri idi. Vay, bu çox şeyə bənzəyirdi və ağlımın arxasında bir az narahatlıq yaratdı ki, bobini sarmağın nə qədər ağlabatan olacağını düşündüm, amma buna baxmayaraq basdım.

Bitmiş bobinin nə qədər böyük olmasını istədiyimi düşündüm və bir düym diametrə, bir düym və dörddə bir uzunluğa yerləşdim. Uç qapaqları üçün istifadə etmək üçün 1/16 düymlük akril təbəqədən 1 düym diametrli dairələr və baza üçün 1/2 düym qalınlığında bir palıd parçasından başqa 1 düym diametrli bir disk kəsdim. Palıd diskdə dörddə bir düymlük bir kanal kəsdim və tranzistoru yerləşdirmək üçün 3/16 düym diametrli bir çuxur qazdım. Kabelləri bazadakı kanala keçirmək üçün kiçik deliklər qazdım. Ətraflı məlumat üçün şəkillərə baxın. Əvvəlcə telləri bazaya keçirməyi asanlaşdırmaq üçün alt akril hissədən bir hissə kəsdim. Geriyə baxanda, bazadakılara uyğun kiçik deliklər açmalıydım. Amma böyük bir şey yoxdur. Akrilik parçalarda və palıd parçasında dırnaq üzərində möhkəm oturmaq üçün deliklər qazılmışdır. Montaj belə idi: Çivisiz akril diski dırnağa yerləşdirin. Göstərildiyi kimi dırnağın ətrafına 1-1/4 düymlük bir bant sarın və sonra çentikli asilik disk əlavə edin. Palıd diskinə epoksi tətbiq etdim və sonra dırnağa çəkdim ki, akril diskə yapışdırılsın.

Bobin sarma prosesinə keçməzdən əvvəl, bitmiş naqillərin nə qədər böyük olacağını və iki bobinin elektrik müqavimətini kobud şəkildə başa düşmək üçün bəzi sürətli və çirkli hesablamalar apardım. Göründüyü kimi, bütün telləri əsas montajıma yerləşdirə biləcəyim üçün xoşbəxt oldum.

Addım 2: Bobin Sarma Jig

Telin nüvəyə tamamilə əllə sarılmasının, Tinker Toy texnologiyasından ilham alaraq böyük bir ağrı olacağına qərar verdim. Sıx bir şəkildə yerində tutmaq üçün bobin nüvəsinin palıd diskinə bir az isti yapışqan vurmalı olduğumu gördüm. Əks təqdirdə məclisdə bir az çox sürtünmə olurdu və krankı döndərsəm özəyim hərəkət etməzdi. Sürtünməni daha da azaltmaq üçün bir az daha çox zımpara ilə isti yapışqanın köpüyü işə düşdü.

Addım 3: Bobinləri sarın

Tel, mıknatıslı tel adlanan xüsusi bir tel növüdür. İncə bir izolyasiya materialı ilə örtülmüş çox incə bir telli teldir. 35 AWG istifadə etdim. Çox yaygındır və hər şeyi Amazon -dan əldə edə bilərsiniz. İlk şəkildə gördüyünüz makaranı bir laboratoriya təmizləmə hadisəsindən sonra iş yerindəki zibildən xilas etdim. Neçə yaşında olduğuna əmin deyiləm, amma onilliklər əvvəl alınmış kimi görünür. LOL.

Nüvəli quruluşdakı dırnağın üstünə bir -birinin üstünə iki rulon bükəcəyik. Hər iki bobinin montajın ətrafında eyni istiqamətdə bükülməsi vacibdir … əks halda işləməyəcəkdir. Hər bir rulonun dırnaq ətrafında təxminən 4000 sarğı olacaq. Hər bir bobini tam olaraq 4000 döngə ilə bitirməsəniz, bu o qədər də böyük bir iş deyil, buna görə də bu detalı tərləməyinizə ehtiyac yoxdur, ancaq izləmək üçün istifadə etdiyim bir not defterim var idi. Sarma prosesini başa çatdırmaq bir neçə saat çəkdi, amma cansıxmamaq üçün bir futbol oyunu açdım. Hər keçiddə təxminən 50 döngə edə bilərdim, buna görə də yüz bükmə almaq üçün bir neçə keçid edərdim və qeyd dəftərimdə bunu qeyd edərdim və 4000 bükmə əldə edənə qədər davam edərdim.

Bükülmə prosesi budur: 2 və ya 3 düymlük telləri palıd əsas hissəsinə keçirərək iç sarımını sarmağa başlayın. Bu telin ucuna "1" yazın. 4000 sarımınızı tamamlayın və nüvənin palıd əsas ucuna qayıtdığınızdan əmin olun. Teli kəsin və təxminən 2 və ya 3 düym əlavə uzunluq buraxın ki, onu yenidən palıd əsasına keçirə biləsiniz. Bu ucu "2" olaraq qeyd edin. Palıd əsasına 2 və ya 3 düym tel keçirərək xarici bobini eyni şəkildə başlayın. Bu ucu "3" olaraq qeyd edin. Başqa 4000 döngə edin, teli kəsin və ucunu əvvəlki ilə eyni şəkildə bazaya keçirin. Bu ucu "4" olaraq qeyd edin. 4 və 5 -ci şəkillər bükülmə prosesinin son nəticəsini göstərir. Yenə… Həm daxili, həm də xarici rulonları eyni istiqamətdə sardığınızdan əmin olun !!!

Addım 4: Dövrün tamamlanması

Şematik olaraq gördüyünüz kimi, bu cihazı bu qədər inanılmaz dərəcədə sərinləşdirən son dərəcə sadədir. Bunun əvəzinə prosessorlardan istifadə edən oxşar layihələr gördüm … bu mənim üçün milçəyi öldürmək üçün çəngəl çəkmək kimidir. Mən bu tip layihələri döymək fikrində deyiləm, amma işin ən aşağı səviyyəli mürəkkəbliyi ilə görülən dizaynların əsl böyük pərəstişkarıyam.

İkinci şəkildə, kabellər üçün fərqli marşrutlaşdırma strategiyaları ilə oynayırdım. Yəqin ki, bundan daha böyük bir iş gördüm. Yalnız bir neçə əsas məqam var … onu sxematik şəkildə bağlayın, ancaq enerji təchizatı bobin qurğusundan kənarda olacağından, montajın altından çıxan enerji mənbəyinə bağlanacaq tellərə sahib olmalısınız. Başqa sözlə: V+ teli tranzistorun kollektoruna, V tel isə bobin qurğunuzdakı "2" etiketli telə gedir. Beləliklə, bobin qurğunuzun müsbət və mənfi bir terminalı olacaq. Bunları bitirdikdən sonra belə adlandırmaq yaxşı bir fikirdir ki, hansının hansının olduğunu unutmayasınız. Ah… Demək olar ki, unutmuşam. Lehim etməzdən əvvəl maqnit teli üzərində izolyasiya edən örtüyü çıxarmaq üçün bir parça zımpara kağızı istifadə etməlisiniz! Şematik olaraq aydınlıq üçün … "Lo" xarici sarımdır və "Li" daxili bobindir və eyni zamanda 1, 2, 3 və 4 bobin tellərinin uclarını necə etdiyimizə uyğun olaraq etiketlədiyimə diqqət yetirin. bobinləri bükdüyümüz zaman.

Bobini epoksi ilə qablaşdırmadan əvvəl sınadım … səhv etdiyim üçün yaxşı bir şey! Ha, hər şeyin nə qədər sadə olduğunu danışaraq özümü çaşdırdım. Buna görə də, onu yığmadan əvvəl montajınızı sınadığınızdan əmin olun.

Tamamlanmış montajı sınamaq üçün nadir bir torpaq maqnitini ip uzunluğuna yapışdırdım və rulonun dırnağının başının üstünə saldım. Sonra gücü bobinə bağlayın və maqniti dırnaq başının yanından keçirin. Öz -özünə havaya qalxmalıdır. Mıknatısla dırnaq başı arasındakı məsafə üçün şirin bir yer var. Çox yaxın və hərəkət sarsıdıcıdır … çox uzaqdır və işləməyəcək.

Son şəkil tamamladığım bobini və istifadə etdiyim nadir torpaq (neodim) maqnitini göstərir.

Addım 5: Sarkaç Komponentləri

Bobin quruluşu üçün yaxşı bir iş dizaynına sahib olduğum zaman, onun performans xüsusiyyətlərini qiymətləndirmək üçün bir prototip sarkaç düzəltməli oldum. Cihazın nə qədər güc istifadə etdiyini öyrənmək ən maraqlı idi və mən də sarkacın nə qədər böyük bir yellənəcəyini bilməliydim, çünki bu, saat dizaynıma necə davam etməyimə təsir edəcək.

Bobin qurğusunu kiçik bir taxta qutunun içinə yığdım və bir keçid və güc bağlantısı əlavə etdim. Qutu, şəkil 2 -də göstərilən əsas qurğunun altındakı bir kəsik içərisinə uyğun gəlir. Optimal performans əldə etmək üçün düzəlişlər edə biləcəyim üçün hər şey sürtünməyə uyğun idi. Sürtünməni azaltmaq üçün şəkil 3 -də dik olana bir pirinç boru əlavə etdim. Sarkacın dik parçaya bağlanması üçün pin üçün 10d mismar istifadə etdim. Şəkil 5 -də sarkacın ucunda nadir torpaq maqnitini görə bilərsiniz. Maqnit polaritesinin vacib olduğunu söyləyən bir şey tapmadım. Deyəsən heç bir əhəmiyyəti yoxdur …. hansı növ səhvlər məni intuitiv şəkildə birtəhər düşünməli olduğunu düşünürəm. Ancaq heç vaxt buna əhəmiyyət verməmişəm və həmişə işlədiyimi düşünürəm. Son şəkil 9 volt DC güc mənbəyini göstərir. 1 amperlik cərəyan həddindən artıqdır … daha sonra öyrəndiyim kimi buna yaxın bir yerə ehtiyac yoxdur.

Addım 6: Sarkacın yığılması

Baza iki düym qalınlığında bir çam parçasıdır. Sarkacın yelləndiyi zaman montajı aşmamaq üçün ağır olmasını istəyirdim. Bu bir prototip olsa da, yenə də bir az bəzəmək qərarına gəldim və qırmızı sidr ağacının incə parçaları ilə bəzədim. Özümə kömək edə bilmədim!:)

Bobin modulu bazanın alt tərəfinə bağlanır (şəkil 2) və hər şey sağ tərəfə çevrilir (şəkil 3). Dik bazanın yuxarı hissəsinə daxil edilir (şəkil 4). Sürtünmə uyğunluğu. Dırnağı pirinç borudan dik vəziyyətdə daxil edin (şəkil 5). Və nəhayət, sarkacın dırnağa sıxılması (son şəkil).

Sarkacı elə düzəltdim ki, əsası ilə cüzi boşluq olsun.

Addım 7: Prototip Performans Nəticələri

Videoda işləyən sarkacın arxasına qoyduğum cədvələ baxaraq, sarkacın orta xəttin yanından keçdiyini, lakin sonuncu sətri keçmədiyini görə bilərsiniz. Bu, sarkacın 72 ilə 80 dərəcə arasında yelləndiyi bütün qövsü yerləşdirir … 75 dərəcə ətrafında təxmin edirəm. Saat üçün gəzinti qaçışını dizayn etməyin vaxtı gəldikdə bu dəyərli məlumatdır.

Mən də elektrik xəttinə bir cərəyan bağladım və əməliyyat zamanı cərəyanı izlədim. Orta cərəyanın 2 milli-amperdən bir az çox olduğunu öyrənməkdən çox məmnun oldum !!! Həqiqətən də maraqlı olan odur ki, saat batareyasını işlədə biləcəyəm. C hüceyrəli batareyalardan istifadə etsəm, batareyaları dəyişdirmədən əvvəl 5 aydan çox işləyəcəyəm. Çox da pis deyil!

Batareyalardan istifadə etməkdən həyəcanlandığımın səbəbi, necə işlədiyinin sirrini açan saata işləyən bir elektrik kabelinin olmasını istəməməyimdir. Batareyaları saatın altında gizlədirəm. Üstəlik, hər yerə qoya bilərəm.

Addım 8: Gələcəkdə…

Gördüyünüz kimi saat dizaynımın növbəti addımları ilə məşğul oldum. Dişli dişlərimi kəsdiyim üçün yanmışdım. Vallah, yorucu bir prosesdir. Bu saatlarla bir dəstə qurmaq qərarına gəlsəm, inanıram ki, gözəl bir CNC routerə sərmayə qoyacağam !!!

Dişli dişləri kəsərkən ara verərkən əllərimi kəsdim və saat çərçivəsi üzərində işə başladım. İndiyə qədər çox yaxşı!

Bu seriyadakı bir sonrakı təlimatçını düşündükcə, dişliləri dizayn etmək və qurmaq üçün keçdiyim prosesdən danışacağına inanıram.

Sonra görüşərik!

Willy