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ENCICLOPÉDIA DE RÁDIO ELETRÔNICA E ENGENHARIA ELÉTRICA Balanço eletrônico. Enciclopédia de rádio eletrônica e engenharia elétrica
Enciclopédia de eletrônica de rádio e engenharia elétrica / Radioamador iniciante O balanço de brinquedo, amado por todas as crianças, pode ser feito para balançar "para sempre". Por exemplo, tornando-os eletromecânicos. Isso exigirá um eletroímã, uma bateria e um par de contatos fechados por uma suspensão oscilante (Fig. 1). Se uma oscilação com tal dispositivo eletromecânico receber um movimento oscilatório, a cada fechamento dos contatos, uma corrente fluirá através do enrolamento do eletroímã, cujo campo magnético atrairá a armadura. É necessário apenas definir a borda de abertura da suspensão do giro em uma posição tal que os contatos fechem apenas por um momento quando a armadura se aproxima do núcleo do eletroímã, dando à armadura e, portanto, ao giro, uma porção adicional de energia cinética - assim como empurramos um balanço comum nos momentos de passagem da posição de equilíbrio.
Após a abertura dos contatos e o desaparecimento do campo magnético, o balanço por inércia passará da posição de equilíbrio, atingirá o ponto morto superior e iniciará o movimento reverso. Mas durante o movimento reverso, a suspensão oscilante não fecha o circuito de alimentação do enrolamento do eletroímã. Assim, há um "empurrão" unilateral do balanço pelo campo magnético. O balanço, ou seja, a amplitude das oscilações do balanço, depende da força do campo magnético criado pelos pulsos de corrente no enrolamento do eletroímã, do comprimento da suspensão e da distribuição da massa ao longo de seu comprimento, do atrito nos pontos de suspensão , a rigidez dos contatos e a precisão de ajuste dos momentos de fechamento e abertura. É possível, em vez de contatos mecânicos, cujo ajuste é bastante complicado, usar um interruptor eletrônico sem contato para um balanço? É este dispositivo que propomos usar em baloiços de brinquedo. Um diagrama esquemático de um balanço eletrônico sem contato é mostrado na fig. 2, a. Neles, em vez de uma âncora fixada em uma prancha de balanço, é instalado um ímã permanente pequeno, mas forte o suficiente. No diagrama, ele é mostrado como uma ferradura sobre o núcleo de um eletroímã com dois enrolamentos. O enrolamento II está incluído na base e o enrolamento I é o circuito coletor do transistor T1. O eletroímã é instalado na base do balanço exatamente na posição de seu equilíbrio.
O estado inicial do transistor é fechado, pois a base está conectada através de uma baixa resistência de enrolamento ao emissor. Neste momento, uma corrente reversa extremamente pequena da junção do coletor flui através do enrolamento do coletor, o que não tem significado prático. Quando o balanço se move em direção ao eletroímã, o ímã permanente, passando a uma pequena distância do núcleo do eletroímã, induz (induz) fem no enrolamento de base. de modo que uma tensão negativa aparece na base do transistor em relação ao emissor. Essa tensão de ativação do transistor atinge seu maior valor quando o ímã se aproxima da posição de equilíbrio, pois nesse momento a velocidade de movimento é mais alta e o fluxo magnético através da bobina de base atinge seu máximo. Por inércia, o ímã passa a posição de equilíbrio. Neste momento, a tensão negativa na base diminui acentuadamente para zero e também aumenta acentuadamente para o valor mais alto, no sinal oposto. O transistor então desliga. À medida que o ímã se afasta da posição de equilíbrio, a tensão positiva diminui, mas o transistor permanece fechado. Com o movimento reverso do ímã na base do transistor, reaparece uma tensão negativa, que aumenta gradualmente à medida que o balanço se aproxima da posição de equilíbrio e abre o transistor. Isso acontece desde que o balanço faça movimentos oscilatórios. Neste caso, sob a ação de pulsos fem induzidos no enrolamento de base, o transistor se abre periodicamente e pulsos de corrente aparecem no enrolamento do coletor, criando um campo magnético no tempo com as oscilações do balanço. Este enrolamento é conectado de modo que, quando uma corrente passa por ele, seu campo magnético atrai um ímã permanente. Como resultado, o processo oscilatório do balanço é mantido. A energia do campo magnético transmitida ao balanço é suficiente para superar o atrito nos pontos de suspensão, a resistência do ar e outros motivos que retardam o movimento. A amplitude de oscilação aumenta até que a perda de energia de movimento se torne igual à energia dada ao balanço pela bateria. Neste ponto, um modo de oscilação constante será estabelecido, que continuará até que a energia da bateria se esgote. O transistor neste caso atua apenas como uma chave eletrônica. O diodo que desvia o enrolamento do coletor evita a ocorrência de oscilações nele com uma frequência determinada pela indutância do eletroímã, a capacitância de montagem e a capacitância intra-eletrodo do transistor. O fato é que quando o transistor é aberto, ocorre um processo oscilatório, que, devido à forte conexão entre os circuitos coletor e base, pode ser não amortecido. Neste caso, a ação de controle do ímã permanente deixa de se manifestar e o balanço para. O diodo, cortando a meia onda positiva já da primeira oscilação, evita a ocorrência desse fenômeno. Na fig. 2b mostra um diagrama do mesmo dispositivo eletrônico para controlar o balanço, mas com dois transistores conectados de acordo com o circuito de um transistor composto. Essa inclusão de transistores permite aumentar os pulsos de corrente no enrolamento do coletor e, consequentemente, a amplitude das oscilações do balanço. Uma característica de ambas as versões de dispositivos eletrônicos de balanço é que eles não consomem energia da bateria na posição de repouso. Portanto, não há necessidade de introduzir um interruptor no circuito de alimentação. Para "desconectar" a bateria, basta parar o balanço. O design de um balanço eletrônico pode ser muito diversificado. Só é importante cumprir alguns requisitos gerais. Em primeiro lugar, é necessário garantir o mínimo de atrito nos locais onde o balanço é suspenso para evitar perdas desnecessárias de energia. É melhor "se as suspensões oscilantes forem anéis de arame com uma superfície lisa. Fios de seda grossos têm boa flexibilidade e pouco atrito. É muito importante que a distância entre o ímã e o núcleo do eletroímã no ponto de equilíbrio seja mínima e não exceder 2-3 mm. Você não pode fazer o balanço sozinho, mas use os de brinquedo prontos (veja a foto no título do artigo). Sua suspensão de algodão fino deve ser substituída por uma de arame e fixada em uma barra horizontal com anéis de arame. A partir de baixo, um ímã permanente de ferrite ou um ímã plano de uma trava magnética deve ser colado na placa de balanço (instalada nas portas das mesas de cozinha, mesas de cabeceira). Se o ímã existente for grande, não tente dividi-lo com golpes de martelo - ele desmagnetizará. Você pode separar uma parte do ímã apertando-o em um torno ou quebrando-o sem bater nele. Observe: quanto mais forte o ímã, melhor o interruptor eletrônico funcionará. A estrutura dos enrolamentos do eletroímã é uma manga de papelão com bochechas ao longo das bordas ou uma bobina usinada de algum material isolante (Fig. 3). Enrole os dois enrolamentos ao mesmo tempo, juntando dois fios PET!-1 ou PEL 0,1-0,15, até encher o quadro: 1; 1º quadro. Dentro da estrutura, insira um núcleo usinado em aço macio exatamente nas suas dimensões internas. É aconselhável recozer o núcleo acabado e depois resfriá-lo lentamente. O eletroímã é instalado sob a tampa da base oscilante de forma que a extremidade do núcleo fique nivelada com o plano superior da tampa da base. Para fazer isso, um furo correspondente deve ser feito na tampa da base.
Todas as outras partes também são colocadas na base do balanço: uma placa de circuito com um transistor e um diodo e duas baterias 3336L conectadas em série (B1). Em geral, o transistor e o diodo podem ser montados diretamente nos terminais dos enrolamentos do eletroímã, se forem rígidos o suficiente. A bateria pode ser fixada na base com um suporte de estanho e todas as conexões podem ser feitas com qualquer fio isolado. Se a instalação da parte eletrônica for feita exatamente de acordo com o esquema e todos os detalhes estiverem em ordem, nenhum ajuste será necessário - vale a pena empurrar levemente o balanço para desequilibrá-lo, pois eles começam a oscilar com amplitude cada vez maior . Se o balanço não funcionar quando você ligá-lo pela primeira vez, ligue um miliamperímetro de 100 mA em série com a bateria. Em seguida, troque os fios de um dos enrolamentos. Quando ligado corretamente, a seta do dispositivo se desviará acentuadamente se um ímã permanente for rapidamente levado ao núcleo do eletroímã. Autor: V. Ivanov; Publicação: N. Bolshakov, rf.atnn.ru
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