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ENCYCLOPÉDIE DE LA RADIOÉLECTRONIQUE ET DU GÉNIE ÉLECTRIQUE Balançoire électronique. Encyclopédie de l'électronique radio et de l'électrotechnique
Encyclopédie de l'électronique radio et de l'électrotechnique / Radioamateur débutant La balançoire jouet, appréciée de tous les enfants, peut être conçue pour se balancer "pour toujours". Par exemple, en les rendant électromécaniques. Cela nécessitera un électroaimant, une batterie et une paire de contacts fermés par une suspension oscillante (Fig. 1). Si une balançoire avec un tel dispositif électromécanique reçoit un mouvement oscillatoire, alors à chaque fermeture des contacts, un courant traversera l'enroulement de l'électroaimant, dont le champ magnétique attirera l'armature. Il suffit de régler le rebord d'ouverture de la suspension oscillante dans une position telle que les contacts ne se ferment que pendant un moment lorsque l'armature s'approche du noyau de l'électroaimant, donnant à l'armature, et donc à l'oscillation, une partie supplémentaire d'énergie cinétique - tout comme on pousse un swing ordinaire au moment de passer la position d'équilibre.
Après ouverture des contacts et disparition du champ magnétique, la balançoire par inertie va passer la position d'équilibre, atteindre le point mort haut et amorcer le mouvement inverse. Mais lors du mouvement inverse, la suspension oscillante ne ferme pas le circuit d'alimentation de l'enroulement de l'électroaimant. Ainsi, il y a une "poussée" unilatérale de la balançoire par le champ magnétique. L'oscillation, c'est-à-dire l'amplitude des oscillations d'oscillation, dépend de la force du champ magnétique créé par les impulsions de courant dans l'enroulement de l'électroaimant, de la longueur de la suspension et de la répartition de la masse sur sa longueur, du frottement aux points de suspension , la rigidité des contacts et la précision du réglage des moments de leur fermeture et de leur ouverture. Est-il possible, à la place de contacts mécaniques dont le réglage est assez compliqué, d'utiliser un interrupteur électronique sans contact pour une balançoire ? C'est ce dispositif que nous proposons d'utiliser dans les balançoires jouets. Un diagramme schématique d'une balançoire électronique sans contact est illustré à la fig. 2, un. En eux, au lieu d'une ancre fixée sur une balançoire, un aimant permanent petit mais suffisamment puissant est installé. Dans le diagramme, il est représenté comme un fer à cheval sur le noyau d'un électroaimant à deux enroulements. L'enroulement II est inclus dans la base et l'enroulement I est le circuit collecteur du transistor T1. L'électroaimant est installé à la base de la balançoire exactement à la position de leur équilibre.
L'état initial du transistor est fermé, puisque la base est reliée par une faible résistance d'enroulement à l'émetteur. À ce moment, un courant inverse extrêmement faible de la jonction du collecteur traverse l'enroulement du collecteur, ce qui n'a aucune signification pratique. Lorsque la balançoire se dirige vers l'électro-aimant, l'aimant permanent, passant à une petite distance du noyau de l'électro-aimant, induit (induit) la force électromotrice dans l'enroulement de base. de sorte qu'une tension négative apparaît à la base du transistor par rapport à l'émetteur. Cette tension d'amorçage du transistor atteint sa valeur la plus élevée lorsque l'aimant se rapproche de la position d'équilibre, car à ce moment la vitesse de déplacement est la plus élevée et le flux magnétique à travers la bobine de base est à son maximum. Par inertie, l'aimant passe la position d'équilibre. À ce moment, la tension négative sur la base diminue fortement jusqu'à zéro et augmente également fortement jusqu'à la valeur la plus élevée, dans le signe opposé. Le transistor se bloque alors. Lorsque l'aimant s'éloigne de la position d'équilibre, la tension positive diminue, mais le transistor reste fermé. Avec le mouvement inverse de l'aimant sur la base du transistor, une tension négative réapparaît, qui augmente progressivement à mesure que la balançoire se rapproche de la position d'équilibre et ouvre le transistor. Cela se produit tant que la balançoire fait des mouvements oscillatoires. Dans ce cas, sous l'action des impulsions de force électromotrice induites dans l'enroulement de base, le transistor s'ouvre périodiquement et des impulsions de courant apparaissent dans l'enroulement de collecteur, créant un champ magnétique au rythme des oscillations de la balançoire. Cet enroulement est connecté de sorte que lorsqu'un courant le traverse, son champ magnétique attire un aimant permanent. En conséquence, le processus oscillatoire du swing est maintenu. L'énergie du champ magnétique transmise à la balançoire est suffisante pour surmonter le frottement dans les points de suspension, la résistance de l'air et d'autres raisons qui ralentissent le mouvement. L'amplitude d'oscillation augmente jusqu'à ce que la perte d'énergie de mouvement devienne égale à l'énergie donnée au balancement par la batterie. À ce stade, un mode d'oscillation constant sera établi, qui continuera jusqu'à ce que la batterie soit épuisée. Le transistor dans ce cas agit uniquement comme un interrupteur électronique. La diode shuntant l'enroulement du collecteur empêche l'apparition d'oscillations dans celui-ci avec une fréquence déterminée par l'inductance de l'électroaimant, la capacité de montage et la capacité intra-électrode du transistor. Le fait est que lorsque le transistor est ouvert, un processus oscillatoire se produit qui, en raison de la forte connexion entre les circuits de collecteur et de base, peut être non amorti. Dans ce cas, l'action de commande de l'aimant permanent cesse de se manifester et la rotation s'arrête. La diode, coupant l'alternance positive déjà de la première oscillation, empêche l'apparition de ce phénomène. Sur la fig. La figure 2b montre un schéma du même dispositif électronique de commande du swing, mais avec deux transistors connectés selon le circuit d'un transistor composite. Cette inclusion de transistors vous permet d'augmenter les impulsions de courant dans l'enroulement du collecteur et, par conséquent, l'amplitude des oscillations de la balançoire. Une caractéristique des deux versions des dispositifs de balancement électroniques est qu'ils ne consomment pas d'énergie de la batterie en position de repos. Il n'est donc pas nécessaire d'introduire un interrupteur dans le circuit d'alimentation. Pour "déconnecter" la batterie, il suffit d'arrêter la balançoire. La conception d'une balançoire électronique peut être très diversifiée. Il est seulement important de se conformer à certaines exigences générales. Tout d'abord, il est nécessaire d'assurer un minimum de frottement aux endroits où la balançoire est suspendue afin d'éviter une perte d'énergie inutile. Il est préférable que les suspensions oscillantes soient des anneaux de fil à surface lisse. Les fils de soie épais ont une bonne flexibilité et peu de frottement. Il est très important que la distance entre l'aimant et le noyau de l'électroaimant au point d'équilibre soit minimale et ne dépasser 2-3 mm. Vous ne pouvez pas faire la balançoire vous-même, mais utilisez des jouets prêts à l'emploi (voir la photo dans le titre de l'article). Leur fine suspension en coton doit être remplacée par une suspension en fil et fixée sur une barre horizontale avec des anneaux en fil de fer. Par le bas, un aimant permanent en ferrite ou un aimant plat d'une serrure magnétique doit être collé sur la balançoire (installée sur les portes des tables de cuisine, des tables de chevet). Si l'aimant existant est de grande taille, n'essayez pas de le fendre avec des coups de marteau - il se démagnétisera. Vous pouvez séparer une partie de l'aimant soit en le serrant dans un étau, soit en le cassant sans le heurter. Attention : plus l'aimant est puissant, mieux l'interrupteur électronique fonctionnera. Le cadre des enroulements d'électroaimant est un manchon en carton avec des joues le long des bords ou une bobine usinée à partir d'un matériau isolant (Fig. 3). Enroulez les deux enroulements en même temps, en associant deux fils PET!-1 ou PEL 0,1-0,15, jusqu'à ce que la trame soit remplie : 1 ; 1ère trame. À l'intérieur du cadre, insérez un noyau usiné en acier doux exactement à ses dimensions internes. Il est conseillé de recuire le noyau fini, puis de le refroidir lentement. L'électroaimant est installé sous le couvercle de la base pivotante de manière à ce que l'extrémité du noyau affleure le plan supérieur du couvercle de la base. Pour ce faire, un trou correspondant doit être découpé dans le couvercle de base.
Toutes les autres pièces sont également placées à la base de la balançoire : un circuit imprimé avec un transistor et une diode et deux batteries 3336L connectées en série (B1). En général, le transistor et la diode peuvent être montés directement aux bornes des bobinages de l'électroaimant, s'ils sont suffisamment rigides. La batterie peut être fixée à la base avec un support en étain et toutes les connexions peuvent être effectuées avec n'importe quel fil isolé. Si l'installation de la partie électronique est effectuée exactement selon le schéma et que tous les détails sont en bon état, aucun réglage n'est nécessaire - cela vaut la peine de pousser légèrement la balançoire pour la déséquilibrer, car ils commencent à se balancer avec une amplitude toujours croissante . Si la balançoire ne fonctionne pas lorsque vous l'allumez pour la première fois, allumez un milliampèremètre de 100 mA en série avec la batterie. Échangez ensuite les fils de l'un des enroulements. Lorsqu'il est correctement allumé, la flèche de l'appareil s'écartera brusquement si un aimant permanent est rapidement amené au cœur de l'électroaimant. Auteur : V. Ivanov ; Publication : N. Bolchakov, rf.atnn.ru
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