Pentru un copil, și cu asamblare bună, puteți dezvolta ideea, de exemplu, într-un suvenir de birou.
Baza jucăriei este un simplu circuit deasupra capului (deși, desigur, este mai bine să o faceți pe o placă), constând dintr-un tranzistor, o diodă și o bobină special înfăşurată ascunsă în partea de jos. „Șezul” leagănului este un magnet, este mai bine să alegeți unul din neodim, există o mulțime acum, deși unul obișnuit se va descurca bine.
Bobina se înfășoară fir dublu fiecare cu o secțiune transversală de aproximativ 0,25-0,3, aproximativ 1500 de spire, adică 2 fire de cupru sunt luate în paralel și înfășurate pe o bobină. Diagrama arată că capătul primului fir este conectat la începutul celui de-al doilea. Am ales forma bobinei din motive logice: ovală, pentru că un magnet care trece peste el va interacționa mai bine pe lungimea diagonalei mai mari a elipsei. Nu am folosit nucleul, așa că puteți experimenta cu el. Este mai bine să-l înfășurați cu atenție, să vă întoarceți, dar nu este necesar.
Un tranzistor cu conducție directă, puteți lua MP39...42, orice diodă, o baterie obișnuită de 1,5 volți. Pentru comoditate, este mai bine să faceți o schimbare.
Îmi cer scuze pentru asamblarea improvizată, dar am făcut-o în anii de școală din pur entuziasm folosind o diagramă din vechiul caiet al tatălui meu cu diagrame, așa că nu se știe cu adevărat de unde provine și am vrut doar să văd cum funcționează. cât mai repede posibil.
Pornește simplu, pornește dispozitivul și împinge magnetul, după câteva secunde vei observa cât de intens începe să oscileze pendulul. Sistemul va funcționa mai bine dacă poate crea rezonanță, de ex. egalitatea frecvențelor de funcționare ale circuitului și frecvența naturală a pendulului, care se calculează prin formula. Aici acest lucru se realizează prin ajustarea tuturor parametrilor pendulului. Este mai bine să fixați biela pe 2 rulmenți, și nu pe 1, ca al meu.
Leagănul lui Newton.
Buna ziua. Zilele trecute am decis să fac ceva interesant și educativ pentru fiul meu; atenția mea s-a concentrat asupra pendulului lui Newton sau, așa cum îi spun unii, leagănului lui Newton (și uneori chiar și mingilor lui Newton).
El este sistem mecanic, care a fost inventat de un actor englez în 1967, numele lui era Simon Prebble.
Desigur, ați văzut acest pendul în clasa de fizică; profesorul, folosind exemplul său, le explică copiilor cum se transformă energia de diferite tipuri una în alta, de exemplu, energia potențială în energie cinetică și invers.
Instrumente pe care le-am folosit:
1) Clești.
2) Ciocanul.
3) Barba.
4) Dosar.
5) Fier de lipit.
6) Dispozitive de tăiat sârmă.
7) Penseta.
Singurele materiale de care aveam nevoie pentru realizarea pendulului au fost:
1) Rulment.
2) Colofoniu.
3) Lipire.
4) Sârmă de cupru (subțire).
5) Sârmă groasă de cupru (patru milimetri pătrați).
6) Fire.
7) Lipici.
Pentru început, aș vrea să vorbesc puțin despre cum am scos bilele din rulment. Doar că un prieten mi-a spus că el și prietenul lui le-au scos nu în totalitate în siguranță, s-ar putea chiar spune că nu metoda sigurași aproape că și-au pierdut ochii. A spus că a așezat rulmentul pe o suprafață dură, a lovit cușca cu un ciocan și bilele s-au împrăștiat (două bile s-au pierdut). Nu mi-am asumat acest risc și am început să-l demontez.
Mai întâi am scos sigiliile.
Apoi, așezând șiragul pe separator (unde sunt niturile), cu o ușoară mișcare de ciocan, am nituit și îndoit separatorul pe cealaltă parte în mai multe locuri și l-am demontat cu un clește.
Apoi, după ce au grupat toate bilele, am folosit un clește pentru a muta inelul interior spre inelul exterior.
Cu astfel de manipulări simple am reușit să scot cu ușurință mingile fără să mă rănesc pe mine sau pe alții. Mai mult, nici o minge nu mi-a părăsit câmpul vizual.
Apoi, am folosit un fișier pentru a curăța zona în care aș lipi inelul.
Am dat acestui loc o clătire bună cu colofoniu.
Am găsit o bucată de sârmă cu secțiune transversală mică în coșuri de gunoi. Am scos o venă cu cleștele.
Și a făcut inele din ea.
Am lipit inelele pe minge. Am încercat să o păstrez cât mai dreaptă.
După cum se spune, prima minge este noduroasă. Am supraexpus vârful fierului de lipit la minge și s-a întunecat (a primit o arsură termică: cu ochiul:).
Pentru a mă asigura că inelele sunt cel puțin puțin asemănătoare între ele, le-am verificat cu cele deja pregătite. Apoi a făcut aceleași manipulări cu bilele rămase.
Drept urmare, am ajuns să am șapte Cheburashka nu foarte frumoase (pătate cu colofoniu), iar una dintre ele a devenit Negroid.
După prelucrare cu pâslă cu pastă goy. (Chiar și afro-americanul a început să strălucească). După cum mi-am dat seama în timpul testelor, nu ar fi trebuit să pun bilele pe magnet, s-au magnetizat și au trebuit să fie demagnetizate. Am făcut asta folosind o bobină magnetică fără cadru luată de la un televizor vechi care nu funcționează. Informațiile pentru cei care doresc să demagnetizeze aceste bobine sunt disponibile numai pe televizoarele de stil vechi cu tub catodic; în caz contrar, aproape orice bobină fără cadru este potrivită. Și încă un detaliu, tensiunea furnizată bobinei trebuie să fie variabilă.
Apoi, există un proces lung și dureros de trecere a firului prin inele.
După ce am curățat izolația dintr-un fir cu o secțiune transversală de patru milimetri pătrați, am început să fac cadrul viitorului pendul.
La început am făcut un cadru ca în fotografia de jos, dar a fost ineficient, s-a dovedit a fi prea scăzut (nu a fost suficientă accelerație) și a luat o parte din energia bilelor (antenele care țineau bilele se legănau).
Și s-a decis să se facă o structură mai puternică și puțin mai înaltă.
Am legat firele, făcând mai multe spire. Acest lucru se face astfel încât atunci când reglați locația bilelor prin rotirea firului, acesta să nu se învârtească înapoi sub greutatea bilelor legate de el. De la început am legat pur și simplu firele de o parte a cadrului rezultat.
Apoi (în timp ce se ajusta) l-a legat de altă grindă.
Și la final, am reglat bilele (prin răsucirea firului pe grinda) astfel încât să se alinieze într-un rând cât mai precis posibil, pentru că asta depinde și de cât timp se va face clic. Dupa reglaj fin, am aplicat peste firele legate de grinda o cantitate mică de lipici, asigurându-le astfel de defilarea și deplasarea de-a lungul fasciculului.
Funcționarea unui număr mare de dispozitive și mașini se bazează pe proprietățile electromagnetului. Majoritatea pendulelor din ceasurile electrice moderne sunt, de asemenea, conduse de un electromagnet. Să încercăm să înțelegem motivele care fac pendulul electric să se balanseze neobosit și vom face noi înșine un mic model al acestuia.
Pentru aceasta vom avea nevoie de: un electromagnet de casă, la fel ca și când am făcut un clopoțel electric, tablă, una sau două baterii sau un transformator descendente.
Pendulul este tăiat din tablă conform modelului prezentat în figura 1. Orificiul interior este decupat cu o daltă de-a lungul liniilor desenului, lovind mânerul cu un ciocan. Pentru a face acest lucru, tabla cu desenul imprimat pe ea este așezată pe o placă plată din lemn de esență tare. Apoi, după ce curățați bavurile ascuțite ale găurii cu o pilă, tăiați întreaga figura pendulului cu foarfece obișnuite de-a lungul conturului exterior. După aceasta, șlefuiți din nou toate marginile cu o pilă fină și rulați banda de jos - limba - într-un tub mic. Când este pliat, va servi ca capăt obișnuit ponderat al unui pendul. În partea superioară a figurinei, găuriți sau perforați o mică gaură cu o punte de oțel, ale cărei margini trebuie șlefuite cu grijă cu șmirghel fin. Această gaură mică este folosită pentru a pune pendulul. un ac gros de oțel sau o bucată de ac de tricotat bătută în partea superioară a stâlpului vertical C (Fig. 2).
Pendulul trebuie atârnat pe un ac, astfel încât partea sa inferioară, rulată într-un tub, să fie situată chiar deasupra capetelor polilor proeminenti ai magnetului, aproape atingându-le, dar
atunci când se balansează, nu ar atinge capetele proeminente ale miezului.
Pentru a evita frecarea pendulului pe un suport de lemn, așezați pe axă o bucată mică de tub de cupru cu margini bine lustruite. Două cuie de cupru trebuie instalate pe părțile laterale ale proeminenței superioare a pendulului. Ei vor împiedica pendulul să se balanseze prea departe.
Curentul electric este alimentat de la o baterie sau un transformator (4 - 6 volți), conform diagramei prezentate în Figura 2. Toate conexiunile firelor trebuie să fie bine curățate și lipite.
În figura 2 vedeți un întrerupător de sârmă subțire și elastic P. Întrerupătorul asigură oscilația continuă a pendulului. Prima balansare a pendulului trebuie făcută cu o mișcare ușoară a degetului, aducându-l partea laterală la întrerupător. În acest caz, circuitul electric va fi închis printr-unul dintre pinii superiori, curentul va trece prin înfășurarea electromagnetului, iar miezul său va atrage instantaneu capătul ponderat inferior al armăturii. De îndată ce partea inferioară a pendulului este trasă în jos, lanțul se deschide și pendulul se deplasează pe partea opusă. Aici, cealaltă parte a pendulului va întâlni din nou un întrerupător, care va face ca magnetul să tragă pendulul în jos.
Pendulul se va balansa în acest fel până când veți deconecta întregul model de la sursa de curent - un transformator sau baterie.
Un model foarte interesant de pendul electric poate fi realizat sub forma unui leagan, iar pe scaun se poate atasa o figurina Pinocchio decupata din hartie sau pluta. Omulețul - eroul preferat al copiilor - va zbura în sus și va cădea în cel mai misterios mod.
Alte vederi originale ore. Ceasurile propuse în acest manual, deși și ele electronice, folosesc mișcarea oscilativă a unui pendul pentru a ține timpul. Acesta este așa-numitul ceas cu pendul liber.
Precizia unui astfel de ceas depinde de proiectarea pendulului său, de minimizarea influenței temperaturii, de metoda de furnizare a energiei care susține mișcarea oscilativă a pendulului și de primire a energiei din pendul. Într-un ceas mecanic clasic, acest lucru se realizează printr-un mecanism de prindere și un set de viteze.
Pentru ca acuratețea ceasului să fie cât mai bună, pendulul trebuie să oscileze absolut liber, negravat de mecanisme. Iar energia este transferată în porțiuni foarte mici în momentul în care pendulul se află în poziția inferioară și numai în cazul în care amplitudinea oscilațiilor pendulului scade sub valoare admisibilă. Transferul energiei în doze prea mari determină o creștere a amplitudinii vibrațiilor, ceea ce duce la o scădere a preciziei. Amplitudinea oscilațiilor pendulului nu trebuie să depășească câteva grade.
Schema schematică a ceasului
Baza unui ceas cu pendul este o structură cu un rulment cu un magnet de neodim atașat la capăt. La bază se află o bobină de inducție. Ca urmare a mișcării pendulului direct deasupra bobinei, în bobină este indusă o tensiune, care este transmisă microprocesorului PIC12F683, care analizează tensiunea indusă și, la momentul potrivit, alimentează bobina cu un impuls de tensiune care menține mișcarea pendulului.
- Când magnetul de la capătul pendulului se apropie de bobină, tensiunea indusă în bobină este negativă,
- când trece peste mijlocul bobinei, tensiunea are o valoare zero,
- când se îndepărtează – o valoare pozitivă.
Amplitudinea impulsurilor induse în bobină depinde de viteza de mișcare a magnetului deasupra bobinei și, în consecință, de amplitudinea oscilațiilor pendulului. Măsurând tensiunea după un timp strict definit de trecere a punctului de echilibru prin pendul, este posibil să se estimeze care este amplitudinea oscilațiilor și, prin urmare, dacă trebuie furnizat un impuls stimulatorului de oscilație sau nu. Cu cât factorul de calitate al sistemului este mai mare, cu atât mai rar va fi necesar să se creeze acest impuls.
Pentru afișarea orei se folosește un mecanism de ceas cu cuarț, alimentat de o baterie de 1,5 V. În acesta, scoatem placa cu rezonatorul de cuarț și circuitul, folosind doar mecanismul în sine. Conectam cablurile bobinei motorului la porturile microcontrolerului. MK generează un impuls în fiecare secundă pe rând la una sau a doua ieșire a bobinei.
În total, au fost realizate mai multe ceasuri diferite cu lungimi diferite de pendul. Cel mai mare a fost un pendul cu o lungime de 1000 mm, unde jumătatea perioadei de oscilație a fost de exact 1 secundă. Au existat și semiperioade de oscilație de 1/3 secundă (110 mm) și 1/4 secundă (60 mm). Astfel, impulsul pentru motorul pas cu pas a fost generat, respectiv, pentru prima, a treia sau a patra trecere a pendulului peste punctul de echilibru.
Ceasul este alimentat baterie litiu-ion tip 18650, vor rezista câteva luni de lucru. Procesorul folosește un stabilizator LM385-1.2, care produce o tensiune de 1,2 volți. Când procesorul detectează că tensiunea bateriei a scăzut sub 3,28 V, alarmează la fiecare două secunde. Cronometrul poate funcționa și cu o baterie cu o tensiune de până la 2 V, dar o descărcare atât de profundă ar trebui evitată din cauza posibilității de deteriorare a bateriei.
Bobina de inducție trebuie să aibă câteva mii de spire. În acest ceas au fost înfășurate 2000-3000 de spire de 0,12 sârmă. Bobinele nu au miez și sunt înfășurate pe un cadru cu diametrul de 6 mm. Tija pendulului trebuie să fie realizată dintr-un material cu cel mai mic coeficient de dilatare termică posibil; o tijă din fibră de carbon este o alegere bună. Lungimea pendulului trebuie selectată astfel încât să se obțină perioada necesară de oscilație. Este necesar să se țină cont de posibilitatea de reglare fină a perioadei de oscilație, care este servită de o greutate suplimentară plasată pe pendul - o piuliță de alamă, a cărei rotație modifică distribuția masei pe pendul.
Atenție: materialele feromagnetice precum cuiele și șuruburile din oțel nu trebuie să fie amplasate lângă magnetul de la capătul pendulului. De asemenea, aveți grijă la elementele din alamă și cupru. Un magnet care se mișcă în imediata lor apropiere excită curenți turbionari în ele, care încetinesc mișcarea magnetului. Prin urmare, baza ceasului trebuie să fie din lemn, plastic, laminat, marmură etc.
Circuitul electronic conține doar un procesor într-un suport, o diodă zener printr-un rezistor de 100 kohm și conectori pentru o baterie, bobină și motor pas cu pas. Circuitul a fost asamblat pe un mic placă de circuit imprimat, tăiat dintr-o farfurie universală. Fișierele hexadecimale care conțin firmware-ul procesorului - .
Unele case le au - un ceas antic mare într-un dulap de mahon lustruit, cu un pendul și două greutăți mari strălucitoare pe lanțuri. Există ceva misterios ascuns în astfel de ceasuri - prin ele, parcă timpul însuși ne vorbește despre trecut, prezent și viitor...
Am visat foarte multă vreme la un ceas cu pendul, dar cumva nu am primit unul ca moștenire de la verii mei al doilea, iar în magazinele de second hand au cerut genul de bani pentru care s-ar putea cumpăra o mașină destul de decentă. ca un VAZ.
Dar într-o zi, într-un magazin, am dat de un ceas de perete digital obișnuit - și cu exact cadranul pe care îl văzusem în visele mele. Fără să mă gândesc de două ori, le-am cumpărat - nu erau deloc scumpe. L-am cumpărat pentru că mi-au apărut instantaneu în gând - ceasul la care visasem de atâta timp și care se deosebește de cele electronice doar într-un dulap cu ușă vitată și pendul care se balansează regulat. Dar voi încerca să fac singur dulapul și pendulul!
Carcasa ceasului provenea dintr-un raft vechi - am tăiat-o pe lungime în două părți inegale, iar cea mai mică, lată de 120 mm, a devenit baza dulapului. Ei bine, din scândurile rămase după această operație, am decupat semifabricate pentru ușă și le-am lipit rășină epoxidicăși l-a glazurat. Apropo, cel în formă de W este destul de potrivit pentru fixarea sticlei. profil din plastic- acesta este de obicei folosit pentru instalarea „motoarelor” în dulapuri și rafturi de cărți, cu toate acestea, a făcut o treabă bună în înlocuirea mărgelelor de sticlă atunci când stătea ușa.
Cea mai mare dificultate a fost cauzată de reproducerea mecanismului pendulului. Desigur, ar fi posibil să se proiecteze un pendul real care să stabilească precizia unui ceas electronic, dar nu exista niciun motiv pentru a crea un dispozitiv atât de complex și am dezvoltat un dispozitiv electromecanic mult mai simplu, care imită complet mișcările unui pendul. .
Pendulul este o tijă realizată dintr-un tub de duraluminiu lustruit cu diametrul de 12×1 mm, având un punct de suspensie pe o linie care îl împarte în raport de 1:2. Balamaua pentru suspensie este un suport de oțel cu două șuruburi de fixare M5 cu capete conice înșurubate în ea. În tija pendulului sunt găurite două găuri cilindrice cu diametrul de 2 mm. În partea de jos a pendulului, sunt atașate un disc decorativ și o greutate - primul este format dintr-un disc compact, iar al doilea dintr-o bandă de oțel. Dacă este necesar, prin scăderea sau creșterea sarcinii, puteți modifica frecvența oscilațiilor pendulului.
1—ceas electronic; 2— corp dulap; 3—electromagnet; 4—ancoră pendulului; 5—uşă dulap; 6—jumper pentru atașarea întrerupătoarelor; 7—bucla; 8—petala de contact a comutatorului; 9—dirijor; 10—balama pendulului; 11—raft pentru montarea unui ceas electronic și a unui pendul; 12—tija pendulului; 13 — imitația unei greutăți de ceas; 14—imitarea unui disc pendul; 15—peretele din spate al carcasei; 16—greutate pendulului
1—petală de contact (textolit acoperit cu folie s2); 2 - fir de conectare; 3 — carcasă întrerupător (D16 foaia 1.5); 4-săibă (polietilenă); 5 — șurub de centrare arc de întoarcere; 6—arc de retur; 7—tija de centrare a arcului de retur
A—pendulul începe să se miște, în timp ce contactorul atinge lama de contact a primului comutator, pornind astfel circuitul de alimentare al electromagnetului; B — când armătura se apropie de axa electromagnetului, petala de contact alunecă de pe contactor — și circuitul de alimentare al electromagnetului este întrerupt; B - după oprirea într-un punct mort, pendulul începe să se miște în direcția opusă, contactorul atinge lama de contact a celui de-al doilea comutator și pornește circuitul de alimentare al electromagnetului.
Numerele de pe diagramă indică:
1—electromagnet; 2—ancoră pendulului; 3—dirijor; 4—tijă pendulului; 5—axa de balansare a pendulului; 6—comutatoare
O ancoră este fixată în partea de sus a tijei pendulului - va necesita o bandă de oțel moale (recoace) de 4 mm grosime. Pentru a-l atașa la tijă, se taie un filet M12x0,5 mm în orificiul găurit în ancoră.
„Motorul” pendulului este un electromagnet - poate fi realizat dintr-un transformator de ieșire sau dintr-un șoc de la unul vechi receptor cu tub sau difuzor difuzor. Trebuie doar să sortați miezul său, constând din plăcile dreptunghiulare principale în formă de W și de închidere, acestea din urmă trebuie îndepărtate (nu vor fi necesare pentru electromagnet), iar un miez nou ar trebui să fie pliat din primul în formă. a unei litere groase „W”. Înfășurarea va trebui să fie rebobinată în conformitate cu cantitatea de curent pe care o poate furniza sursa - de exemplu, Încărcător Pentru telefon mobil. Practica a arătat că atunci când se folosește o sursă curent continuu cu o tensiune de 5 V, o înfășurare din sârmă de tip PE cu diametrul de 0,3 mm este destul de potrivită atunci când este înfășurată în vrac până la umplerea cadrului. Apropo, cel mai convenabil este să vânt cu ajutorul foreza, asigurat într-o menghină de masă. Cadrul în sine va trebui fixat pe o tijă filetată folosind două perechi de șaibe și piulițe și tija din mandrina de burghiu.
Din păcate, nu se va putea pune pendulul în mișcare folosind un singur electromagnet - veți avea nevoie de două comutatoare care pornesc electromagnetul doar în acele momente în care armătura pendulului se mișcă în direcția sa.
Fiecare dintre comutatoare constă dintr-o petală de contact realizată din folie PCB unilaterală. Petala este articulată într-o carcasă din duraluminiu și este ținută în poziție verticală folosind o pereche de arcuri.
Procesul de comutare a unui electromagnet este prezentat în diagramă. Când armătura se deplasează spre electromagnet, contactorul montat pe tija pendulului atinge partea conductoare a lobului de contact al primului comutator, pornind alimentarea electromagnetului. Acesta din urmă începe să atragă armătura spre sine, dar când se apropie de centrul electromagnetului, petala de contact alunecă de pe contactor, întrerupând circuitul de putere, iar pendulul continuă să se miște prin inerție. Următoarea calea contactorului este partea izolată a lobului de contact al celui de-al doilea comutator, astfel încât contactorul îl va devia liber și va continua să se miște până când se oprește la un punct mort, apoi se va balansa către electromagnet și la jumătatea drumului spre acesta. contactorul va atinge partea conductoare a lobului de contact al celui de-al doilea comutator, pornind astfel electromagnetul. Ei bine, atunci procesul se va repeta atâta timp cât dispozitivul este conectat la o sursă de alimentare.
Asta e tot, de fapt.
Asamblarea mecanismului pendulului nu este dificilă. Principalul lucru aici este să asigurați un spațiu minim între armătură și electromagnet (aproximativ 0,5 mm) și să reglați poziția petalelor de contact ale comutatorului față de contactor. Pentru a pune pendulul în mișcare, trebuie doar să-l balansați.
Ceasul va fi imposibil de distins de ceasurile cu pendul antice adevărate dacă două „greutăți” sunt suspendate pe lanțuri în spatele ușii de sticlă - cel mai simplu mod de a le face este din resturi de țevi de duraluminiu, care ar trebui lustruite pentru a străluci o oglindă.
În plus, acuratețea percepției unui ceas va fi influențată în mare măsură de grija acordată finisării carcasei acestuia.
Ați observat o greșeală? Selectați-l și faceți clic Ctrl+Enter sa ne anunte.
