Часы на транзисторе. Энциклопедия радиоэлектроники и электротехники

Энциклопедия радиоэлектроники и электротехники / Часы, таймеры, реле, коммутаторы нагрузки

 Комментарии к статье

Основный элементом обычных механических часов является маятник или баланс, которые приводятся в движение гирей или пружиной. Такие часы требуют регулярного и частого подзавода, что создает определенные неудобства.

Многие конструкторы долгое время работали над проблемой создания часов без гири и пружины, в результате появились электромеханические часы. В них маятник приводится в движение электромагнитом, который питается от источника электрического тока. Когда маятник приближается к положению равновесия (рис. 1), контакты, связанные с ним, замыкаются, и по обмотке электромагнита протекает ток. На маятнике укреплен якорь из мягкого железа, который притягивается неподвижным электромагнитом.

Рис. 1. Устройство электрических контактных часов.

Электромеханические часы очень экономно расходуют энергию батареи и обладают хорошей точностью хода. Но и у них есть слабое место - контакты, замыкающие цепь электромагнита. Ведь только за один год им приходится замыкаться миллионы раз, поэтому через некоторое время электрические часы начинают работать неточно. А если часы совсем маленькие, например наручные, то миниатюрные контакты в них работают еще более ненадежно.. С появлением транзисторов оказалось возможным создать бесконтактные электрические часы.

Схема электрических бесконтактных часов на транзисторе показана на рис. 2. На маятнике укреплен постоянный магнит, при движении которого в витках неподвижной катушки наводится эдс. Одна из обмоток катушки включена между базой и эмиттером транзистора, вторая -- в цепь коллектора.

Рис. 2. Электрическая схема часов на транзисторе.

Центр маятника (магнита) пересекает ось катушки в положении равновесия. При колебаниях маятника в катушке L1 наводится эдс, форма которой иллюстрируется кривой 1 (рис. 3). На этом рисунке кривые, проведенные сплошной чертой, представляют эпюры напряжений и токов, возникающих при движении маятника слева направо, а пунктиром - справа налево. Концы обмотки катушки L1 включены так, что, когда маятник подходит к положению равновесия, на базе транзистора появляется отрицательное относительно эмиттера напряжение. Оно возникает при приближении магнита к катушке, вследствие увеличения магнитного потока, пересекающего ее витки. В положении равновесия магнитный поток через катушку достигает максимума. В этот момент напряжение становится равным нулю. Далее магнитный поток начинает уменьшаться и эдс меняет знак на обратный. Когда магнит отходит далеко от катушки, напряжение на ее концах почти исчезает. Во время второго полупериода картина повторяется: при приближении магнита к катушке в обмотке L1 наводится такая эдс, что на базе напряжение отрицательно. Под действием этого импульса напряжения в цепи базы проходит ток (кривая 2) и транзистор отпирается (рис. 3).

Рис.3. Эпюры напряжения, тока а анергии маятника для схемы часов, приведенной на рис. 2.
А - амплитуда колебаний маятника,
О - положение равновесия.

Направление витков катушки L2, включенной в цепь коллектора, таково, что, когда по ней проходит ток коллектора (кривая 3) магнит притягивается к катушке. Его движение ускоряется.

Частота колебаний маятника как и в обычных часах почти полностью определяется его физическими параметрами: длиной и распределением массы. Масса маятника в основном определяется магнитом и деталями его крепления. С маятником связывают стрелочный механизм с циферблатом, и часы готовы.

Конструкция часов. Для изготовления часов на транзисторе вполне пригодны любые маятниковые часы или "ходики". В них необходимо лишь переделать спусковое устройство и, конечно, удалить пружину или гирю; их функции будет выполнять батарея.

В обычных часах спусковое устройство, приводящее в движение маятник, имеет вид, показанный на рис. 4,а. Его надо переделать так, как показано на рис. 4,б. На ось 1 напаивают коромысло 2, на котором свободно подвешена серьга 3. При движении маятника влево серьга скользит по скошенной стороне зубца храпового колеса 4 и под действием своей тяжести соскакивает с его вершины в промежуток между зубцами. При движении маятника вправо серьга упирается в крутую сторону зубца и поворачивает храповое колесо влево на один зуб. Чтобы зафиксировать положение колеса и не дать ему поворачиваться вправо, на нем сверху лежит одним краем лепесток-собачка 5. Второй край лепестка свободно поворачивается вокруг оси 6. При вращении храпового колеса влево лепесток скользит по скошенным краям зубцов и, соскакивая с их вершин, упирается в крутые края зубцов.

Рис. 4. Устройство спускового механизма обычных часов (а).
Устройство механизма часов на транзисторе для преобразования колебательного движения маятника во вращательное движение стрелок (б).

Собранный механизм часов, изготовленных из обычных "ходиков", показан на рис. 5. Коромысло, серьга и лепесток-собачка в этих часах изготовлены из жести. Магнит может быть использован любой. Его объем не должен быть менее 3-4 см³, так как он должен удерживать груз 100-200 г. В описываемой конструкции использован кольцевой магнит от громкоговорителя диаметром 35 мм. Для регулировки хода часов крепление магнита должно предусматривать его перемещение вверх и вниз. Если часы спешат, то маятник (магнит) необходимо опустить.

Рис.5. Собранный механизм часов.

В часовом генераторе (рис.2) могут работать любые сплавные транзисторы, например, типа П13-П15. Работа генератора не зависит от величины коэффициента усиления транзистора по току. Диод Д1 можно применить типа Д7Б-Д7Ж. Вместо диода можно использовать эмиттерный или коллекторный переход германиевого сплавного транзистора, у которого оторвался вывод эмиттера или коллектора. Если в генераторе (рис.2) применен транзистор с проводимостью n-p-n, то полярность включения батареи и диода Д1 следует изменить на обратную.

Катушку электромагнита можно намотать на пластмассовом или бумажном каркасе с внутренним диаметром 20, наружным 48 и шириной 8 мм. Наматывать катушку нужно в два провода внавал до заполнения. Диаметр провода - 0,09-0,15 мм. После намотки необходимо проверить нет ли замыканий между полученными двумя обмотками. Начало одной обмотки соединяют с концом другой и к этой точке подключают вывод эмиттера транзистора.

Автор: Н.Горюнов, А.Пушкин; Публикация: Н. Большаков, rf.atnn.ru

Смотрите другие статьи раздела Часы, таймеры, реле, коммутаторы нагрузки.

Читайте и пишите полезные комментарии к этой статье.

<< Назад

Последние новости науки и техники, новинки электроники:

Оптимальное время для отхода ко сну 11.09.2024

Режим сна давно признан важным фактором, влияющим на здоровье человека, но недавно ученые обнаружили, что время отхода ко сну может играть еще более значимую роль в поддержании здоровья сердечно-сосудистой системы. Согласно исследованию британских ученых, засыпание в промежутке с 22 до 23 часов может снизить риск развития сердечных заболеваний и, следовательно, продлить жизнь. В исследовании приняли участие более 88 000 человек, средний возраст которых составил 61 год, причем большинство участников были женщины. В ходе исследования использовались данные, собранные с помощью акселерометров - устройств, фиксирующих движения, которые позволяют точно отслеживать время отхода ко сну и пробуждения. Целью было выявить, как время сна связано с риском сердечно-сосудистых заболеваний. Анализ данных показал, что засыпание между 22 и 23 часами связано с более низким риском развития сердечных заболеваний, таких как инфаркт, инсульт и хроническая ишемическая болезнь сердца. В сравнении с теми, ...>>

Роботы-грибы управляются светом 11.09.2024

Одна из самых удивительных разработок в области использования природных материалов в робототехнике появилась благодаря усилиям группы исследователей из Корнельского университета. Они создали роботов, управляемых с помощью грибных мицелиальных нитей. Эти живые структуры могут не только реагировать на свет, но и передавать электрические сигналы, что открывает путь к созданию гибридных роботов с уникальными возможностями. Мицелий представляет собой подземную сеть грибов, обладающую способностью улавливать свет, реагировать на химические раздражители и передавать электрические импульсы. Эти свойства делают его идеальным кандидатом для создания сенсорных систем в роботах, которые могут работать в условиях, недоступных для обычных технологий. По словам исследователей, такие роботы могут в будущем помочь обнаруживать невидимые для человека изменения в окружающей среде, например, в сельском хозяйстве. Команда ученых разработала два экспериментальных робота. Первый из них - мягкий робот в ...>>

Употребление яиц помогает стать умнее 10.09.2024

В последние годы ученые все чаще обращают внимание на влияние питания на работу мозга. Одним из самых перспективных продуктов в этом отношении стали обычные куриные яйца. Их уникальный состав способен поддерживать когнитивные функции и даже стимулировать развитие мозга. Недавние исследования показали, что яйца могут помочь улучшить память, концентрацию и креативность благодаря содержащимся в них полезным веществам, таким как белок NWT-03, холин, лютеин и зеаксантин. Ключевым компонентом, благодаря которому яйца оказывают положительное влияние на мозг, является белок NWT-03. Этот белок стимулирует активность мозга, улучшая когнитивные функции. Ученые обнаружили, что регулярное употребление яиц способствует улучшению памяти и внимания. Белок NWT-03 помогает мозгу быстрее обрабатывать информацию и формировать новые нейронные связи, что способствует гибкости и эффективности его работы. Яйца содержат и другие важные вещества, помогающие поддерживать здоровье мозга на протяжении всей ж ...>>

Случайная новость из Архива Поиск аксионов ураганом темной материи 24.11.2018 Группа ученых из Королевского колледжа в Лондоне, британского Астрономического института и университета Зарагозы, Испания, обнаружила, что "ураган" темной материи, который проходит прямо сейчас сквозь нашу Солнечную систему, предоставляет отличный шанс для обнаружения аксионов. Напомним нашим читателям, что аксионы - это элементарные частицы, которые являются одним из кандидатов на звание частиц темной материи, а их обнаружение и изучение позволит ученым понять феномен темной материи и связанные со всем этим явления. Современная наука уже имеет ряд достаточно достоверных косвенных доказательств существования темной материи, несмотря на отсутствие возможности увидеть и "пощупать" ее вживую. И вполне естественно, что ученые продолжают искать новые способы и технологии, которые позволят им прикоснуться к "темной тайне". Специалисты сконцентрировали свое внимание на звездном потоке S1, состоящем из приблизительно 30 тысяч звезд, который перемещается по траектории, говорящей о том, что звезды этого потока когда-то были частью карликовой галактики, поглощенной Млечным Путем. Поток S1 был обнаружен только в прошлом году группой астрономов, изучающих данные, собранные космическим телескопом Gaia. Отметим, что S1 - это не первый звездный поток, известный ученым, но он является первым и единственным, чья траектория движения пересекается с пространством Солнечной системы. Согласно предположениям ученых поток S1 удерживается в виде единого космического объекта силами гравитации заключенной в нем темной материи. И сейчас эта масса темной материи проходит сквозь Солнечную систему, двигаясь со скоростью порядка 500 километров в секунду, это, в свою очередь, дает ученым уникальный шанс для обнаружения и изучения частиц темной материи. Сейчас ученые уже создали ряд математических моделей, демонстрирующих распределение массы и плотности движущейся темной материи. Данные, полученные в ходе расчетов этих моделей, могут послужить подсказкой для других ученых, по этим данным можно идентифицировать области, в которых шанс на обнаружение темной материи увеличивается в несколько раз. Кроме этого, в данных расчетов моделей содержится информация о том, что же именно и каким образом надо будет искать. Согласно результатам расчетов шанс обнаружения WIMP-частиц, которые также являются кандидатами на звание частиц темной материи, чрезвычайно мал. А вот шанс обнаружения аксинов в данном случае намного выше, чем при обычных условиях. Это обуславливается тем, что в потоке темной материи, движущееся вместе со звездным потоком S1, могут присутствовать аксионы, имеющие широкий диапазон значений их массы и энергии. К сожалению, имеющееся на сегодняшний день регистрирующее научное оборудование не способно зарегистрировать аксионы, несмотря на широкий энергетический спектр их потока. Но звездный поток S1 будет пересекать пространство Солнечной системы еще очень долго и, вполне вероятно, что, пока это не закончится, ученые успеют разработать и использовать системы обнаружения частиц следующего поколения, обладающие необходимым уровнем их чувствительности.

Другие интересные новости:

▪ Шестиканальные головные телефоны 5.1

▪ Робот-уборщик

▪ Правила испытаний робомобилей

▪ Чем меньше плотность населения, тем счастливее люди

▪ SMS теряют популярность

Лента новостей науки и техники, новинок электроники

Интересные материалы Бесплатной технической библиотеки:

▪ раздел сайта Крылатые слова, фразеологизмы. Подборка статей

▪ статья Чрезвычайные ситуации военного времени. Основы безопасной жизнедеятельности

▪ статья Почему слово бесталанный в сегодняшнем обиходе используется неправильно? Подробный ответ

▪ статья Сборщик изделий и конструкций. Должностная инструкция

▪ статья Двухтактный транзисторный усилитель мощности. Энциклопедия радиоэлектроники и электротехники

▪ статья Нормы приемо-сдаточных испытаний. Синхронные генераторы и компенсаторы. Энциклопедия радиоэлектроники и электротехники

Оставьте свой комментарий к этой статье:

www.diagram.com.ua
2000-2024