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모든 아이들이 사랑하는 장난감 그네는 "영원히" 그네를 만들 수 있습니다. 예를 들어 전기 기계로 만들 수 있습니다. 이를 위해서는 전자석, 배터리 및 스윙 서스펜션으로 닫힌 한 쌍의 접점이 필요합니다(그림 1).

이러한 전기 기계 장치의 스윙에 진동 운동이 주어지면 각 접점이 닫힐 때 전류가 전자석 권선을 통해 흐르고 자기장이 전기자를 끌어당기기 시작합니다. 전기자가 전자석의 코어에 접근하여 전기자에 전달되어 운동 에너지의 추가 부분인 스윙을 전달하는 경우에만 접점이 순간적으로 닫히는 위치에서 스윙 서스펜션의 분리 돌출부를 설정하면 됩니다. 평형 위치를 통과하는 순간에 일반적인 스윙을 밀듯이 .

전자 스윙
그림. 1

접점을 열고 자기장이 사라진 후 관성에 의한 스윙은 평형 위치를 통과하고 상사점에 도달하여 역방향 운동을 시작합니다. 그러나 역방향으로 움직이는 동안 스윙 서스펜션은 전자석 권선의 전원 공급 회로를 닫지 않습니다. 따라서 자기장에 의한 스윙의 일방적인 "밀기"가 있습니다.

스윙, 즉 스윙 진동의 진폭은 전자석 권선의 전류 펄스에 의해 생성되는 자기장의 강도, 서스펜션의 길이 및 길이에 따른 질량 분포, 서스펜션 지점에서의 마찰에 따라 달라집니다. , 접점의 강성과 닫힘 및 열림 모멘트 조정의 정확도.

조정이 다소 복잡한 기계적 접촉 대신 비접촉 전자 스위치를 스윙에 사용할 수 있습니까? 우리가 장난감 스윙에 사용하도록 제안한 것은 이 장치입니다.

비접촉 전자 스윙의 개략도가 그림 2에 나와 있습니다. 1, 에이. 그 안에는 그네판에 고정된 앵커 대신 작지만 충분히 강한 영구자석이 설치되어 있습니다. 다이어그램에서 두 개의 권선이 있는 전자석 코어 위의 말굽 모양으로 표시됩니다. 권선 II는 베이스에 포함되고 권선 I은 트랜지스터 TXNUMX의 컬렉터 회로입니다. 전자석은 스윙의 바닥에 정확히 평형 위치에 설치됩니다.

전자 스윙
Pic.2

베이스가 낮은 권선 저항을 통해 이미 터에 연결되어 있기 때문에 트랜지스터의 초기 상태는 닫혀 있습니다. 이때 컬렉터 접합의 극히 작은 역전류가 컬렉터 권선을 통해 흐르므로 실질적인 의미가 없습니다.

스윙이 전자석을 향해 움직일 때 전자석의 코어에서 짧은 거리를 지나는 영구 자석이 기본 권선에 EMF를 유도(유도)합니다. 에미터와 관련하여 트랜지스터의 베이스에 음의 전압이 나타나도록 합니다. 이 트랜지스터 턴온 전압은 자석이 평형 위치에 접근할 때 가장 높은 값에 도달합니다. 이 순간에 이동 속도가 가장 빠르고 베이스 코일을 통한 자속이 최대이기 때문입니다.

관성에 의해 자석은 평형 위치를 통과합니다. 이 순간베이스의 음의 전압은 XNUMX으로 급격히 감소하고 반대 부호로 가장 높은 값까지 급격히 증가합니다. 그러면 트랜지스터가 꺼집니다. 자석이 평형 위치에서 멀어지면 양의 전압이 감소하지만 트랜지스터는 닫힌 상태를 유지합니다. 트랜지스터 베이스의 자석이 역방향으로 움직이면 음의 전압이 다시 나타나며 스윙이 평형 위치에 가까워지고 트랜지스터가 열리면서 점차 증가합니다.

이것은 스윙이 진동 운동을 하는 한 발생합니다. 이 경우 기본 권선에 유도된 EMF 펄스의 작용으로 트랜지스터가 주기적으로 열리고 전류 펄스가 컬렉터 권선에 나타나 스윙의 진동에 맞춰 자기장을 생성합니다. 이 권선은 전류가 통과할 때 자기장이 영구 자석을 끌어 당기도록 연결됩니다. 결과적으로 스윙의 진동 과정이 유지됩니다. 스윙에 전달된 자기장의 에너지는 서스펜션 지점의 마찰, 공기 저항 및 움직임을 느리게 하는 기타 이유를 극복하기에 충분합니다. 진동 진폭은 운동 에너지의 손실이 배터리에 의해 스윙에 주어진 에너지와 같아질 때까지 증가합니다. 이 시점에서 일정한 스윙 모드가 설정되고 배터리 전원이 소진될 때까지 계속됩니다. 이 경우 트랜지스터는 전자 스위치로만 작동합니다.

컬렉터 권선을 분로하는 다이오드는 전자석의 인덕턴스, 장착 커패시턴스 및 트랜지스터의 전극 내 커패시턴스에 의해 결정되는 주파수로 진동이 발생하는 것을 방지합니다. 사실 트랜지스터가 열리면 컬렉터와 기본 회로 사이의 강한 연결로 인해 감쇠가 해제될 수 있는 진동 프로세스가 발생합니다. 이 경우 영구 자석의 제어 작용이 나타나지 않고 스윙이 중지됩니다. 이미 첫 번째 발진의 양의 반파를 차단하는 다이오드는 이러한 현상의 발생을 방지합니다.

무화과에. 도 2b는 스윙 제어를 위한 동일한 전자 장치의 다이어그램을 보여주지만, 복합 트랜지스터의 회로에 따라 연결된 두 개의 트랜지스터가 있습니다. 이 트랜지스터를 포함하면 컬렉터 권선의 전류 펄스를 증가시키고 결과적으로 스윙 진동의 진폭을 증가시킬 수 있습니다.

두 버전의 전자 스윙 장치의 특징은 정지 위치에서 배터리 전력을 소비하지 않는다는 것입니다. 따라서 전원 회로에 스위치를 도입할 필요가 없습니다. 배터리를 "분리"하려면 스윙을 멈추는 것으로 충분합니다.

전자 스윙의 디자인은 매우 다양할 수 있습니다. 일부 일반 요구 사항을 준수하는 것만 중요합니다. 우선 불필요한 에너지 손실을 피하기 위해 스윙이 매달린 곳의 마찰을 최소화하는 것이 필요하다. 스윙 서스펜션이 표면이 매끄러운 와이어 링이라면 "가장 좋습니다. 두꺼운 실크 실은 유연성이 좋고 마찰이 적습니다. 균형점에서 자석과 전자석 코어 사이의 거리가 최소화되고 흔들리지 않는 것이 매우 중요합니다. 2-3mm를 초과하십시오.

스윙을 직접 할 수는 없지만 기성품 장난감을 사용하십시오 (기사 제목의 사진 참조). 얇은 면 서스펜션은 와이어로 교체하고 와이어 링이 있는 수평 막대에 고정해야 합니다. 아래에서 페라이트 영구 자석 또는 자석 잠금 장치의 평면 자석을 스윙 보드 (주방 테이블, 침대 옆 탁자의 문에 설치)에 접착해야합니다. 기존 자석의 크기가 큰 경우 망치로 쪼개지 마십시오. 자석이 사라집니다. 자석의 일부를 바이스로 짜거나 부딪히지 않고 떼어내면 자석의 일부를 분리할 수 있습니다. 참고: 자석이 강할수록 전자 스위치가 더 잘 작동합니다.

전자석 권선의 프레임은 가장자리를 따라 볼이 있는 판지 슬리브 또는 일부 절연 재료로 가공된 보빈입니다(그림 3). 프레임이 채워질 때까지 두 개의 PET!-1 또는 PEL 0,1-0,15 와이어를 함께 연결하여 두 권선을 동시에 감습니다: 1, 첫 번째 프레임. 프레임 내부에 연강으로 가공된 코어를 내부 치수에 맞게 삽입합니다. 완성된 코어를 어닐링한 후 천천히 냉각하는 것이 좋습니다. 전자석은 코어의 끝이 베이스 커버의 윗면과 같은 높이가 되도록 스윙 베이스의 커버 아래에 설치됩니다. 이렇게 하려면 베이스 덮개에서 해당 구멍을 절단해야 합니다.

전자 스윙
Pic.3

다른 모든 부품도 스윙 베이스에 배치됩니다. 트랜지스터와 다이오드가 있는 회로 기판과 직렬로 연결된 두 개의 3336L 배터리(B1). 일반적으로 트랜지스터와 다이오드는 충분히 단단하다면 전자석 권선의 단자에 직접 장착할 수 있습니다.

배터리는 주석 브래킷으로 베이스에 부착할 수 있으며 모든 연결은 절연 전선으로 만들 수 있습니다. 전자 부품의 설치가 계획에 따라 정확하게 이루어지고 모든 세부 사항이 양호한 경우 조정이 필요하지 않습니다. 계속 증가하는 진폭으로 스윙하기 시작하므로 스윙을 약간 밀어 불균형을 일으킬 가치가 있습니다. .

스윙을 처음 켰을 때 작동하지 않으면 배터리와 직렬로 100mA 밀리암미터를 켭니다. 그런 다음 권선 중 하나의 리드를 바꿉니다. 올바르게 켜졌을 때 영구 자석을 전자석 코어에 빠르게 가져 가면 장치의 화살표가 급격히 벗어납니다.

저자: V. Ivanov; 간행물: N. Bolshakov, rf.atnn.ru

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