Саморобні годинник з маятником. Як зробити маятник для біолокації своїми руками Зробити електромагнітний маятник для годин своїми руками

(Рис.1) може бути побудований із застосуванням різних фізичних магнітних ефектів в поєднанні з ефектом гравітації. Для компенсації втрат на тертя і створення незатухаючих коливань в звичайному гравітаційному маятнику пропонується додатково використовувати поперемінно силове взаємодія двох постійних магнітів. Зміна характеру силового 1, 2 здійснюється перетворювачем 6.Он повинен забезпечити притягнення постійних магнітів 1, 2 маятника на спусковому напівперіоді хитання маятника, в момент їх силового відштовхування після проходження нижньої точки траєкторії маятника. Цей (маятник) може бути побудований на різних принципах і фізичних ефектах:

а) З використанням механічного розвороту нерухомого магніту 1 на 180 градусів при переході маятника через нижню точку – наприклад: пружинного типу з кулачком;

б) Шляхом стрибкоподібного перемагничивания нерухомого магніту 1 в нижній точці магніту 2 (магнітний ефект Баркгаузена), причому електроенергію і магнітне поле достатнє для перемагнічування магніту 1 отримуємо від індуктивної обмотки, розміщеної на магніті 1 і з’єднаної з накопичувачем електроенергії;

в) З використанням комбінації ефекту Баркгаузена і термомагнитного ефекту Кюрі. В цьому випадку в нижній точці траєкторії магніту маятника 1размагнічіваніем імпульсним нагріванням магніт 1 вище точки Кюрі з імпульсним перемагнічуванням його (ефект магнітного тригера Баркгаузена) -при досягненні магнітом 2 верхньої точки траєкторії;

г) Механічне одного з магнітів на певних ділянках траєкторії гойдання магніту маятника;

Parazit kotoryj mozhet ubity – Srochno

д) Електромагнтное управління магнітним полем магніту 1 – (посилення-послаблення) – електромагнітний механічний маятник -дополненіе пристрою індуктивного обмоткою, оповитої навколо нерухомого магніту 1 з конденсатором і частотою коливань контуру дорівнює частоті механічних коливань і регульованою фазою коливань цим коливальним електричним контуром за допомогою індуктивності зустрічного магнітного поля компенсуючого магнітне поле магніту 1 на гальмівних ділянках траєкторії з посиленням його магнітного поля на розгінний т аекторіі маятника магніту 2.

Інші оригінальні види годин. Пропоновані в цій інструкції годинник хоч і теж електронні, але використовують для відліку часу коливальний рух маятника. Це так звані години з вільним маятником.

Точність такого годинника залежить від конструкції його маятника, від мінімізації впливу температури, від способу підведення енергії, що підтримує коливальний рух маятника і отримання енергії від маятника. У класичних механічному годиннику відповідає за це механізм захоплення і набір зубчастих коліс.

Щоб точність годин була якомога краще, маятник повинен коливатися абсолютно вільно, не обтяжений механізмами. А енергія передаватися дуже маленькими порціями в момент, коли маятник перебуває в нижньому положенні і лише в тому випадку, коли амплітуда коливань маятника зменшується нижче допустимої величини. Передача енергії в занадто великих дозах, викликає збільшення амплітуди коливань, що призводить до зниження точності. Амплітуда коливань маятника не повинна перевищувати декількох градусів.

Принципова схема годин

Основою маятникових годин виступає конструкція з прикріпленим на кінці підшипником з неодимовим магнітом. У підставі розміщена індукційна котушка. В результаті рух маятника безпосередньо над котушкою, в котушці індукується напруга, яке передається в мікропроцесор PIC12F683, що аналізує наведене напруга і в потрібний момент подає на котушку імпульс напруги, що підтримує рух маятника.

• Коли магніт на кінці маятника наближається до котушки – в котушці наведену напругу негативне,
• коли він проходить над серединою котушки – напруга має нульове значення,
• коли відходить – позитивне значення.

Амплітуда імпульсів індукованих в котушці залежить від швидкості переміщення магніту над котушкою, а, отже, і від амплітуди коливань маятника. Шляхом вимірювання напруги після певного періоду часу проходу через маятник точки рівноваги, можна оцінити яка амплітуда коливань, а отже, слід надати імпульс стимулятора коливань, чи ні. Чим вище буде добротність системи, тим рідше буде потрібно створювати цей імпульс.

Для відображення часу застосований кварцовий механізм годинника, що приводиться в дію батареєю 1,5 В. У ньому знімаємо пластину з кварцовим резонатором і схемою, використовуючи тільки сам механізм. Висновки двигуна-котушки підключаємо до портів мікроконтролера. МК генерує імпульс кожну секунду по черзі то на одному, то на другому виведення котушки.

Всього було зроблено кілька різних годин з різною довжиною маятника. Найбільший був маятник з довгою 1000 мм, де напівперіод коливань становив рівно 1 секунду. Ще були з напівперіодом коливань 1/3 секунди (110 мм) і 1/4 секунди (60 мм). Таким чином, імпульс для крокової двигуна був сформований, відповідно, на перше, третє або четверте проходження маятника над точкою рівноваги.

Годинники харчуються літій-іонним акумулятором типу 18650, їх вистачить на кілька місяців роботи. Для процесора використовується стабілізатор LM385-1.2, що дає напругу 1,2 вольти. Коли процесор виявляє, що напруга акумулятора впало нижче 3,28 В, це сигналізується кожні дві секунди. Таймер може працювати і з батареєю сіла до 2 В, але слід уникати такого глибокого розряду через можливість псування батареї.

Індукційна котушка повинна мати кілька тисяч витків. В даних годиннику мотали 2000-3000 витків дроту 0,12. Котушки не мають сердечника і намотані на каркасі діаметром 6 мм. Стрижень маятника необхідно виконати з матеріалу з можливо малим коефіцієнтом теплового розширення, добре підходить вудилище з вуглецевого волокна. Довжину маятника слід підібрати так, щоб отримати необхідний період коливань. Слід враховувати можливість точної настройки періоду коливань, чому служить додатковий вантаж розміщений на маятнику – латунна гайка, поворот якої змінює розподіл маси на маятнику.

Увага: поруч з магнітом на кінці маятника не повинні перебувати феромагнітні матеріали – сталеві цвяхи і гвинти. Також будьте обережні з латунними і мідними елементами. Рухомий в їх безпосередній близькості магніт збуджує в них вихрові струми, які гальмують рух магніту. Тому основу годин варто робити з дерева, пластика, ламінату, мармуру і т. Д.

Електронна схема містить тільки процесор в підставку, стабілітрон через резистор 100 кому і роз’єми для батареї, котушки і крокової двигуна. Зібрано схему на невеликій друкарській платі, вирізаної з універсальної пластини. Файли hex, що містять прошивку процесора -.

Добрий день. Днями вирішив я змайструвати, що ні будь цікаве і пізнавальне для сина, зупинилося мою увагу на маятнику Ньютона або як його ще деякі називають колиска Ньютона (а іноді навіть кулі Ньютона).

Він являє собою механічну систему, яку винайшов англійський актор в 1967 році, звали його Саймон Преббл.

Цей маятник Ви, звичайно ж, бачили в кабінеті фізики, вчитель на його прикладі пояснює дітям, як перетворюється енергія різна по виду, один в одного, наприклад потенційна енергію в кінетичну і назад.

Інструменти, якими я користувався:
1) Плоскогубці.
2) Молоток.
3) Бородок.
4) Напилок.
5) Паяльник.
6) Кусачки.
7) Пінцет.
З матеріалів для виготовлення маятника мені знадобилися лише:
1) Підшипник.
2) Каніфоль.
3) Припій.
4) Мідний дріт (тонка).
5) Товста мідний дріт (чотири квадратних міліметра).
6) Нитки.
7) Клей.

Для початку хотілося б трохи розповісти про те, як я вилучав кульки з підшипника. Просто мені один друже розповідав, як вони з товаришем їх витягав не зовсім безпечним, можна сказати навіть зовсім не безпечним методом і мало не позбулися своїх очей. Він говорив, що ставив підшипник на тверду поверхню, вдарив молотком по обоймі і кульки розлетілися (дві кульки втратили). Я не став так ризикувати і почав розбирати його.
Спочатку я зняв сальники.

Потім впершись борідок на сепаратор (там, де заклепки) легким рухом молотка розклепати і вигнув на іншу сторону сепаратор в декількох місцях і демонтував його плоскогубцями.

Далі згрупувавши всі кульки, плоскогубцями змістив внутрішнє кільце до зовнішнього кільця.

Такими нехитрими маніпуляціями у мене легко вийшло витягнути кульки, не пошкодивши нічого собі і оточуючим. Причому не один кулька не йшов з поля мого зору.

Далі я напилком почистив місце, куди буду запаювати колечко.

Гарненько Полуда це місце каніфоллю.

Знайшов в засіках шматок багатожильного дроти маленького перетину. Витяг плоскогубцями одну жилку.

І зробив з нього колечка.
Запаяв колечка на кульку. Намагався тримати якомога рівніше.

Як говоритися перший кульку грудкою. Перетримав жало паяльника на кульці, і він потемнів (отримав термічний опік: wink :).

Колечка, щоб були хоч трохи схожі один на одного, звіряв з уже готовим. Потім виконав ті ж маніпуляції з іншими кульками.

В результаті у мене вийшли сім не зовсім красивих (заляпаних каніфоллю) чебурашек, причому один з них став негроїдної раси.

Після обробки повстю з пастою гой. (Навіть афроамериканець став блищати). Як я зрозумів на випробуваннях, мені не слід було поміщати кульки на магніті, вони Намагнітити, і довелося їх розмагнічувати. Робив я це за допомогою бескаркасной магнітної котушки знятого з неробочого старого телевізора. Інформація для тих, хто захоче, щось розмагнітити ці котушки є тільки на телевізорах старого зразка з електронно-променевою трубкою, в іншому підходить майже будь-яка безкаркасні котушка. І ще одна деталь, напруга, що подається на котушку повинно бути змінним.

Далі довгий і болісний протягування нитки крізь кільця.

Очистивши від ізоляції провід перетином чотири квадратних міліметра почав робити каркас майбутнього маятника.

Спочатку я зробив каркас як на нижньому фото, але він був малоефективним, вийшов занадто низьким (не вистачало розгону) і він брав частину енергії кульок (вусики тримали кульки розгойдувалися).

І було вирішено зробити більш міцну і трохи вище конструкцію.
Нитки прив’язував, роблячи кілька оборотів. Це зроблено, щоб при регулюванні розташування кульок проворачиванием нитки, вона не прокручувалась назад під вагою прив’язаних до нього кульок. З початку просто прив’язав нитки на одну сторону отриманого каркаса.

Потім (регулюючи при цьому) прив’язував на іншу балку.
І під кінець я відрегулював кульки (закручуванням нитки на балку) так, що вони вишикувалися в один ряд якомога точніше, адже від цього теж дуже сильно залежить, як довго він буде клацати. Після точкової настройки я поверх ниток прив’язаних до балки завдав невелику кількість клею, тим самим зафіксувавши їх від прокручування і переміщення по балці.

На властивості електромагніту заснована робота величезної кількості приладів і машин. Більшість маятників в сучасних електричних годинниках також працює під дією електромагніта. Спробуємо розібратися в причинах, які змушують невтомно розгойдуватися електричний маятник, і зробимо самі його невелику модель.

Для цього нам знадобляться: саморобний електромагніт, такий же, який ми виготовили при влаштуванні електричного дзвінка, жерсть, одна-дві батарейки або понижуючий трансформатор.

Маятник вирізувати з жерсті по викрійці, зображеної на малюнку 1. Внутрішнє отвір вибивають стамескою по лініях креслення, б’ючи молотком по її ручці. Для цього жесть з нанесеним на неї кресленням кладеться на рівну дошку твердої породи дерева. Потім, зачистивши напилком гострі задирки отвори, вирізаєте всю фігурку маятника звичайними ножицями по зовнішньому контуру. Після цього знову прошліфуйте дрібним напилком все краю, а нижню смужку – язичок – згорніть у невелику трубочку. У згорнутому вигляді вона буде служити звичайним утяжеленним кінцем маятника. У верхній частині фігурки просвердлите або пробийте сталевим шилом маленький отвір, краї якого треба ретельно відшліфувати дрібним наждачним шкіркою. Це невеликий отвір служить для того, щоб надіти маятник на сталеву товсту голку або відрізок в’язальної спиці, забитий в верхню частину вертикальної стійки С (рис. 2).
Маятник треба повісити на голку так, щоб його нижня частина, згорнута трубочкою, припадала якраз над кінцями виступаючих полюсів магніту, майже торкаючись їх, але
при розгойдуванні не зачіпала б виступаючі кінці сердечника.
Щоб уникнути тертя маятника про дерев’яну стоечку, надіньте на вісь невеликий відрізок мідної трубочки з добре відшліфованими краями. З боків верхнього виступу маятника треба встановити два мідних гвоздика. Вони будуть утримувати маятник від занадто великих розмахів.
Електричний струм підводиться від батарейки або трансформатора (4 – 6 вольт), за схемою, зазначеної на малюнку 2. Всі місця з’єднань зволікань повинні бути добре зачищені і припаяні.
На малюнку 2 ви бачите тоненьку, пружну зволікання-переривник П. Переривник забезпечує безперервне розгойдування маятника. Перший розмах маятника треба зробити легким рухом пальця, довівши його бічну частину до переривника. При цьому електричний ланцюг замкнеться через один з верхніх шпеньков, ток побіжить по обмотці електромагніту, і його сердечник миттєво притягне нижній важкий кінець якоря. Як тільки нижня частина маятника потягнеться вниз, ланцюг розімкнеться і маятник перейде на протилежну сторону. Тут іншу бічну сторону маятника знову зустріне переривник, який змусить магніт притягнути маятник вниз.
Так буде розгойдуватися маятник до тих пір, поки ви не відключіть всю модельку від джерела струму – трансформатора або батарейки.
Дуже цікаву модель електромаятніка можна зробити у вигляді гойдалок, а на сидінні їх зміцнити фігурку Буратіно, вирізану з паперу або пробки. Маленький чоловічок – улюблений герой хлопців – буде злітати і опускатися вниз самим загадковим чином.

Основний елементом звичайних механічних годинників є маятник або баланс, які приводяться в рух гирею або пружиною. Такі годинники вимагають регулярного і частого подзавода, що створює певні незручності.

Багато конструктори довгий час працювали над проблемою створення годин без гирі та пружини, в результаті з’явилися електромеханічні годинник. У них маятник приводиться в рух електромагнітом, який живиться від джерела електричного струму. Коли маятник наближається до стану рівноваги (рис. 1), контакти, пов’язані з ним, замикаються, і по обмотці електромагніту протікає струм. На маятнику укріплений якір з м’якого заліза, який притягається нерухомим електромагнітом.

Мал. 1. Пристрій електричних контактних годин.

Електромеханічні годинник дуже економно витрачають енергію батареї і володіють хорошою точністю ходу. Але і у них є слабке місце – контакти, які замикають ланцюг електромагніту. Адже тільки за один рік їм доводиться замикатися мільйони разів, тому через деякий час електричний годинник починають працювати неточно. А якщо годинник зовсім маленькі, наприклад наручні, то мініатюрні контакти в них працюють ще більш ненадійно .. З появою транзисторів виявилося можливим створити безконтактні електричний годинник.

схема електричних безконтактних годин на транзисторі показана на рис. 2. На маятнику укріплений постійний магніт, при русі якого в витках нерухомої котушки наводиться ЕРС. Одна з обмоток котушки включена між базою і емітером транзистора, друга – в ланцюг колектора.

Мал. 2. Електрична схема годин на транзисторі.

Центр маятника (магніту) перетинає вісь котушки в положенні рівноваги. При коливаннях маятника в котушці L1 наводиться ЕРС, форма якої ілюструється кривою 1 (рис. 3). На цьому малюнку криві, проведені суцільний рисою, представляють епюри напруг і струмів, що виникають при русі маятника зліва направо, а пунктиром – справа наліво. Кінці обмотки котушки L1 включені так, що, коли маятник підходить до положення рівноваги, на базі транзистора з’являється негативне щодо емітера напруга. Воно виникає при наближенні магніту до котушки, внаслідок збільшення магнітного потоку, що перетинає її витки. У положенні рівноваги магнітний потік через котушку досягає максимуму. У цей момент напруга стає рівним нулю. Далі магнітний потік починає зменшуватися і ЕРС змінює знак на зворотний. Коли магніт відходить далеко від котушки, напруга на її кінцях майже зникає. Під час другого напівперіоду картина повторюється: при наближенні магніту до котушки в обмотці L1 наводиться така ЕРС, що на базі напруга негативно. Під дією цього імпульсу напруги в ланцюзі бази проходить струм (крива 2) і транзистор відмикається (рис. 3).

Рис.3. Епюри напруги, струму а анергии маятника для схеми годин, наведеної на рис. 2.
А – амплітуда коливань маятника,
Про – положення рівноваги.

Напрямок витків котушки L2, включеної в ланцюг колектора, таке, що, коли по ній проходить струм колектора (крива 3) магніт притягується до котушки. Його рух прискорюється.

Частота коливань маятника як і в звичайних годиннику майже повністю визначається його фізичними параметрами: довжиною і розподілом маси. Маса маятника в основному визначається магнітом і деталями його кріплення. З маятником пов’язують стрілочний механізм з циферблатом, і годинник готові.

Конструкція годин. Для виготовлення годин на транзисторі цілком придатні будь-які маятниковий годинник або “ходики”. У них необхідно лише переробити спусковий пристрій і, звичайно, видалити пружину або гирю; їх функції буде виконувати батарея.

У звичайних годинах спусковий пристрій, що приводить в рух маятник, має вигляд, показаний на рис. 4, а. Його треба переробити так, як показано на рис. 4, б. На вісь 1 напоюють коромисло 2, на якому вільно підвішена сережка 3. При русі маятника вліво сережка ковзає по скошеної стороні зубця храпового колеса 4 і під дією своєї ваги зіскакує з його вершини в проміжок між зубцями. При русі маятника вправо сережка впирається в круту сторону зубця і повертає храпове колесо вліво на один зуб. Щоб зафіксувати положення колеса і не дати йому повертатися вправо, на ньому зверху лежить одним краєм пелюсток-собачка 5. Другий край пелюстки вільно повертається навколо осі 6. При обертанні храпового колеса вліво пелюстка ковзає по скошеним краях зубців і, зіскакуючи з їх вершин, впирається в круті краї зубців.

Мал. 4. Пристрій спускового механізму звичайних годин (а).
Пристрій механізму годинника на транзисторі для перетворення коливального руху маятника в обертальний рух стрілок (б).

Зібраний механізм годинника, виготовлених зі звичайних “ходиків”, показаний на рис. 5. Коромисло, сережка і пелюстка-собачка в цьому годиннику виготовлені з жерсті. Магніт може бути використаний будь-хто. Його обсяг не повинен бути менше 3-4 см 3, так як він повинен утримувати вантаж 100-200 г. У описуваної конструкції використаний кільцевої магніт від гучномовця діаметром 35 мм. Для регулювання ходу годинника кріплення магніту повинно передбачати його переміщення вгору і вниз. Якщо годинник поспішають, то маятник (магніт) необхідно опустити.

Рис.5.Зібраний механізм годинника.

У часовому генераторі (рис.2) можуть працювати будь-сплавні транзистори, наприклад, типу П13-П15. Робота генератора не залежить від величини коефіцієнта посилення транзистора по току. Діод Д1 можна застосувати типу Д7Б-Д7Ж. Замість діода можна використовувати емітерний або колекторний перехід германієвого сплавного транзистора, у якого відірвався висновок емітера або колектора. Якщо в генераторі (рис.2) застосований транзистор з провідністю n-p-n, то полярність включення батареї і діода Д1 слід змінити на зворотну.

Котушку електромагніта можна намотати на пластмасовому або паперовому каркасі з внутрішнім діаметром 20, зовнішнім 48 і шириною 8 мм. Намотувати котушку потрібно в два дроти внавал до заповнення. Діаметр дроту – 0,09-0,15 мм. Після намотування необхідно перевірити чи немає замикань між отриманими двома обмотками. Початок однієї обмотки з’єднують з кінцем іншого і до цієї точки підключають висновок емітера транзистора.