اصنع مولد كهربائي بقدرة 9 فولت - 💡 Fix My Ideas

اصنع مولد كهربائي بقدرة 9 فولت

اصنع مولد كهربائي بقدرة 9 فولت


مؤلف: Ethan Holmes, 2019

 

غالبًا ما يكون مصدر الإشارة ذو التردد المتغير والسعة هو ما تحتاجه لاختبار سلوك الدائرة ، في غالبًا ما يكون ذلك في اختبار حل المشاكل و / أو اختبار الدائرة. إذا كان لمصدر الإشارة مجموعة متنوعة من الأشكال الموجية ، فسيتم تقديمه في المزيد من السيناريوهات.

سوف تقدم هذه المقالة مولد دالة يعمل بالبطارية 9 فولت يقوم بإخراج الموجات الجيبية والمربعة والمثلثية. التردد قابل للتعديل من حوالي 20 هيرتز إلى حوالي 11 كيلو هرتز ويمكن أن يختلف مستوى الإنتاج من 0 إلى حوالي 3 فولت ، من الذروة إلى الذروة.

احتفظت بمستوى الإخراج في هذا النطاق حيث أن الدائرة مدعومة بشكل أساسي من خلال مصدر طاقة افتراضي +/- 4.5V وأردت أن تستمر الوحدة في العمل لفترة طويلة حتى استنفاد بطارية 9V قدر الإمكان. تستنزف الدائرة حوالي 11 مللي أمبير عند استخدامها مع مؤشر LED الموضح في التخطيطي.

ومع ذلك ، إذا اشتريت مفتاح طاقة مع إشارة سلبية واضحة للحالة ، فيمكنك إيقاف تشغيل مؤشر LED وستسحب الدائرة حوالي 9 مللي أمبير. في كلتا الحالتين ، يمكنك الاعتماد على حياة طويلة جيدة على بطارية قلوية 9V.

يمكن حقن الإشارة في دخل دائرة VCF أو VCA قيد التطوير أو خلاط أو مدخلات مكبر للصوت ترغب في اختبارها. نظرًا لأن البطارية تعمل بالطاقة ، يمكنك ترك واحدة في صندوق الأدوات.

هنا الدائرة.

 

القليل من معلومات التدبير المنزلي أولاً: في مخططاتي ، تُستخدم دائرة بها أحرف للإشارة إلى اتصالات داخل الصفحة وخارج الصفحة. ضع في اعتبارك جميع الدوائر التي لها نفس الحروف المتصلة معًا (حتى عبر الصفحات في مخطط متعدد الصفحات). إذا أظهرت أن كل تلك النقاط تعود إلى مصدر الطاقة ، فسيكون من الصعب حقًا قراءة المخطط. تتصل نقاط الدائرة الموضحة بـ Xn أو الرموز الأخرى (مثل TRI و OUT و X1) من لوحة الدائرة إلى مكونات اللوحة. سترى هذه الأسماء مرة أخرى عند إلقاء نظرة على مخطط لوحة الأسلاك. يمكنني استخدام رمز مكثف خط مستقيم ومنحني لجميع المكثفات. إذا كان المكثف مستقطبًا ، فأضف رمز + (زائد) بجوار السطر المستقيم في رمز المكثف (مثل C1 ، C3).

دعونا ننظر في كيفية عمل هذه الدائرة. سنبدأ بمصدر طاقة البطارية البسيط. قمنا بتقسيم جهد البطارية إلى نصفين بمقاومين 4.7K: R1 و R3. سوف تأتي الأرض الافتراضية للوحدة من تقاطع المقاومة. أفضل طريقة لفهم ذلك هي أن نرى أن الإمداد يوفر 4.5 فولت من طرف البطارية الإيجابية ، ناقص 4.5 فولت من الطرف السالب للبطارية ، وأرضية افتراضية من تقاطع المقاومات R1 و R3. يتم استخدام المكثفات كهربائياً المصنوعة من الألومنيوم بقدرة 220 فهرنهايت C1 و C3 كخزانات شحن للنصفين من الإمداد. تشير النقطتان BP (البطارية الإيجابية) و BN (البطارية سالبة) إلى توصيلات الطاقة في جميع أنحاء التخطيطي. والنقطتان اللتان تحملتا علامة BP و BN هما ملصقات دونات لوحة الكمبيوتر الشخصي التي يتم استخدام طاقة البطارية عليها ، بعد التبديل عبر S1.

إلى الصمام أم لا إلى الصمام ، هذا هو السؤال. في حين تمتص المصابيح LED الطاقة ، فإن نسيان إيقاف تشغيل الوحدة. الخيار لك. استخدم مفتاحًا يحتوي على إشارة حالة "تشغيل" لطيفة وتذكر إيقاف تشغيل الطاقة - أو استخدم توهج LED المبهج لتذكيرك بأن الوحدة قيد التشغيل وأن تستخدم تيارًا أكثر قليلاً - لكن تذكر أن تقوم بإيقاف تشغيله.

لذلك ، إذا كنت تستخدم LED1 ، فإنه ينير ببساطة بسبب انحيازه للأمام عند تشغيل طاقة الوحدة. استخدم مؤشر LED عالي الكفاءة لأنه لا يحصل على الكثير من التيار ، لكنك سترى ذلك بالتأكيد. إذا كنت تريد أن تكون LED1 أكثر إشراقًا (وتموت البطارية عاجلاً) تقلل من قيمة R2 ، على سبيل المثال ، 2K أو 1.5K.

نحن نستخدم U1-A (¼ TL074 Quad Op Amp) كدمج و U1-B (¼ TL074 Quad Op Amp) كمقارن. يشكلون معًا قلب مذبذب مولد الوظيفة. عند زيادة الطاقة ، سيكون ناتج U1-B (مقارنتنا) دائمًا إما مرتفعًا أو مشبعًا منخفضًا. سوف نعتبر أنها مشبعة منخفضة الطاقة أثناء مناقشتها لتشغيلها. عند زيادة الطاقة ، سيكون خرج المرجع أمبير المستخدم كدمج لدينا (U1-A) عند مستوى الأرض ، ولكنه سيبدأ على الفور في الارتفاع إلى أعلى تحت تأثير خرج U1-B. يتم إرجاع الناتج المنخفض من U1-B إلى مدخلاته غير المقلوبة من خلال مقاومات 62K المتصلة R5 و R6. ترتبط الثنائيات 1N914 بين تقاطع R5 / R6 والأرض. كاثود D1 مرتبط بتقاطع R5 / R6 ويتصل أنود D2 بتقاطع R5 / R6. ترتبط النهايات الأخرى للثنائيات بالأرض الافتراضية للدائرة (نقول فقط أرض من الان فصاعدا).

ماذا تفعل الثنائيات D1 و D2؟ إنهم يتحكمون في الجهد عند مفترق R5 / R6 بحيث يتغير ناتج U1-B من التشبع الإيجابي إلى التشبع السلبي ، يتغير الجهد عند مفترق R5 / R6 من هبوط الصمام الثنائي الأمامي فوق الأرض (حوالي + 600mV) إلى الأمام انخفاض الصمام الثنائي تحت الأرض (حوالي -600mV).

نحن نفعل ذلك بحيث يكون الجهد الذي يتم تغذيته مرة أخرى للمكمل بنفس الحجم في كلا الاتجاهين. السبب في أننا لا نستخدم خرج U1-B فقط هو أن الفولتية التشبع الإيجابية والسلبية ليست هي نفسها. نظرًا لأن التيار الذي يتم تغذيته إلى المُدمج عبر أدوات التحكم الدقيقة والتردد الخشن و R10 يعتمد على حجم الجهد الناتج من قسم المقارنة ، فمن المهم أن يكون الجهد نفسه في الاتجاهات الإيجابية والسلبية أو غير ذلك من موجة المثلث المدمجة سوف يعاني الشكل من سوء التماثل جنبًا إلى جنب. بدلاً من المظهر الثلاثي ، ستظهر الموجة منحرفة (المزيد من مظاهر مسننة أو موجة منحدرة).

ينتج عن المستوى الأولي المنخفض في خرج U1-B التدفق الحالي من المدخلات العكسية للدبوس U1-A الموحد 2 (عبر 62K المقاوم R10 ، وعاء التردد الخشن 100K R9 و 100K وعاء التردد الدقيق R4) نحو الجهد -600mV المستوى عند تقاطع R5 / R6 / D1-k / D2-a.

رداً على ذلك ، يتصاعد إخراج الموحد (U1-A pin 1) حتى يتدفق التيار إلى المدخلات غير المقلوبة للمقارن U1-B عبر المقاوم 180K R7 ويتغلب على التيار المتدفق نحو مستوى -600mV على R5 / R6 / D1 -k / D2-a تقاطع عبر المقاوم 62K R5.

عندما يكون ناتج U1-A مرتفعًا بدرجة كافية (حوالي + 1.7 فولت) ، فإن ناتج المقارنة U1-B يتحول إلى تشبع إيجابي. يبلغ مستوى الوصلة R5 / R6 / D1-k / D2-a مستوى + 600mV ويتدفق التيار نحو مدخلات U1-A المقلوبة عبر R4 و R9 و R10. خرج سلالم التكامل منخفضة حتى يكون جهدها منخفضًا بدرجة كافية (حوالي -1.7 فولت) لسحب ما يكفي من التيار خلال R7 للتغلب على التدفق الحالي خلال R5 من مستوى + 600mV عند مستوى R5 / R6 / D1-k / D2-a تقاطع طرق. في ذلك الوقت ، يتم إخراج ناتج المقارنة بسرعة إلى التشبع السلبي وتستمر العملية مما يؤدي إلى تذبذب موجة المثلث عند خرج U1-A الموحد وتذبذب الموجة المربعة عند خرج المقارنة U1-B.

يستخدم مقياس الجهد التردد الخفيف 100K R9 كمقسم للجهد قابل للتعديل للتحكم في مستوى الجهد ، مما يتسبب في تدفق التيار إلى أو خارج R10 وبعد ذلك إلى أو خارج مدخلات معكوسة من الموحد. عندما يتم ضبط ممسحة R9 في اتجاه R4 ، يرى دخل الموحد المزيد من الجهد (الحالي) ويزداد التردد. عندما يتم ضبط ممسحة R9 باتجاه R13 ، فإن مدخلات الموحد ترى جهدًا أقل (وبالتالي التيار) ويكون التردد أقل. يحدد المقاوم R13 (3K) الحد الأدنى لمدى انخفاض الجهد ويمكن أن يؤدي إلى تكامل الموحد بشكل صحيح عند ضبط الجهد R9 طوال الطريق.

يتيح التحكم بدقة التردد 100K (R4) ببساطة تدفق أكثر أو أقل من التيار بين إخراج قسم الموحد والمدخلات المقلوبة من المقارنة عند ضبطه. إنه اختياري ويمكن إزالته إذا كنت لا تحتاج إلى تحكم دقيق في التردد. إذا لم يتم استخدام R4 ، ما عليك سوى توصيل النقطة X1 بأعلى عنصر مقاوم الجهد R9.

يستخدم المحول S2 لتوصيل مكثف أكبر (C2 .0022 فائق التوهج) بالتوازي مع C4 (100pF) من أجل تغيير نطاق المذبذب من عالي (S2 مفتوح) إلى منخفض (S2 مغلق). عندما يتم استخدام مكثف أكبر في عدد صحيح ، يصبح معدل المنحدر أقل. عندما يكون S2 مفتوحًا ، يتراوح مدى تردد مولد الوظيفة من 400 هرتز إلى 10 كيلو هرتز. عندما يتم إغلاق S2 وتكون C2 بالتوازي مع C4 ، يتم تقليل نطاق التردد إلى حوالي 16Hz إلى 590Hz وبالتالي فإن مولد الوظيفة لديه مجموعة واسعة لطيفة من ضبط التردد.

نرى شكل موجة مثلثًا جميلًا عند إخراج U1-A (نقطة الدائرة TRI) التي تتأرجح حول الأرض الافتراضية للوحدة بسعة تبلغ حوالي 3V ، من الذروة إلى الذروة. نأخذ الموجة المربعة التي تظهر على خرج U1-B ونخفض سعتها إلى حوالي 4V الذروة إلى الذروة مع الحفاظ على مصدر مقاومة منخفضة باستخدام U1-C لتطبيق كسب مقلوب كسري (نقطة الدائرة SQR). يوجد مكثف سيراميك 22pF عبر المقاوم R15 لتقليل رنين حافة الارتفاع الطفيف الذي يظهر على خرج U1-C بدونه.

لتبسيط الدائرة وخفض الاستهلاك الحالي قليلاً ، يمكنك القضاء على وظيفة موجة جيبية إذا رغبت في ذلك. ما عليك سوى القضاء على LM13700 والمكونات المرتبطة به وتغيير اختيار موجه إخراج التبديل فقط للاختيار بين الموجات المربعة أو المثلثية. ستستخدم أيضًا مفتاح SPDT أقل.

ومع ذلك ، أجد أن موجة الجيب مفيدة في حل المشاكل ، وهذا هو السبب في أنني أدرجتها. لتغيير موجة المثلث إلى تقريب جيب ، نفرط في زيادة المدخلات غير المقلوبة لـ U2-A LM13700 Dual Transconductance Op Amp للاستفادة من التشوه غير الخطي الذي توفره. يميل هذا التشوه إلى منحني الجزء العلوي والسفلي من شكل الموج المثلث إلى الداخل ، مما يمنحه مظهرًا الجيبية. يتم تغذية الشكل الموجي للمثلث من خرج U1-A إلى المدخلات غير المقلوبة لـ U2-A (دبوس 3) عبر وعاء تقليم 100K R16.يستخدم وعاء القطع R16 لضبط سعة الإشارة التي تظهر عند دخل U2-A غير المقلوب.

نحن نفرط في زيادة الإدخال عن قصد ، لذلك يقوم R16 بضبط مقدار التشوه الذي تمر به الإشارة. القليل جدًا والإشارة تبدو مثلثية ؛ أكثر من اللازم ، والإشارة تبدو مسطحة للغاية في الأعلى والأسفل.

ستكون قادرًا على الرؤية (والاستماع) عندما يكون ذلك صحيحًا تمامًا. يستخدم وعاء القطع 100K R24 لتطبيق تيار انحياز قابل للتعديل على المدخلات غير المقلوبة عبر المقاوم 200K R19. وهكذا يتم استخدام أداة القطع R24 لضبط التماثل من الأعلى إلى الأسفل لشكل موجة جيبية. يستخدم وعاء القطع 100K R17 لتطبيق إشارة التحيز على الموصلية opp U2-A وبالتالي يتحكم في سعة شكل موجة جيبية. نستخدم أمبير darlington المخزن المؤقت المتوفرة على رقاقة LM13700 لتخزين المخزن المؤقت.

تحيز المقاومات R22 (220K) و R23 (680K) إخراج U2-A بحيث تتأرجح موجة الجيب حول الأرض الافتراضية للوحدة. يقوم المقاوم R18 (10K) بتحويل التيار من U2-A pin 8 إلى الجهد. تأتي نقطة الدائرة SIN من دبوس U2-A 8. والنصف الآخر من U2 (U2-B) لا يستخدم في هذه الدائرة.

يتم تبديل نقاط الدوائر SQR و TRI و SIN عبر S3 (مفتاح SPDT) و S2 (مفتاح SPDT) ويتم إسقاطها عبر R11 (مقياس الجهد 100K) الذي يتم استخدامه كمقسم للجهد قابل للتعديل. يتم تطبيق جزء من الشكل الموجي المحدد الذي تم اختياره من ممسحة R11 على مدخلات معكوسة لـ U1-D عبر 10K المقاوم R12. يمنحك المقاوم المقاوم للتغذية المرتدة في U1-D 12K ربحًا قدره 1.2 ، مما يعطي كل شكل موجة قليلًا من التضخيم. يقدم هذا المخطط الشكل الموجي المحدد المعدل من خرج المعاوقة المنخفض لـ U1-D.

تكون المكثفات من C6 إلى C9 عبارة عن أغطية خزفية مقاس 1 فائق التوهج يجب وضعها بالقرب من دبابيس القدرة لكل من الدوائر المتكاملة (U1 و U2) أثناء بناء الدوائر.

هنا قائمة جزء المكون. جميع الأغطية يجب أن تكون 16V أو أعلى. أنا سرد حالة RadioShack ولوحة perf التي ينبغي أن تستوعب المشروع بشكل جيد.

بطارية تعمل بالطاقة الجيب ، مربع ، ومثلث وظيفة مولد قائمة أجزاء المشروع

يمكنك بسهولة بناء هذه الدائرة على لوحة مجرب صغيرة أو حفر لوحة كمبيوتر. في الأشهر المقبلة ، ابحث عن هذا المشروع على موقع MFOS. سوف نقدم لوحة كمبيوتر مصنوعة بشكل احترافي لهذا المشروع بالإضافة إلى مجموعة من قطع الغيار.

الكمية. وصف القيمة المميزان
1 LM13700N Dual Transconductance Op Amp LM13700N U2
1 TL074CN رباعية المرجع أمبير TL074CN U1
2 1N914 الصمام الثنائي 1N914 D1 ، D2
1 الغرض العام الصمام يؤدى LED1
3 الخطي تفتق الجهد 100K R4 ، R9 ، R11
4 المقاوم 1/4 واط 5 ٪ 10K R12 ، R15 ، R18 ، R20
1 المقاوم 1/4 واط 5 ٪ 12K R8
1 المقاوم 1/4 واط 5 ٪ 180K R7
1 المقاوم 1/4 واط 5 ٪ 1K R21
1 المقاوم 1/4 واط 5 ٪ 200K R19
1 المقاوم 1/4 واط 5 ٪ 20K R14
1 المقاوم 1/4 واط 5 ٪ 220K R22
2 المقاوم 1/4 واط 5 ٪ 3K R2 ، R13
2 المقاوم 1/4 واط 5 ٪ 4.7K R1 ، R3
3 المقاوم 1/4 واط 5 ٪ 62K R5 ، R6 ، R10
1 المقاوم 1/4 واط 5 ٪ 680K R23
3 تقليم وعاء (بورن 3296W أو ما يعادلها) 100K R16 ، R17 ، R24
1 المكثفات السيراميك .002uF C2
4 المكثفات السيراميك .1uF C6 ، C7 ، C8 ، C9
1 المكثفات السيراميك 100pF C4
1 المكثفات السيراميك 22pF C5
2 مكثف كهربائيا 220uF C1 ، C3
2 SPDT التبديل SPDT S3 ، S4
2 التبديل SPST SPST S1 ، S2
2 جاك الموز جاك الموز J1 ، J2
1 البطارية بطارية 9V B1
1 حاوية مشروع راديو شاك (6 × 4 × 2) القط #: 270-1806  
1 راديو شاك مجلس الكمبيوتر مع 780 ثقوب القط #: 276-168  
1 راديو شاك 9V المفاجئة موصلات القط #: 270-324  
1 25 ′ لفة من 22 AWG سلك تقطعت بهم السبل 25 قدم  
3 مقابض الجهد المقابض لجهد الجهد  

حسنًا ، يوجد لديك ، مولد وظيفة بطارية 9V بسيط ولكنه مفيد والذي سوف يأتي في وقت مفيد بعد مرة. هذا من شأنه أن يقدم هدية رائعة لأي من أصدقائك المتحمسين للإلكترونيات. في الدفعة التالية ، سأقدم تفاصيل البناء ، بما في ذلك تخطيطات الكمبيوتر الشخصي وأفكار الأسلاك باللوحة الأمامية.

في هذه الأثناء: الحفاظ على التخيل ، والحفاظ على اختراع ، والبقاء عبقري!

راي ويلسون مؤلف كتاب "Make: Analog Synthesizers" و "المجنون" وراء موقع Music of Outer Space الشهير للغاية.



قد تكون مهتمة

الحرف 101: مكرميه

الحرف 101: مكرميه


صنع على الأرض - سينما مع سول

صنع على الأرض - سينما مع سول


الرمز 72

الرمز 72


أشياء العلوم

أشياء العلوم






المشاركات الأخيرة