Pendulum ya Umeme: Hatua 8 (na Picha)

2024 Mwandishi: John Day | [email protected]. Mwisho uliobadilishwa: 2024-01-30 12:48

Nyuma mwishoni mwa miaka ya 1980 niliamua kwamba ningependa kujenga saa kutoka kwa kuni. Wakati huo hakukuwa na mtandao kwa hivyo ilikuwa ngumu sana kufanya utafiti kuliko ilivyo leo… ingawa nilifanikiwa kubana pamoja gurudumu ghafi na kutoroka kwa pendulum. Wakati wa kukimbia ulikuwa mdogo na ilikuwa ngumu lakini ilikuwa bonyeza kwa dakika chache kabla ya uzito kugusa sakafu. Pia rasilimali zangu zilikuwa chache… zana, pesa, stadi za kutengeneza kuni… ambayo ilifanya kazi kwenye mradi iwe ya kufadhaisha. Kwa hivyo, kwa wakati huo, ndoto ya saa ya mbao iliachwa. Songa mbele miaka 30 pamoja na miaka. Nimestaafu sasa, nina zana nyingi nzuri sana, na ufundi wangu wa kutengeneza kuni umeimarika sana. Ninaweza pia kupata kompyuta, programu ya kushangaza ya kubuni ya kompyuta (CAD), na wavuti. Kwa hivyo mradi wa saa umewashwa tena. Nimeamua kuandika juu ya mchakato wakati ninatumia njia yangu kupitia muundo. Inaonekana tu kama jambo la kufurahisha kufanya.

Hapo awali nilitaka kujenga saa ambayo ilikuwa inaendeshwa na mvuto na iliyosimamiwa na pendulum. Hivi majuzi, nilipokuwa nikichimba bila mpangilio kwenye wavuti, nilikutana na mwenzangu kwenye kisiwa cha Kauai ambaye anatengeneza saa za mbao na aina zingine za "sanaa ya kinetiki". Jina lake ni Clayton Boyer. Ilikuwa ugunduzi wa miundo ya saa ya Bwana Boyer ambayo ilinihamasisha kuendelea na mradi wangu wa saa. Moja ya ubunifu wake ambao ulinivutia uliitwa "Toucan". Utembezi wa kutembea uliotumika kwenye saa hiyo ulifanana na muswada wa ndege huyo mwenye jina moja. Ilikuwa saa ya kufurahisha kutazama na muundo huo ulikuwa wa kichekesho sana lakini kile mwishowe kilinivutia ni jinsi ilivyokuwa ikiendeshwa. Hakukuwa na uzani wala chemchemi. Pendulum ilionekana kuwa inazunguka kichawi bila kupoteza nishati. Siri ilikuwa mfumo wa gari ya umeme iliyofichwa ndani ya msingi wa saa na sumaku mwisho wa pendulum. Kuwa mhandisi wa umeme nilifikiri kwamba hii ilikuwa nzuri sana na niliamua kugundua jinsi hii yote ilifanya kazi na kujenga toleo langu mwenyewe la Mr. Boyer's Toucan. Ili kuwa na uhakika… ningekuwa nimenunua tu mipango ya saa kwani zilipatikana kwa karibu $ 35 lakini ni wapi kufurahi katika hiyo?

Baada ya kuchimba zaidi kwenye wavuti niligundua kuwa dhana hiyo ilianzia mwanzoni mwa miaka ya 1960 na Kundo Annivers Clocks. Zilitumiwa na betri kavu ya seli na ingeweza kukimbia kwa mwaka mmoja au zaidi kabla ya kubadilisha betri (kwa hivyo jina, nadhani). Unyenyekevu wa mzunguko wa gari ulinivutia. Kulikuwa na koili mbili (jeraha moja juu ya lingine), transistor ya germanium, na betri. Ni hayo tu! Ninapenda vitu rahisi vinavyofanya kazi na hii haikuweza kupata rahisi zaidi. Moja ya coils imeunganishwa na pembejeo ya msingi ya transistor na coil nyingine iko upande wa pato la transistor mfululizo na betri. Kipande kingine cha fumbo kilikuwa sumaku iliyowekwa juu ya mwisho wa pendulum. Wakati pendulum inapozunguka na coil sumaku inashawishi sasa ndani ya coil inayoendesha msingi wa transistor. Hii inasababisha transistor kuwasha na mtiririko wa sasa kwenye mzunguko wa pato kutoka kwa betri kupitia coil iliyo kwenye safu na hiyo. Kuna pia athari ya transformer ambayo inasababisha zaidi ya sasa kushawishiwa kwenye coil ya kuingiza hadi mahali ambapo transistor hujaa. Kiwango cha juu cha sasa kinapita katika upande wa pato la transistor na coil katika mzunguko huo imewezeshwa kikamilifu na betri na hivyo kuunda sumaku ya umeme iliyo na polarity sawa na sumaku kwenye pendulum. Wakati ni kama kwamba uwanja wa sumaku unaozalishwa na sumaku ya umeme unarudisha sumaku kwenye pendulum wakati inapita na kuipiga teke kidogo. Mara tu pendulum inapopita nyuma ya koili za sasa zinaacha kutiririka katika msingi wa transistor na inazima. Mchakato huu unarudiwa kila wakati pendulum inapozunguka na koili… kusambaza nishati ya ziada inayohitajika kushinda hasara ndani ya mfumo na kuweka kila kitu katika mwendo. Nadhifu huh? Nini nzuri sana juu ya hii ni kwamba hutumia nguvu kidogo sana na betri itadumu kwa muda mrefu. Saa za mbao zinazoendeshwa na chemchemi au uzito zitatumika kwa siku moja au zaidi kabla ya kurudishwa tena. Wana mvuto wao lakini kutuliza saa kila siku ilionekana kama maumivu kwangu. Bado ninaweza kujenga moja ya hizi siku moja (ninapenda kupotea kwa Arnfield) lakini kwa sasa itakuwa umeme badala ya mvuto.

Kwa hivyo mguu wa kwanza wa safari hii ni kufikiria jinsi ya kujenga pendulum inayotokana na umeme kwani hii haitasimamia tu saa lakini pia itakuwa injini inayoiendesha. Mwishowe kwa kuongeza mafunzo haya kwenye pendulum nitachapisha mafunzo kadhaa yanayofunika muundo wa saa kwa ujumla, muundo wa gia, ujenzi wa fremu, na kisha uweke pamoja ili kukamilisha saa ya kufanya kazi. Kwa hivyo kamba … hapa tunaenda na mchakato wa kubuni wa pendulum…

Vifaa

Sehemu kuu ya pendulum iliyosababishwa na umeme ni mzunguko wa coil. Nilitumia msumari wa kawaida wa 10d (unapatikana katika duka lako la wastani la vifaa) kama msingi wa ferrite. Wiring kwa coils ni waya wa sumaku 35 AWG. Hii ni waya mzuri sana iliyofunikwa na nyenzo nyembamba isiyofaa. Transistor ya makutano ya bipolar ya 2N4401 hutumiwa kudhibiti mtiririko wa sasa kupitia mzunguko. Kanda ya Kapton inashughulikia msumari na msingi uliokamilishwa lakini unaweza kutumia aina yoyote ya mkanda. Vifungo vya mwisho vya coil ni karatasi ya akriliki ya 1/16 inchi pamoja na kipande cha mwaloni ili kuweka waya wa transistor na coil. Vipande anuwai na vipande vya kuni chakavu vilitumika kwa mkutano wote wa mfano pamoja na fimbo za doa katika vipenyo kadhaa. Ninapenda kufanya kazi na fimbo za dua… inanikumbusha moja ya vitu vya kuchezea vya kupenda utoto… Toys za kuchezea! Ninaona wanajikopesha vizuri kwa maendeleo ya mfano. Ugavi wa umeme ni kuziba kwenye moduli ya ukuta ambayo inabadilisha AC 110 hadi 9 volts DC. Mwishowe saa itaishia kuwezeshwa na betri lakini kwa sasa kuziba moduli ni rahisi sana na yenye msimamo. Sehemu nyingine muhimu ni sumaku ya neodymium ambayo imeingizwa mwishoni mwa pendulum. Sumaku niliyotumia ina kipenyo cha inchi 1/2 na unene wa robo inchi.

Hatua ya 1: Mkutano wa Coil Core

Nilipokuwa nikifanya utafiti wangu kwa coil nilikimbia kongamano la kutengeneza saa ambapo moja ya nyuzi ilikuwa ikijadili maelezo ya muundo wa coil. Walikuwa na picha nzuri ambazo zilinipa wazo la jinsi ya kuficha transistor na wiring inayohusiana ndani ya msingi wa coil. Maelezo mengine muhimu ni kwamba walitaja coil zilizo na zamu 4000. Wow, hiyo ilisikika kama nyingi na ilileta wasiwasi kidogo nyuma ya akili yangu juu ya jinsi ingekuwa busara kufunga coil lakini nikasisitiza hata hivyo.

Nilifikiria juu ya ukubwa gani nilitaka coil iliyokamilishwa kuwa na kukaa kwenye kipenyo cha inchi na inchi na robo mrefu. Nilikata miduara ya kipenyo cha inchi 1 kutoka kwa karatasi ya akriliki ya inchi 1/16 kutumia kwa kofia za mwisho na diski nyingine ya kipenyo cha inchi 1 kutoka kipande cha mwaloni wa inchi 1/2 kwa msingi. Niligonga kituo cha robo inchi kwenye diski ya mwaloni na vile vile kuchimba shimo la kipenyo cha inchi 3/16 ili kupitisha transistor. Nilichimba pia mashimo madogo ili kuweza kupitisha wiring kwenye kituo kwenye msingi. Angalia picha kwa maelezo. Hapo awali nilikata sehemu kutoka kwa kipande cha chini cha akriliki ili kurahisisha kuendesha waya kwenye msingi. Kwa kurudi nyuma, ningepaswa kuchimba tu mashimo madogo ili kufanana na yale ya msingi. Lakini hakuna jambo kubwa. Mashimo pia yalichimbwa kwenye vipande vya akriliki na kipande cha mwaloni kwa kufaa juu ya msumari. Mkutano ulikuwa kama ifuatavyo: Weka diski ya akriliki ambayo haijatajwa kwenye msumari. Funga kipande cha mkanda cha inchi 1-1 / 4 kuzunguka msumari kama inavyoonyeshwa na kisha ongeza diski ya acylic. Nilipaka epoxy kwenye diski ya mwaloni na kisha nikaiweka kwenye msumari kama kwamba ilikuwa imefungwa kwa diski ya akriliki.

Kabla ya kuendelea na mchakato wa kufunika coil nilifanya mahesabu ya haraka na machafu kupata wazo mbaya la jinsi wiring iliyokamilishwa itakuwa kubwa na upinzani wa umeme wa koili mbili. Ilionekana kuwa nitaweza kuweka waya wote kwenye mkutano wangu wa msingi kwa hivyo nilikuwa na furaha.

Hatua ya 2: Coil Winding Jig

Niliamua kuwa kufunika waya kuzunguka msingi kabisa kwa mkono itakuwa maumivu makubwa sana ambayo imeongozwa na teknolojia ya Toy Tinker niliunganisha jig nje ya neli na vipande chakavu vya plywood na MDF. Niligundua kuwa ilibidi niweke dab ya gundi moto kwenye diski ya mwaloni ya msingi wa coil ili kuishikilia vizuri. Vinginevyo kulikuwa na msuguano mwingi sana kwenye kusanyiko na msingi haungeweza kusonga wakati niligeuza crank. Kwa hivyo na mchanga kidogo zaidi ili kupunguza zaidi msuguano na dab ya gundi ya moto jig hiyo ilikuwa ikifanya kazi.

Hatua ya 3: Upepo wa Coils

Waya ni aina maalum ya waya inayoitwa waya ya sumaku. Ni waya mwembamba mzuri sana ambaye amefunikwa na nyenzo nyembamba ya kuhami. Nilitumia 35 AWG. Ni kawaida sana na kama kila kitu kingine unaweza kupata kutoka Amazon. Niliokoa spool unayoona kwenye picha ya kwanza kutoka kwa takataka kazini baada ya maabara kusafisha hafla. Sijui ni umri gani lakini inaonekana kuwa imenunuliwa miongo mingi iliyopita. LOL.

Tutakuwa tukifunga coil mbili, moja juu ya nyingine, juu ya msumari kwenye mkutano wa msingi. Ni muhimu kwamba coil zote mbili zimefungwa katika mwelekeo huo kuzunguka mkutano… vinginevyo haitafanya kazi. Kila coil itakuwa na vifuniko takriban 4000 kuzunguka msumari. Sasa sio biashara kubwa ikiwa hautaishia na zamu 4000 kwa kila coil kwa hivyo hauitaji jasho kwa undani lakini nilikuwa na kijarida ambacho nilikuwa nikifuatilia. Ilichukua masaa machache kumaliza mchakato wa kufunga lakini niliwasha tu mchezo wa mpira kutazama ili nisichoke. Ningeweza kufanya karibu zamu 50 kuzunguka msumari kila kupita ili nipate kupitisha michache ili kupata kifuniko mia na kuandika hiyo kwenye pedi yangu ya maandishi na kuendelea hadi nilipofungwa 4000.

Hapa kuna mchakato wa kufunika: Anza kufunika coil ya ndani kwa kushika waya 2 au 3 za waya kwenye kipande cha mwaloni. Andika mwisho wa waya huu "1". Kamilisha vifuniko vyako 4000 na uhakikishe kuwa unarudi kwenye mwisho wa mwaloni wa msingi. Kata waya na uacha urefu wa nyongeza ya inchi 2 au 3 ili uweze kuirudisha kwenye msingi wa mwaloni. Andika mwisho huu "2". Anza coil ya nje kwa njia ile ile kwa kukatia waya 2 au 3 za waya kwenye msingi wa mwaloni. Andika mwisho huu "3". Fanya zamu nyingine 4000, kata waya, na uzie mwisho kwenye msingi sawa na hapo awali. Andika mwisho huu "4". Picha 4 na 5 zinaonyesha matokeo ya mwisho ya mchakato wa kufunika. Tena… Hakikisha umefunga vifuniko vya ndani na vya nje kwa mwelekeo mmoja !!!

Hatua ya 4: Kukamilisha Mzunguko

Kama unavyoona katika skimu, mzunguko ni rahisi sana ambayo hufanya kifaa hiki kiwe baridi sana. Nimeona miradi kama hiyo ambayo ilitumia wasindikaji badala yake … ambayo kwangu ni kama kutumia nyundo ya sledge kuua nzi. Simaanishi kubisha aina hizo za miradi lakini mimi ni shabiki mkubwa tu wa miundo ambayo hufanya kazi hiyo kufanywa na kiwango cha chini kabisa cha ugumu.

Katika picha ya pili nilikuwa nikicheza karibu na mikakati tofauti ya njia kwa wiring. Labda nilifanya mpango mkubwa zaidi kuliko mimi. Kuna vidokezo vichache tu … elekea waya kama mpango lakini kwa kuwa usambazaji wa umeme utakuwa nje ya mkutano wa coil unahitaji kuwa na waya ambazo zitaunganisha kwenye chanzo cha nguvu kinachoshika chini ya mkutano. Kwa maneno mengine: Waya wa V + huenda kwa mtoza wa transistor na waya ya V inakwenda kwa waya uliowekwa "2" kwenye mkutano wako wa coil. Kwa hivyo msingi wa mkutano wako wa coil utakuwa na terminal nzuri na hasi. Ni wazo nzuri kuweka alama hizi kama umemaliza ili usisahau ambayo ni ipi. Ah… mimi karibu nilisahau. Utahitaji kutumia kipande cha sandpaper nzuri ili kuondoa mipako ya insulative kwenye waya wa sumaku kabla ya kuiunganisha! Kwa uwazi juu ya mpango … "Lo" ni coil ya nje na "Li" ni coil ya ndani na pia kumbuka kuwa nimeandika mwisho wa waya za coil 1, 2, 3, na 4 ili zilingane na jinsi tulivyofanya tulipofunga koili.

Nilijaribu coil kabla ya kuipaka na epoxy… jambo zuri kwani nilikuwa nimekosea! Ha, nilijifunga mwenyewe kwa kuzungumza juu ya jinsi kila kitu kilikuwa rahisi. Kwa hivyo hakikisha unajaribu mkutano wako kabla ya kuufinya.

Ili kujaribu mkusanyiko uliokamilishwa niligonga sumaku nadra ya ardhi kwa urefu wa uzi na kuining'iniza juu tu ya kichwa cha msumari kwenye coil. Kisha unganisha nguvu kwenye coil na uzungushe sumaku kupita kichwa cha msumari. Inapaswa kujiondoa yenyewe. Kuna mahali pazuri kwa umbali kati ya sumaku na kichwa cha msumari. Karibu sana na mwendo ni ganzi… mbali sana na haitafanya kazi.

Picha ya mwisho inaonyesha coil iliyokamilika pamoja na sumaku nadra ya dunia (neodymium) ambayo nilitumia.

Hatua ya 5: Vipengele vya Pendulum

Mara tu nilipokuwa na muundo mzuri wa kufanya kazi kwa mkutano wa coil nilihitaji kujenga mfano wa pendulum ili nipate kutathmini sifa zake za utendaji. Nilikuwa na hamu kubwa ya kujua ni nguvu ngapi kifaa kilitumia na pia nilihitaji kujua jinsi pendulum ingesonga kwa arc kubwa kwani hii ingeathiri jinsi nilivyoendelea na muundo wangu wa saa.

Niliweka mkutano wangu wa coil ndani ya sanduku kidogo la mbao na nikaongeza kiunganisho cha kubadili na nguvu. Sanduku linafaa ndani ya mkato chini ya mkutano wa msingi ulioonyeshwa kwenye picha mbili. Kila kitu kilikuwa sawa na msuguano ili niweze kufanya marekebisho njiani ili kupata utendaji mzuri. Niliongeza bomba la shaba kwa wima kwenye picha 3 kusaidia kupunguza msuguano. Nilitumia msumari wa 10d kwa pini kuunganisha pendulum kwenye kipande kilicho wima. Katika picha 5 unaweza kuona sumaku ya nadra ya dunia mwishoni mwa pendulum. Sijawahi kupata chochote kilichosema polarity ya sumaku ilikuwa muhimu. Haionekani kujali…. ni aina gani ya mende kwa sababu kwa njia intuitively nadhani inapaswa. Lakini sijawahi kulipa kipaumbele chochote kwake na kila wakati inaonekana kufanya kazi kwa hivyo nadhani sio. Picha ya mwisho inaonyesha chanzo cha umeme cha volt 9 ya volt. Uwezo wa 1 amp wa sasa unazidi… hauitaji kuwa karibu na hiyo kama nilivyogundua baadaye.

Hatua ya 6: Kukusanya Pendulum

Msingi ni chunk nene ya pine. Nilitaka iwe nzito kuzuia mkusanyiko usiingie wakati pendulum ilikuwa ikiinama. Ingawa hii ilikuwa mfano bado niliamua kuivaa kidogo na kuipunguza kwa vipande nyembamba vya mierezi nyekundu. Sikuweza kujisaidia!:)

Moduli ya coil huziba chini ya msingi (picha 2) na kitu kizima kimepinduliwa upande wa kulia juu (picha 3). Wima huingizwa juu ya msingi (picha 4). Ni fit ya msuguano. Ingiza msumari kupitia bomba la shaba kwenye wima (picha 5). Na mwishowe bonyeza pendulum kwenye msumari (picha ya mwisho).

Nilibadilisha pendulum ili kuwe na pengo kidogo kati yake na msingi.

Hatua ya 7: Matokeo ya Utendaji wa Mfano

Kwa kuangalia chati ambayo niliiweka nyuma ya pendulum inayofanya kazi kwenye video unaweza kuona kwamba pendulum inazunguka mstari wa kati lakini haifanyi kupita mstari wa mwisho. Hii inaweka safu nzima ambayo pendulum inabadilika kati ya digrii 72 na 80… nakadiria karibu digrii 75. Hii ni habari muhimu wakati wa kuunda muundo wa kutembea kwa saa.

Niliunganisha pia uchunguzi wa sasa kwenye laini ya umeme na kukagua kuteka kwa sasa wakati wa operesheni. Nilifurahi sana kujua kwamba sare ya wastani ya sasa ilikuwa zaidi ya milli-amps 2 zaidi !!! Je! Ni nini mzuri juu ya hiyo nitaweza kufanya betri ya saa kuwezeshwa. Ikiwa nitatumia betri za seli za C nitapata zaidi ya miezi 5 ya wakati wa kukimbia kabla ya lazima nibadilishe betri. Sio mbaya sana!

Sababu ambayo ninafurahiya kutumia betri ni kwamba sitaki kuwa na kebo ya umeme inayotumia saa kutoa siri ya jinsi inavyofanya kazi. Nitaficha betri kwenye msingi wa saa. Pamoja nitaweza kuiweka mahali popote.

Hatua ya 8: Inakuja Ijayo…

Kama unavyoona nimekuwa nikishughulika na hatua zifuatazo za muundo wa saa yangu. Nilichomwa moto kwa kukata meno ya gia. Ah wangu ni kwamba mchakato wa kuchosha. Ikiwa nitaamua kuunda kikundi cha saa hizi ninaamini kuwa nitawekeza kwenye router nzuri ya CNC !!!

Kwa hivyo wakati nikichukua mapumziko kutoka kwa kukata meno ya gia nilikata mikono na kuanza kufanya kazi kwenye fremu ya saa. Hadi sasa ni nzuri sana!

Ninapofikiria mbele ya inayofuata inayoweza kufundishwa katika safu hii naamini nitazungumza juu ya mchakato niliopitia kubuni na kujenga gia ili simama juu ya hiyo.

Tutaonana basi!

Willy