Controlar la frecuencia de CA utilizada para energizar un electroimán

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Estoy tratando de construir un péndulo electromagnético que esencialmente tiene un brazo de péndulo con un imán permanente en su extremo que es "pateado" por un electroimán colocado en la posición media para conducir el péndulo sin dejar que se humedezca. Ahora me preguntaba cómo puedo cambiar la frecuencia de la CA para cambiar de manera correspondiente la intensidad del campo magnético y obtener diferentes amplitudes al hacerlo. Encontré VFDs y esta compilación enlace .

Soy bastante nuevo en electrónica. Soy más de un aficionado. Esto parece demasiado complicado, al menos para mí y no puedo evitar sentir si estoy pensando demasiado en esto. Ya tengo mis razones para no usar un temporizador 555 y solo pulsos de CC para energizar el electroimán de modo que no funcione. En caso de que VFD sea la mejor manera de hacer esto, ¿puedo rogarles a cualquiera de ustedes que se burlen de esta construcción o que me ofrezcan una forma más sencilla de hacerlo? Supongo que es posible, ya que realmente no estoy usando esto para una Motor de corriente alterna?

    
pregunta K.C Karthik

6 respuestas

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Si es difícil responder a su pregunta, es porque es un enigma entenderla en primer lugar. Un péndulo es un dispositivo RESONANTE en el que la frecuencia de su oscilación se controla principalmente por su longitud efectiva. El único efecto de su "patada" electromagnética es reemplazar la energía perdida en la resistencia del aire a su movimiento. Cualquier intento de afectar la dinámica de su péndulo debe requerir una enorme cantidad de poder. Cualquiera que sea su propósito, podría tener más éxito con un péndulo cónico.

    
respondido por el Ken Green
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Según la Wikipedia, el péndulo de Doubochinski no varía la frecuencia de CA. En cambio, las condiciones de inicio dictan la amplitud de estado estable.

Si solo desea mantener el péndulo oscilando de manera uniforme con un electroimán, la forma más sencilla es accionar el electroimán con un circuito de resistencia negativa. Esto detectará automáticamente el balanceo del péndulo y ajustará la corriente de manera adecuada para mantener el péndulo oscilando de manera uniforme.

Un ejemplo fino y elegante de esto es un motor de diodo de túnel (también un péndulo de diodo de túnel) que apareció en la columna "The Amateur Scientist" de CL Strong en la revista "Scientific American" para octubre de 1965 en la página 112. Además del swing imán, utiliza solo una bobina de cable para el electroimán, un diodo de túnel para la resistencia negativa, dos resistencias para establecer la tensión de polarización adecuada para el diodo de túnel y una batería de 1.5 voltios. El diodo de túnel y el imán giratorio aplican una combinación de dc y ac a la bobina. (El Sr. Strong dice que también hizo con éxito un péndulo con el diodo de túnel alimentado con una batería improvisada con papel secante, humedecido con saliva y emparedado entre un níquel y un centavo).

En estos días, los diodos de túnel son escasos, pero el diodo de túnel puede reemplazarse con un simple circuito de resistencia negativa formado por un par de FET o un par de transistores bipolares con algunas resistencias. Google "lambda circuito" para varios ejemplos. He tenido buenos resultados usando el diodo de túnel o un circuito lambda. Simplemente puede cambiar el voltaje de polarización para cambiar la amplitud de los cambios.

Si está configurado para demostrar el péndulo de Doubochinski, puede usar la mayoría de los generadores de señales, como lo sugiere otro respondedor. Mientras esté utilizando un péndulo típico, colgado de un pivote de baja fricción o en una rosca, y balanceándose en el aire, habrá una pérdida de energía muy pequeña por oscilación, y un generador de señales debe proporcionar mucha energía. Si aún no tiene un generador de señales, puede usar un modelo de leappo tal como un "Generador de señales de función DDS de 1HZ-500KHz" que puede obtener de un número de proveedores en línea. Se puede configurar en pasos de 1 Hz, lo que proporciona una buena resolución de frecuencia, excepto las más bajas. Usted dijo que no quiere usar un 555, pero si no se opone a un IC, podría usar uno de los chips de reloj de resistencia controlada, como el de Linear Technology. Con cualquiera de estos esquemas, si desea conducir un péndulo enorme y necesita más potencia, simplemente podría agregar un chip amplificador de búfer con una salida de baja impedancia, o podría usar un amplificador de audio de un sistema de sonido.

    
respondido por el AnalogGuy
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Mantener un péndulo en marcha no es solo producir la frecuencia de transmisión correcta. La fase de la señal del variador es de importancia crítica.

El punto de un péndulo es generalmente oscilar libremente tanto como sea posible. Estos dispositivos también están diseñados para perder muy poca energía en cada swing. Dicho de otra manera, son filtros Q muy altos. Como tal, no desea y no necesita conducir el péndulo todo el tiempo. Solo necesita darle el impulso suficiente a cada ciclo para que coincida con la poca energía perdida en ese ciclo. Esto es más fácil hacerlo con un pulso pequeño una o dos veces por ciclo. Una analogía electrónica es un amplificador de clase C.

Para agregar energía mecánica, el péndulo debe empujarse en la misma dirección que se mueve. Dado que se está moviendo más en la parte inferior (centro) del swing, este es el lugar lógico para agregar la energía. Una forma sencilla de hacerlo es encender un imán poco antes de que el péndulo llegue al fondo y luego desactivarlo cuando llegue al fondo. Esto es suponiendo un imán simple que atrae el péndulo.

La parte difícil es saber cuándo encender el imán. Podría usar algún tipo de sensor de posición, como un haz de luz. Sin embargo, estos tienden a tener un poder significativo. Un lindo truco es usar el electroimán en la parte inferior como dispositivo de detección durante una media oscilación, y luego el dispositivo de conducción durante la otra. Dado que el período del péndulo se puede conocer con precisión, medir su fase una vez por ciclo es suficiente para decirle dónde está el péndulo en todo momento.

Incluso puede medir el período entre detecciones para corregir variaciones menores en la frecuencia del péndulo. Lo hice en un proyecto por diversión que usó el período del péndulo para medir la temperatura (la varilla del péndulo era un tubo de cobre). Funcionó muy bien, y el termómetro fue increíblemente sensible y preciso.

    
respondido por el Olin Lathrop
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Hay muchas formas de manejar un electroimán desde una frecuencia variable. Si solo desea utilizar un generador de señal de banco, necesitará un simple AMPLIFICADOR para accionar el electroimán. Así es exactamente cómo funcionan los altavoces, auriculares, auriculares, etc. Dependiendo de la impedancia de su electroimán, un amplificador de audio común podría ser una solución simple y rentable.

    
respondido por el Richard Crowley
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Para amplificar la potencia de la salida de un generador de señal, simplemente agregue un amplificador de potencia: es decir, uno que permita aumentar la tensión y la corriente simultáneamente. ¿Solicita asesoramiento sobre cómo comprar o cómo diseñar una unidad de este tipo?

    
respondido por el Ken Green
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... ¿puedo por favor implorar a cualquiera de ustedes que me diga lo contrario o darme una forma más sencilla de hacerlo ...

simular este circuito : esquema creado usando CircuitLab

Figura 1. Configuración experimental simple.

Me gustaría construir una configuración de prueba como se muestra en la Figura 1.

  • Encuentre una aplicación de generador de señal para su teléfono móvil.
  • Conecte la toma de auriculares a la entrada de un amplificador de audio adecuadamente potente.
  • Encuentre / enrolle un solenoide con suficiente resistencia para cumplir con el mínimo requerido por el amplificador, generalmente de 4 a 8 \ $ \ Omega \ $. Si siente que el amplificador se está quejando de la carga altamente inductiva, puede agregar una resistencia en serie de algunos ohmios para amortiguarlo.
  • Establezca la aplicación del generador de señal en 'sinusoidal' y aumente el volumen de forma gradual para monitorear la temperatura de la bobina y del amplificador en busca de problemas.

Es posible que desee medir el voltaje o la corriente del inductor para garantizar la consistencia a medida que varía la frecuencia.

    
respondido por el Transistor

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