Contenu
- Un circuit oscillateur simple - un oscillateur LC
- Fabriquer des composants pour un oscillateur DIY
- À vos marques, prêts, oscillez
- Utilisations pour un oscillateur à condensateur
En physique, un oscillateur est un dispositif qui convertit continuellement l'énergie d'une forme à une autre. Un pendule est un exemple simple. Au sommet de son élan, toute son énergie est énergie potentielle, tandis qu'en bas, lorsqu'il se déplace à la vitesse maximale, il ne possède que de l'énergie cinétique. Si vous représentez graphiquement la relation potentiel entre énergie cinétique et énergie, vous obtiendrez une forme d'onde répétitive. Le mouvement d'un pendule est continu, de sorte que l'onde serait une onde sinusoïdale pure. L'énergie potentielle qui déclenche le processus cyclique est fournie par le travail que vous effectuez pour soulever le pendule. Une fois que vous le relâchez, le pendule oscillerait à jamais s'il ne tenait pas compte de la force de friction de l'air qui empêche son mouvement.
C'est le principe de base d'un oscillateur électronique à résonance. La tension fournie par une source d'alimentation CC, telle qu'une batterie, est analogue au travail que vous effectuez lorsque vous soulevez un pendule. Le courant électrique libéré, qui provient de la source d'alimentation, alterne entre un condensateur et une bobine inductive. Ce type de circuit est connu sous le nom d'oscillateur LC, où L désigne la bobine inductrice et C désigne le condensateur. Ce n'est pas le seul type d'oscillateur, mais c'est un oscillateur de bricolage que vous pouvez construire sans avoir à souder des composants électroniques à une carte de circuit imprimé.
Un circuit oscillateur simple - un oscillateur LC
Un oscillateur LC typique consiste en un condensateur et une bobine inductive câblés en parallèle et connectés à une source d'alimentation CC. Le courant passe dans le condensateur, qui est un dispositif électronique constitué de deux plaques séparées par un matériau isolant appelé diélectrique. La plaque d'entrée se charge jusqu'à sa valeur maximale et, lorsqu'elle atteint sa pleine charge, le courant passe à travers l'isolant vers l'autre plaque et continue jusqu'à la bobine. Le courant traversant la bobine induit alors un champ magnétique dans le noyau de l'inducteur.
Lorsque le condensateur est complètement déchargé et que le courant cesse de couler, le champ magnétique dans le noyau de l'inducteur commence à se dissiper, ce qui génère un courant inductif qui retourne dans la direction opposée vers la plaque de sortie du condensateur. Cette plaque se charge maintenant à sa valeur maximale et décharge, le courant retournant dans la direction opposée à la bobine d'induction. Ce processus se poursuivrait indéfiniment sans la résistance électrique et les fuites du condensateur. Si vous deviez représenter graphiquement le flux de courant, vous obtiendriez une forme d'onde qui dégénère progressivement en une ligne horizontale sur l'axe des x.
Fabriquer des composants pour un oscillateur DIY
Vous pouvez construire les composants dont vous avez besoin pour un circuit oscillateur DIY en utilisant des matériaux autour de la maison. Commencez avec le condensateur. Déroulez une feuille de pellicule plastique d'environ 3 pieds de long, puis posez une feuille de papier aluminium dessus, qui ne soit ni aussi large ni aussi longue. Couvrez-le avec une autre feuille de plastique identique à la première, puis posez une seconde feuille de papier identique à la première feuille. La feuille est le matériau conducteur qui stocke la charge, et le plastique est le matériau diélectrique analogue à la plaque isolante dans un condensateur standard. Collez une longueur de fil de cuivre de calibre 18 sur chaque feuille de papier d'aluminium, puis roulez le tout en forme de cigare et enroulez du ruban adhésif autour de celui-ci pour le maintenir ensemble.
Pour fabriquer une bobine inductive, utilisez un gros boulon en acier, tel qu'un boulon de carrosserie de 1/2 ou 3/4-inch, pour le noyau. Enroulez un fil de calibre 18 ou 20 autour de celui-ci plusieurs centaines de fois - plus vous enroulez le fil, plus la bobine produira de tension. Enroulez le fil en couches et laissez les deux extrémités libres pour effectuer les connexions.
Vous aurez besoin d'une source d'alimentation CC. Vous pouvez utiliser une seule pile de 9 volts. Vous avez également besoin de quelque chose pour tester le circuit. Vous pouvez utiliser un multimètre, mais une ampoule LED est plus facile (et plus dramatique).
À vos marques, prêts, oscillez
Pour commencer, vous devez connecter le condensateur et l'inducteur en parallèle. Pour ce faire, torsadez un fil de l'inductance vers l'un des fils du condensateur, puis torsadez les deux autres fils ensemble. La polarité n’est pas importante, les fils que vous choisissez sont donc indifférents.
Ensuite, vous devez charger le condensateur. Pour ce faire, utilisez une paire de fils munis de pinces crocodile aux deux extrémités ou obtenez un clip de batterie qui s'adapte au sommet d'une batterie de 9 volts. Fixez un fil sur une paire de fils torsadés et l’autre extrémité sur l’une des bornes libres de la batterie, puis utilisez l’autre fil pour connecter l’autre paire de fils à l’autre borne de la batterie.
Cela peut prendre 5 ou 10 minutes pour que le condensateur se charge et que le circuit commence à osciller. Une fois ce délai écoulé, déconnectez un fil de la batterie et fixez-le à l'un des fils de la LED, puis déconnectez l'autre fil et fixez-le à l'autre. Dès que vous avez terminé le circuit, le voyant doit commencer à clignoter. C’est le signe que l’oscillateur fonctionne. Laissez le circuit connecté pour voir combien de temps la LED continue de scintiller.
Utilisations pour un oscillateur à condensateur
L'oscillateur que vous pouvez construire avec un condensateur à enveloppe et une inductance de boulon de carrossage est un exemple de circuit de réservoir LC ou d'oscillateur d'accord. C'est le type d'oscillateur utilisé pour entrer et recevoir des signaux radio, générer des ondes radio et mélanger des fréquences. Un autre oscillateur de condensateur important est celui qui utilise des condensateurs et des résistances pour convertir les signaux d'entrée en courant continu en signaux alternatifs pulsés. Ce type d'oscillateur est connu sous le nom d'oscillateur RC (résistance / condensateur) et intègre généralement un ou plusieurs transistors dans sa conception.
Les oscillateurs RC ont de multiples utilisations. Il y en a un dans chaque onduleur, c'est une machine qui convertit le courant continu en courant alternatif. Un onduleur est un composant important de tout système électrique photovoltaïque. De plus, les oscillateurs RC sont courants dans les équipements sonores. Les synthétiseurs utilisent des oscillateurs RC pour générer les sons qu’ils produisent.
Il n’est pas aussi facile de construire un oscillateur RC avec les matériaux trouvés. Pour en fabriquer un, vous devez généralement utiliser des composants de circuit réels, des cartes de circuit imprimé et un fer à souder. Vous pouvez facilement trouver des schémas pour un circuit d'oscillateur RC simple en ligne. La forme d'onde d'un oscillateur à condensateur dépend de la capacité des condensateurs, de la résistance des résistances utilisées dans le circuit et de la tension d'entrée. La relation est un peu complexe sur le plan mathématique mais facile à tester expérimentalement en construisant des circuits oscillateurs avec une variété de composants.