Halfgolfgelijkrichter

ONDERDELEN EN MATERIALEN

• Laagspannings-wisselstroomvoeding (6-volt uitgang)
• 6 volt batterij
• Eén 1N4001 gelijkrichtdiode (Radio Shack-catalogus # 276-1101)
• Kleine "hobby"-motor, type met permanente magneet (Radio Shack-catalogus # 273-223 of gelijkwaardig)
• Audiodetector met koptelefoon
• 0,1 µF condensator (Radio Shack-catalogus # 272-135 of gelijkwaardig)

De diode hoeft geen exact model 1N4001 te zijn. Elk van de "1N400X" -series gelijkrichtdiodes is geschikt voor de taak en ze zijn vrij eenvoudig te verkrijgen. Zie het hoofdstuk AC-experimenten voor gedetailleerde instructies over het bouwen van de hier vermelde "audiodetector".

Als je er nog geen hebt gebouwd, mis je een eenvoudig en waardevol hulpmiddel om te experimenteren. Er is een condensator van 0,1 µF gespecificeerd voor het "koppelen" van de audiodetector aan het circuit, zodat alleen AC het detectorcircuit bereikt.

De waarde van deze condensator is niet kritisch. Ik heb met succes condensatoren gebruikt van 0,27 F tot 0,015 F. Lagere condensatorwaarden dempen laagfrequente signalen in grotere mate, wat resulteert in minder geluidsintensiteit van de hoofdtelefoon, dus gebruik een hogere condensatorwaarde als u problemen ondervindt bij het horen van de toon(en).

KRUISVERWIJZINGEN

Lessen in elektrische circuits , Volume 3, hoofdstuk 3:"Diodes en gelijkrichters"

LEERDOELSTELLINGEN

• Functie van een diode als gelijkrichter
• Permanente magneetmotorwerking op wisselstroom versus gelijkstroom
• Het meten van "rimpelspanning" met een voltmeter

SCHEMATISCH DIAGRAM

ILLUSTRATIE

INSTRUCTIES

Sluit de motor aan op de laagspannings-wisselstroomvoeding via de gelijkrichtdiode zoals afgebeeld. De diode laat alleen stroom door tijdens een halve cyclus van een volledige positieve en negatieve cyclus van voedingsspanning, waardoor een halve cyclus de motor niet meer bereikt.

Als gevolg hiervan "ziet" de motor de stroom slechts in één richting, zij het een pulserende stroom, waardoor het in één richting kan draaien. Neem een ​​jumperdraad en kort voorbij de diode kort, let op het effect op de werking van de motor:

Zoals u kunt zien, werken permanent-magneet "DC" -motoren niet goed op wisselstroom. Verwijder de tijdelijke jumperdraad en keer de richting van de diode in het circuit om. Let op het effect op de motor. Meet de gelijkspanning over de motor als volgt:

Meet vervolgens ook de wisselspanning over de motor:

De meeste digitale multimeters onderscheiden AC en DC-spanning goed, en deze twee metingen tonen respectievelijk de DC-gemiddelde en AC-rimpelspanningen van het vermogen dat door de motor wordt "gezien". rimpelspanning is het variërende deel van de spanning, geïnterpreteerd als een AC-hoeveelheid door meetapparatuur, hoewel de spanningsgolfvorm nooit echt de polariteit omkeert.

Ripple kan worden gezien als een AC-signaal dat wordt gesuperponeerd op een stabiel DC-"bias"- of "offset" -signaal. Vergelijk deze metingen van gelijkstroom en wisselstroom met spanningsmetingen die over de motor zijn genomen terwijl ze worden gevoed door een batterij:

Batterijen geven zeer "pure" gelijkstroom, en als gevolg daarvan zou er in dit circuit zeer weinig wisselspanning over de motor moeten worden gemeten. Welke AC-spanning is gemeten over de motor is te wijten aan het pulserende stroomverbruik van de motor wanneer de borstels contact maken en verbreken met de roterende commutatorstaven.

Deze pulserende stroom zorgt ervoor dat pulserende spanningen vallen over eventuele verdwaalde weerstanden in het circuit, wat resulteert in pulserende spanningsdips op de motorklemmen. Een kwalitatieve beoordeling van rimpelspanning kan worden verkregen door gebruik te maken van de gevoelige audiodetector die wordt beschreven in het hoofdstuk AC-experimenten (hetzelfde apparaat dat wordt beschreven als een "gevoelige spanningsdetector" in het hoofdstuk DC-experimenten).

Zet de gevoeligheid van de detector lager voor een laag volume en sluit hem aan op de motorklemmen via een kleine (0,1 µF) condensator, zoals deze:

De condensator werkt als een hoogdoorlaatfilter, waardoor de DC-spanning de detector niet kan bereiken en het gemakkelijker wordt om naar de resterende AC-spanning te "luisteren". Dit is exact dezelfde techniek die wordt gebruikt in oscilloscoopcircuits voor "AC-koppeling", waarbij DC-signalen worden geblokkeerd voor weergave door een in serie geschakelde condensator.

Met een batterij die de motor aandrijft, zou de rimpel moeten klinken als een hoog "gezoem" of "gejank". Probeer de batterij te vervangen door de wisselstroomvoeding en gelijkrichtdiode, terwijl u met de detector "luistert" naar het lage "gezoem" van het gelijkgerichte halfgolfvermogen:

COMPUTERSIMULATIE

Schema met SPICE-knooppuntnummers:

Netlijst (maak een tekstbestand met de volgende tekst, letterlijk):

Halfgolf gelijkrichter v1 1 0 sin(0 8.485 60 0 0) rload 2 0 10k d1 1 2 mod1 .model mod1 d .tran .5m 25m .plot tran v(1,0) v(2,0) .end 

Deze simulatie plot de ingangsspanning als een sinusgolf en de uitgangsspanning als een reeks "bulten" die overeenkomen met de positieve halve cycli van de AC-bronspanning. De dynamiek van een DC-motor is helaas veel te complex om te simuleren met SPICE.

AC-bronspanning wordt gespecificeerd als 8,485 in plaats van 6 volt, omdat SPICE AC-spanning begrijpt in termen van piek alleen waarde. Een sinusgolfspanning van 6 volt RMS is eigenlijk een piek van 8,485 volt. In simulaties waar het onderscheid tussen RMS en piekwaarde niet relevant is, zal ik me niet druk maken over een RMS-naar-piekconversie als deze.

Om eerlijk te zijn, het onderscheid is niet erg belangrijk in deze simulatie, maar ik bespreek het hier voor uw opbouw.

GERELATEERD WERKBLAD:

• Precieze Diode Circuits werkblad