É possível criar uma máquina de movimento perpétuo?
vicatcu
7
Eu presumo que você não está começando com uma fonte AC :)
XTL
Você pode construir um oscilador apenas com resistores, um capacitor, um indutor e um diodo de túnel. Infelizmente não há LEDs de túneis ;-) #
501 coalhada
Respostas:
40
Piscando um LED não pode ser feito apenas com elementos passivos. Curiosamente, você pode realizar uma piscada periódica da luz, com um resistor e um capacitor, se a sua luz for uma lâmpada de descarga de néon. A razão pela qual uma lâmpada de neon funcionará e um LED não terá a ver com o comportamento de corrente versus tensão.
No caso do LED, não importa qual seja a tensão, uma certa corrente será passada. Isso efetivamente evita que a tampa carregue, pois é estabelecido um ponto de operação determinado pelo LED e pelo resistor. Você apenas terá um brilho constante de alguma intensidade.
Porém, com a lâmpada de neon, nenhuma corrente é transmitida até que a tensão exceda algum limite, que é a tensão de ruptura do gás de neon. Isso permite que o capacitor carregue enquanto a lâmpada permanece escura. Quando a tensão de ruptura é atingida, o gás ioniza e a energia armazenada no capacitor é despejada através dele, produzindo um flash curto e brilhante.
Basicamente, você precisa de algum dispositivo no circuito que funcione como um dispositivo ativo. Para piscar um LED, você precisa de alguns transistores (por exemplo, configuração de multivibrador) ou possivelmente um único SCR (polarizado para ter uma tensão de ruptura adequadamente baixa). No caso de uma lâmpada de neon, a própria lâmpada é o dispositivo ativo, com comportamento distinto de condução e corte.
@ JustJeff - parte de mim estava pensando que você poderia fazer isso colocando o LED em paralelo com um circuito RC em série. Mas isso só funcionaria se você tivesse um sinal de entrada não DC. Outra maneira pela qual percebi que você estava certo foi pensando no circuito da energia solar - são necessários alguns transistores para que o LED pisque.
J. Polfer
você pode fazê-lo piscar com uma ponte Wien ou um oscilador T duplo, ambos usam apenas R e C. Existem muitas topologias de osciladores que usam apenas R, L, C's. Fazer isso piscar duas vezes a cada 2 segundos seria uma dor. Pode ser possível com vários circuitos do oscilador e algum feedback interessante, mas realmente não faz sentido, muito mais facilmente com alguns componentes ativos.
Mark
11
@mark: usando uma fonte CC e apenas elementos passivos, na melhor das hipóteses você pode obter um circuito ressonante. "Wien não tinha como desenvolver ganhos eletrônicos, de modo que um oscilador viável não poderia ser realizado". (Wikipedia); Em relação ao twin-T, "se estiver conectado como um feedback negativo a um amplificador ex> 2, o amplificado se tornará um oscilador". (Wikipedia)
JustJeff
12
Se você visitar aqui, há instruções sobre como fazê-lo com um 555 ou aqui com capacitores e transistores:
Uma abordagem completamente ortogonal, mas você pode usar uma tira bimetálica fina (leia-se: alta resistência) ou até mesmo um "fio muscular" fino o suficiente para piscar um LED, provavelmente com uma escala de tempo de um ou dois segundos.
Esse fio ou tira aquece devido à corrente e se deforma, interrompendo o circuito. Ele esfria, fazendo o circuito novamente. Este é o circuito padrão de "luz de natal piscando" e também funciona bem para os LEDs.
Esse tipo de coisa é bem fácil com um LED de alta corrente (você não disse que tipo está usando!), Mas se for um LED de baixa corrente, você provavelmente precisará de uma tensão moderadamente alta (talvez 12V) e correspondente resistência para acionar o LED adequadamente enquanto aquece o fio na taxa certa.
Acredito que o que você está procurando é um multivibrador astável. No coração, existem apenas dois capacitores e dois transistores com dois resistores. A wikipedia tem uma entrada informativa sobre o assunto: http://en.wikipedia.org/wiki/Multivibrator
um transistor normalmente não é considerado passivo.
Kortuk
2
É necessário algum tipo de circuito de disparo para descarregar o capacitor no LED quando ele estiver carregado até um determinado nível. Isso não pode ser alcançado com um resistor.
Eu não tentei isso, mas pensei nisso enquanto lia a excelente resposta de JustJeff. E se você pegasse um diodo zener (polarizado para trás) em série com o LED, que emparelhe em paralelo com a tampa, e um resistor do nó (led + zener) -cap para + V? A corrente de fuga reversa do zener é baixa o suficiente para permitir que isso funcione?
Deixa pra lá ... sou uma idiota. O resistor a + V estaria acima da tensão de ruptura do zener e, portanto, o circuito não funcionaria. Editando com isso em vez de excluir a postagem para posteridade. :-)
Isso deve funcionar. O zener não carregava corrente o tempo todo porque a tampa descarrega abaixo da tensão de quebra do zener de vez em quando. Outro resistor em série com o zener e o LED pode ser útil, pois, caso contrário, um cálculo muito exato do tempo será necessário para não queimar o LED ou o zener.
Zebonaut
É possível com apenas um capacitor, resistores e um pisca
#
2
Díacos, diodos de túneis e tubos de descarga cheios de gás, como um néon, funcionam porque têm pelo menos uma região de resistência negativa. Em geral, uma reatância em paralelo com uma resistência negativa irá oscilar. Os osciladores de relaxamento, produzidos por dispositivos semicondutores de quatro camadas, UJT, SCR, SCS, fornecem resistência negativa à exploração, o que leva a que os pontos de comutação de ativação e desativação sejam diferentes. Os técnicos chamam de histerese, os néons exibem histerese de tensão, histerese de corrente de diodos em túneis, diâmetros ambos etc. Os triacs possuem um ponto de disparo desigual gate-to-M1 e gate-to-M2, o que causa sua comutação assimétrica com excesso de geração harmônica. O uso de um diac em série com o gate corrige quase totalmente isso, mas apenas porque adiciona resistência negativa em série para anular as resistências positivas assimétricas G-M1 vs G-M2 antes do ponto de não retorno, com resistências negativas adicionando, dando duplo efeito regenerativo, que acelera o triac. Se um projeto muito cuidadoso for feito, você poderá oscilar um triac usando a fonte aDC e a rede RC ...
A histerese também está no coração de um gatilho de Schmitt, que muitos circuitos digitais interessantes exploram. O CMOS 4093 é um chip favorito para a construção de vários circuitos natty ...
Claro, você sempre pode usar um LED com um chip intermitente embutido, como RS 585-387, 5 mm vermelho a 80 centavos cada ...
Apenas uma tampa e um LED não funcionam, mas você pode usar um Diac (semelhante a dois diodos Z anti-paralelos com aproximadamente 30 V) com um resistor em série e um LED. Se você puder trabalhar com segurança com tensões CA da tomada, tente carregar uma tampa da rede elétrica por meio de um diodo com um resistor ôhmico alto. Quando a tampa atingir a tensão de ruptura do Diac (+ LEDs), uma parte da carga armazenada entrará no LED e o fará piscar. O próximo flash não ocorrerá antes que a tensão de ruptura do Diac seja atingida novamente. (-> oscilador de relaxamento, um pouco parecido com o que alguns outros sugeriram, apenas que as centelhas ou lâmpadas de neon são substituídas por semicondutores ...)
Eu encontrei a idéia na revista alemã de hackers Elektor há muitos anos ...
Respostas:
Piscando um LED não pode ser feito apenas com elementos passivos. Curiosamente, você pode realizar uma piscada periódica da luz, com um resistor e um capacitor, se a sua luz for uma lâmpada de descarga de néon. A razão pela qual uma lâmpada de neon funcionará e um LED não terá a ver com o comportamento de corrente versus tensão.
No caso do LED, não importa qual seja a tensão, uma certa corrente será passada. Isso efetivamente evita que a tampa carregue, pois é estabelecido um ponto de operação determinado pelo LED e pelo resistor. Você apenas terá um brilho constante de alguma intensidade.
Porém, com a lâmpada de neon, nenhuma corrente é transmitida até que a tensão exceda algum limite, que é a tensão de ruptura do gás de neon. Isso permite que o capacitor carregue enquanto a lâmpada permanece escura. Quando a tensão de ruptura é atingida, o gás ioniza e a energia armazenada no capacitor é despejada através dele, produzindo um flash curto e brilhante.
Basicamente, você precisa de algum dispositivo no circuito que funcione como um dispositivo ativo. Para piscar um LED, você precisa de alguns transistores (por exemplo, configuração de multivibrador) ou possivelmente um único SCR (polarizado para ter uma tensão de ruptura adequadamente baixa). No caso de uma lâmpada de neon, a própria lâmpada é o dispositivo ativo, com comportamento distinto de condução e corte.
fonte
Se você visitar aqui, há instruções sobre como fazê-lo com um 555 ou aqui com capacitores e transistores:
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Você poderia fazer isso com uma fonte de alta tensão, com limitação de corrente e uma centelha de centelha, que é como um capacitor. : D
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Uma abordagem completamente ortogonal, mas você pode usar uma tira bimetálica fina (leia-se: alta resistência) ou até mesmo um "fio muscular" fino o suficiente para piscar um LED, provavelmente com uma escala de tempo de um ou dois segundos.
Esse fio ou tira aquece devido à corrente e se deforma, interrompendo o circuito. Ele esfria, fazendo o circuito novamente. Este é o circuito padrão de "luz de natal piscando" e também funciona bem para os LEDs.
Esse tipo de coisa é bem fácil com um LED de alta corrente (você não disse que tipo está usando!), Mas se for um LED de baixa corrente, você provavelmente precisará de uma tensão moderadamente alta (talvez 12V) e correspondente resistência para acionar o LED adequadamente enquanto aquece o fio na taxa certa.
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Acredito que o que você está procurando é um multivibrador astável. No coração, existem apenas dois capacitores e dois transistores com dois resistores. A wikipedia tem uma entrada informativa sobre o assunto: http://en.wikipedia.org/wiki/Multivibrator
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É necessário algum tipo de circuito de disparo para descarregar o capacitor no LED quando ele estiver carregado até um determinado nível. Isso não pode ser alcançado com um resistor.
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Eu não tentei isso, mas pensei nisso enquanto lia a excelente resposta de JustJeff. E se você pegasse um diodo zener (polarizado para trás) em série com o LED, que emparelhe em paralelo com a tampa, e um resistor do nó (led + zener) -cap para + V? A corrente de fuga reversa do zener é baixa o suficiente para permitir que isso funcione?
Deixa pra lá ... sou uma idiota. O resistor a + V estaria acima da tensão de ruptura do zener e, portanto, o circuito não funcionaria. Editando com isso em vez de excluir a postagem para posteridade. :-)
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Díacos, diodos de túneis e tubos de descarga cheios de gás, como um néon, funcionam porque têm pelo menos uma região de resistência negativa. Em geral, uma reatância em paralelo com uma resistência negativa irá oscilar. Os osciladores de relaxamento, produzidos por dispositivos semicondutores de quatro camadas, UJT, SCR, SCS, fornecem resistência negativa à exploração, o que leva a que os pontos de comutação de ativação e desativação sejam diferentes. Os técnicos chamam de histerese, os néons exibem histerese de tensão, histerese de corrente de diodos em túneis, diâmetros ambos etc. Os triacs possuem um ponto de disparo desigual gate-to-M1 e gate-to-M2, o que causa sua comutação assimétrica com excesso de geração harmônica. O uso de um diac em série com o gate corrige quase totalmente isso, mas apenas porque adiciona resistência negativa em série para anular as resistências positivas assimétricas G-M1 vs G-M2 antes do ponto de não retorno, com resistências negativas adicionando, dando duplo efeito regenerativo, que acelera o triac. Se um projeto muito cuidadoso for feito, você poderá oscilar um triac usando a fonte aDC e a rede RC ...
A histerese também está no coração de um gatilho de Schmitt, que muitos circuitos digitais interessantes exploram. O CMOS 4093 é um chip favorito para a construção de vários circuitos natty ...
Claro, você sempre pode usar um LED com um chip intermitente embutido, como RS 585-387, 5 mm vermelho a 80 centavos cada ...
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Apenas uma tampa e um LED não funcionam, mas você pode usar um Diac (semelhante a dois diodos Z anti-paralelos com aproximadamente 30 V) com um resistor em série e um LED. Se você puder trabalhar com segurança com tensões CA da tomada, tente carregar uma tampa da rede elétrica por meio de um diodo com um resistor ôhmico alto. Quando a tampa atingir a tensão de ruptura do Diac (+ LEDs), uma parte da carga armazenada entrará no LED e o fará piscar. O próximo flash não ocorrerá antes que a tensão de ruptura do Diac seja atingida novamente. (-> oscilador de relaxamento, um pouco parecido com o que alguns outros sugeriram, apenas que as centelhas ou lâmpadas de neon são substituídas por semicondutores ...)
Eu encontrei a idéia na revista alemã de hackers Elektor há muitos anos ...
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