Toucan clock - la bobina

[Franco99]

A metà del movimento del pendolo, il magnete che si trova sul pendolo passa
sopra il nucleo della bobina. Un piccolo impulso di corrente si genera
nell'avvolgimento collegato alla base (B) del transistor e al negativo
della batteria. Questo piccolo impulso fa condurre brevemente il transistor
così che un breve impulso di corrente passa nell'avvolgimento collegato fra il
collettore (C) del transistor e il positivo della batteria. Il campo magnetico
generato ha la stessa polarità di quello del magnete permanente e questo
fa allontanare il magnete permanente dal nucleo della bobina dando così
una piccola spinta al pendolo.

Per poter funzionare la polarità dell'impulso che arriva sulla base del transistor
deve essere positiva. Se non è il caso, basta invertire i capi dell'avvolgimento
collegato alla base (B) del transistor e al negativo della batteria. Fatto questo,
se la polarità del campo magnetico generato non è uguale a quella del magnete
permanente, basterà invertire i capi dell'avvolgimento collegato fra il collettore (C)
del transistor e il positivo della batteria in modo che il nucleo della bobina e
il magnete permanete si respingano.

Saluti,

Franco

[Angolopiatto]

Si, questo mi è chiaro ed è proprio questa peculiarità del circuito che costituisce la difficoltà di analisi per chi lo ha realizzato, il sistema è dinamico ed interdipendente,
il pendolo influenza il circuito ed il circuito risponde "a modo suo" e il ciclo si ripete. quindi, analizzare il circuito prima ancora di inserirlo nel sistema pendolo-circuito, risulta difficoltoso per l'autore, il magnete non deve avvicinarsi frontalmente al chiodo ma trasversalmente e con un solo polo, il solo polo N o il solo polo S, solo così si può appurare se il circuito risponde... oltre a poter visualizzare l'avvenuto innesco con il led apposito... se si legge ciò che ho scritto in altro punto di questa discussione, il punto focale di come avviene l'innesco io l'ho descritto... a modo mio ma è lì

f.sco

[Franco99]

(Vedi immagini allegate).

Il magnete permanente deve avere una magnetizzazione assiale.
La maggioranza dei magneti a disco hanno una magnetizzazione assiale.

Saluti,

Franco

[Pedro]

credo che invertire il collegamento delle spire sulla base del transistor non sia una soluzione se si è montata la bobina come indicato, anzi. Piuttosto mi fa pensare quello che l'autore dice cioè che il pendolo viene "attratto". Il funzionamento non deve essere così ma bensì il pendolo deve essere "repulso" solo quando passa sulla bobina, cioè il circuito si innesca solo nel momento in cui il pendolo, mosso dalla forza di gravità, passa sulla bobina riacquistando quella piccola perdita sulla quantità di moto dovuta dagli attriti, ciò consente di "consumare" anche poca corrente, la bobina si eccita e si eccita in modo repulsivo, solo quando il pendolo gli passa davanti. Quindi, e concludo, mi viene da pensare a un montaggio invertito del magnete, o comunque non in fase con i due avvolgimenti; o si gira il magnete o si "invertono" tutti e 4 i collegamenti della bobina. Si capisce chiaramente che il transistor non è polarizzato quindi non conduce mai se non per quel piccolo impulso provocato dal passaggio del magnete del pendolo (fenomeno tipo pickup insomma)

Da fermo: non parte da solo ma va innescato il movimento alzando il pendolo a mano e lasciandolo cadere

la frequenza, non dipende dal circuito elettrico ma dall'isocronismo del pendolo, come in tutti gli orologi a pendolo (Galileo docet)

[Angolopiatto]

Perfettamente Pedro, il circuito non oscilla ma si "accende" e si spegne a seconda se il magnete lo influenza o meno, la frequenza è e rimane sempre quella stabilita dalle leggi del pendolo come giustamente ci hai ricordato, altra implicazzione del tutto, è costituita dalle correnti indotte che intercorrono tra i due avvolgimenti ove quello che "accende" il sistema, poi viene immediatamente spento per l'effetto del flusso della bobina che conduce tramite il transistor... e che appunto influenza il circuito di innesco spegnendolo "immediatamente".

f.sco

[Pedro]

insomma il dispositivo fa quello che in un orologio "normale" a pendolo farebbe lo scappamento con i pesi

[duair]

Bobina e magnete vanno N-N
magnete non neodimio.....ma ferrite(sistema J.Bedini)

[arnaldoMI]

strano....
le istruzioni riportano:

• 1/2" (12mm) dia neodymium (rare earth) magnet 1/8" (3mm) thick, for the pendulum bob

[Angolopiatto]

Inizzio OT
Questa discussione sta "agitando" i nostri neuroni perché, ciò che succede in questo dispositivo, non lo si vede se non quando funziona visivamente.. ma prima lo si deve vedere funzionante mentre "galleggia" sulla nostra corteccia cerebrale, così niente sangue di San Gennaro coaugulato, il tutto rimane sempre fluido e dinamico, una bella ginnastica che produrrà invecchiamento tardivo in chi la esegue... quotidianamente.
fine OT

f.sco

[Franco99]

(Vedi immagine allegata).

A dipendenza di come vengono collegati i due capi dell'avvolgimento collegato alla base del
transistor, si può definire quando il transistor inizia a condurre. Prima che il magnete permanente
raggiunga il centro del nucleo della bobina oppure dopo che il magnete permanente ha passato
il centro del nucleo della bobina.

Saluti,

Franco

[Pedro]

Franco: ovvio che si, ma se a quello che l'ha progettata e se ai molti che l'hanno costruita funziona come le istruzioni di come stanno collegati i terminali della bobina vogliamo complicarci la vita con un parametro in più? va bene...ma io mi atterrei alle istruzioni visto che anche altri qui nel forum lo hanno realizzato (tra l'altro in un senso per me fa l'effetto "frenante" sul pendolo mentre nell'altro gli da spinta ma è una mera supposizione la mia; sai ovvio che il verso della corrente dipende, patto che il magnete sia montato giusto, se il pendolo si avvicina o se si allontana, sai che il transistor conduce in un senso della corrente, io darei corrente repulsiva quando il magnete si allontana accelera, viceversa se avvicinando attira frena...ad occhio, quindi non è la posizione ma se si avvicina, indifferentemente da destra o da sinistra, o se si allontana). Ripeto, quell che lo ha realizzato e descritto avrà fatto le prove su quel modello con quelle misure, con quei componenti. Comunque l'idea del led è vincente, almeno capiamo quando il magnete genera forza.

PS: ricordiamoci anche che le due spire sono montate sullo stesso nucleo quini una influisce, in più o in meno (appunto dipende dalla fase di come sono montate) sull'altra. Quindi peraltro mettendo quella della base del transistor "rovesciata" rispetto a come dicono le istruzioni rispetto all'altra non so se l'influenza della seconda inficia l'effetto sulla prima dato dal passaggio del magnete permanente, bisognerebbe fare delle prove, cioè si influenzano sicuramente ma non so con quel magnete e con quel traferro quanto sia l'influenza reciproca. Avranno provato e se hanno specificato che vanno avvolti nello stesso verso e collegati in quel modo ci sarà un motivo, presumo

[Franco99]

@Pedro:

A me piace complicarmi la vita per capire il funzionamento delle cose.

Quando hai capito come funziona, puoi farlo funzionare indipendentemente da come
hai montato il magnete permanente (nord oppure sud verso la bobina), questo semplicemente
girando i fili dell'avvolgimento che genera il campo magnetico. Il campo magnetico della bobina
deve avere la stessa polarità di quello del magnete permanente in modo che magnete permanente
e nucleo della bobina si respingano, dando così la spinta al pendolo ad ogni passaggio sopra la
bobina. Cosa cambia girando i fili dell'avvolgimento che genera l'impulso di comando è spiegato
nel mio messaggio precedente.

Saluti,

Franco

[Pedro]

si si, anche a me piace complicarmi la vita. E' da vedere se al titolare del topic invece interessa farlo funzionare o farne legna da ardere come diceva. Confesso che se non mi interessa farmene uno, odio gli orologi a pendolo, i cucù e qualsiasi cosa comunque di "rumoroso" in casa me lo farei per il gusto di vederlo funzionare ecco

detto ciò ribadisco che i due avvolgimenti devono essere in fase come descritto nell'articolo, puoi girarli si ma tutti e quattro in accordo di come trovi il magnete permanente, cosa cambia non mettendoli in fase l'ho spiegato nel mio post precedente

[Franco99]

Quando il transistor non conduce, la polarità del campo magnetico presente
nel nucleo della bobina è quella del magnete permanente. (La direzione delle
linee di forza del campo magnetico nel nucleo della bobina è la stessa di
quella delle linee di forza del campo magnetico del magnete permanente). Se stacchiamo
momentaneamente l'avvolgimento che genera il campo magnetico ed osserviamo
il campo magnetico nel nucleo della bobina, vedremo che ad ogni passaggio
del magnete permanente sopra il nucleo della bobina (ad ogni passaggio del
pendolo), l'intensità del campo magnetico nel nucleo della bobina aumenterà
gradualmente e poi diminuirà gradualmente ma non si verificherà mai un'inversione
di polarità magnetica nel nucleo della bobina. Se ora ricolleghiamo l'avvolgimento
che genera il campo magnetico, quando il transistor inizia a condurre e la corrente
inizia a circolare, vedremo crescere lentamente un secondo campo magnetico nel nucleo
della bobina che dovrà avere polarità opposta rispetto a quella precedente
che era quella data dal solo magnete permanente. Questo cambiamento di direzione
delle linee di forza nel nucleo della bobina ad un certo punto, raggiunta una
certa intensità, farà per forza di cose cambiare polarità del segnale presente
nell'avvolgimento che genera il segnale di comando che controlla transistor facendo
bloccare quest'ultimo. Questa inversione della polarità del segnale di comando capita
sempre, indipendentemente da come sono stati collegati i due fili dell'avvolgimento
della bobina di comando. Come spiegato in precedenza, invertendo i due fili dell'avvolgimento
che genera il segnale di comando spostiamo il punto dove il transistor inizia a condurre.
(Prima che il magnete permanente ha raggiunto il centro del nucleo della bobina oppure dopo
che il magnete permanente ha passato il centro del nucleo della bobina). Che differenza fa sulla
spinta data al pendolo bisogna verificarlo sull'orologio in funzione. Consiglio vivamente
di collegare temporaneamente un LED in parallelo all'avvolgimento che genera il campo
magnetico così da visualizzare quando il transistor conduce. Lo schema per collegare
un LED e una resistenza da 680 ohm è già stato postato alla prima pagina del thread.

Saluti,

Franco

[Pedro]

ma se il transistor, unico componente attivo presente, conduce come sai solo in un verso?

Mettiamola così:

1) sappiamo che due magneti, permanenti o elettromagneti si possono o attrarre o respingere

2) un elettromagnete cambia polarità se la corrente che lo attraversa cambia senso

3) un solenoide ha una corrente indotta proporzionale al suo numero di spire, al suo nucleo e bla bla bla (parametri comunque intrinseci) e comunque proporzionale alla velocità con cui il campo magnetico di un magnete permanente viene tagliato dalle sue spire e inversamente proporzionale alla distanza (oddio tutto è più complicato ma diciamo che il magnete permanente è intrinseco nel sistema e pure la bobina quindi varia la distanza e la velocità e il resto no)


4) un transistor NPN conduce corrente dal suo collettore verso il suo emettitore, non viceversa, proporzionale (entro un certo limite...) alla corrente che entra nella base e va verso il suo emettitore; ovviamente stiamo parlando di configurazione emettitore comune

5) un magnete fermo in prossimità di un solenoide non produce corrente nel solenoide come un solenoide non attraversato da corrente non imprime forza (meccanica) al magnete permanente


Siamo d'accordo in linea di principio con quanto detto in modo molto approssimativo sopra, diciamo definizioni da forum a "soldoni"?

allora i casi sono solo due per l'induzione provocata dal transistor (quindi in conduzione collettore-emettitore). O genera alle espansioni polari (il chiodo) N-S o viceversa S-N solo e unicamente se l'elettromagnete ha i conduttori montati in un senso o nell'altro. Quindi se il magnete permanente sul pendolo (è fisso, cioè è montato li), ha i poli corrispondenti in un senso viene o attratto o respinto, in un dato momento, dall'elettromagnete ma solo o attratto o respinto, dicevamo che il transistor conduce solo in un senso.

In ingresso: sappiamo che un NPN va in conduzione solo, al superamento di una certa soglia, se la corrente entra nella sua base verso l'emettitore, solo in quel senso. Quindi all'approssimarsi del magnete permanete alla bobina ad un certo punto può succedere, come da te rappresentato graficamente, che o inizia ad andare in conduzione o non gli cambia nulla. Se la bobina è montata in un senso lo fa all'approssimarsi del magnete permanente (ovvio solo da una certa distanza percepibile), se la bobina fosse montata, rispetto al transistor, al contrario farebbe lo stesso, per un certo range di distanza, ma all'allontanarsi del magnete permanente dal "chiodo". Insomma la corrente si genera solo in un senso dipendentemente dal moto del magnete rispetto al solenoide.

Quindi, mettiamo che il "sensore" aumenti la corrente all'approssimarsi del magnete sul coil, quello collegato al collettore, l'influenza tra la parte fissa e il pendolo sarebbe o attrattiva o repulsiva all'approssimarsi o all'allontanarsi del pendolo (quattro possibilità come sono quattro i possibili collegamenti dei due coil).

Se avvicinandosi e "innescando" il transistor in modo da respingere il magnete lo respingesse ovviamente lo frenerebbe, ma anche se lo attirasse (sarebbe un bel freno). Diversamente se il circuito si innescasse all'allontanamento del magnete il coil potrebbe o attirare il pendolo, di nuovo lo frenerebbe (come, se ne va e tu lo ri attiri), ma piuttosto se ativasse il coil in modo di repulsione quando il pendolo inizia ad allontanarsi allora darebbe una piccola spinta aggiuntiva tale da garantire il movimento continuo.

E' come il papà che spinge l'altalena con il figlio sopra: se spingesse quando il figlio si avvicina o lo piglia sui denti e comunque lo frenerebbe, o inizia a imprimere accelerazione come inizia ad allontanarsi. Ed infatti per farlo fermare deve applicare una forza proprio quando gli si avvicina e in modo contrario al pendolo formato dall'altalena

Forse mi sono spiegato male,ma spero di no

ad avere tempo sarebbe interessante riprodurre anche solo la parte del pendolo, vedremo se mi sarà possibile (in rete ci sono comunque tanti esempi anche su youtube)