اتصال کوتاه

این مدار یک صدای «تق» شدید تولید می‌کند که برای تجربه‌های مرتبط با رادارهای زیرآبی یا «سونار» کاربرد دارد، اما در جاهای هیجان‌انگیز دیگری نیز می‌تواند به کار گرفته شود

.

.

هشدار:

این مدار را نسازید!

در همه‌ی قسمت‌های این مدار و روی تمام اجزا و افزاره‌ها و قطعات آن برق کُشنده‌ی ۲۲۰ ولت وجود دارد. در ساخت و استفاده از این دستگاه خطر برق‌گرفتگی به طور قطعی برای شما و اطرافیان شما وجود دارد. هر گونه خطا در ساخت و استفاده از این دستگاه می‌تواند عواقب جبران ناپذیر جانی و مالی برای شما در بر داشته باشد.

اما، در صورتی که به مسوولیت خود قصد ساخت و یا استفاده از این مدار را دارید، توجه کنید که همواره زیر نظارت و کنترل دایمی یک فرد متخصص و باتجربه در زمینه‌ی برق و الکترونیک عمل کنید.

این مدار را نسازید!

.

درباره‌ی مدار

این مدار با وصل کردن یک بلندگو به برق شهر به مدتی کوتاه که بخشی از یک چرخه‌ی تناوب برق ۲۲۰ ولت است، یک صدای «تق» شدید تولید می‌کند که برای تجربه‌های مرتبط با رادارهای زیرآبی یا «سونار» کاربرد دارد.

در این مدار، از برق متناوب شهری ۲۲۰ ولت چهار بار به شکل‌های مختلف استفاده به عمل می‌آید:

۱- تولید یک ولتاژ ۹ ولت جریان مستقیم،

۲- خلقِ یک شکل موج یا به عبارت دیگر قطاری از پالس‌های مربعی‌شکل راه‌انداز (تریگر) با جریان متناوب،

۳- ایجاد پالس فرمان راه‌اندازی برای یک تریستور، و

۴- تغذیه‌ی بلندگو به عنوان افزاره‌ی مولد صدای خروجی دستگاه.

.

.

بخش فرمانِ مدار با استفاده از یک آی.سی. تایمر دوقلوی ۵۵۶ که دربردارنده‌ی دو عدد تایمر ۵۵۵ است، ساخته شده. از ولتاژ ۹ ولت مستقیم برای تغذیه‌ی کلّ این مدار که یک مولد پالس فرمان است استفاده به عمل می‌آید. چون مصرف جریان قسمت فرمان خیلی کم است، ولتاژ تغذیه‌ی ۹ ولتی مورد نیاز آن بدون استفاده از ترانسفورماتور تهیه شده است. به این ترتیب که دامنه‌ی ولتاژ ۲۲۰ پس از عبور از دو فیوز کُندسوز ۱۳ آمپری و ۲۵۰ میلی‌آمپری و گذر از سه مقاومت ۲ کیلواهمی و یک مقاومت ۱۰۰ کیلواهمی کاسته شده و سپس توسط دیود زینر ۱۰ ولتی روی ۱۰ ولت تثبیت می شود. نیم‌سیکل‌های مثبت این ولتاژ پس از عبور از دیود ۴۰۰۷ سمت راست به حدود ۹ ولت کاهش یافته، توسط خازن یک میکروفارادی صاف شده و خط مثبت ۹ ولت تغذیه‌ی مدار را تشکیل می‌دهد. یک دیود نوری روشن بودن دستگاه را نشان می‌دهد.

همزمان، قسمتی از ولتاژی که به صورت «نیم‌موج» یکسوسازی‌ و توسط زینر محدود شده است و حالا شکلی تقریباً مربعی دارد، به قسمت «الف» کلید ۱ می‌رود. با زدن این کلید است که خروجی مدار فعال می‌گردد. سر مشترک این کلید در حالت بیکاری به خط زمین مدار (صفر ولت) وصل است. با فشار دادن کلید، با هر لبه‌ی پایین‌رونده‌ی شکل موج مربعی، و درست در زمان عبور چرخه‌ی ۵۰ هرتزی برق شهر از نقطه‌ی صفر ولت، یک پالس باریک توسط خازن ۱۰۰ نانوفارادی روی پایه‌ی ۶ نیمه‌ی اول آی.سی. فرستاده شده و آن را فعال می‌کند. خروجی این قسمت آی.سی. (پایه‌ی ۵) تاخیری برابر با مدت زمانی که «ثابت‌زمانی» پتانسیومتر ۵۰ کیلواهمی و مقاومت ۸۲۰۰ اهمی و خازن ۴۷۰ نانوفارادی آن را تعیین می‌کنند (قابل‌انتخاب بین ۲ تا ۲۰ میلی‌ثانیه)، نیمه‌ی دوم آی.سی. را فعال (تریگ) می‌کند و پالس خروجی آن روی پایه‌ی ۹، از طریق مقاومت ۱۰۰ اهمی، خازن ۱۵۰ نانو فارادی و عبور از یک ترانسفورماتور پالس، پایه‌ی گیت تریستور را آتش (تریگ) می‌کند. مسیر آنود-کاتود تریستور که تا حالا مسدود بود و جریانی از آن عبور نمی‌کرد، اکنون باز می‌شود و جریان شدیدی از طریق یک مقاومت محدود‌کننده‌ به بلندگو می‌رسد.

نیمه‌ی دوم آی.سی. در واقع یک وظیفه‌ی حفاظتی بر دوش دارد و از آتش شدن طولانی و یا چندباره‌ی تریستور پس از فشار دادن کلید پیش‌گیری می‌کند. با رها کردن کلید، قسمت «ب» کلید مدار را بازنشانی (ریست) می‌کند.

.

خروجی همزمانی

برای مدار یک خروجی اضافی به نام «خروجی همزمانی» پیش‌بینی شده که وظیفه‌ی آن کلیدگری همزمان با هر با آتش‌شدن تریستور است. از این خروجی برای مقاصد اندازه‌گیری استفاده به عمل می‌آید.

در شماتیک مدار کنتاکت‌های یک رله‌ی شیشه‌ای (رید رله Reed Relay) عمل کلیدگری همزمان را انجام می‌دهد. چون فرآیند جذب مغناتیسی و بسته‌شدن کنتاکت این رله‌هها در حدود یک میلی‌ثانیه طول می‌کشد، باید آن را در محاسبات به حساب آورد. البته برای اندازه‌گیری‌ها و محاسبات دقیق‌تر می‌توان این رله را با یک «اوپتوکوپلر» جایگزین کرد.

.

کاربردها

این مدار به شکلی که در شماتیک دیده می‌شود، برای انجام آزمایش‌هایی در ارتباط با سونار یا رادار زیردریایی و تعیین سرعت صوت در آب طراحی شده است. اما کاربرد دیگری هم برای آن متصور است: جایگزین کردن بلندگو با یک سیم‌پیچ هوایی (بدون هسته) برای تولید آهنربای دایمی. به این ترتیب که فلز آهنرباشونده در درون سیم‌پیچ قرار داده می‌شود و با زدن کلید دستگاه و عبور جریان زیاد از سیم‌پیچ، یک میدان مغناتیسی بسیار شدید ایجاد می‌‌گردد که سبب آهنربا شدن فلز درون سیم‌پیچ خواهد شد. این سیم پیچ می‌تواند روی لوله‌ای غیرفلزی به قطر حدود ۳ تا ۶ سانتی‌متر با سیم لاکی به قطر کمینه یک میلی‌متر (هر چه ضخیم‌تر، بهتر) در حدود ۶۰۰ دور (یا بیش‌تر) پیچیده می‌شود. همچنین، پیش‌نهاد می‌شود که به نشانی‌های داده شده در پایان این نوشتار در قسمت «مطالب مرتبط» نگاه کنید.

.

ساخت و اجزا و افزاره‌ها

ولتاژ کار دو خازن ۲۲۰ نانوفارادی ۲۵۰ ولتی یا بیشتر هستند و خوب است که آن‌ها را از نوع Y انتخاب کنیم. در مورد این خازن‌ها در اینجا بیشتر بخوانید. ولتاژ کار بقیه‌ی خازن‌ها می‌تواند ۲۵ ولت به بالا باشد.

خازن ۱۵۰ نانوفارادی در مسیر فرمان تریستور را می‌توان به هر مقداری بین ۱۰۰ تا ۲۲۰ نانوفاراد انتخاب کرد.

مقاومت ۳۳۰ اهمی که با بلندگو و مقاومت محدودکننده‌ی جریان آن (R) موازی بسته شده، باید از نوع ۵ وات انتخاب شود. مقدار اهمی مقاومت R با توجه به اندازه و قدرت و امپدانس بلندگو و یا سیم‌پیچ مگنتایزر انتخاب خواهد شد. در کلّ باید در نظر داشت که مقدار جریان عبوری از مصرف‌کننده‌ی مدار (بلندگو یا سیم‌پیچ مگنتایزر) با افزاره‌هایی که روی شماتیک داده شده، در حدود ۱۵ آمپر یا کمتر است.

اگر نیازی به خروجی همزمانی نیست، می‌توان رله، دیود موازی با آن و مقاومت ۵۶۰ اهمی را حذف کرد.

تریستور به کار رفته در مدار می تواند هر نوع تریستور ۴۰۰ ولت به بالا و ۲۵ آمپر به بالا باشد. برای آمپرهای بالاتر می‌توان دو یا سه تریستور مشابه را با هم موازی بست. تریستور باید به یک صفحه‌ی آلومینیومی به عنوان گرماگیر محکم پیچ شود. اندازه‌ی این صفحه با توجه به مورد مصرف و شدت گرم شدن تریستور انتخاب خواهد شد.

دو عدد آی.سی. ۵۵۵ را می‌توان به جای آی.سی. ۵۵۶، که به سختی یافت می‌شود، به کار برد.

کلید ۱ یک کلید فشاری «دو پل دو راهه» (DPDT) است. خوب است از کلید معمولی روشن/خاموش برای آن استفاده نکنید، چون هیچگاه عملکرد دایمی این دستگاه مورد نیاز نیست.

همان طور که در آغاز این نوشتار گفته شد، همه جای این مدار به برق ۲۲۰ ولت وصل است و برای کاربر خطر برق‌گرفتگی وجود دارد. بنابراین، این دستگاه باید در جعبه‌ای عایق (مثلاً پلاستیکی) نصب شود و هیچ قسمت فلزی آن از بیرون قابل دسترسی نباشد.

.

.

مطالب مرتبط:

طرز ساختن یک دستگاه آهنرباساز

خازن‌های ضداختلال، خازن‌های مسدودکننده

طراحی منبع تغذیه‌های بدون ترانسفورماتور

.

.

.