Dispositiu de campana elèctrica

Des de la infància, coneixem el botó situat a sobre de la porta d’un apartament o edifici. Quan hi feu clic, el propietari rep un senyal sonor: un timbre melòdic d’una campana o una composició musical simple que adverteix de l’aparició d’un convidat.

Així funciona una campana elèctrica ordinària. Desmuntarem el seu disseny sense afectar models electrònics en multivibradors, microcircuits i altres components.

La campana elèctrica existeix des de fa dos segles, utilitza l’energia del camp electromagnètic. Les seves estructures domèstiques funcionen amb corrent:

1. valor constant;

2. amb un harmònic sinusoïdal variable, generalment subministrat amb una tensió de 220 volts.

Principi de funcionament i dispositiu de campana elèctrica de corrent directe

Per crear ones sonores, els impactes d’un malleus petit s’utilitzen en forma d’una bola d’acer situada a l’extrem d’una placa molla, que, quan vibra mecànicament, colpeja la campana.

Aquest martell està muntat estacionàriament sobre una àncora mòbil, capaç de moure's en relació amb un fulcre fix. Aquí es munten:

• la part mòbil del nucli magnètic compost de l'electroimant;

• un ressort amb un dispositiu per ajustar la força per tornar l’armadura a la seva posició original, que funciona després d’un circuit obert de l’alimentació de corrent elèctric;

• contacte mòbil commutant l'alimentació de tensió a les bobines de l'electromagnet.

Al voltant del circuit magnètic hi ha dues bobines elèctriques amb bobinatges connectats en sèrie. Quan el corrent directe passa a través de les bobines, es crea un flux magnètic al circuit magnètic, la magnitud del qual es suma dels fluxos de cada bobina i és moltes vegades superior als valors que sorgeixen en un sol fil. Veure - Inductors i camps magnètics. 

La força magnètica creada pel circuit magnètic pot assolir grans valors i realitzar importants treballs mecànics. En el nostre cas, s’utilitza per girar l’àncora: tirar-la a la part estacionària per tal de realitzar un cop de martell a la campana.

La font de tensió / corrent al circuit pot ser una cèl·lula galvànica específica (bateria o acumulador), o un dispositiu rectificador, alimentat a partir d’una font d’energia elèctrica variable.

Al diagrama anterior, no es mostra un botó amb auto-restabliment mecànic, quan es pressiona, se subministra un corrent des de la font fins al circuit elèctric de la campana. Es mostra a la imatge següent.

Quan es prem el botó, es crea un circuit tancat per passar corrent elèctric I a través dels cables posats des de la "font més" a través del grup de contacte tancat fins a la placa conductora de l'armadura i a través dels bobinats de les bobines a la "font menys".

Es produeix un flux magnètic en el circuit magnètic.

Forma una força mecànica F, girant l’àncora i tirant-la cap a la part fixa.

Al mateix temps, el martell es colpeja a la campana, provocant un timbre i el contacte mòbil surt del fix fix. Una espurna elèctrica salta entre ells. Al mateix temps, un ressort mecànic s’estira i la seva tensió augmenta.

Després de l’extinció de l’espurna a través del grup de contacte obert, el moviment de les càrregues elèctriques s’atura, el corrent desapareix, el flux magnètic desapareix.

Només la força d’atracció de la molla P queda sota la influència de l’àncora, sota la influència de la qual torna a la seva posició original. Al mateix temps, si continua prement el botó de timbre, torna a aparèixer un corrent elèctric al circuit per a produir cops de martell repetits i posteriors a la campana.

Com a resultat, la trucada sonarà sempre que el visitant premi el botó. A la pràctica, hi ha esquemes que limiten la durada del so.Es basen en incrustar un contacte addicional normalment tancat al circuit actual, controlat per un temporitzador activat. Però aquest mètode complica el disseny i no sempre es justifica.

La seqüència de dinàmiques dels processos que es produeixen durant l'operació es demostra amb una imatge animada.

Podeu controlar una trucada elèctrica des de diferents llocs. Per fer-ho, només cal que connecteu un botó o un grup addicional per a la seva instal·lació en diferents sales paral·lelament als contactes del botó. Al segle XIX, els propietaris de cases grans utilitzaven aquest mètode per anomenar-se servents.

Totes les característiques elèctriques i magnètiques de bobines, cables, contactes, botons i fonts d'alimentació es calculen i seleccionen a la fàbrica d'acord amb les càrregues tèrmiques i les forces mecàniques sorgides per a un funcionament fiable.

Les trucades de corrent continu s’utilitzen en telèfons més antics, sistemes d’alarma, protecció contra incendis i altres dispositius.

El grup de contacte és especialment preocupant per aquest esquema. Durant el funcionament, una descàrrega de guspires salta constantment per ella, que destrueix lentament però intencionadament el metall. Això requereix inspeccions periòdiques i manteniment preventiu.

Principi de funcionament i dispositiu d’una campana elèctrica en corrent altern

L’energia electromagnètica de corrent altern varia segons una llei sinusoïdal harmònica. Els camps magnètics i elèctrics interaccionen constantment en el temps, es contraredeixen els uns amb els altres.

En passar per la bobina, la direcció i la magnitud del corrent en el circuit magnètic indueixen un flux magnètic de la forma corresponent. En el cas d’una construcció correctament seleccionada de peces, la part mòbil de l’armadura es pot veure obligada a realitzar moviments de retorn en dues direccions sota l’acció de la força magnètica.

Durant la primera oscil·lació, es toca la campana i, en el segon, el martell es retorna a la posició original per realitzar un cop posterior. La freqüència de canvis actuals de 50 hertz correspondrà a la freqüència del sonatge generat.

Segons aquest principi, la campana elèctrica que es mostra a la foto es crea i funciona.

Va ser realitzada als anys 70 segons GOST 7220 66, aprovada el 1966, i encara ha conservat el seu rendiment.

Consta de:

• campana;

• bobina sinuosa;

• nucli magnètic amb placa de xoc i suport de paret;

• cables per a la connexió al circuit;

• el cargol per fixar la campana a la carcassa.

No hi ha cap grup de contacte. D’aquesta manera augmenta la fiabilitat del sistema, elimina la necessitat d’un manteniment preventiu freqüent.

Després de desenroscar el cargol, són visibles tots els components d’una campana elèctrica amb corrent sinusoïdal alternant.

Més detalladament, es pot veure el seu disseny i aspecte a les imatges a continuació.

Aquest disseny utilitza una tensió de 220 volts. Està present a totes les parts elèctriques del circuit, inclòs el botó, que es considera un factor perillós i requereix un control de l’estat d’aïllament. Connectar una trucada a la xarxa amb els botons per a una tensió més baixa és perillós i inacceptable.

En trucades modernes, la tensió al bobinat i el botó es redueix amb la inclusió de transformadors disminuïts al circuit. A la bobinada primària es subministren 220 volts de la xarxa d'apartaments i s'aplica un baix voltatge al botó i al timbre.

El disseny del transformador de corrent altern es troba en telèfons, esquemes de senyalització d’instal·lacions industrials.

Llegiu també:Quant a les bromes dels nens o com protegir una campana de casa del foc