Einen Strom mit einem anderen steuern - hausgemachte Alternativen zum Transistor?

Ich habe ein sehr grundlegendes Verständnis dafür, wie ein BJT oder ein FET funktioniert, aber ich glaube, ich habe die Idee. Sie sind in jeder Hinsicht fantastisch, bis auf eine: Ohne heiße Öfen und unheimliche Chemikalien kann man keine zu Hause herstellen. Die alten Trioden wären einfacher herzustellen, außer sie brauchen ein gutes Vakuum (besser als das, was ich zu Hause machen könnte).

Gibt es andere Komponenten, die man anstelle eines Transistors oder einer Triode verwenden kann, um einen starken Strom mit einem schwachen zu steuern?

Ich dachte über diese Wege nach - es sind naive Ideen von jemandem, der fasziniert ist, aber kaum in die "Anfänger" -Stufe der Elektronik eingetreten ist:

• Machen Sie ein Weben aus isoliertem Kupferdraht (wie ein dichtes Gitter) und führen Sie andere Drähte durch die Augen des Webens, so dass eine Spannung im Weben (der Steuerung) die Elektronen, die durch die durchgehenden Drähte (die gesteuerten) gehen, mit seinem abschrecken kann elektrisches Feld, wie das Gitter in einer Triode funktioniert oder wie das Gate in einem FET funktioniert

• Legen Sie eine Platte (Controller) zwischen die Platten eines Kondensators (gesteuert). Wenn Sie also einen Strom durch die Controller-Platte leiten, ändert sich die Kapazität des Kondensators ein wenig, sodass sich seine Reaktanz ändert (ich habe nicht viel über diese Idee nachgedacht , noch wie könnte es verwendet werden, es wird definitiv dumm klingen)

• Legen Sie einen zylindrischen Kondensator (die Steuerung) um einen Draht (die gesteuerte), so dass sich der negative innere Zylinder nahe um den Draht befindet. hoffentlich wird das Laden des Kondensators ... oh warte ... das elektrische Nettofeld außerhalb eines Kondensators soll 0 sein ...

Ich gehe bereits davon aus, dass diese Ideen auf unzählige Weise falsch sind. Könnten Sie bitte auf einige Fehler hinweisen? Ich hoffe, ich werde auf diese Weise viel lernen.

Transistoren und Trioden sind für diese Aufgabe die besten, bequemsten, schnellsten und effizientesten. Ich weiß es sehr gut, ich leugne es in keiner Weise. Diese Frage wird im Geiste gestellt: "Was ich nicht erschaffen kann, verstehe ich nicht." und "Wissen, wie man jedes Problem löst, das gelöst wurde.", wie Feynman es so brillant ausdrückte.

Ich interessiere mich hauptsächlich für Kontrolle wie für Verstärkung mit Verstärkung. Das Ein- und Ausschalten reicht nicht aus - ich denke, ich würde dieses Ding gerne in einem Oszillator oder einer HF-Schaltung verwenden.

Da ist der Magnetverstärker . Ich denke, dass es ziemlich einfach zu bauen aussieht und ziemlich gut funktioniert.

Hier ist ein gutes Buch über Magnetverstärker: Magnetverstärker, Paul Mali, 1960, 101 Seiten , gefunden in Pete Millets wirklich großartiger Büchersammlung . Aus diesem Buch:

"Grundsätzlich kann das Prinzip des einfachen sättigbaren Reaktors in zwei Teilen ausgedrückt werden: Wenn der Magnetkern gesättigt ist, steigt der Strom zur Last; wenn der Magnetkern entsättigt, nimmt der Strom zur Last ab." (S.28)

Ein anderes Bild veranschaulicht dies:

Wenn Sie den Gleichstrom (Steuerkreis) variieren, treiben Sie den Kern in die Sättigung hinein oder aus der Sättigung heraus und steuern die Steigung, wenn die Übertragungskennlinie von Ausgang zu Eingang (Wechselstrom-Lastkreis).

Da das zugrunde liegende Prinzip eine Induktivität ist, können Sie nur Wechselstrom-Lastströme steuern. Für Gleichstromanwendungen ist es möglich, einen Wechselstrom zu steuern und den Ausgang mit einem Diodengleichrichter und einem Glättungskondensator zu gleichrichten.

Neben den eher exotischen Anwendungen in der frühen Militärtechnologie, der Avionik oder der Hochspannungsübertragung gibt es mindestens zwei Beispiele, bei denen Millionen von sättigbaren Induktivitäten in Verbrauchergeräten verwendet wurden:

• Nachregulierung in Schaltnetzteilen - eigentlich eine Anwendung, bei der ein Wechselstrom gesteuert wird, um nach dem Gleichrichten eine stabilisierte Gleichspannung zu erzeugen.

• Schaltungen zum Korrigieren der ansonsten verzerrten Geometrie ("Kissenform") eines Bildes auf einer CRT-Anzeige. Hier wird der Wechselstrom zu den Ablenkspulen der Bildröhre durch eine gesteuerte sättigbare Induktivität modifiziert.

Es wird schwierig sein, einen echten Leistungszuwachs zu erzielen. Dinge, die Sie ohne spezielle Ausrüstung alleine tun können, werden keinen hohen Gewinn bringen oder bei den gewünschten Frequenzen arbeiten. Anders ausgedrückt, Sie werden nicht viel Gewinn * Bandbreitenprodukt erhalten. Wenn es so einfach wäre, wären Vakuumröhren, gefolgt von Transistoren, kein solcher Durchbruch gewesen.

Ein paar Dinge fallen mir jedoch ein:

1. Ein Relais, das Sie selbst herstellen können. Es hat nur zwei Zustände, aber einen ziemlich hohen Gewinn. Sie können einen analogen Ausgang über Dithering oder PWM erhalten. Eine Möglichkeit besteht darin, das Relais so einzurichten, dass es selbst oszilliert. Stellen Sie den Kontakt so ein, dass er normalerweise geschlossen ist, und schalten Sie ihn dann in Reihe mit der Spule. Genau so funktionierten alte Summer und elektrische Glocken. Jetzt haben Sie eine Reihe von Impulsen mit wahrscheinlich ein paar 10 Hz. Zu diesem Zeitpunkt ist nur wenig Steuereingabe erforderlich, um das System auf einen anderen Arbeitszyklus zu stören. Die Steuerung kann ein separater Elektromagnet sein, der am Kontaktarm zieht, oder sogar eine zweite Wicklung an demselben. Es sollte möglich sein, dies so einzustellen, dass weniger Steuerleistung erforderlich ist als die Leistung, die aus der durchschnittlichen Schaltleistung abgeleitet werden kann, wodurch eine Verstärkung bereitgestellt wird.

2. Ein kontrolliertes Licht und ein Fotowiderstand. Da die Spannung und der Strom durch den Fotowiderstand höher sein könnten als das, was das Licht antreibt, könnte dies möglicherweise eine Leistungsverstärkung liefern. Möglicherweise kann es nur mit handelsüblichen Teilen eingerichtet werden, um eine Stromverstärkung bei Wechselstrom zu erzielen. Das ist kein Betrug, da viele Vakuumröhren aufgrund der zum Erhitzen der Kathode erforderlichen Leistung das gleiche Problem haben. Vielleicht können Sie an den richtigen Betriebspunkten mit einem niederohmigen LDR eine Wechselstromverstärkung erzielen. Die Spannungsverstärkung an sich sollte selbst bei Gleichstrom einfach sein.

   Es gibt Optokoppler, die definitiv einen Leistungsgewinn haben, aber alle verwenden Fototransistoren, die gemäß Ihren Anforderungen betrügen würden.

   Am schwierigsten ist es, ein eigenes Licht zu erstellen, das eine angemessene Effizienz aufweist. Die Materialien für einen lichtabhängigen CdS-Widerstand zu bekommen, wird auch nicht einfach sein, aber ich denke, sie sollten selbst konstruiert werden können, obwohl ich das noch nie versucht habe.

3. Verwenden Sie wie oben eine feste Lichtquelle und modulieren Sie ihren Strahl, indem Sie ihn über einen magnetisch oder elektrostatisch gesteuerten Spiegel ablenken. Dies ist möglicherweise der einfachste Weg, um Ihren Mikrofonverstärker herzustellen. Das Mikrofon könnte so einfach sein wie ein Blatt Aluminiumfolie, das Sonnenlicht oder eine andere starke Lichtquelle reflektiert. Bei einigen Objektiven sollte es möglich sein, dies in einen modulierten Lichtstrahl umzuwandeln. Das Ansteuern eines Fotowiderstands und einer festen Gleichspannungsquelle könnte ausreichen, um kleine Kopfhörer auf hörbare Pegel zu bringen.

4. Magnetisch gesteuertes Gas. Ein Benzinmotor kann eine große Leistung erbringen, sicherlich viel mehr als das, was erforderlich wäre, um seine Drossel über einen Magneten elektrisch zu betätigen. Wenn Sie elektrisch ein- und ausschalten möchten, lassen Sie den Motor einen Generator antreiben. Dies kann definitiv einen signifikanten Leistungsgewinn haben, obwohl die Bandbreite gering sein wird, wie bestenfalls ein oder zwei Hz.

5. Feldgesteuerter Generator. Stellen Sie einen elektrischen Generator mit Feldspulen anstelle von Permanentmagneten her. Dies hat den Vorteil, dass große Mengen an Eingangsleistung in Form einer Drehwelle verarbeitet werden können. Wenn alles richtig ist, ist es möglich, die große Eingangsleistung so zu modulieren, dass eine Nettoleistungsverstärkung vom Steuersignal zum Ausgang entsteht. Es kann einfacher sein, eine Wechselstromverstärkung zu erhalten, indem ein Gleichstrombetriebspunkt gestört wird. Einige frühe HF-Sender arbeiteten nach diesem Prinzip.

Suchen Sie grundsätzlich nach etwas in der Natur, das mit angemessenen Leistungsmengen umgeht, und überlegen Sie dann, wie dieser Leistungsfluss mit einem niedrigeren Leistungssteuersignal moduliert werden könnte. Es gibt viele solche Dinge, wenn Sie genau hinschauen.

Haben Sie eine Flammendiode oder Triode in Betracht gezogen? Dies sind Vakuumröhrenäquivalente, die in der Flamme einer Alkohollampe anstatt im Vakuum arbeiten. Dieser Typ hat beides gebaut und die Seite enthält Bilder seiner Geräte sowie Beschreibungen der Materialien und Techniken, die er verwendet hat.

Sie benötigen eine Hochspannungs-Gleichstromquelle (er verwendet 200 VDC) und müssen mit sehr niedrigen Strömen arbeiten. Sie benötigen einen vorhandenen Verstärker (mit regulären Transistoren oder ICs), um den Oszillator und / oder ein Oszilloskop mit einem zu hören sehr hohe Eingangsimpedanz zum Anzeigen / Messen des Ausgangs.

Bearbeitet:

Es gibt auch diesen Typen, der Feldeffekttransistoren aus Zinkoxid hergestellt hat. Auf der verlinkten Seite befinden sich zwei PDFs. Einer beschreibt die Herstellung eines einfachen Transistors, der andere beschreibt die Verwendung einer Weiterentwicklung dieser Transistoren zur Herstellung eines Oszillators.

Das Schlimmste, was er brauchte, war Essigsäure (98% rein).

Ich nehme an, Sie könnten versuchen, etwas mit einem induktiven Relais, einer Feder und einem Rheostaten aufzurüsten ... aber Trioden und die vielen Arten von Transistoren sind Ihre Vorgehensweise.