Jste zde

Počasí v Praze a vypouštění kondenzátoru

Když je pěkně, tak graf teploty vzduchu připomíná průběh napětí na filtračním kondenzátoru zdroje. A opravdu se v tepelné technice počítá s odporem či kapacitou. Samozřejmě zrovna u počasí je těch proměnných mnoho, ale dnes to v Praze docela vyšlo.

U přechodných dějů uvažujeme exponenciální průběh. Ale exponenciální funkcí je správně pouze vybíjení kondenzátoru a duální děj v RL obvodu. Nabíjení má složitější rovnici o tu jedničku a proložit to proto exponenciálou  jednoduše nejde i když je to zrcadlově podle vodorovné osy. V programu Graph jsem tedy ohřev sluníčkem proložil polynomem druhého řádu. To je funkce, která zpravidla u mírně křivých čar bez ostrých zlomů většinou jako křivítko vyhoví velmi dobře (zde R^2=0,9999). A jakmile už jednou máme rovnici prokládající body, tak můžete v programu Graph dále kouzlit třeba s derivacemi či integrály. I pan J.B. Fourier za Napoleona svoji harmonickou analýzu zkoumal na periodických tepelných dějích a ne na elektrických signálech. A příklad s teplotou lze použít i pro ilustraci deformace grafu volbou počátku. V kelvinové stupnici by průběh teploty byl téměř konstantní. Dovedete si představit, že by televizní rosnička tragickým hlasem před zeleným pozadí deklamovala, že z příjemných 300 kelvinů se odpolední teploty vyšplhají na tropických 310 při biozátěži 4 a pocitová teplota bude ještě vyšší?

Mám rád podobnosti nebo-li analogie. Nemusí být úplně přesné, ale bývají názorné. A zrovna pro přechodný děj v RC obvodu je velmi povedená podobnost s napouštěním a vypouštěním sudu vody. Kapacita je plocha dna, výška hladiny napětí, voda uvnitř náboj a proud vody je prostě proud. Když bude proud konstantní třeba z hadice, bude se kondenzátor napouštět pořád stejně rychle-lineárně.

Tomuto by odpovídalo napouštění sudu hadicí. Zde přibližně při dosažení napájecího napětí se nárůst napětí zastaví, v analogii by sud přetekl. A pro simulaci napouštění sudu ůžeme sestavit jednodušší obvod i bez tranzistoru, protože mezi součástkami je i ideální proudový zdroj.

A protože je pěkně a doma je na home office i moje pěkná asistentka, tak to pomocí plastového kanystru a křtěného vína lze i zrealizovat. Na druhý pokus to jakžtakž vyšlo. Nenapadlo mne, že mobil focení po dosažení serie1000 snímků ukončí snímání. Připomnělo mi to scénku z dětství. Tady máš film (Smena 8, Fomapan 21DIN) a má 36 snímků. Ale ne aby si to vyfotil všechno na výletě, něco si nechej i na prázdniny. Sérii fotek místo videa jsem zvolil proto, že si do exifu zapisuje čas pořízení a nemusel jsem ještě na dalším mobilu spoštět stopky, které by byly na sluníčku špatně vidět.

Fot083Asi by to chtělo trochu doladit a použít lineárnější kondenzátor (kvádrovitější kanystr) a možná i trochu silnější roztok vína. Ale na první pokus to vyšlo docela dobře. A šlo by si dále hrát i s časovou konstantou (vyvrtáním dalšího vypouštěcího odporu).

 Měl jsem dlouhá léta na zahradě nachystaný i vodní relaxační astabilní klopný obvod s diakem. Ale bohužel už jsem ten krám vyhodil. Mívali jsme předválečné litinové splachovadlo značky Mikádo. Řetízkem se nadzvedl zvon a voda se vycucnula z nádržky. Při poruše (prokorodování měděného plováku) voda protýkala trubkou uvnitř zvonu. Pokud ale proud porouchaným ventilem byl příliš velký stačilo to k samospláchnutí. Můj oblíbený diakový generátor lze zdokonalit tranzistorovým proudovým zdrojem, aby se průběh přiblížil pile (sawtooth), ale jednoduchost se vytrácí. A  v tom případě už je vhodnější sáhnout po jiném řešení, například po obvodu časovače 555 (příště).

A ponoření kanystru do barelu s vodou a tedy jeho skokové napuštění a pak exponenciální vypouštění provrtanou zátkou lze samozřejmě realizovat sestavit analogicky i opačně a udělat elektrický model. Připojí se kondenzátor na zdroj, tím na něm skokově skočí napětí na plnou hladinu (ponoření kanystru do barelu). A pak se kondenzátor odpojí od zdroje a přes vstupní odpor osciloskopu se exponenciálně vypustí. Ta malá čínská hračka toho umí mnohem víc, než na co vypadá (příště).

A na závěr udělám tentokrát malou změnu, Myšák promine. Na youtube mám nick FerdinandMysak. Tak tohle byl Ferdinand alias Ferda, oříšek za 30 korun. A nějak takto fotil fotoaparát Smena 8 a rozhodně nezvládl 3000 snímku za 5 minut jako placka, která mimo jiné umí i telefonovat.

Přílohy: 
PřílohaVelikost
Package icon tsc-grf-files.zip5.75 KB
Hodnocení článku: