Controlando uma corrente com outra - alternativas caseiras ao transistor?

Eu tenho um entendimento muito básico de como um BJT ou um FET funciona, mas acho que entendi. Eles são impressionantes em todos os aspectos, exceto um: você não pode fazer um em casa sem fornos quentes e produtos químicos assustadores. Os triodos antigos seriam mais fáceis de fazer, exceto que eles precisam de um bom vácuo (melhor do que o que eu poderia fazer em casa).

Existem outros componentes que se possa usar no lugar de um transistor ou triodo, para controlar uma corrente forte com uma fraca?

Pensei nessas maneiras - são idéias ingênuas de alguém fascinado, mas que mal entrou no estágio "iniciante" da eletrônica:

• faça uma tecelagem de fio de cobre isolado (como uma grade apertada) e passe outros fios através dos olhos da tecelagem, para que uma tensão na tecelagem (o controlador) possa assustar os elétrons que passam pelos fios que passam (o controlado) usando sua campo elétrico, como a grade funciona em um triodo ou como o portão funciona em um FET

• coloque uma placa (controladora) entre as placas de um capacitor (controlado); assim, quando você coloca uma corrente na placa controladora, a capacidade do capacitor é modificada um pouco para que sua reatância mude (não pensei muito nessa idéia , nem como poderia ser usado, definitivamente parecerá estúpido)

• coloque um capacitor cilíndrico (o controlador) em torno de um fio (o controlado), para que o cilindro interno negativo fique próximo ao fio; espero que carregar o capacitor ... oh espere ... o campo elétrico líquido fora de um capacitor deve ser 0 ...

Eu já suponho que essas idéias estejam erradas de inúmeras maneiras. Você poderia apontar alguns dos erros? Espero aprender muito dessa maneira.

Transistores e triodos são os melhores, mais convenientes, mais rápidos e mais eficientes para esta tarefa. Eu sei muito bem, não nego de forma alguma. Esta pergunta é feita no espírito de "O que não posso criar, não entendo". e "Saiba como resolver todos os problemas que foram resolvidos.", como Feynman colocou de maneira tão brilhante.

Estou primariamente interessado no controle e na amplificação com um ganho. Ligar / desligar não é suficiente - acho que gostaria de usar isso em um oscilador ou circuito de RF.

Existe o amplificador magnético . Eu acho que parece muito fácil de construir e funciona muito bem.

Aqui está um bom livro sobre amplificadores magnéticos : Amplificadores Magnéticos, Paul Mali, 1960, 101 páginas , encontrado na coleção de livros verdadeiramente impressionante de Pete Millet . Deste livro:

"Basicamente, o princípio do reator saturável simples pode ser declarado em duas partes: À medida que o núcleo magnético satura, a corrente para carga aumenta; à medida que o núcleo magnético dessatura, a corrente para carga diminui." (p.28)

Outra imagem ilustra isso:

Quando você varia a corrente CC (circuito de controle), você dirige o núcleo para dentro ou para fora da saturação, controlando o declive se a característica de transferência de saída para entrada (circuito de carga CA).

Observe que, como o princípio subjacente é um indutor, você pode controlar apenas as correntes de carga CA. Para aplicações CC, é possível controlar uma corrente CA e retificar a saída usando um retificador de diodo e um capacitor de suavização.

Além das aplicações bastante exóticas na tecnologia militar antiga, aviônica ou transmissão de alta tensão, há pelo menos dois exemplos em que indutores saturáveis ​​foram usados ​​aos milhões em dispositivos de consumo:

• Pós-regulação em fontes de alimentação comutadas - na verdade, uma aplicação em que uma corrente CA é controlada para criar, depois de retificada, uma tensão CC estabilizada.

• Circuitos para corrigir a geometria distorcida ("forma de almofada") de uma imagem em um monitor CRT. Aqui, a corrente CA das bobinas de deflexão do tubo de imagem é modificada por um indutor saturável controlado.

Alcançar ganho de poder real será complicado. As coisas que você pode fazer por conta própria, sem equipamento especializado, não renderão alto ganho ou trabalharão nas frequências desejadas. Dito de outra forma, você não obterá muito produto de largura de banda com ganho *. Se fosse assim tão fácil, os tubos a vácuo, seguidos pelos transistores, não teriam sido tão inovadores.

No entanto, algumas coisas vêm à mente:

1. Um revezamento, que é algo que você pode fazer por si mesmo. Ele tem apenas dois estados, mas um ganho bastante alto. Você pode obter saída analógica via pontilhamento ou PWM. Uma maneira é configurar o relé para oscilar automaticamente. Configure o contato para que ele fique normalmente fechado e, em seguida, coloque-o em série com a bobina. É exatamente assim que velhas campainhas e campainhas elétricas funcionavam. Agora você tem vários pulsos em provavelmente alguns 10s de Hz. Nesse ponto, é necessária pouca entrada de controle para perturbar o sistema para um ciclo de trabalho diferente. O controle pode ser um eletroímã separado puxando o braço de contato ou até mesmo um segundo enrolamento no mesmo. Deve ser possível configurá-lo para exigir menos energia de controle do que a energia que pode ser derivada da saída comutada média, proporcionando ganho.

2. Uma luz controlada e um fotorresistor. Uma vez que a tensão e a corrente através do fotorresistor podem ser mais altas do que as que conduzem a luz, isso pode fornecer ganho de energia. Talvez ele só possa ser configurado com peças prontas para obter ganho de energia em corrente alternada. Isso não é trapaça, já que muitos tubos de vácuo têm o mesmo problema devido à energia necessária para aquecer o cátodo. Talvez nos pontos de operação corretos com um LDR de baixa resistência, você possa obter ganho de energia CA. O ganho de tensão por si só deve ser fácil, mesmo em corrente contínua.

   Acopladores ópticos existem que definitivamente têm ganho de potência, mas todos eles usam fototransistores, o que seria trapaça de acordo com suas necessidades.

   A parte mais difícil será criar sua própria luz que possua uma eficiência razoável. Obter os materiais para um resistor dependente de luz CdS também não será fácil, mas acho que eles devem ser possíveis de construir por conta própria, embora eu nunca tenha tentado isso.

3. Como acima, mas use uma fonte de luz fixa e module seu feixe, desviando-o através de um espelho controlado magneticamente ou eletrostaticamente. Essa pode ser a maneira mais fácil de fazer o seu amplificador de microfone. O microfone pode ser algo tão simples quanto uma folha de papel alumínio que reflete a luz do sol ou alguma outra fonte de luz forte. Com algumas lentes, deve ser possível transformar isso em um feixe de luz modulado. Dirigir um fotorresistor e uma fonte de tensão DC fixa pode ser suficiente para levar os fones de ouvido pequenos a níveis audíveis.

4. Regulador de pressão magneticamente controlado. Um motor a gasolina é capaz de produzir grande potência, certamente muito mais do que seria necessário para acionar seu acelerador eletricamente através de um solenóide. Se você deseja entrada e saída elétricas, peça ao motor para acionar um gerador. Definitivamente, isso pode ter um ganho de potência significativo, embora a largura de banda seja baixa, como um ou dois Hz, na melhor das hipóteses.

5. Gerador controlado em campo. Faça um gerador elétrico com bobinas de campo em vez de ímãs permanentes. Isso tem a vantagem de poder lidar com grandes quantidades de energia de entrada na forma de um eixo de rotação. Com tudo certo, é possível modular a potência de entrada grande o suficiente para gerar um ganho de potência líquida do sinal de controle para a saída. Pode ser mais fácil obter ganho CA perturbando um ponto de operação CC. Alguns primeiros transmissores de RF trabalharam nesse princípio.

Basicamente, procure qualquer coisa na natureza que lide com quantidades razoáveis ​​de energia e pense em como esse fluxo de energia pode ser modulado com um sinal de controle de energia mais baixo. Existem muitas dessas coisas se você olhar com cuidado.

Você considerou um diodo ou triodo de chama? São equivalentes a tubos de vácuo que operam dentro da chama de uma lâmpada de álcool, e não no vácuo. Esse cara construiu os dois, e o site tem fotos de seus dispositivos e descrições dos materiais e técnicas que ele usou.

Você precisará de uma fonte de alta tensão DC (ele usa 200VDC) e precisará trabalhar com correntes muito baixas - precisará de um amplificador existente (construído com transistores regulares ou CIs) para ouvir o oscilador e / ou um osciloscópio com um impedância de entrada muito alta para visualizar / medir a saída.

Editado:

Há também esse cara que produziu transistores de efeito de campo a partir de óxido de zinco. Existem dois pdfs na página vinculada. Um descreve a criação de um transistor simples, o outro descreve o uso de um desenvolvimento adicional desses transistores para criar um oscilador.

A coisa mais desagradável que ele precisava era de ácido acético (98% puro).

Suponho que você poderia tentar montar algo com um relé indutivo, uma mola e um reostato ... mas os triodos e os muitos tipos de transistores são como você faz isso.