Controlar una corriente con otra: ¿alternativas caseras al transistor?

Tengo una comprensión muy básica de cómo funciona un BJT o un FET, pero creo que se me ocurrió la idea. Son increíbles en todos los aspectos, excepto uno: no se puede hacer uno en casa sin hornos calientes y productos químicos que den miedo. Los viejos triodos serían más fáciles de hacer, excepto que necesitan un buen vacío (mejor que lo que podría hacer en casa).

¿Hay algún otro componente que se pueda usar en lugar de un transistor o triodo para controlar una corriente fuerte con una débil?

Pensé en estas formas: son ideas ingenuas de alguien fascinado pero que apenas entró en la etapa de "Novato" de la electrónica:

• haga un tejido de alambre de cobre aislado (como una rejilla apretada) y pase otros cables a través de los ojos del tejido, de modo que un voltaje en el tejido (el controlador) podría asustar a los electrones que pasan a través de los cables que pasan (el controlado) usando su campo eléctrico, como cómo funciona la red en un triodo, o cómo funciona la puerta en un FET

• coloque una placa (controlador) entre las placas de un condensador (controlado), de modo que cuando pasa una corriente a través de la placa del controlador, la capacidad del condensador se modifica un poco para que cambie su reactancia (no he pensado mucho en esta idea , ni a cómo podría usarse, definitivamente sonará estúpido)

• coloque un condensador cilíndrico (el controlador) alrededor de un cable (el controlado), de modo que el cilindro interno negativo esté cerca del cable; con suerte, cargar el condensador ... oh, espera ... se supone que el campo eléctrico neto fuera de un condensador es 0 ...

Ya supongo que estas ideas están equivocadas de innumerables maneras. ¿Podría señalar algunos de los errores? Espero aprender mucho de esta manera.

Los transistores y triodos son los mejores, más convenientes, más rápidos y más eficientes para esta tarea. Lo sé muy bien, no lo niego de ninguna manera. Esta pregunta se hace con el espíritu de "Lo que no puedo crear, no lo entiendo". y "Sepa cómo resolver cada problema que se ha resuelto", como lo expresó Feynman de manera tan brillante.

Estoy principalmente interesado en el control como en la amplificación con una ganancia. Encender / apagar no es realmente suficiente, creo que me gustaría usar esto en un oscilador o circuito de RF.

Ahí está el amplificador magnético . Creo que parece bastante fácil de construir y funciona bastante bien.

Aquí hay un buen libro sobre amplificadores magnéticos : Amplificadores magnéticos, Paul Mali, 1960, 101 páginas , que se encuentra en la colección de libros verdaderamente impresionante de Pete Millet . De este libro:

"Básicamente, el principio del reactor saturable simple puede expresarse en dos partes: a medida que el núcleo magnético se satura, la corriente a la carga aumenta; a medida que el núcleo magnético se desatura, la corriente a la carga disminuye". (p.28)

Otra imagen ilustra esto:

Cuando varía la corriente de CC (circuito de control), conduce el núcleo hacia adentro o hacia afuera de la saturación, controlando la pendiente si la característica de transferencia de salida a entrada (circuito de carga de CA).

Tenga en cuenta que debido a que el principio subyacente es un inductor, solo puede controlar las corrientes de carga de CA. Para aplicaciones de CC, es posible controlar una corriente de CA y rectificar la salida, utilizando un rectificador de diodos y un condensador de suavizado.

Además de las aplicaciones bastante exóticas en la tecnología militar temprana, la aviónica o la transmisión de alto voltaje, existen al menos dos ejemplos en los que millones de inductores saturables fueron utilizados por dispositivos de consumo:

• Post-regulación en fuentes de alimentación conmutadas: en realidad, una aplicación en la que se controla una corriente de CA para crear, después de ser rectificada, una tensión de CC estabilizada.

• Circuitos para corregir la geometría distorsionada ("forma de cojín") de una imagen en una pantalla CRT. Aquí, la corriente alterna a las bobinas de desviación del tubo de imagen se modifica mediante un inductor saturable controlado.

Conseguir una ganancia de poder real va a ser complicado. Las cosas que puede hacer por su cuenta sin un equipo especializado no producirán altas ganancias ni funcionarán en las frecuencias que desee. Dicho de otra manera, no obtendrá mucha ganancia * del producto de ancho de banda. Si fuera así de fácil, los tubos de vacío, seguidos de transistores no habrían sido tan innovadores.

Sin embargo, algunas cosas me vienen a la mente:

1. Un relevo, que es algo que puedes hacer tú mismo. Solo tiene dos estados, pero una ganancia bastante alta. Puede obtener una salida analógica mediante tramado o PWM. Una forma es configurar el relé para que oscile por sí mismo. Configure el contacto de manera que normalmente esté cerrado, luego póngalo en serie con la bobina. Así es exactamente como funcionaban los viejos timbres y las campanas eléctricas. Ahora tienes un montón de pulsos a probablemente unos 10s de Hz. En este punto, se necesita poca entrada de control para perturbar el sistema a un ciclo de trabajo diferente. El control podría ser un electroimán separado que tira del brazo de contacto o incluso un segundo devanado en el mismo. Debería ser posible configurar esto para requerir menos potencia de control que la potencia que se puede derivar de la salida conmutada promedio, proporcionando así ganancia.

2. Una luz controlada y fotorresistencia. Dado que el voltaje y la corriente a través del fotorresistor podrían ser más altos de lo que está impulsando la luz, esto podría proporcionar una ganancia de potencia. Tal vez solo se puede configurar con partes estándar para obtener ganancia de energía en CA. Eso no es trampa, ya que muchos tubos de vacío tienen el mismo problema debido a la potencia requerida para calentar el cátodo. Quizás en los puntos de operación correctos con un LDR de baja resistencia pueda lograr una ganancia de alimentación de CA. La ganancia de voltaje por sí misma debería ser fácil, incluso en CC.

   Existen optoacopladores que definitivamente tienen ganancia de potencia, pero todos usan fototransistores, lo que sería una trampa de acuerdo con sus requisitos.

   La parte más difícil será hacer su propia luz que tenga una eficiencia razonable. Obtener los materiales para una resistencia dependiente de la luz CdS tampoco será fácil, pero creo que deberían ser posibles de construir por su cuenta, aunque nunca lo he intentado.

3. Como en el caso anterior, pero use una fuente de luz fija y module su haz desviándolo a través de un espejo controlado magnéticamente o electrostáticamente. Esta podría ser la forma más fácil de hacer su amplificador de micrófono. El micrófono podría ser algo tan simple como una lámina de papel de aluminio que refleja la luz solar o alguna otra fuente de luz fuerte. Con algunas lentes, debería ser posible convertir esto en un haz de luz modulado. Que conducir un fotorresistor y una fuente de voltaje de CC fija podría ser suficiente para conducir auriculares pequeños a niveles audibles.

4. Acelerador controlado magnéticamente. Un motor de gasolina es capaz de producir una gran potencia, ciertamente mucho más de lo que se requeriría para accionar su acelerador eléctricamente a través de un solenoide. Si desea entrada y salida eléctricas, haga que el motor accione un generador. Esto definitivamente puede tener una ganancia de potencia significativa, aunque el ancho de banda será bajo, como un Hz o dos en el mejor de los casos.

5. Generador controlado en campo. Haga un generador eléctrico con bobinas de campo en lugar de imanes permanentes. Esto tiene la ventaja de poder manejar grandes cantidades de potencia de entrada en forma de eje giratorio. Con todo correcto, es posible modular la gran potencia de entrada lo suficiente como para terminar con una ganancia de potencia neta desde la señal de control hasta la salida. Puede ser más fácil obtener ganancia de CA al perturbar un punto de operación de CC. Algunos de los primeros transmisores de RF funcionaron según este principio.

Básicamente, busque cualquier cosa en la naturaleza que maneje cantidades razonables de energía, luego piense cómo se podría modular ese flujo de energía con una señal de control de energía más baja. Hay muchas cosas así si miras con cuidado.

¿Has considerado un diodo o triodo de llama? Estos son equivalentes de tubos de vacío que operan dentro de la llama de una lámpara de alcohol en lugar de hacerlo al vacío. Este tipo ha construido ambos, y el sitio tiene imágenes de sus dispositivos y descripciones de los materiales y técnicas que utilizó.

Necesitará una fuente de CC de alto voltaje (usa 200 VCC) y tendrá que trabajar con corrientes muy bajas; necesitará un amplificador existente (construido con transistores o circuitos integrados) para escuchar el oscilador y / o un osciloscopio con un Muy alta impedancia de entrada para ver / medir la salida.

Editado:

También está este tipo que ha fabricado transistores de efecto de campo con óxido de zinc. Hay dos archivos PDF en la página vinculada. Uno describe la creación de un transistor simple, el otro describe el uso de un desarrollo adicional de esos transistores para hacer un oscilador.

Lo más desagradable que necesitaba era ácido acético (98% puro).

Supongo que podrías intentar armar algo con un relé inductivo, un resorte y un reóstato ... pero los triodos y los muchos tipos de transistores son cómo lo haces.