Oscylator - zasada działania, rodzaje, zastosowanie

Układ oscylacyjny nazywany jest oscylatorem. Oznacza to, że oscylatory to systemy, w których okresowo powtarza się jakiś zmieniający się wskaźnik lub kilka wskaźników. To samo słowo „oscylator” pochodzi od łacińskiego „oscillo” - huśtawka.

Oscylatory odgrywają ważną rolę w fizyce i technologii, ponieważ prawie każdy liniowy układ fizyczny można opisać jako oscylator. Przykładami najprostszych oscylatorów są obwód oscylacyjny i wahadło. Oscylatory elektryczne przetwarzają prąd stały na prąd przemienny i wytwarzają oscylacje o wymaganej częstotliwości za pomocą obwodu sterującego.

Na przykładzie obwodu oscylacyjnego złożonego z cewki o indukcyjności L i kondensatora o pojemności C można opisać podstawowy proces działania oscylatora elektrycznego. Naładowany kondensator, zaraz po podłączeniu jego zacisków do cewki, zaczyna się przez nią rozładowywać, podczas gdy energia pola elektrycznego kondensatora jest stopniowo przekształcana w energię pola elektromagnetycznego cewki.

Gdy kondensator jest całkowicie rozładowany, cała jego energia zostanie przekazana do energii cewki, wtedy ładunek będzie nadal przemieszczał się przez cewkę i ładował kondensator w przeciwnej biegunowości niż na początku.

Ponadto kondensator zacznie się ponownie rozładowywać przez cewkę, ale w przeciwnym kierunku itp. — w każdym okresie oscylacji w obwodzie proces będzie się powtarzał, aż oscylacje zanikną w wyniku rozpraszania energii na rezystancji cewki z drutu iw dielektryku kondensatora.

W ten czy inny sposób obwód oscylacyjny w tym przykładzie jest najprostszym oscylatorem, ponieważ okresowo zmieniają się w nim następujące wskaźniki: ładunek w kondensatorze, różnica potencjałów między płytkami kondensatora, siła pola elektrycznego w dielektryk kondensatora, prąd płynący przez cewkę i indukcję magnetyczną cewki. W takim przypadku występują swobodne oscylacje tłumiące.

Aby oscylacje oscylacyjne stały się nietłumione, konieczne jest uzupełnienie rozproszonej energii elektrycznej. Jednocześnie, aby utrzymać stałą amplitudę oscylacji w obwodzie, konieczne jest takie sterowanie dopływem prądu, aby amplituda nie spadała poniżej i nie wzrastała powyżej określonej wartości. Aby osiągnąć ten cel, w obwodzie wprowadzono pętlę sprzężenia zwrotnego.

W ten sposób oscylator staje się układem wzmacniacza z dodatnim sprzężeniem zwrotnym, w którym sygnał wyjściowy jest częściowo podawany do aktywnego elementu obwodu sterującego, w wyniku czego w obwodzie utrzymywane są ciągłe oscylacje sinusoidalne o stałej amplitudzie i częstotliwości.Oznacza to, że oscylatory sinusoidalne działają dzięki przepływowi energii z elementów aktywnych do pasywnych, przy wsparciu procesu z pętli sprzężenia zwrotnego. Wibracje mają nieco zmienny kształt.

Oscylatory to:

• z pozytywną lub negatywną opinią;

• z przebiegiem sinusoidalnym, trójkątnym, piłokształtnym, prostokątnym; niska częstotliwość, częstotliwość radiowa, wysoka częstotliwość itp.;

• RC, LC — oscylatory, oscylatory kwarcowe (kwarcowe);

• oscylatory o stałej, zmiennej lub regulowanej częstotliwości.

Oscylator (generator) Royer

Aby przekształcić stałe napięcie w prostokątne impulsy lub uzyskać oscylacje elektromagnetyczne w innym celu, możesz użyć oscylatora transformatora Royera lub generator Royera... To urządzenie zawiera parę tranzystorów bipolarnych VT1 i VT2, parę rezystorów R1 i R2, para kondensatorów C1 i C2 również nasycony obwód magnetyczny z cewkami — transformator T.

Tranzystory pracują w trybie kluczowym, a nasycony obwód magnetyczny umożliwia dodatnie sprzężenie zwrotne iw razie potrzeby izoluje galwanicznie uzwojenie wtórne od pętli pierwotnej.

W początkowej chwili, gdy zasilanie jest włączone, małe prądy kolektora zaczynają płynąć przez tranzystory ze źródła Up. Jeden z tranzystorów otworzy się wcześniej (niech VT1), a strumień magnetyczny przechodzący przez uzwojenia wzrośnie, a jednocześnie wzrośnie pole elektromagnetyczne indukowane w uzwojeniach. SEM w uzwojeniach bazowych 1 i 4 będzie taka, że ​​tranzystor, który zaczął się otwierać jako pierwszy (VT1), otworzy się, a tranzystor o niższym prądzie rozruchowym (VT2) zamknie się.

Prąd kolektora tranzystora VT1 i strumień magnetyczny w obwodzie magnetycznym będą nadal rosły aż do nasycenia obwodu magnetycznego, aw momencie nasycenia pole elektromagnetyczne w uzwojeniach zmniejszy się do zera. Prąd kolektora VT1 zacznie spadać, strumień magnetyczny zmniejszy się.

Biegunowość pola elektromagnetycznego indukowanego w uzwojeniach ulegnie odwróceniu, a ponieważ uzwojenia podstawy są symetryczne, tranzystor VT1 zaczyna się zamykać, a VT2 zaczyna się otwierać.

Prąd kolektora tranzystora VT2 zacznie rosnąć, aż wzrost strumienia magnetycznego ustanie (teraz w przeciwnym kierunku), a gdy EMF w uzwojeniach powróci do zera, prąd kolektora VT2 zacznie się zmniejszać, strumień magnetyczny maleje, pole elektromagnetyczne zmienia polaryzację. Tranzystor VT2 zamknie się, VT1 otworzy się i proces będzie się cyklicznie powtarzał.

Częstotliwość oscylacji generatora Royera jest powiązana z parametrami źródła zasilania i charakterystyką obwodu magnetycznego według wzoru:

Up — napięcie zasilania; ω to liczba zwojów każdej cewki kolektora; S jest polem przekroju poprzecznego obwodu magnetycznego w kw. Cm; Bn — indukcja nasycenia rdzenia.

Ponieważ w procesie nasycania obwodu magnetycznego pole elektromagnetyczne w uzwojeniach transformatora będzie stałe, to w obecności uzwojenia wtórnego z podłączonym do niego obciążeniem pole elektromagnetyczne przybierze postać prostokątnych impulsów. Rezystory w obwodach bazowych tranzystorów stabilizują pracę przetwornicy, a kondensatory pomagają poprawić kształt napięcia wyjściowego.

Oscylatory Royer mogą pracować z częstotliwościami od jednostek do setek kiloherców, w zależności od właściwości magnetycznych rdzenia w transformatorze T.

Oscylatory spawalnicze

Aby ułatwić zajarzenie łuku spawalniczego i utrzymać jego stabilność, stosuje się oscylatory spawalnicze. Oscylator spawalniczy jest generatorem udarowym wysokiej częstotliwości przeznaczonym do pracy z konwencjonalnymi zasilaczami AC lub DC…. Jest to generator iskier z tłumionymi oscylacjami oparty na transformatorze podwyższającym LF o napięciu wtórnym od 2 do 3 kV.

Oprócz transformatora obwód zawiera ogranicznik, obwód oscylacyjny, cewki sprzęgające i kondensator blokujący. Dzięki obwodowi oscylacyjnemu, jako głównemu elementowi, pracuje transformator wysokiej częstotliwości.

Wibracje o wysokiej częstotliwości przechodzą przez transformator wysokiej częstotliwości, a napięcie o wysokiej częstotliwości jest przykładane przez szczelinę łukową. Kondensator obejściowy zapobiega ominięciu źródła prądu łukowego. W obwodzie spawalniczym znajduje się również dławik, który zapewnia niezawodną izolację cewki oscylatora od prądów HF.

Oscylator spawalniczy o mocy dochodzącej do 300 W daje impulsy trwające kilkadziesiąt mikrosekund, co wystarcza do zapalenia łuku świetlnego. Prąd o wysokiej częstotliwości i wysokim napięciu jest po prostu nakładany na działający obwód spawalniczy.

Oscylatory do spawania są dwojakiego rodzaju:

• zasilacz impulsowy;

• ciągła akcja.

Ciągłe wzbudniki oscylatora działają w sposób ciągły podczas procesu spawania, zajarzając łuk, nakładając prąd pomocniczy o wysokiej częstotliwości (150 do 250 kHz) i wysokim napięciu (3000 do 6000 V) na jego prąd.

Prąd ten nie zaszkodzi spawaczowi, jeśli przestrzegane będą środki ostrożności. Łuk pod wpływem prądu o wysokiej częstotliwości pali się równomiernie przy małej wartości prądu spawania.

Najbardziej wydajne oscylatory spawalnicze w połączeniu szeregowym, ponieważ nie wymagają instalacji zabezpieczenia wysokiego napięcia dla źródła. Podczas pracy ogranicznik emituje cichy trzask przez szczelinę do 2 mm, którą reguluje się przed rozpoczęciem pracy specjalną śrubą (w tym czasie wtyczka jest wyjmowana z gniazdka!).

Spawanie prądem przemiennym wykorzystuje pulsacyjne oscylatory mocy, które pomagają zajarzyć łuk podczas odwracania biegunowości prądu przemiennego.