Oscillator - prinsipyo ng pagpapatakbo, mga uri, aplikasyon

Ang isang oscillating system ay tinatawag na isang oscillator. Iyon ay, ang mga oscillator ay mga sistema kung saan ang ilang nagbabagong tagapagpahiwatig o ilang mga tagapagpahiwatig ay pana-panahong inuulit. Ang parehong salitang "oscillator" ay nagmula sa Latin na "oscillo" - swing.

Ang mga oscillator ay may mahalagang papel sa pisika at teknolohiya dahil halos anumang linear na pisikal na sistema ay maaaring ilarawan bilang isang oscillator. Ang mga halimbawa ng pinakasimpleng oscillator ay isang oscillating circuit at isang pendulum. Ang mga electric oscillator ay nagko-convert ng direktang kasalukuyang sa alternating current at gumagawa ng mga oscillations sa kinakailangang frequency gamit ang isang control circuit.

Gamit ang halimbawa ng isang oscillatory circuit na binubuo ng isang coil ng inductance L at isang capacitor ng capacitance C, posibleng ilarawan ang pangunahing proseso ng pagpapatakbo ng isang electrical oscillator. Ang isang sisingilin na kapasitor, kaagad pagkatapos ikonekta ang mga terminal nito sa coil, ay nagsisimulang mag-discharge sa pamamagitan nito, habang ang enerhiya ng electric field ng kapasitor ay unti-unting na-convert sa enerhiya ng electromagnetic field ng coil.

Kapag ang kapasitor ay ganap na pinalabas, ang lahat ng enerhiya nito ay mapupunta sa enerhiya ng coil, pagkatapos ay ang singil ay patuloy na lilipat sa coil at muling magkarga ng kapasitor sa kabaligtaran na polarity kaysa sa simula.

Gayundin, ang kapasitor ay magsisimulang mag-discharge muli sa pamamagitan ng coil, ngunit sa kabaligtaran ng direksyon, atbp. — sa bawat panahon ng oscillation sa circuit, uulitin ang proseso hanggang mawala ang mga oscillations dahil sa pagwawaldas ng enerhiya sa paglaban ng coil ng wire at sa dielectric ng capacitor.

Sa isang paraan o iba pa, ang oscillating circuit sa halimbawang ito ay ang pinakasimpleng oscillator, dahil sa loob nito ang mga sumusunod na tagapagpahiwatig ay pana-panahong nagbabago: ang singil sa kapasitor, ang potensyal na pagkakaiba sa pagitan ng mga plate ng kapasitor, ang lakas ng electric field sa dielectric ng capacitor, ang kasalukuyang sa pamamagitan ng coil at ang magnetic induction ng coil. Sa kasong ito, nangyayari ang mga libreng pamamasa ng oscillations.

Upang ang mga oscillatory oscillations ay maging undamped, ito ay kinakailangan upang lagyang muli ang dissipated electrical energy. Kasabay nito, upang mapanatili ang isang pare-pareho ang amplitude ng mga oscillations sa circuit, kinakailangan upang kontrolin ang papasok na kuryente upang ang amplitude ay hindi bumaba sa ibaba at hindi tumaas sa itaas ng isang naibigay na halaga. Upang makamit ang layuning ito, ang isang feedback loop ay ipinakilala sa circuit.

Sa ganitong paraan, ang oscillator ay nagiging isang positibong feedback amplifier circuit, kung saan ang output signal ay bahagyang pinapakain sa aktibong elemento ng control circuit, bilang isang resulta kung saan ang tuluy-tuloy na sinusoidal oscillations ng pare-pareho ang amplitude at dalas ay pinananatili sa circuit.Iyon ay, gumagana ang mga sinusoidal oscillator dahil sa daloy ng enerhiya mula sa mga aktibong elemento hanggang sa mga passive, na may suporta sa proseso mula sa isang feedback loop. Ang mga vibrations ay may bahagyang variable na hugis.

Ang mga oscillator ay:

• may positibo o negatibong feedback;

• may sinusoidal, triangular, sawtooth, rectangular waveform; mababang dalas, dalas ng radyo, mataas na dalas, atbp.;

• RC, LC - mga oscillator, mga kristal na oscillator (kuwarts);

• pare-pareho, variable o adjustable frequency oscillators.

Oscillator (generator) Royer

Upang i-convert ang pare-parehong boltahe sa mga rectangular pulse o para makakuha ng mga electromagnetic oscillations para sa ibang layunin, maaari kang gumamit ng Royer transformer oscillator o Royer generator... Kasama sa device na ito ang isang pares ng bipolar transistors VT1 at VT2, isang pares ng resistors R1 at R2, isang pares ng mga capacitor C1 at C2 din saturated magnetic circuit na may mga coils - transpormer T.

Ang mga transistor ay gumagana sa key mode, at ang saturated magnetic circuit ay nagbibigay-daan sa positibong feedback at, kung kinakailangan, galvanically isolates ang pangalawang winding mula sa pangunahing loop.

Sa paunang sandali ng oras, kapag ang supply ng kuryente ay naka-on, ang mga maliliit na alon ng kolektor ay nagsisimulang dumaloy sa mga transistor mula sa pinagmulang Pataas. Ang isa sa mga transistor ay magbubukas nang mas maaga (hayaan ang VT1), at ang magnetic flux na tumatawid sa mga windings ay tataas at ang EMF na sapilitan sa mga windings ay tataas sa parehong oras. Ang EMF sa base windings 1 at 4 ay magiging tulad na ang transistor na nagsimulang buksan muna (VT1) ay magbubukas at ang transistor na may mas mababang panimulang kasalukuyang (VT2) ay magsasara.

Ang kasalukuyang kolektor ng transistor VT1 at ang magnetic flux sa magnetic circuit ay patuloy na tataas hanggang sa saturation ng magnetic circuit, at sa sandali ng saturation ang EMF sa windings ay magiging zero. Ang kasalukuyang kolektor ng VT1 ay magsisimulang bumaba, ang magnetic flux ay bababa.

Ang polarity ng EMF na sapilitan sa mga windings ay magbabalik at dahil ang base windings ay simetriko, ang transistor VT1 ay magsisimulang magsara at ang VT2 ay magsisimulang magbukas.

Ang kasalukuyang kolektor ng transistor VT2 ay magsisimulang tumaas hanggang sa ang pagtaas ng magnetic flux ay huminto (ngayon sa kabaligtaran na direksyon), at kapag ang EMF sa mga windings ay bumalik sa zero, ang kasalukuyang kolektor ng VT2 ay nagsisimulang bumaba, ang magnetic flux ay bumababa, binabago ng EMF ang polarity. Ang Transistor VT2 ay magsasara, ang VT1 ay magbubukas at ang proseso ay patuloy na uulit sa sarili nitong paikot.

Ang dalas ng mga oscillations ng Royer generator ay nauugnay sa mga parameter ng pinagmumulan ng kapangyarihan at ang mga katangian ng magnetic circuit ayon sa sumusunod na formula:

Pataas - supply ng boltahe; ω ay ang bilang ng mga pagliko ng bawat coil ng kolektor; Ang S ay ang cross-sectional area ng magnetic circuit sa sq. Cm; Bn - core saturation induction.

Dahil sa proseso ng saturation ng magnetic circuit, ang EMF sa windings ng transpormer ay magiging pare-pareho, pagkatapos ay sa pagkakaroon ng isang pangalawang paikot-ikot, na may isang load na konektado dito, ang EMF ay kukuha ng anyo ng mga hugis-parihaba na pulso. Ang mga resistors sa mga base circuit ng transistors ay nagpapatatag sa pagpapatakbo ng converter, at ang mga capacitor ay tumutulong upang mapabuti ang hugis ng output boltahe.

Ang mga Royer oscillator ay maaaring gumana sa mga frequency mula sa mga yunit hanggang sa daan-daang kilohertz, depende sa mga magnetic na katangian ng core sa T transpormer.

Mga welding oscillator

Upang mapadali ang pag-aapoy ng welding arc at mapanatili ang katatagan nito, ginagamit ang mga welding oscillator. Ang welding oscillator ay isang high frequency surge generator na idinisenyo upang gumana gamit ang conventional AC o DC power supply…. Ito ay isang damped oscillation spark generator batay sa isang LF step-up transpormer na may pangalawang boltahe na 2 hanggang 3 kV.

Bilang karagdagan sa transpormer, ang circuit ay naglalaman ng isang limiter, isang oscillating circuit, coupling coils at isang blocking capacitor. Salamat sa oscillating circuit, bilang pangunahing bahagi, gumagana ang high-frequency transpormer.

Ang mga high-frequency na vibrations ay dumadaan sa high-frequency na transpormer at ang high-frequency na boltahe ay inilalapat sa pamamagitan ng arc gap. Ang isang bypass capacitor ay pumipigil sa arcing power source na ma-bypass. Kasama rin ang isang choke sa welding circuit para sa maaasahang paghihiwalay ng oscillator coil mula sa HF currents.

Sa lakas na hanggang 300 W, ang welding oscillator ay nagbibigay ng mga pulso na tumatagal ng ilang sampu-sampung microsecond, na sapat na upang mag-apoy ng isang magaan na arko. Ang mataas na dalas, mataas na boltahe na kasalukuyang ay ipinapatong lamang sa gumaganang welding circuit.

Ang mga oscillator para sa hinang ay may dalawang uri:

• supply ng kapangyarihan ng pulso;

• patuloy na pagkilos.

Patuloy na gumagana ang mga continuous oscillator exciters sa panahon ng proseso ng welding, na tumatama sa arko sa pamamagitan ng pagpapatong ng mataas na frequency (150 hanggang 250 kHz) at mataas na boltahe (3000 hanggang 6000 V) na auxiliary current sa ibabaw ng kasalukuyang nito.

Ang agos na ito ay hindi makakasama sa welder kung sinusunod ang mga pag-iingat sa kaligtasan. Ang arko sa ilalim ng impluwensya ng kasalukuyang mataas na dalas ay nasusunog nang pantay-pantay sa isang mababang halaga ng kasalukuyang hinang.

Ang pinaka mahusay na welding oscillators sa serye na koneksyon, dahil hindi nila kailangan ang pag-install ng mataas na boltahe na proteksyon para sa pinagmulan. Sa panahon ng operasyon, ang arrester ay naglalabas ng isang tahimik na kaluskos sa pamamagitan ng isang puwang na hanggang 2 mm, na nababagay bago simulan ang trabaho gamit ang isang espesyal na tornilyo (sa oras na ito, ang plug ay tinanggal mula sa labasan!).

Gumagamit ang AC welding ng pulsed power oscillators upang makatulong sa pag-apoy ng arko habang binabaligtad ang polarity ng AC current.