Oszcillátor - működési elv, típusok, alkalmazás

Az oszcilláló rendszert oszcillátornak nevezzük. Vagyis az oszcillátorok olyan rendszerek, amelyekben néhány változó indikátor vagy több mutató periodikusan ismétlődik. Ugyanez az "oszcillátor" szó a latin "oscillo" - swing -ből származik.

Az oszcillátorok fontos szerepet játszanak a fizikában és a technológiában, mert szinte minden lineáris fizikai rendszer leírható oszcillátorként. A legegyszerűbb oszcillátorok példái az oszcilláló áramkör és az inga. Az elektromos oszcillátorok az egyenáramot váltóárammá alakítják, és vezérlőáramkör segítségével a szükséges frekvencián rezgéseket hoznak létre.

Egy L induktivitású tekercsből és egy C kapacitású kondenzátorból álló oszcilláló áramkör példáján leírható az elektromos oszcillátor működésének alapvető folyamata. A feltöltött kondenzátor közvetlenül azután, hogy csatlakozóit a tekercshez csatlakoztatta, kisütni kezd rajta, miközben a kondenzátor elektromos mezőjének energiája fokozatosan átalakul a tekercs elektromágneses terének energiájává.

Amikor a kondenzátor teljesen lemerült, minden energiája a tekercs energiájába kerül, majd a töltés tovább mozog a tekercsen, és a kondenzátort a kezdetihez képest ellentétes polaritással tölti fel.

Ezenkívül a kondenzátor újra kisülni kezd a tekercsen keresztül, de az ellenkező irányba stb. — az áramkörben minden rezgési periódusban a folyamat addig ismétlődik, amíg a rezgések megszűnnek a huzaltekercs ellenállásán és a kondenzátor dielektrikumában bekövetkező energiadisszipáció miatt.

Ilyen vagy olyan módon, ebben a példában az oszcilláló áramkör a legegyszerűbb oszcillátor, mivel ebben a következő mutatók periodikusan változnak: a kondenzátor töltése, a kondenzátor lemezei közötti potenciálkülönbség, az elektromos tér erőssége a kondenzátorban. a kondenzátor dielektrikum, a tekercsen áthaladó áram és a tekercs mágneses indukciója. Ebben az esetben szabad csillapító rezgések lépnek fel.

Ahhoz, hogy az oszcilláló rezgések csillapítatlanok legyenek, szükséges a disszipált elektromos energia pótlása. Ugyanakkor az áramkörben a rezgések állandó amplitúdójának fenntartása érdekében a bejövő elektromosságot úgy kell szabályozni, hogy az amplitúdó ne csökkenjen egy adott érték alá, és ne növekedjen. E cél elérése érdekében visszacsatoló hurkot vezetnek be az áramkörbe.

Ezáltal az oszcillátor pozitív visszacsatolású erősítő áramkörré válik, ahol a kimenő jel részben a vezérlőáramkör aktív elemére kerül, aminek következtében az áramkörben állandó amplitúdójú és frekvenciájú, folyamatos szinuszos rezgések maradnak fenn.Vagyis a szinuszos oszcillátorok az aktív elemekről a passzív elemekre történő energiaáramlás miatt működnek, a folyamat visszacsatolási hurokból történő támogatásával. A rezgések enyhén változó alakúak.

Az oszcillátorok a következők:

• pozitív vagy negatív visszajelzéssel;

• szinuszos, háromszög alakú, fűrészfogú, téglalap alakú hullámformával; alacsony frekvencia, rádiófrekvencia, magas frekvencia stb.;

• RC, LC — oszcillátorok, kristályoszcillátorok (kvarc);

• állandó, változtatható vagy állítható frekvenciájú oszcillátorok.

Oszcillátor (generátor) Royer

Állandó feszültség téglalap alakú impulzusokká alakításához vagy valamilyen más célra elektromágneses rezgések előállításához használhat Royer transzformátor oszcillátort vagy Royer generátort... Ez az eszköz tartalmaz egy pár VT1 és VT2 bipoláris tranzisztort, egy pár R1 ellenállást és R2, egy pár C1 és C2 kondenzátor is telített mágneses áramkör tekercsekkel - T transzformátor.

A tranzisztorok kulcs módban működnek, és a telített mágneses áramkör pozitív visszacsatolást tesz lehetővé, és szükség esetén galvanikusan leválasztja a szekunder tekercset az elsődleges hurokról.

A kezdeti pillanatban, amikor a tápegységet bekapcsolják, kis kollektoráramok kezdenek átfolyni a tranzisztorokon az Up forrásból. Az egyik tranzisztor korábban kinyílik (legyen VT1), és a tekercseket keresztező mágneses fluxus megnő, és a tekercsekben indukált EMF egyidejűleg nő. Az 1. és 4. alaptekercsben az EMF olyan lesz, hogy az előbb nyitni kezdett tranzisztor (VT1) kinyílik, és a kisebb indítóáramú tranzisztor (VT2) zár.

A VT1 tranzisztor kollektorárama és a mágneses fluxus a mágneses áramkörben tovább növekszik a mágneses áramkör telítéséig, és a telítés pillanatában az EMF a tekercsekben nullára változik. A VT1 kollektoráram csökkenni kezd, a mágneses fluxus csökken.

A tekercsekben indukált EMF polaritása megfordul, és mivel az alaptekercsek szimmetrikusak, a VT1 tranzisztor zárni, a VT2 pedig nyitni kezd.

A VT2 tranzisztor kollektorárama növekedni kezd, amíg a mágneses fluxus növekedése meg nem áll (most az ellenkező irányba), és amikor a tekercsekben lévő EMF nullára tér vissza, a VT2 kollektoráram csökkenni kezd, a mágneses fluxus csökken, az EMF megváltoztatja a polaritást. A VT2 tranzisztor zár, a VT1 kinyílik, és a folyamat ciklikusan ismétlődik.

A Royer generátor rezgésének frekvenciája az energiaforrás paramétereihez és a mágneses áramkör jellemzőihez kapcsolódik a következő képlet szerint:

Up — tápfeszültség; ω a kollektor egyes tekercseinek fordulatszáma; S a mágneses áramkör keresztmetszete négyzetcm-ben; Bn – magtelítési indukció.

Mivel a mágneses áramkör telítési folyamata során a transzformátor tekercseiben az EMF állandó lesz, akkor szekunder tekercs jelenlétében, hozzákapcsolt terhelés mellett, az EMF négyszögletes impulzusok formájában jelenik meg. A tranzisztorok alapáramköreiben lévő ellenállások stabilizálják az átalakító működését, a kondenzátorok pedig segítenek javítani a kimeneti feszültség alakját.

A Royer oszcillátorok egységek és több száz kilohertz közötti frekvencián működhetnek, a T transzformátor magjának mágneses tulajdonságaitól függően.

Hegesztési oszcillátorok

A hegesztőív begyulladásának megkönnyítésére és stabilitásának megőrzésére hegesztőoszcillátorokat használnak. A hegesztő oszcillátor egy nagyfrekvenciás túlfeszültség-generátor, amelyet hagyományos AC vagy DC tápegységekkel való működésre terveztek. Ez egy csillapított oszcillációs szikragenerátor, amely 2-3 kV szekunder feszültségű LF-fokozó transzformátoron alapul.

A transzformátoron kívül az áramkör tartalmaz egy korlátozót, egy oszcilláló áramkört, csatoló tekercseket és egy blokkoló kondenzátort. Az oszcilláló áramkörnek köszönhetően, mint fő komponens, a nagyfrekvenciás transzformátor működik.

A nagyfrekvenciás rezgések áthaladnak a nagyfrekvenciás transzformátoron, és a nagyfrekvenciás feszültség az ívrésen keresztül jut. A bypass kondenzátor megakadályozza az íves áramforrás megkerülését. A hegesztőáramkör egy fojtótekercset is tartalmaz az oszcillátor tekercs megbízható leválasztására a HF áramoktól.

Az akár 300 W teljesítményű hegesztőoszcillátor több tíz mikromásodpercig tartó impulzusokat ad, ami elég egy könnyű ív meggyújtásához. A nagyfrekvenciás, nagyfeszültségű áram egyszerűen rá van helyezve a működő hegesztőáramkörre.

A hegesztéshez használt oszcillátorok két típusból állnak:

• impulzusos tápegység;

• folyamatos cselekvés.

A folyamatos oszcillátoros gerjesztők folyamatosan működnek a hegesztési folyamat során, és az ívet nagyfrekvenciás (150–250 kHz) és nagyfeszültségű (3000–6000 V) segédáram egymásra helyezésével állítják fel.

Ez az áram nem károsítja a hegesztőt, ha betartják a biztonsági óvintézkedéseket. A nagyfrekvenciás áram hatására az ív egyenletesen ég alacsony hegesztőáram mellett.

A leghatékonyabb hegesztőoszcillátorok soros kapcsolásban, mivel nem igényelnek nagyfeszültségű védelmet a forráshoz. Működés közben a levezető egy legfeljebb 2 mm-es résen keresztül halk recsegést bocsát ki, amelyet a munka megkezdése előtt egy speciális csavarral állítanak be (ebben az időben a dugót eltávolítják a konnektorból!).

A váltakozó áramú hegesztés impulzusos teljesítményoszcillátorokat használ az ív meggyújtására, miközben megfordítja az AC áram polaritását.