ออสซิลเลเตอร์ - หลักการทำงาน ประเภท การใช้งาน

ระบบสั่นเรียกว่าออสซิลเลเตอร์ นั่นคือ ออสซิลเลเตอร์คือระบบที่ตัวบ่งชี้ที่เปลี่ยนแปลงบางตัวหรือหลายตัวบ่งชี้ซ้ำเป็นระยะ "oscillator" คำเดียวกันมาจากภาษาละติน "oscillo" - แกว่ง

ออสซิลเลเตอร์มีบทบาทสำคัญในฟิสิกส์และเทคโนโลยีเนื่องจากระบบฟิสิคัลเชิงเส้นเกือบทุกระบบสามารถอธิบายได้ว่าเป็นออสซิลเลเตอร์ ตัวอย่างของออสซิลเลเตอร์ที่ง่ายที่สุด ได้แก่ วงจรออสซิลเลเตอร์และลูกตุ้ม ออสซิลเลเตอร์ไฟฟ้าแปลงกระแสตรงเป็นกระแสสลับและสร้างการสั่นที่ความถี่ที่ต้องการโดยใช้วงจรควบคุม

จากตัวอย่างวงจรออสซิลเลเตอร์ที่ประกอบด้วยขดลวดเหนี่ยวนำ L และตัวเก็บประจุ C จึงสามารถอธิบายกระบวนการพื้นฐานของการทำงานของออสซิลเลเตอร์ไฟฟ้าได้ ตัวเก็บประจุที่มีประจุทันทีหลังจากเชื่อมต่อขั้วเข้ากับขดลวดจะเริ่มคายประจุออกมาในขณะที่พลังงานของสนามไฟฟ้าของตัวเก็บประจุจะค่อยๆเปลี่ยนเป็นพลังงานของสนามแม่เหล็กไฟฟ้าของขดลวด

เมื่อตัวเก็บประจุคายประจุจนหมดพลังงานทั้งหมดของมันจะเข้าสู่พลังงานของขดลวด จากนั้นประจุจะเคลื่อนที่ผ่านขดลวดต่อไปและชาร์จตัวเก็บประจุในขั้วตรงข้ามมากกว่าที่เคยเป็นมา

นอกจากนี้ตัวเก็บประจุจะเริ่มคายประจุอีกครั้งผ่านขดลวด แต่ในทิศทางตรงกันข้าม เป็นต้น — แต่ละช่วงของการสั่นในวงจร กระบวนการจะทำซ้ำตัวเองจนกว่าการสั่นจะหายไปเนื่องจากการกระจายพลังงานบนความต้านทานของขดลวดและในไดอิเล็กตริกของตัวเก็บประจุ

ไม่ทางใดก็ทางหนึ่งวงจรออสซิลเลเตอร์ในตัวอย่างนี้เป็นออสซิลเลเตอร์ที่ง่ายที่สุดเนื่องจากในนั้นตัวบ่งชี้ต่อไปนี้จะเปลี่ยนแปลงเป็นระยะ: ประจุในตัวเก็บประจุ, ความต่างศักย์ระหว่างแผ่นของตัวเก็บประจุ, ความแรงของสนามไฟฟ้าใน อิเล็กทริกของตัวเก็บประจุ กระแสผ่านขดลวด และการเหนี่ยวนำแม่เหล็กของขดลวด ในกรณีนี้ จะเกิดการสั่นแบบหน่วงอิสระ

เพื่อให้การสั่นไม่คงที่ จำเป็นต้องเติมพลังงานไฟฟ้าที่กระจายไป ในเวลาเดียวกันเพื่อรักษาแอมพลิจูดของการสั่นในวงจรให้คงที่จำเป็นต้องควบคุมกระแสไฟฟ้าที่เข้ามาเพื่อไม่ให้แอมพลิจูดลดลงต่ำกว่าและไม่เพิ่มขึ้นเกินค่าที่กำหนด เพื่อให้บรรลุเป้าหมายนี้ จึงมีการแนะนำวงป้อนกลับในวงจร

ด้วยวิธีนี้ ออสซิลเลเตอร์จะกลายเป็นวงจรแอมพลิฟายเออร์ป้อนกลับเชิงบวก โดยที่สัญญาณเอาต์พุตจะถูกป้อนบางส่วนไปยังองค์ประกอบที่ใช้งานของวงจรควบคุม ซึ่งเป็นผลมาจากการที่วงจรมีการสั่นแบบไซน์อย่างต่อเนื่องของแอมพลิจูดและความถี่คงที่นั่นคือ ออสซิลเลเตอร์ไซน์ทำงานเนื่องจากการไหลของพลังงานจากองค์ประกอบที่แอคทีฟไปยังสิ่งที่ไม่โต้ตอบ โดยได้รับการสนับสนุนจากกระบวนการจากวงจรป้อนกลับ การสั่นสะเทือนมีรูปร่างที่เปลี่ยนแปลงได้เล็กน้อย

ออสซิลเลเตอร์คือ:

• ด้วยข้อเสนอแนะในเชิงบวกหรือเชิงลบ

• มีรูปคลื่นไซน์ สามเหลี่ยม ฟันเลื่อย รูปคลื่นสี่เหลี่ยม ความถี่ต่ำ ความถี่วิทยุ ความถี่สูง ฯลฯ;

• RC, LC — ออสซิลเลเตอร์, คริสตัลออสซิลเลเตอร์ (ควอตซ์);

• ออสซิลเลเตอร์ความถี่คงที่ ตัวแปร หรือปรับได้

Oscillator (เครื่องกำเนิดไฟฟ้า) Royer

ในการแปลงแรงดันคงที่เป็นพัลส์สี่เหลี่ยมหรือรับการสั่นของคลื่นแม่เหล็กไฟฟ้าเพื่อจุดประสงค์อื่น คุณสามารถใช้ออสซิลเลเตอร์ของหม้อแปลง Royer หรือเครื่องกำเนิด Royer... อุปกรณ์นี้ประกอบด้วยทรานซิสเตอร์สองขั้ว VT1 และ VT2 คู่หนึ่ง ตัวต้านทาน R1 และ R2, ตัวเก็บประจุ C1 และ C2 หนึ่งคู่เช่นกัน วงจรแม่เหล็กอิ่มตัวพร้อมขดลวด — หม้อแปลงไฟฟ้า T.

ทรานซิสเตอร์ทำงานในโหมดคีย์ และวงจรแม่เหล็กอิ่มตัวช่วยให้ป้อนกลับในเชิงบวก และถ้าจำเป็น จะแยกขดลวดทุติยภูมิออกจากวงจรปฐมภูมิด้วยไฟฟ้า

ในช่วงเวลาเริ่มต้นเมื่อเปิดแหล่งจ่ายไฟกระแสสะสมขนาดเล็กจะเริ่มไหลผ่านทรานซิสเตอร์จากแหล่งที่มาขึ้น ทรานซิสเตอร์ตัวใดตัวหนึ่งจะเปิดก่อนหน้านี้ (ให้ VT1) และฟลักซ์แม่เหล็กที่ข้ามขดลวดจะเพิ่มขึ้นและ EMF ที่เหนี่ยวนำในขดลวดจะเพิ่มขึ้นในเวลาเดียวกัน EMF ในขดลวดฐาน 1 และ 4 จะเป็นเช่นนั้นทรานซิสเตอร์ที่เริ่มเปิดก่อน (VT1) จะเปิดขึ้นและทรานซิสเตอร์ที่มีกระแสเริ่มต้นต่ำกว่า (VT2) จะปิด

กระแสสะสมของทรานซิสเตอร์ VT1 และฟลักซ์แม่เหล็กในวงจรแม่เหล็กจะเพิ่มขึ้นเรื่อย ๆ จนกว่าความอิ่มตัวของวงจรแม่เหล็กและในขณะที่ความอิ่มตัว EMF ในขดลวดจะเปลี่ยนเป็นศูนย์ กระแสสะสม VT1 จะเริ่มลดลง ฟลักซ์แม่เหล็กจะลดลง

ขั้วของ EMF ที่เหนี่ยวนำในขดลวดจะย้อนกลับ และเนื่องจากขดลวดฐานมีความสมมาตร ทรานซิสเตอร์ VT1 จึงเริ่มปิดและ VT2 เริ่มเปิด

กระแสสะสมของทรานซิสเตอร์ VT2 จะเริ่มเพิ่มขึ้นจนกว่าการเพิ่มขึ้นของฟลักซ์แม่เหล็กจะหยุดลง (ตอนนี้อยู่ในทิศทางตรงกันข้าม) และเมื่อ EMF ในขดลวดกลับสู่ศูนย์ กระแสสะสม VT2 จะเริ่มลดลง ฟลักซ์แม่เหล็กจะลดลง EMF เปลี่ยนขั้ว ทรานซิสเตอร์ VT2 จะปิด VT1 จะเปิดขึ้น และกระบวนการจะดำเนินต่อไปซ้ำตามวงจร

ความถี่ของการสั่นของเครื่องกำเนิด Royer นั้นสัมพันธ์กับพารามิเตอร์ของแหล่งพลังงานและลักษณะของวงจรแม่เหล็กตามสูตรต่อไปนี้:

ขึ้น — แรงดันไฟฟ้า; ω คือจำนวนรอบของขดลวดแต่ละอันของตัวสะสม S คือพื้นที่หน้าตัดของวงจรแม่เหล็กเป็นตารางซม. Bn — การเหนี่ยวนำความอิ่มตัวของแกน

เนื่องจากในกระบวนการอิ่มตัวของวงจรแม่เหล็ก EMF ในขดลวดของหม้อแปลงจะคงที่จากนั้นในที่ที่มีขดลวดทุติยภูมิโดยมีโหลดเชื่อมต่ออยู่ EMF จะอยู่ในรูปของพัลส์สี่เหลี่ยม ตัวต้านทานในวงจรฐานของทรานซิสเตอร์ทำให้การทำงานของตัวแปลงเสถียรและตัวเก็บประจุช่วยปรับปรุงรูปร่างของแรงดันขาออก

ออสซิลเลเตอร์ Royer สามารถทำงานที่ความถี่ตั้งแต่หน่วยไปจนถึงหลายร้อยกิโลเฮิรตซ์ ขึ้นอยู่กับคุณสมบัติทางแม่เหล็กของแกนในหม้อแปลง T

ออสซิลเลเตอร์เชื่อม

เพื่ออำนวยความสะดวกในการจุดระเบิดของอาร์คเชื่อมและรักษาเสถียรภาพ ออสซิลเลเตอร์ในการเชื่อมจึงถูกนำมาใช้ ออสซิลเลเตอร์เชื่อมเป็นเครื่องกำเนิดไฟกระชากความถี่สูงที่ออกแบบมาเพื่อทำงานกับแหล่งจ่ายไฟ AC หรือ DC ทั่วไป…. เป็นเครื่องกำเนิดประกายไฟแบบสั่นแบบลดแรงสั่นสะท้านโดยใช้หม้อแปลงแบบสเต็ปอัพ LF ที่มีแรงดันไฟฟ้าทุติยภูมิ 2 ถึง 3 kV

นอกจากหม้อแปลงไฟฟ้าแล้ว วงจรยังมีลิมิตเตอร์ วงจรออสซิลเลต คอยล์คลัป และตัวเก็บประจุปิดกั้น ต้องขอบคุณวงจรการสั่นที่เป็นส่วนประกอบหลัก หม้อแปลงความถี่สูงจึงทำงานได้

การสั่นสะเทือนความถี่สูงผ่านหม้อแปลงความถี่สูงและแรงดันไฟฟ้าความถี่สูงจะถูกจ่ายผ่านช่องว่างส่วนโค้ง ตัวเก็บประจุแบบบายพาสป้องกันไม่ให้แหล่งพลังงานไฟฟ้าถูกบายพาส โช้คยังรวมอยู่ในวงจรการเชื่อมสำหรับการแยกขดลวดออสซิลเลเตอร์ออกจากกระแส HF ที่เชื่อถือได้

ด้วยกำลังสูงถึง 300 W ออสซิลเลเตอร์สำหรับเชื่อมให้พัลส์ที่กินเวลาหลายสิบไมโครวินาที ซึ่งเพียงพอสำหรับการจุดประกายแสง กระแสไฟฟ้าแรงสูงความถี่สูงจะถูกซ้อนทับบนวงจรเชื่อมที่ใช้งานได้

ออสซิลเลเตอร์สำหรับการเชื่อมมีสองประเภท:

• แหล่งจ่ายไฟพัลส์

• การกระทำอย่างต่อเนื่อง

ตัวกระตุ้นออสซิลเลเตอร์แบบต่อเนื่องทำงานอย่างต่อเนื่องในระหว่างกระบวนการเชื่อม โดดเด่นที่ส่วนโค้งโดยการเพิ่มความถี่สูง (150 ถึง 250 kHz) และกระแสเสริมแรงดันสูง (3000 ถึง 6000 V) ทับกระแสเสริม

กระแสนี้จะไม่เป็นอันตรายต่อช่างเชื่อมหากปฏิบัติตามข้อควรระวังเพื่อความปลอดภัย ส่วนโค้งภายใต้อิทธิพลของกระแสความถี่สูงจะเผาไหม้อย่างสม่ำเสมอที่ค่ากระแสเชื่อมต่ำ

ออสซิลเลเตอร์การเชื่อมที่มีประสิทธิภาพมากที่สุดในการเชื่อมต่อแบบอนุกรม เนื่องจากไม่จำเป็นต้องติดตั้งระบบป้องกันไฟฟ้าแรงสูงสำหรับแหล่งกำเนิด ในระหว่างการใช้งาน Arrester จะปล่อยเสียงแตกอย่างเงียบ ๆ ผ่านช่องว่างสูงสุด 2 มม. ซึ่งปรับก่อนเริ่มงานด้วยสกรูพิเศษ (ในเวลานี้ ปลั๊กจะถูกดึงออกจากเต้าเสียบ!)

การเชื่อมไฟฟ้ากระแสสลับใช้ออสซิลเลเตอร์พลังงานแบบพัลซิ่งเพื่อช่วยจุดประกายอาร์คในขณะที่กลับขั้วของกระแสไฟฟ้ากระแสสลับ