Osilatör - çalışma prensibi, çeşitleri, uygulaması

Salınım yapan bir sisteme osilatör denir. Yani osilatörler, değişen bir göstergenin veya birkaç göstergenin periyodik olarak tekrarlandığı sistemlerdir. Aynı "osilatör" kelimesi Latince "osil" - salıncaktan gelir.

Osilatörler, fizik ve teknolojide önemli bir rol oynar çünkü hemen hemen her doğrusal fiziksel sistem bir osilatör olarak tanımlanabilir. En basit osilatör örnekleri, bir salınım devresi ve bir sarkaçtır. Elektrikli osilatörler, doğru akımı alternatif akıma çevirir ve bir kontrol devresi kullanarak gerekli frekansta salınımlar oluşturur.

L endüktanslı bir bobin ve C kapasitanslı bir kapasitörden oluşan bir salınım devresi örneğini kullanarak, bir elektrikli osilatörün temel çalışma sürecini açıklamak mümkündür. Yüklü bir kapasitör, terminallerini bobine bağladıktan hemen sonra içinden boşalmaya başlarken, kapasitörün elektrik alanının enerjisi kademeli olarak bobinin elektromanyetik alanının enerjisine dönüştürülür.

Kondansatör tamamen boşaldığında, enerjisinin tamamı bobinin enerjisine gidecek, ardından yük bobin boyunca hareket etmeye devam edecek ve kondansatörü başlangıçta olduğundan zıt kutupta yeniden dolduracaktır.

Ayrıca, kapasitör bobin üzerinden tekrar boşalmaya başlayacaktır, ancak ters yönde vb. - devredeki her salınım periyodunda, tel bobininin direnci ve kapasitörün dielektrikindeki enerji dağılımı nedeniyle salınımlar kaybolana kadar süreç kendini tekrar edecektir.

Öyle ya da böyle, bu örnekteki salınım devresi en basit osilatördür, çünkü içinde aşağıdaki göstergeler periyodik olarak değişir: kapasitördeki yük, kapasitör plakaları arasındaki potansiyel fark, içindeki elektrik alanın gücü kapasitörün dielektrik, bobinden geçen akım ve bobinin manyetik indüksiyonu. Bu durumda serbest sönüm salınımları oluşur.

Salınım salınımlarının sönümsüz hale gelmesi için, dağılan elektrik enerjisinin tekrar doldurulması gerekir. Aynı zamanda, devrede sabit bir salınım genliğini korumak için, gelen elektriği genliğin belirli bir değerin altına düşmeyecek ve üstüne çıkmayacak şekilde kontrol etmek gerekir. Bu amaca ulaşmak için devrede bir geri besleme döngüsü başlatılır.

Bu şekilde, osilatör, çıkış sinyalinin kısmen kontrol devresinin aktif elemanına beslendiği, bunun sonucunda devrede sabit genlik ve frekansta sürekli sinüzoidal salınımların sürdürüldüğü bir pozitif geri besleme amplifikatör devresi haline gelir.Yani, sinüzoidal osilatörler, bir geri besleme döngüsünden gelen sürecin desteğiyle aktif elemanlardan pasif olanlara enerji akışı nedeniyle çalışır. Titreşimler biraz değişken bir şekle sahiptir.

Osilatörler şunlardır:

• olumlu veya olumsuz geri bildirim ile;

• sinüzoidal, üçgen, testere dişi, dikdörtgen dalga formlu; düşük frekans, radyo frekansı, yüksek frekans vb.;

• RC, LC — osilatörler, kristal osilatörler (kuvars);

• sabit, değişken veya ayarlanabilir frekans osilatörleri.

Osilatör (jeneratör) Royer

Sabit voltajı dikdörtgen darbelere dönüştürmek veya başka bir amaçla elektromanyetik salınımlar elde etmek için, bir Royer trafo osilatörü veya bir Royer jeneratör kullanabilirsiniz... Bu cihaz bir çift bipolar transistör VT1 ve VT2, bir çift direnç R1 ve R2, bir çift kapasitör C1 ve C2 de bobinli doymuş manyetik devre — trafo T.

Transistörler anahtar modunda çalışır ve doymuş manyetik devre pozitif geri besleme sağlar ve gerekirse ikincil sargıyı birincil döngüden galvanik olarak yalıtır.

İlk anda, güç kaynağı açıldığında, yukarı kaynaktan transistörler boyunca küçük kollektör akımları akmaya başlar. Transistörlerden biri daha erken açılacak (VT1 olsun) ve sargılardan geçen manyetik akı artacak ve aynı zamanda sargılarda indüklenen EMF artacaktır. 1 ve 4 numaralı taban sargılarındaki EMF, ilk açmaya başlayan transistör (VT1) açılacak ve daha düşük başlangıç ​​akımına sahip transistör (VT2) kapanacak şekilde olacaktır.

Transistör VT1'in toplayıcı akımı ve manyetik devredeki manyetik akı, manyetik devrenin doygunluğuna kadar artmaya devam edecek ve doyum anında sargılardaki EMF sıfıra dönecektir. Kollektör akımı VT1 azalmaya başlayacak, manyetik akı azalacaktır.

Sargılarda indüklenen EMF'nin polaritesi tersine dönecek ve taban sargıları simetrik olduğundan transistör VT1 kapanmaya ve VT2 açılmaya başlar.

Transistör VT2'nin toplayıcı akımı, manyetik akıdaki artış durana kadar (şimdi ters yönde) artmaya başlayacak ve sargılardaki EMF sıfıra döndüğünde, kollektör akımı VT2 azalmaya başlayacak, manyetik akı azalacak, EMF polariteyi değiştirir. Transistör VT2 kapanacak, VT1 açılacak ve süreç döngüsel olarak kendini tekrarlamaya devam edecektir.

Royer jeneratörünün salınım frekansı, aşağıdaki formüle göre güç kaynağının parametreleri ve manyetik devrenin özellikleri ile ilgilidir:

Yukarı — besleme gerilimi; ω, toplayıcının her bobininin dönüş sayısıdır; S, manyetik devrenin kare Cm cinsinden kesit alanıdır; Bn — çekirdek doygunluğu indüksiyonu.

Manyetik devrenin doygunluğu sürecinde, transformatör sargılarındaki EMF sabit olacağından, ikincil bir sargının varlığında, kendisine bağlı bir yük ile EMF, dikdörtgen darbeler şeklini alacaktır. Transistörlerin temel devrelerindeki dirençler, dönüştürücünün çalışmasını stabilize eder ve kapasitörler, çıkış voltajının şeklini iyileştirmeye yardımcı olur.

Royer osilatörleri, T transformatöründeki çekirdeğin manyetik özelliklerine bağlı olarak, birimlerden yüzlerce kilohertz'e kadar olan frekanslarda çalışabilir.

Kaynak osilatörleri

Kaynak arkının tutuşmasını kolaylaştırmak ve stabilitesini korumak için kaynak osilatörleri kullanılır. Kaynak osilatörü, geleneksel AC veya DC güç kaynaklarıyla çalışmak üzere tasarlanmış yüksek frekanslı bir dalgalanma üretecidir…. 2 ila 3 kV sekonder voltajı olan bir LF yükseltici transformatöre dayalı sönümlü bir salınım kıvılcım jeneratörüdür.

Devre, transformatöre ek olarak bir sınırlayıcı, bir salınım devresi, kuplaj bobinleri ve bir bloke edici kapasitör içerir. Salınım devresi sayesinde ana bileşen olarak yüksek frekans trafosu çalışır.

Yüksek frekanslı titreşimler, yüksek frekanslı transformatörden geçer ve yüksek frekanslı voltaj ark aralığından uygulanır. Bir baypas kapasitörü, ark yapan güç kaynağının baypas edilmesini önler. Osilatör bobininin HF akımlarından güvenilir bir şekilde izole edilmesi için kaynak devresine bir şok bobini de dahildir.

300 W'a kadar güç ile kaynak osilatörü, bir ışık arkını ateşlemek için oldukça yeterli olan birkaç on mikrosaniye süren darbeler verir. Yüksek frekanslı, yüksek voltajlı akım basitçe çalışan kaynak devresine bindirilir.

Kaynak için osilatörler iki tiptir:

• darbe güç kaynağı;

• sürekli eylem.

Sürekli osilatör uyarıcıları, kaynak işlemi sırasında sürekli olarak çalışır ve akımının üzerine yüksek frekanslı (150 ila 250 kHz) ve yüksek voltajlı (3000 ila 6000 V) bir yardımcı akım bindirerek arkı vurur.

Güvenlik önlemlerine uyulduğu takdirde bu akım kaynakçıya zarar vermez. Yüksek frekanslı akımın etkisi altındaki ark, kaynak akımının düşük bir değerinde eşit şekilde yanar.

Kaynak için yüksek voltaj korumasının kurulumunu gerektirmediğinden seri bağlantıda en verimli kaynak osilatörleri. Çalışma sırasında, tutucu, çalışmaya başlamadan önce özel bir vidayla ayarlanan 2 mm'ye kadar bir boşluktan sessiz bir çıtırtı yayar (bu sırada fiş prizden çıkarılır!).

AC kaynağı, AC akımının polaritesini tersine çevirirken arkı ateşlemeye yardımcı olmak için darbeli güç osilatörleri kullanır.