Oscillator - werkingsprincipe, typen, toepassing

Een oscillerend systeem wordt een oscillator genoemd. Dat wil zeggen, oscillatoren zijn systemen waarin een veranderende indicator of meerdere indicatoren periodiek worden herhaald. Hetzelfde woord "oscillator" komt van het Latijnse "oscillo" - swing.

Oscillatoren spelen een belangrijke rol in de natuurkunde en technologie omdat bijna elk lineair fysiek systeem kan worden beschreven als een oscillator. Voorbeelden van de eenvoudigste oscillatoren zijn een oscillerend circuit en een slinger. Elektrische oscillatoren zetten gelijkstroom om in wisselstroom en creëren oscillaties met de vereiste frequentie met behulp van een regelcircuit.

Aan de hand van het voorbeeld van een oscillerend circuit bestaande uit een spoel met zelfinductie L en een condensator met capaciteit C, is het mogelijk om het basisproces van een elektrische oscillator te beschrijven. Een geladen condensator begint onmiddellijk na het verbinden van de klemmen met de spoel er doorheen te ontladen, terwijl de energie van het elektrische veld van de condensator geleidelijk wordt omgezet in de energie van het elektromagnetische veld van de spoel.

Wanneer de condensator volledig ontladen is, zal al zijn energie in de energie van de spoel gaan, dan zal de lading door de spoel blijven bewegen en de condensator opladen in de tegenovergestelde polariteit dan in het begin.

Ook zal de condensator weer beginnen te ontladen via de spoel, maar in de tegenovergestelde richting, enz. — elke periode van oscillatie in het circuit, het proces herhaalt zich totdat de oscillaties verdwijnen als gevolg van de dissipatie van energie op de weerstand van de draadspoel en in het diëlektricum van de condensator.

Op de een of andere manier is het oscillerende circuit in dit voorbeeld de eenvoudigste oscillator, omdat daarin de volgende indicatoren periodiek veranderen: de lading in de condensator, het potentiaalverschil tussen de platen van de condensator, de sterkte van het elektrische veld in de diëlektricum van de condensator, de stroom door de spoel en de magnetische inductie van de spoel. In dit geval treden vrije dempingstrillingen op.

Om ervoor te zorgen dat de oscillerende trillingen ongedempt worden, is het noodzakelijk om de gedissipeerde elektrische energie aan te vullen. Tegelijkertijd is het, om een ​​constante amplitude van oscillaties in het circuit te behouden, noodzakelijk om de binnenkomende elektriciteit te regelen zodat de amplitude niet onder een bepaalde waarde afneemt en niet toeneemt. Om dit doel te bereiken, wordt een feedbacklus in het circuit geïntroduceerd.

Op deze manier wordt de oscillator een versterkerschakeling met positieve terugkoppeling, waarbij het uitgangssignaal gedeeltelijk wordt toegevoerd aan het actieve element van de regelschakeling, waardoor continue sinusoïdale oscillaties van constante amplitude en frequentie in de schakeling worden gehandhaafd.Dat wil zeggen, sinusoïdale oscillatoren werken vanwege de stroom van energie van actieve elementen naar passieve elementen, met de ondersteuning van het proces van een feedbacklus. De trillingen hebben een enigszins variabele vorm.

De oscillatoren zijn:

• met positieve of negatieve feedback;

• met sinusvormige, driehoekige, zaagtand, rechthoekige golfvorm; lage frequentie, radiofrequentie, hoge frequentie, enz.;

• RC, LC — oscillatoren, kristaloscillatoren (kwarts);

• oscillatoren met constante, variabele of instelbare frequentie.

Oscillator (generator) Royer

Om een ​​constante spanning om te zetten in rechthoekige pulsen of om elektromagnetische oscillaties voor een ander doel te verkrijgen, kunt u een Royer-transformatoroscillator of een Royer-generator gebruiken... Dit apparaat bevat een paar bipolaire transistoren VT1 en VT2, een paar weerstanden R1 en R2, ook een paar condensatoren C1 en C2 verzadigd magnetisch circuit met spoelen — transformator T.

De transistors werken in sleutelmodus en het verzadigde magnetische circuit maakt positieve feedback mogelijk en isoleert, indien nodig, de secundaire wikkeling galvanisch van de primaire lus.

Op het eerste moment, wanneer de voeding wordt ingeschakeld, beginnen kleine collectorstromen door de transistors te stromen vanaf de bron Up. Een van de transistors zal eerder openen (laat VT1), en de magnetische flux die de wikkelingen doorkruist, zal toenemen en de EMF die in de wikkelingen wordt geïnduceerd, zal tegelijkertijd toenemen. De EMF in de basiswikkelingen 1 en 4 zal zodanig zijn dat de transistor die als eerste begon te openen (VT1) zal openen en de transistor met een lagere startstroom (VT2) zal sluiten.

De collectorstroom van de transistor VT1 en de magnetische flux in het magnetische circuit zullen blijven toenemen tot de verzadiging van het magnetische circuit, en op het moment van verzadiging zal de EMF in de wikkelingen nul worden. De collectorstroom VT1 zal beginnen af ​​​​te nemen, de magnetische flux zal afnemen.

De polariteit van de EMF die in de wikkelingen wordt geïnduceerd, zal omkeren en aangezien de basiswikkelingen symmetrisch zijn, begint de transistor VT1 te sluiten en begint VT2 te openen.

De collectorstroom van de transistor VT2 zal beginnen toe te nemen totdat de toename van de magnetische flux stopt (nu in de tegenovergestelde richting), en wanneer de EMF in de wikkelingen terugkeert naar nul, begint de collectorstroom VT2 af te nemen, de magnetische flux neemt af, de EMF verandert van polariteit. Transistor VT2 zal sluiten, VT1 zal openen en het proces zal zich cyclisch blijven herhalen.

De oscillatiefrequentie van de Royer-generator is gerelateerd aan de parameters van de stroombron en de kenmerken van het magnetische circuit volgens de volgende formule:

Omhoog - voedingsspanning; ω is het aantal windingen van elke spoel van de collector; S is de dwarsdoorsnede van het magnetische circuit in vierkante cm; Bn - inductie van kernverzadiging.

Omdat tijdens het proces van verzadiging van het magnetische circuit de EMF in de wikkelingen van de transformator constant zal zijn, zal de EMF in de aanwezigheid van een secundaire wikkeling, met een aangesloten belasting, de vorm aannemen van rechthoekige pulsen. Weerstanden in de basiscircuits van de transistoren stabiliseren de werking van de omzetter en condensatoren helpen de vorm van de uitgangsspanning te verbeteren.

Royer-oscillatoren kunnen werken bij frequenties van eenheden tot honderden kilohertz, afhankelijk van de magnetische eigenschappen van de kern in de T-transformator.

Lassen van oscillatoren

Om het ontsteken van de lasboog te vergemakkelijken en de stabiliteit te behouden, worden lasoscillatoren gebruikt. De lasoscillator is een hoogfrequente stroomstootgenerator die is ontworpen om te werken met conventionele AC- of DC-voedingen.... Het is een gedempte oscillatievonkgenerator op basis van een LF step-up transformator met een secundaire spanning van 2 tot 3 kV.

Naast de transformator bevat de schakeling een begrenzer, een oscillatieschakeling, koppelspoelen en een blokkeercondensator. Dankzij het oscillerende circuit, als hoofdcomponent, werkt de hoogfrequente transformator.

De hoogfrequente trillingen gaan door de hoogfrequente transformator en de hoogfrequente spanning wordt door de boogopening aangelegd. Een bypass-condensator voorkomt dat de boogstroombron wordt overbrugd. In het lascircuit is ook een smoorspoel opgenomen voor een betrouwbare scheiding van de oscillatorspoel van HF-stromen.

Met een vermogen tot 300 W geeft de lasoscillator pulsen van enkele tientallen microseconden, wat voldoende is om een ​​lichtboog te ontsteken. Hoogfrequente, hoogspanningsstroom wordt eenvoudig op het werkende lascircuit gesuperponeerd.

Oscillatoren voor lassen zijn er in twee soorten:

• puls voeding;

• continue actie.

Continue oscillatoropwekkers werken continu tijdens het lasproces en ontsteken de boog door een hulpstroom met hoge frequentie (150 tot 250 kHz) en hoge spanning (3000 tot 6000 V) bovenop de stroom te plaatsen.

Deze stroom zal de lasser niet schaden als de veiligheidsmaatregelen worden gevolgd. De boog brandt onder invloed van de hoogfrequente stroom gelijkmatig bij een lage waarde van de lasstroom.

De meest efficiënte lasoscillatoren in serieschakeling, omdat er geen hoogspanningsbeveiliging voor de bron nodig is. Tijdens bedrijf laat de afleider een zacht gekraak horen door een opening van maximaal 2 mm, die wordt aangepast voordat met het werk wordt begonnen met een speciale schroef (op dit moment wordt de stekker uit het stopcontact verwijderd!).

AC-lassen maakt gebruik van gepulseerde vermogensoscillatoren om de boog te helpen ontsteken terwijl de polariteit van de AC-stroom wordt omgekeerd.