Dao động - nguyên tắc hoạt động, loại, ứng dụng

Một hệ thống dao động được gọi là một dao động. Nghĩa là, bộ tạo dao động là hệ thống trong đó một số chỉ báo thay đổi hoặc một số chỉ báo được lặp lại định kỳ. Từ "dao động" tương tự xuất phát từ tiếng Latin "oscillo" - dao động.

Bộ tạo dao động đóng một vai trò quan trọng trong vật lý và công nghệ vì hầu hết mọi hệ thống vật lý tuyến tính đều có thể được mô tả như một bộ tạo dao động. Ví dụ về các bộ dao động đơn giản nhất là mạch dao động và con lắc. Bộ dao động điện chuyển đổi dòng điện một chiều thành dòng điện xoay chiều và tạo ra dao động ở tần số cần thiết bằng mạch điều khiển.

Sử dụng ví dụ về mạch dao động gồm cuộn dây có độ tự cảm L và tụ điện có điện dung C, có thể mô tả quá trình hoạt động cơ bản của dao động điện. Một tụ điện tích điện, ngay sau khi kết nối các cực của nó với cuộn dây, bắt đầu phóng điện qua nó, trong khi năng lượng của điện trường của tụ điện dần dần chuyển thành năng lượng của trường điện từ của cuộn dây.

Khi xả hết tụ điện, toàn bộ năng lượng của nó sẽ chuyển thành năng lượng của cuộn dây, sau đó điện tích tiếp tục chuyển động qua cuộn dây và nạp điện ngược cực cho tụ điện so với lúc đầu.

Ngoài ra, tụ điện sẽ bắt đầu phóng điện trở lại qua cuộn dây, nhưng theo hướng ngược lại, v.v. - mỗi chu kỳ dao động trong mạch, quá trình sẽ tự lặp lại cho đến khi các dao động biến mất do sự tiêu tán năng lượng trên điện trở của cuộn dây và trong chất điện môi của tụ điện.

Bằng cách này hay cách khác, mạch dao động trong ví dụ này là bộ tạo dao động đơn giản nhất, vì trong đó các chỉ số sau thay đổi định kỳ: điện tích trong tụ điện, hiệu điện thế giữa các bản của tụ điện, cường độ điện trường trong điện môi của tụ điện, cường độ dòng điện qua cuộn dây và cảm ứng từ của cuộn dây. Trong trường hợp này, các dao động tắt dần tự do xảy ra.

Để các dao động dao động không bị tắt dần, cần phải bổ sung năng lượng điện tiêu tán. Đồng thời, để duy trì biên độ dao động trong mạch không đổi, cần điều khiển dòng điện vào sao cho biên độ không giảm xuống dưới và không tăng trên một giá trị cho trước. Để đạt được mục tiêu này, một vòng phản hồi được đưa vào mạch.

Theo cách này, bộ tạo dao động trở thành một mạch khuếch đại phản hồi dương, trong đó tín hiệu đầu ra được đưa một phần đến phần tử tích cực của mạch điều khiển, do đó các dao động hình sin liên tục có biên độ và tần số không đổi được duy trì trong mạch.Tức là, các bộ dao động hình sin hoạt động nhờ dòng năng lượng từ các phần tử tích cực sang phần tử thụ động, với sự hỗ trợ của quá trình từ một vòng phản hồi. Các rung động có hình dạng hơi thay đổi.

Các dao động là:

• với phản hồi tích cực hoặc tiêu cực;

• với dạng sóng hình sin, tam giác, răng cưa, chữ nhật; tần số thấp, tần số vô tuyến, tần số cao, v.v.;

• RC, LC — bộ tạo dao động, bộ tạo dao động tinh thể (thạch anh);

• bộ dao động tần số không đổi, thay đổi hoặc điều chỉnh được.

Bộ tạo dao động (máy phát điện) Royer

Để chuyển đổi điện áp không đổi thành xung hình chữ nhật hoặc để thu được dao động điện từ cho một số mục đích khác, bạn có thể sử dụng bộ tạo dao động biến áp Royer hoặc máy phát Royer... Thiết bị này bao gồm một cặp bóng bán dẫn lưỡng cực VT1 và VT2, một cặp điện trở R1 và R2, một cặp tụ điện C1 và C2 mạch từ bão hòa có cuộn dây - máy biến áp T.

Các bóng bán dẫn hoạt động ở chế độ phím và mạch từ bão hòa cho phép phản hồi dương và nếu cần, cách ly cuộn thứ cấp khỏi vòng sơ cấp về mặt điện.

Tại thời điểm ban đầu, khi nguồn điện được bật, các dòng thu nhỏ bắt đầu chạy qua các bóng bán dẫn từ nguồn Lên trên. Một trong các bóng bán dẫn sẽ mở sớm hơn (hãy để VT1) và từ thông qua các cuộn dây sẽ tăng lên và đồng thời, EMF gây ra trong các cuộn dây sẽ tăng lên. EMF trong cuộn dây cơ sở 1 và 4 sẽ sao cho bóng bán dẫn bắt đầu mở trước (VT1) sẽ mở và bóng bán dẫn có dòng khởi động thấp hơn (VT2) sẽ đóng lại.

Dòng điện thu của bóng bán dẫn VT1 và từ thông trong mạch từ sẽ tiếp tục tăng cho đến khi mạch từ bão hòa, và tại thời điểm bão hòa, EMF trong cuộn dây sẽ về không. Dòng thu VT1 sẽ bắt đầu giảm, từ thông sẽ giảm.

Cực của EMF gây ra trong các cuộn dây sẽ đảo ngược và vì các cuộn dây cơ sở đối xứng nên bóng bán dẫn VT1 bắt đầu đóng và VT2 bắt đầu mở.

Dòng thu của bóng bán dẫn VT2 sẽ bắt đầu tăng cho đến khi từ thông ngừng tăng (bây giờ theo hướng ngược lại) và khi EMF trong cuộn dây trở về 0, dòng thu VT2 bắt đầu giảm, từ thông giảm, EMF thay đổi phân cực. Transistor VT2 sẽ đóng, VT1 sẽ mở và quá trình này sẽ tiếp tục lặp lại theo chu kỳ.

Tần số dao động của máy phát điện Royer liên quan đến các thông số của nguồn điện và đặc tính của mạch từ theo công thức sau:

Lên - điện áp cung cấp; ω là số vòng dây của mỗi cuộn dây góp; S là diện tích mặt cắt ngang của mạch từ tính bằng cm vuông; Bn - cảm ứng bão hòa lõi.

Vì trong quá trình bão hòa mạch từ, EMF trong các cuộn dây của máy biến áp sẽ không đổi, khi đó khi có cuộn thứ cấp, với tải được kết nối với nó, EMF sẽ có dạng xung hình chữ nhật. Các điện trở trong mạch cơ sở của bóng bán dẫn ổn định hoạt động của bộ chuyển đổi và tụ điện giúp cải thiện hình dạng của điện áp đầu ra.

Bộ tạo dao động Royer có thể hoạt động ở tần số từ đơn vị đến hàng trăm kilohertz, tùy thuộc vào đặc tính từ tính của lõi trong máy biến áp T.

dao động hàn

Để tạo điều kiện đánh lửa hồ quang hàn và duy trì sự ổn định của nó, các bộ dao động hàn được sử dụng. Bộ tạo dao động hàn là một máy phát xung tần số cao được thiết kế để hoạt động với nguồn điện AC hoặc DC thông thường…. Nó là một máy phát tia lửa dao động tắt dần dựa trên máy biến áp tăng áp LF với điện áp thứ cấp từ 2 đến 3 kV.

Ngoài máy biến áp, mạch còn chứa bộ giới hạn, mạch dao động, cuộn dây ghép và tụ điện chặn. Nhờ mạch dao động là thành phần chính mà máy biến áp cao tần hoạt động được.

Các rung động tần số cao đi qua máy biến áp tần số cao và điện áp tần số cao được đưa vào qua khe hồ quang. Một tụ điện bỏ qua ngăn nguồn điện hồ quang bị bỏ qua. Một cuộn cảm cũng được bao gồm trong mạch hàn để cách ly đáng tin cậy cuộn dây dao động khỏi dòng HF.

Với công suất lên tới 300 W, bộ dao động hàn tạo ra các xung kéo dài vài chục micro giây, khá đủ để đốt cháy một hồ quang nhẹ. Tần số cao, dòng điện áp cao được đặt đơn giản trên mạch hàn đang hoạt động.

Dao động để hàn có hai loại:

• cấp nguồn xung;

• hành động liên tục.

Bộ kích thích dao động liên tục hoạt động liên tục trong quá trình hàn, tạo ra hồ quang bằng cách đặt dòng điện phụ tần số cao (150 đến 250 kHz) và điện áp cao (3000 đến 6000 V) lên trên dòng điện của nó.

Dòng điện này sẽ không gây hại cho thợ hàn nếu tuân thủ các biện pháp phòng ngừa an toàn. Hồ quang dưới tác dụng của dòng điện cao tần cháy đều ở giá trị dòng điện hàn thấp.

Các bộ tạo dao động hàn hiệu quả nhất trong kết nối nối tiếp, vì chúng không yêu cầu lắp đặt bảo vệ điện áp cao cho nguồn. Trong quá trình hoạt động, bộ chống sét phát ra tiếng kêu lách tách yên tĩnh qua khe hở lên đến 2 mm, được điều chỉnh trước khi bắt đầu làm việc bằng một vít đặc biệt (lúc này, phích cắm được rút ra khỏi ổ cắm!).

Hàn AC sử dụng bộ dao động công suất xung để giúp đốt cháy hồ quang trong khi đảo ngược cực tính của dòng điện AC.