المذبذب - مبدأ التشغيل ، الأنواع ، التطبيق

يسمى النظام المتذبذب بالمذبذب. أي أن المذبذبات عبارة عن أنظمة يتم فيها تكرار بعض المؤشرات المتغيرة أو عدة مؤشرات بشكل دوري. تأتي نفس كلمة "مذبذب" من الكلمة اللاتينية "oscillo" - أرجوحة.

تلعب المذبذبات دورًا مهمًا في الفيزياء والتكنولوجيا لأن أي نظام فيزيائي خطي تقريبًا يمكن وصفه بأنه مذبذب. من أمثلة أبسط المذبذبات الدائرة المتذبذبة والبندول. تعمل المذبذبات الكهربائية على تحويل التيار المباشر إلى تيار متردد وتخلق اهتزازات بالتردد المطلوب باستخدام دائرة تحكم.

باستخدام مثال الدائرة التذبذبية التي تتكون من ملف المحاثة L ومكثف السعة C ، من الممكن وصف العملية الأساسية لتشغيل مذبذب كهربائي. يبدأ المكثف المشحون ، فور توصيل أطرافه بالملف ، في التفريغ من خلاله ، بينما يتم تحويل طاقة المجال الكهربائي للمكثف تدريجياً إلى طاقة المجال الكهرومغناطيسي للملف.

عندما يتم تفريغ المكثف بالكامل، ستذهب كل طاقتها إلى طاقة الملف ، ثم تستمر الشحنة في التحرك عبر الملف وإعادة شحن المكثف في القطبية المعاكسة عما كان عليه في البداية.

أيضًا ، سيبدأ المكثف في التفريغ مرة أخرى من خلال الملف ، ولكن في الاتجاه المعاكس ، إلخ. - في كل فترة تذبذب في الدائرة ، تكرر العملية نفسها حتى تختفي التذبذبات بسبب تبديد الطاقة على مقاومة ملف السلك وفي عازل المكثف.

بطريقة أو بأخرى ، الدائرة المتذبذبة في هذا المثال هي أبسط مذبذب ، حيث تتغير المؤشرات التالية بشكل دوري: الشحنة في المكثف ، فرق الجهد بين لوحات المكثف ، وقوة المجال الكهربائي في عازل للمكثف والتيار عبر الملف والحث المغناطيسي للملف. في هذه الحالة ، تحدث اهتزازات التخميد المجانية.

لكي تصبح التذبذبات التذبذبية غير مخمد ، من الضروري تجديد الطاقة الكهربائية المشتتة. في الوقت نفسه ، من أجل الحفاظ على اتساع ثابت للتذبذبات في الدائرة ، من الضروري التحكم في الكهرباء الواردة حتى لا تنخفض السعة أدناه ولا تزيد عن قيمة معينة. لتحقيق هذا الهدف ، يتم إدخال حلقة تغذية مرتدة في الدائرة.

وبهذه الطريقة ، يصبح المذبذب دائرة لمضخم ردود الفعل الإيجابية ، حيث يتم تغذية إشارة الخرج جزئيًا إلى العنصر النشط لدائرة التحكم ، ونتيجة لذلك يتم الحفاظ على التذبذبات الجيبية المستمرة ذات الاتساع والتردد الثابت في الدائرة.أي أن المذبذبات الجيبية تعمل بسبب تدفق الطاقة من العناصر النشطة إلى العناصر السلبية ، بدعم من العملية من حلقة التغذية الراجعة. الاهتزازات لها شكل متغير قليلاً.

المذبذبات هي:

• مع ردود فعل إيجابية أو سلبية ؛

• مع شكل موجة جيبية ، مثلثة ، سن المنشار ، مستطيل الشكل ؛ التردد المنخفض ، التردد اللاسلكي ، التردد العالي ، إلخ ؛

• RC ، LC - مذبذبات ، مذبذبات بلورية (كوارتز) ؛

• مذبذبات التردد الثابتة أو المتغيرة أو القابلة للتعديل.

مذبذب (مولد) Royer

لتحويل جهد ثابت إلى نبضات مستطيلة أو للحصول على تذبذبات كهرومغناطيسية لغرض آخر ، يمكنك استخدام مذبذب محول Royer أو مولد Royer ... يتضمن هذا الجهاز زوجًا من الترانزستورات ثنائية القطب VT1 و VT2 ، زوج من المقاومات R1 و R2 ، زوج من المكثفات C1 و C2 أيضًا دائرة مغناطيسية مشبعة بملفات - محول T.

تعمل الترانزستورات في الوضع الرئيسي ، وتسمح الدائرة المغناطيسية المشبعة بردود فعل إيجابية ، وإذا لزم الأمر ، تعزل الملف الثانوي كلفانيًا عن الحلقة الأولية.

في اللحظة الأولى ، عندما يتم تشغيل مصدر الطاقة ، تبدأ تيارات المجمع الصغيرة بالتدفق عبر الترانزستورات من المصدر إلى الأعلى. سيتم فتح أحد الترانزستورات في وقت سابق (دع VT1) ، وسيزداد التدفق المغناطيسي الذي يعبر اللفات وسيزداد EMF المستحث في اللفات في نفس الوقت. سوف يكون EMF في اللفات الأساسية 1 و 4 بحيث يفتح الترانزستور الذي بدأ في الفتح أولاً (VT1) وسيغلق الترانزستور بتيار بدء منخفض (VT2).

سيستمر تيار المجمع للترانزستور VT1 والتدفق المغناطيسي في الدائرة المغناطيسية في الزيادة حتى تشبع الدائرة المغناطيسية ، وفي لحظة التشبع ، سيتحول EMF في اللفات إلى الصفر. سيبدأ تيار المجمع VT1 في الانخفاض ، وسيقل التدفق المغناطيسي.

سوف تنعكس قطبية EMF المستحثة في اللفات وبما أن اللفات الأساسية متماثلة ، يبدأ الترانزستور VT1 في الإغلاق ويبدأ VT2 في الفتح.

سيبدأ تيار المجمع للترانزستور VT2 في الزيادة حتى تتوقف الزيادة في التدفق المغناطيسي (الآن في الاتجاه المعاكس) ، وعندما تعود EMF في اللفات إلى الصفر ، يبدأ تيار المجمع VT2 في الانخفاض ، ويقل التدفق المغناطيسي ، EMF يغير قطبية. سيتم إغلاق الترانزستور VT2 ، وسيتم فتح VT1 وستستمر العملية في تكرار نفسها بشكل دوري.

يرتبط تردد تذبذبات مولد Royer بمعلمات مصدر الطاقة وخصائص الدائرة المغناطيسية وفقًا للصيغة التالية:

ما يصل - امدادات التيار الكهربائي ؛ ω هو عدد لفات كل ملف للمجمع ؛ S هي مساحة المقطع العرضي للدائرة المغناطيسية بالمتر المربع سم ؛ Bn - تحريض التشبع الأساسي.

نظرًا لأنه في عملية تشبع الدائرة المغناطيسية ، فإن EMF في لفات المحول سيكون ثابتًا ، ثم في وجود ملف ثانوي ، مع وجود حمل متصل به ، ستأخذ EMF شكل نبضات مستطيلة. تعمل المقاومات الموجودة في الدوائر الأساسية للترانزستورات على استقرار تشغيل المحول ، وتساعد المكثفات على تحسين شكل جهد الخرج.

يمكن أن تعمل مذبذبات Royer على ترددات من الوحدات إلى مئات الكيلوهرتز ، اعتمادًا على الخصائص المغناطيسية للنواة في المحول T.

مذبذبات اللحام

لتسهيل اشتعال قوس اللحام والحفاظ على ثباته ، يتم استخدام مذبذبات اللحام. مذبذب اللحام هو مولد اندفاعي عالي التردد مصمم للعمل مع مصادر طاقة التيار المتردد أو التيار المستمر .... إنه مولد شرارة تذبذب رطب يعتمد على محول تصاعدي LF بجهد ثانوي من 2 إلى 3 كيلو فولت.

بالإضافة إلى المحول ، تحتوي الدائرة على محدد ودائرة متذبذبة وملفات اقتران ومكثف مانع. بفضل الدائرة المتذبذبة ، كمكون رئيسي ، يعمل المحول عالي التردد.

تمر الاهتزازات عالية التردد عبر محول التردد العالي ويتم تطبيق الجهد العالي التردد من خلال فجوة القوس. يمنع مكثف الالتفاف من تجاوز مصدر طاقة الانحناء. يتم تضمين خنق أيضًا في دائرة اللحام لعزل موثوق لملف المذبذب من التيارات HF.

بقوة تصل إلى 300 واط ، يعطي مذبذب اللحام نبضات تدوم عدة عشرات من الميكروثانية ، وهو ما يكفي لإشعال قوس خفيف. يتم فرض تيار عالي التردد وعالي الجهد ببساطة على دائرة اللحام العاملة.

مذبذبات اللحام من نوعين:

• امدادات الطاقة النبضية

• العمل المستمر.

تعمل المذبذبات المستمرة بشكل مستمر أثناء عملية اللحام ، وتضرب القوس عن طريق تركيب تيار إضافي عالي التردد (150 إلى 250 كيلو هرتز) والجهد العالي (3000 إلى 6000 فولت) على تياره.

لن يؤذي هذا التيار عامل اللحام إذا تم اتباع احتياطات السلامة. يحترق القوس تحت تأثير التيار عالي التردد بالتساوي عند قيمة منخفضة لتيار اللحام.

أكثر مذبذبات اللحام كفاءة في التوصيل المتسلسل ، لأنها لا تتطلب تركيب حماية عالية الجهد للمصدر. أثناء التشغيل ، يصدر الصواعق طقطقة هادئة من خلال فجوة تصل إلى 2 مم ، والتي يتم ضبطها قبل بدء العمل بمسمار خاص (في هذا الوقت ، تتم إزالة القابس من المخرج!).

يستخدم لحام التيار المتردد مذبذبات الطاقة النبضية للمساعدة في إشعال القوس أثناء عكس قطبية تيار التيار المتردد.