Osilator - prinsip operasi, tipe, aplikasi

Sistem yang berosilasi disebut osilator. Artinya, osilator adalah sistem di mana beberapa indikator yang berubah atau beberapa indikator diulang secara berkala. Kata yang sama "osilator" berasal dari bahasa Latin "oscillo" - ayunan.

Osilator memainkan peran penting dalam fisika dan teknologi karena hampir semua sistem fisik linier dapat digambarkan sebagai osilator. Contoh osilator paling sederhana adalah rangkaian osilasi dan pendulum. Osilator listrik mengubah arus searah menjadi arus bolak-balik dan membuat osilasi pada frekuensi yang diperlukan menggunakan rangkaian kontrol.

Menggunakan contoh rangkaian osilasi yang terdiri dari kumparan induktansi L dan kapasitor kapasitansi C, dimungkinkan untuk menggambarkan proses dasar pengoperasian osilator listrik. Kapasitor yang terisi daya, segera setelah menghubungkan terminalnya ke koil, mulai melepaskannya, sementara energi medan listrik kapasitor secara bertahap diubah menjadi energi medan elektromagnetik koil.

Ketika kapasitor sepenuhnya habis, semua energinya akan menjadi energi koil, kemudian muatan akan terus bergerak melalui koil dan mengisi ulang kapasitor dalam polaritas yang berlawanan dari yang semula.

Selain itu, kapasitor akan mulai melepaskan lagi melalui koil, tetapi berlawanan arah, dll. - setiap periode osilasi dalam rangkaian, proses akan berulang sampai osilasi hilang karena disipasi energi pada resistansi kumparan kawat dan dielektrik kapasitor.

Dalam satu atau lain cara, rangkaian osilasi dalam contoh ini adalah osilator paling sederhana, karena di dalamnya indikator berikut berubah secara berkala: muatan dalam kapasitor, perbedaan potensial antara pelat kapasitor, kekuatan medan listrik di dielektrik kapasitor, arus melalui koil dan induksi magnetik koil. Dalam hal ini, terjadi osilasi redaman bebas.

Agar osilasi osilasi menjadi tidak teredam, energi listrik yang hilang perlu diisi kembali. Pada saat yang sama, untuk mempertahankan amplitudo osilasi yang konstan dalam rangkaian, perlu untuk mengontrol listrik yang masuk agar amplitudo tidak berkurang di bawah dan tidak meningkat di atas nilai yang diberikan. Untuk mencapai tujuan ini, loop umpan balik diperkenalkan di sirkuit.

Dengan cara ini, osilator menjadi rangkaian penguat umpan balik positif, di mana sinyal keluaran sebagian diumpankan ke elemen aktif rangkaian kontrol, sebagai akibatnya osilasi sinusoidal kontinu dengan amplitudo dan frekuensi konstan dipertahankan dalam rangkaian.Artinya, osilator sinusoidal bekerja karena aliran energi dari elemen aktif ke elemen pasif, dengan dukungan proses dari loop umpan balik. Getaran memiliki bentuk yang sedikit bervariasi.

Osilator adalah:

• dengan umpan balik positif atau negatif;

• dengan bentuk gelombang sinusoidal, segitiga, gigi gergaji, persegi panjang; frekuensi rendah, frekuensi radio, frekuensi tinggi, dll.;

• RC, LC — osilator, osilator kristal (kuarsa);

• osilator frekuensi konstan, variabel atau disesuaikan.

Osilator (generator) Royer

Untuk mengubah tegangan konstan menjadi pulsa persegi panjang atau untuk mendapatkan osilasi elektromagnetik untuk tujuan lain, Anda dapat menggunakan osilator transformator Royer atau generator Royer... Perangkat ini mencakup sepasang transistor bipolar VT1 dan VT2, sepasang resistor R1 dan R2, sepasang kapasitor C1 dan C2 juga sirkuit magnetik jenuh dengan kumparan — trafo T.

Transistor beroperasi dalam mode kunci, dan sirkuit magnetik jenuh memungkinkan umpan balik positif dan, jika perlu, secara galvanis mengisolasi belitan sekunder dari loop primer.

Pada saat awal saat catu daya dihidupkan, arus kolektor kecil mulai mengalir melalui transistor dari sumber Naik. Salah satu transistor akan terbuka lebih awal (biarkan VT1), dan fluks magnet yang melintasi belitan akan meningkat dan EMF yang diinduksi pada belitan akan meningkat secara bersamaan. EMF pada belitan dasar 1 dan 4 akan sedemikian rupa sehingga transistor yang mulai terbuka lebih dulu (VT1) akan terbuka dan transistor dengan arus awal yang lebih rendah (VT2) akan menutup.

Arus kolektor transistor VT1 dan fluks magnet pada rangkaian magnet akan terus meningkat hingga saturasi rangkaian magnetik, dan pada saat jenuh EMF pada belitan akan berubah menjadi nol. Arus kolektor VT1 akan mulai berkurang, fluks magnet akan berkurang.

Polaritas EMF yang diinduksi dalam belitan akan terbalik dan karena belitan dasar simetris, transistor VT1 mulai menutup dan VT2 mulai terbuka.

Arus kolektor transistor VT2 akan mulai meningkat hingga peningkatan fluks magnet berhenti (sekarang berlawanan arah), dan ketika EMF di belitan kembali ke nol, arus kolektor VT2 mulai berkurang, fluks magnet berkurang, EMF mengubah polaritas. Transistor VT2 akan tertutup, VT1 akan terbuka dan proses akan terus berulang secara siklis.

Frekuensi osilasi generator Royer terkait dengan parameter sumber daya dan karakteristik rangkaian magnetik sesuai dengan rumus berikut:

Naik - tegangan suplai; ω adalah jumlah lilitan masing-masing kumparan kolektor; S adalah luas penampang sirkuit magnetik dalam cm persegi; Bn - induksi saturasi inti.

Karena dalam proses saturasi rangkaian magnetik, EMF pada belitan transformator akan konstan, maka dengan adanya belitan sekunder, dengan beban yang terhubung dengannya, EMF akan berbentuk pulsa persegi panjang. Resistor di sirkuit dasar transistor menstabilkan pengoperasian konverter, dan kapasitor membantu memperbaiki bentuk tegangan keluaran.

Osilator Royer dapat beroperasi pada frekuensi dari satuan hingga ratusan kilohertz, bergantung pada sifat magnetik inti pada trafo T.

Osilator las

Untuk memudahkan pengapian busur las dan menjaga stabilitasnya, digunakan osilator las. Osilator pengelasan adalah generator lonjakan frekuensi tinggi yang dirancang untuk beroperasi dengan catu daya AC atau DC konvensional…. Ini adalah generator percikan osilasi teredam berdasarkan transformator step-up LF dengan tegangan sekunder 2 hingga 3 kV.

Selain trafo, sirkuit berisi limiter, sirkuit berosilasi, koil kopling, dan kapasitor pemblokiran. Berkat rangkaian osilasi, sebagai komponen utama, trafo frekuensi tinggi berfungsi.

Getaran frekuensi tinggi melewati transformator frekuensi tinggi dan tegangan frekuensi tinggi diterapkan melalui celah busur. Kapasitor bypass mencegah sumber daya busur dilewati. Choke juga disertakan dalam rangkaian pengelasan untuk isolasi koil osilator yang andal dari arus HF.

Dengan daya hingga 300 W, osilator pengelasan memberikan pulsa yang bertahan beberapa puluh mikrodetik, yang cukup untuk menyalakan busur cahaya. Frekuensi tinggi, arus tegangan tinggi hanya ditumpangkan pada sirkuit pengelasan yang berfungsi.

Osilator untuk pengelasan terdiri dari dua jenis:

• catu daya pulsa;

• tindakan terus menerus.

Penggerak osilator kontinu beroperasi terus menerus selama proses pengelasan, memukul busur dengan melapiskan arus bantu frekuensi tinggi (150 hingga 250 kHz) dan tegangan tinggi (3000 hingga 6000 V) di atas arusnya.

Arus ini tidak akan membahayakan tukang las jika tindakan pencegahan keselamatan diikuti. Busur di bawah pengaruh arus frekuensi tinggi terbakar secara merata pada nilai arus pengelasan yang rendah.

Osilator pengelasan paling efisien dalam sambungan seri, karena tidak memerlukan pemasangan pelindung tegangan tinggi untuk sumbernya. Selama operasi, arester memancarkan derak pelan melalui celah hingga 2 mm, yang disetel sebelum mulai bekerja dengan sekrup khusus (saat ini, steker dilepas dari stopkontak!).

Pengelasan AC menggunakan osilator daya berdenyut untuk membantu menyalakan busur sambil membalikkan polaritas arus AC.