Подключение осциллятора к инвертору: Схема подключения осциллятора к инвертору

Осциллятор для сварки: принцип действия устройства, виды

В работе с электродуговой сваркой необходимо обладать определенным навыком. Он потребуется не только при формировании шва, но и уже на начальной стадии, когда происходит процесс розжига дуги. В классическом представлении дуга возникает в результате соприкосновения электрода с поверхностью металла. Чтобы 1 см воздуха стал проводником, необходимо приложить разность потенциалов примерно в 30 тысяч вольт. Естественно, такое напряжение слишком высоко даже для современных инверторов, поэтому единственной возможностью зажечь дугу является соприкосновение с постепенным удалением электрода.

Результат такой манипуляции напрямую зависит от мастерства сварщика, однако даже профессионалы не гарантируют того, что стабильная дуга образуется после первого соприкосновения.

Зачастую сварщик совершает колебательные движения держателем, выполняя при этом постукивания о поверхность детали с целью нарушения слоя окисла. Особенно явно такие сложности возникают при работе с цветными металлами. Если учесть то, что по регламенту сварка цветных металлов ведется малыми токами, то вероятность получить стабильную дугу резко снижается.

Избежать подобных проблем помогает устройство, более известное, как осциллятор для сварки. Он выступает в качестве дополнительного оборудования к источнику питания при ведении аргонодуговой сварки. Для его использования мастер обязан обладать достаточным объемом знаний, начиная от устройства и заканчивая способом подключения.

Принцип действия и назначение

Применение осциллятора позволяет обеспечить бесконтактный розжиг дуги, что существенно облегчает задачу сварщика, а также влияет на стабильность электрической дуги в процессе работы. Хотя мы отметили, что устройство является обособленным элементом, иногда оно интегрировано в сварочный инвертор, то есть, источник питания и осциллятор находятся в одном корпусе. При достаточном объеме знаний в области электроники и электричества возможно изготовление самодельного осциллятора. Именно на этом обычно концентрируют свое внимание читатели, так как экономия денежных средств всегда выглядит привлекательно.

Начнем с того, что сформулируем основную идею работы данного устройства. При работе сварочного инвертора на электроды подается напряжение 220 В. Если сварка ведется переменным током, то его частота составляет 50 Гц. «Поверх» этого напряжения в импульсном режиме подается высокая разность потенциалов и высокая частота. Количество таких импульсов, как правило, невелико. Добавочный высокочастотный ток должен лишь разжечь дугу. На это уходят доли секунды. Для качественно оценки следует подчеркнуть, что амплитуда колебаний напряжения достигает 6 кВ, а частота при этом составляет 500 кГц. Но за счет малой продолжительности импульса мощность электрического тока не превышает 300 Вт.

Среди пользователей возникает лаконичный вопрос: «Может ли осциллятор генерируемым током проводить сварку металлов?». Действительно, это было бы логично, однако низкая мощность не позволяет расплавить металл и присадку, поэтому импульс используется исключительно для пробоя воздушного зазора. В задачи сварщика входит лишь приближение электрода на расстояние примерно 5 мм и нажатие кнопки. В осцилляторах интегрированного типа кнопка локализуется прямо на держателе. Длительность импульса соответствует времени удержания кнопки. Далее сварка проводится в обычном режиме.

Высокочастотный ток протекает через диэлектрик (воздух) после активной ионизации. Практически моментально возникает дуговой разряд. Одновременно ионизированный воздух становится проводником, и основной ток сварочного аппарата течет, образуя электрическую дугу. Если процесс сварки автоматизирован и инвертор обладает микропроцессором, то осциллятор в процессе формирования шва автоматически включается при необходимости, когда возникает тенденция гашения дуги. Примером может служить ситуация с перепадом напряжения или случайного движения руки сварщика в сторону. В результате работы осциллятора можно получить качественный и равномерный шов.

Устройство и работа

Если с назначением осциллятора разобраться не так сложно, то для понимания его работы потребуются некоторые знания в области физики. Первым делом необходимо понимать, что с помощью этого прибора мы получаем дистанционный розжиг дуги и в процессе сварки стабильную дугу, которая статична по отношению к изменяющемуся зазору между электродом и поверхностью металла.

Осциллятор принципиально состоит из нескольких блоков:

  • Повышающий трансформатор служит для преобразования амплитуды напряжения.
  • Колебательный контур, имеющий классическое строение. Он состоит из конденсатора и катушки индуктивности. В этом контуре возникают высокочастотные колебания.
  • Разрядник. Его основной элемент – воздушный зазор, в котором возникает искра.

Естественно, нами не учтены различные датчики, обеспечивающие автономность работы и систему контроля. При реализации интегрированной схемы, когда осциллятор является составной частью аргонодугового инвертора, устройство оснащено клапаном подачи газа. Последний управляется микропроцессором и подает аргон в нужный момент времени. Осциллятор оснащен системой безопасности, обеспечивающей бесперебойную работу электрической цепи, а также сохранность жизни и здоровья самого сварщика. От поражения электрическим током защищает конденсатор. В случае его пробоя в работу вступает плавкий предохранитель, размыкающий цепь при превышении силы тока.

Алгоритм работы осциллятора можно представить в виде последовательности процессов. Рабочее напряжение бытовой сети поступает на первичную обмотку повышающего трансформатора. После преобразования тока на вторичной обмотке индуцируется ЭДС заданной величины (5-6 тысяч вольт). На данный момент частота тока равна промышленной частоте, то есть, 50 Гц. К обмотке вторичной катушки подключен конденсатор колебательного контура. Он начинает заряжаться, но так как собственная частота колебательного контура превышает частоту тока на обмотке, то в контуре возникают колебания. Изначально контур разомкнут, но пробой в разряднике играет роль своеобразного ключа и замыкает цепь. Колебания тока в контуре поступают на электрод.

Одним из примечательных свойств конденсатора является пропускание переменного электрического тока. Емкостное сопротивление с повышением частоты уменьшается. Блокировочный конденсатор является препятствием для низкочастотного тока, которым питается сам инвертор, однако пропускает высокочастотный ток. Таким образом, обеспечивается защита осциллятора от короткого замыкания.

Виды, подключение

По принципу работы устройства делятся на два типа:

  1. Осцилляторы непрерывного действия.
  2. Осцилляторы импульсного действия.

При работе осциллятора первого типа сварочный ток суммируется с высокочастотным током высокого напряжения. Зажигание дуги происходит без непосредственного контакта электрода с поверхностью металла. При малом значении силы тока дуга остается стабильной. Исключается разбрызгивание металла и поражение сварщика электрическим разрядом. Такой осциллятор может быть включен в сеть последовательно или параллельно. При последовательном соединении устройство включается в разрыв кабеля электрода. Подобное подключение позволяет использовать осциллятор более эффективным образом. Нет потери энергии на обеспечение защиты от высокого напряжения.

Импульсный осциллятор подключается параллельно и используется преимущественно в тех случаях, когда требуется вести сварочные работы переменным током. Вся сложность заключается в том, что устройство должно реагировать на смену полярности, причем за минимальное время. Поддержать дугу, повысив ее стабильность, может только ток высокой частоты импульсного типа. Если применить при такой сварке аппараты непрерывного действия, то дуга будет получена без особых проблем, однако повторное ее зажигание уже невозможно, то есть осциллятор будет выполнять только одну свою функцию.

Наличие в схеме конденсаторов позволяет сделать более функциональное устройство. Накопленный электрический заряд позволяет производить повторные импульсы и поджигать дугу в процессе формирования шва, если сварщик случайно отклонил электрод на большое расстояние. В схеме устройства без обратной связи не обойтись. Именно управляющая система обеспечивает синхронизированный разряд конденсатора.

что такое и для чего применяется, схема, видео

От стабильности электродуги зависит качество сварки тяжело свариваемых металлов: нержавейки, некоторых алюминиевых и цветных сплавов. В качестве стабилизатора используют сварочный осциллятор – устройство для генерации импульсного разряда. Для дополнительного подключения к сварочному аппарату покупают готовый прибор или применяют творение своих рук, сделать электронное устройство для сварки алюминия, сложных сталей можно самостоятельно.

Осциллятор – это еще один источник тока для сварочника, электроприбор, предназначенный для генерации импульса. Когда подключен осциллятор, аппарат или инвертор для сварки поддерживает дугу без обязательного контакта заготовки и электрода. Горение обеспечивается наложением токов от основного источника и осциллографа. Сварка стабилизируется, формируется равномерный шов, снижается риск залипания во время короткого замыкания по капле при использовании плавящихся электродов.

Устройство сварочного осциллятора

Рассматривая принципиальную схему, нужно выбрать способ подключения, сварочный осциллятор (фабричный или собранный своими руками) присоединяется к сварочнику одним из двух возможных способов:

  • последовательное подключение эффективно при работе с алюминием и алюминиевыми сплавами, обеспечивается бесперебойное продолжительное горение электродуги;
  • при параллельном присоединении варят нержавеющий прокат, такое соединение краткосрочного характера.

Схема устройства осциллятора

Любой осциллятор, применяемый для процесса сварки, собирается из подобного набора электродеталей:

  1. Стандартный искровой разрядник – одноконтурный, состоит из индукционной катушки (зажигания) с последовательно подключенным конденсатором, аккумулирующим заряд. Разрядник генерирует затухающие колебания. В качестве контактов используют вольфрамовые электроды.
  2. Две катушки индуктивности, обладающие высоким сопротивлением переменному току, малым — постоянному, выполняют функцию дросселей. На выходе рост напряжения запаздывает, тормозится.
  3. Ток преобразуется по вольтажу и частотности повышающим трансформатором до 6 кВ. Монтируют модель большой мощности, выдающей частотность до 250 Гц.
  4. Сформированный импульс на сварочный инвертор передает выходной трансформаторный блок (используется принцип индуктивности).
  5. В блок управления входят два узла: стабилизатор и пусковой механизм.
  6. Предохранители обеспечивают безопасную работу осциллятора (когда своими руками создаются устройства своими руками, нельзя сбрасывать со счетов технику безопасности).

Разрядник, дополнительные катушки выполняют функцию выпрямителя, созданного при помощи своих рук.

При использовании осциллятора при сварке повышается риск поражения электротоком, защита необходима. Повышение частоты и вольтажа происходит мгновенно, в доли секунды.

Принцип работы

Генерация состоит из нескольких последовательных операций, для наглядности их лучше перечислить:

  • подача тока;
  • от повышающей обмотки заряжается конденсатор;
  • при полной зарядке емкости блок управления подает сигнал на разрядник;
  • происходит пробивной разряд;
  • закорачивается колебательный контур;
  • в рабочую зону подаются затухающие колебания;
  • предохранитель размыкает электрическую цепь, когда освобождается конденсатор;
  • за счет ионизации воздуха или защитного газа вспыхивает дуга.

С помощью специальной кнопки на держателе или корпусе горелки (для аргонодуговой сварки) можно управлять процессом.

Осциллятор для сварки, сделанный своими руками или приобретенный магазине, подключается к аппарату, чтобы в процессе сваривания при необходимости генерировать импульс, разжигающий потухшую дугу. Как только дуга разгорится, импульс исчезает. Кратковременный разряд схож с ударом молнии, непосредственный контакт детали с электродом для возникновения дуги не нужен. Осциллятор применим для работ:

  • с вольфрамовым неплавящимся стержнем, присадочной проволокой;
  • стандартными электродами в обмазке (подбираются по типу свариваемых заготовок).

Импульсы, генерируемые осциллятором, небольшие по длительности, характеризуются низкой скважностью, мощностью до 300 Вт. Формируют искровой пробой между электродом и деталью на удалении.

Осциллятор можно купить фабричный, либо изготовить своими руками

Созданные своими руками осцилляторы не хуже фабричных поддерживают стабильное горение дуги в процессе сварки. Устройства срабатывают, когда возрастает промежуток между деталью и электродом. Когда воздушный промежуток слишком большой, электродуга самопроизвольно затухает. Дополнительный генератор возобновляет горение без процедуры электродного чиркания или прямого контакта детали с электродом. Приложив свои руки, можно сделать осциллятор из имеющихся электродеталей. До этого нужно узнать критерии выбора устройств.

Разновидности

Тем, кто планирует собирать осциллятор самостоятельно, следует выбрать тип оборудования для сварки. Импульсное устройство применяется на аппаратах различного типа.

Существует классификации фабричных осцилляторов для инверторов по разным признакам: габаритам, весу, техническим характеристикам: выходному вольтажу, частотности.

В электроприборах непрерывного действия используется постоянный ток, в устройствах для сварки с краткосрочной разрядкой – переменный. В зависимости от режима работы подключаются приборы параллельно или последовательно. Устройство, изготовленное своими руками, лучше подключать последовательно, снижается риск поражения сварщика током при неисправности оборудования. При варианте последовательного присоединения один из трансформаторов дополняют сглаживающим конденсатором с предохранителем, вторичную – колебательным контуром, соединенным с разрядником.

Схема подключения осциллятора

Устройства для сварки цикличной полярности чаще применяют для сварки алюминия, а также сплавов на его основе. Для нержавейки и цветных металлов нужен постоянный ток. При выборе устройств учитывают особенности заготовок, тип имеющегося сварочника, предстоящий объем работы. Когда сформировалась привычка к имеющемуся сварочному аппарату, расширить возможности оборудования можно самостоятельно.

Как сделать осциллятор для сварки своими руками

Осуществляют сборку из готовых узлов и распространенных деталей, которые несложно приобрести или извлечь из других электротехнических приборов и старого электрооборудования. Сделать самодельный осциллятор «с нуля» невозможно. Слишком сложная схема.

Схема изготовления сварочного осциллятора

Устройство базируется на входном повышающем трансформаторе. Вместо нее умельцы используют катушку зажигания. Этот узел необходим для преобразования низковольтного напряжения, поступающего от аккумулятора, в высоковольтное. Автомобильная катушка способна создавать напряжение до 400 В. За счет этого генерируется электроимпульс на свече. Вторая катушка выполняет функцию фильтра, защищает от вероятных значительных колебаний тока.

Изготовление осциллятора, предназначенного для ручной или аргонной сварки, предусматривает формирование печатной платы своими руками. Обычно блоки располагаются следующим образом:

  • посередине размещают колебательный контур, отсеивающий низкочастотный ток;
  • в левой части – повышающий трансформатор, преобразующий стандартное электропитание с высокочастотный ток; устанавливают предохранители, монтируют блок управления;
  • справа – индуктивную катушку, лучше сделать сдвоенный вариант, тогда контур будет работать стабильно.

Конденсатор должен иметь двойной запас по напряжению. Для первого контура оптимальный параметр – 500 В (выбирают емкость 0,3 мФ), для второго – 4 кВ (конденсатор 1 микрофарад).

При выборе варистора следует учитывать, что нужна обмотка для второго касакада с показателями 150 вольт, для первого достаточно 100.

Катушки индуктивности можно изготовить самостоятельно. Это – обмотанные проволокой (диаметр до 2 мм) стержни из ферромагнитного сплава. На первой делают 7 витков, на второй только 6 (это фильтр, сглаживающий амплитудные скачки).

Трудности возникают при изготовлении разрядника. Он формирует мощную искру, является частью колебательного контура. Лучше найти готовый узел. Собранную плату размещают в корпусе, защищающим детали от пыли. Желательно предусмотреть охлаждающий вентилятор.

После сборки осциллятор для сварки необходимо проверить. Один контакт выводится на зажим, другой к держателю или сварочной горелке. Правильно собранный сварочный осциллятор своими руками будет работать долго, самоделки служат порой дольше заводских аналогов.

Сварочный осциллятор своими руками

При работе с цветными металлами часто используются аргоновые аппараты по сварке. Неплавящийся электрод из вольфрама хорошо расплавляет кромки и образует сварочную ванну. Выполняются швы на алюминии и нержавейке и плавящимися электродами, где источником тока служит инвертор. Но у всех этих устройств имеется одна проблема — розжиг дуги. На цветных металлах постукивание электродом по поверхности создает следы, требующие последующей зачистки. При работе с тонкими листами на малых токах дуга может гореть нестабильно и часто тухнуть, а ее повторное возбуждение тормозит весь рабочий процесс. Для решения этой ситуации в схему добавляют осциллятор, который позволяет зажигать электрическую дугу не прикасаясь к поверхности изделия. Это устройство можно купить или попытаться изготовить самому. Как создать сварочный осциллятор своими руками? Каковы схемы аппарата и его принцип работы?

Как работает осциллятор

Подобные устройства могут иметь различные варианты сборки, но все они предназначены для одной цели — возбуждать сварочную дугу между концом электрода и поверхностью изделия на расстоянии 5 мм, без физического прикосновения материалов. Достигается это за счет размещения осциллятора между источником сварочного тока и горелкой с вольфрамовым электродом. Вместо последнего может находиться держатель для сварки покрытыми электродами.

Суть процесса заключается в модернизации входящего напряжения переменного характера с частотой 50 Гц в импульсы высокой частоты и короткой длительности. Они накладываются на сварочный ток, и активно участвуют в розжиге дуги. Осциллятор для сварки, в большинстве вариантов схем, работает в следующей последовательности:

  1. Сварщик нажимает кнопку управления на горелке.
  2. Входной выпрямитель получает напряжение из сети с параметрами 220 V и 50 Гц. Устройство выпрямляет ток и передает его на накопитель.
  3. Накопительная емкость собирает в себе разряд.
  4. Схема управления руководит этим процессом. Когда сетевое напряжение достигает 0В, высвобождается импульс, для последующего формирования.
  5. Он поступает на первичную обмотку трансформатора, где происходит его преобразование в высоковольтный импульс.
  6. Одновременно с этим, схема управления подает сигнал в клапан газа, и выпускается аргон.
  7. Происходит короткий разряд тока, связывающий в воздухе напряжение от горелки и изделие, к которому прикреплена масса от сварочного аппарата. Дуга зажигается в уже подготовленном газовом облаке, и можно сразу вести сварку.
  8. Когда в процесс включается сварочный ток, с силой более 5 А, то импульс прекращает свое действие. Сварка ведется на тех параметрах, которые были установлены на аппарате. Если происходит утеря контакта, то схема управления подает повторный импульс для возобновления дуги.
  9. После окончания сварки осциллятор регулирует время последующей продувки защитным газом и завершает весь процесс.

Это очень удобно для сварки алюминия или легированных сталей, где требуется точность начала шва, а механическая зачистка следов от касания электрода оставляет лишние следы. Изготовление осциллятора своими руками может быть упрощено до нескольких узлов. Тогда, при обрыве сварки, требуется запускать действие бесконтактного поджига вручную, повторно нажимая кнопку на горелке.

Варианты схемы сборки осциллятора

Создавая свой самодельный осциллятор важно добиться правильных выходных параметров устройства. Он должен повышать поступающее в него напряжение от стандартного до 3000-6000 В. Изменение частоты колебания должно быть на уровне от 150 до 500 кГц.

Схема осциллятора может включать различные компоненты. Вот один из вариантов состава устройства:

  • выходного выпрямитель;
  • стабилизированный источник питания;
  • блок зарядки с накопителями емкости;
  • блок управления;
  • блок для формирования импульса;
  • высоковольтный трансформатор;
  • датчик тока;
  • газовый клапан.

Осциллятор устанавливается в цепь всегда после инвертора или обычного трансформатора, и перед рукавом с кабелем, идущим на горелку или к держателю электрода. Отдельные блоки схемы формируются из деталей, покупаемых в магазине, или создаваемых самостоятельно. Например, колебательный контур, работающий как искровой генератор с затухающими колебаниями, собирается из конденсаторов. А катушкой индуктивности служит обмотка высокочастотного трансформатора. В схеме обязательно должен быть и предохранитель, защищающий сварщика от короткого замыкания, и специальный отвод для заземления устройства.

Разновидности самодельных осцилляторов

В зависимости от выполняемых сварочных работ, можно создать осциллятор своими руками, с постоянным или кратковременным действием. Если требуется работа с тонкими листами металла на малых токах, то лучше подойдет первый вариант. Устройство будет накладывать на ток, выдаваемый сварочным аппаратом, дополнительное напряжение 3000В с высокой частотой в 200 кГц. Вследствие чего розжиг электрода станет осуществляться при малейшем поднесении к изделию, а в процессе ведения шва горение дуги будет стабилизироваться и поддерживаться. Несмотря на высокие показатели напряжения, этот ток будет безопасен для жизни сварщика. Рекомендуется последовательное подключение такого аппарата в схему. При параллельном потребуется дополнительная установка защиты от напряжения.

Для работы с алюминием, который сваривается только на переменном токе, больше подойдет вторая самодельная модель осциллятора, где рабочий эффект заключается в кратковременном импульсе. Последний зажигает дугу при поднесении горелки к изделию на расстояние 5 мм. Эту же функцию осциллятора используют и при плазменной резке, а также в работе с инверторами, или аргоновыми аппаратами для сварки нержавейки. Во время работы на переменном токе его полярность постоянно меняется. Это может затруднять стабильность горения и повторные розжиги. Осциллятор содействует мгновенному зажиганию дуги в таких условиях.

Изготовление ключевых деталей

Имея некоторые зная электротехники и необходимые материалы можно приступать к созданию самодельного осциллятора. Начать стоит с повышающего трансформатора, который будет поднимать напряжение. Его можно купить в магазине или намотать самостоятельно. Число витков и площадь сечения выбираются по справочникам. Главный показатель — это способность повысить напряжение до 3000 — 6000 В.

Колебательный контур создается из катушки индуктивности, которая наматывается сварочным кабелем на ферритовый сердечник. Достаточно одного витка такого провода для первички, и пяти витков для вторичной обмотки. В контур устанавливается блокировочный конденсатор и разрядник. В последнем происходит процесс генерирования и высвобождения затухающего импульса.

Разрядник изготавливают из двух медных вертикальных стержней, на которые крепятся вольфрамовые прутки для передачи тока. Рекомендуется залить медные стойки диэлектрическим затвердевающим составом, предварительно подведя к ним провода для контактов. Возможна сборка осциллятора на основе катушки зажигания, только после нее в схему необходимо установить ВВ диод и идущий за ним конденсатор. Потом следует поставить разрядник, подсоединенный к первичной обмотке трансформатора.

Накопительный конденсатор можно купить или извлечь из старого телевизора. Некоторые мастера создают такие конденсаторы самостоятельно в банке. Газовый клапан, устанавливаемый на выходе, доступен в продаже.

Осцилляторы значительно облегчают работы по сварке алюминия и нержавейки, или разрезанию металла плазмотроном. Советы для начинающих в этой статье, различные схемы устройства, и видео по созданию самодельных аппаратов, помогут изготовить простой осциллятор для личных нужд.

Поделись с друзьями

2

0

1

1

виды и характеристики, принцип работы, схема сборки своими руками

Без сварочных работ трудно представить современный мир. Даже в быту время от времени приходится выполнять некоторые сварочные работы. Для облегчения сварочного процесса нержавейки или цветных металлов необходим осциллятор.

Этот аппарат может зажигать электрическую дугу без контакта с поверхностью детали и поддерживать горение, необходимое для сварки. Для бытовых нужд необязательно приобретать промышленное изделие, поскольку вполне можно собрать осциллятор своими руками в условиях дома или небольшой мастерской.

Принцип работы осциллятора

При сварках где участвуют цветные металлы обычно применяют аргонодуговые аппараты, в которых вольфрамовые электроды подплавливают края и создают своеобразную ванну. Алюминиевый материал и нержавеющую сталь сшивают, когда источником напряжения и тока является инвертор.

В любых случаях наблюдается одна и та же проблема — первоначальное разжигание дуги. При работе с цветными металлами постукивают электродом по поверхности, в результате чего образуются трещины и следы, которые требуют дальнейшей обработки. Осциллятор — это то, что нужно для аргонной сварки.

Если лист металла тонкий, то при работе на небольших токах дуга постоянно тухнет. Неоднократное и постоянное её возбуждение забирает рабочее время. Для предотвращения подобных ситуаций тоже необходим осциллятор.

Сборка этих приборов может быть разная, но все они необходимы для возбуждения сварочной дуги между электродом и изделием на расстоянии около пяти миллиметров. Осциллятор размещают между источником тока и горелкой с электродом из вольфрама.

Принцип работы заключается в изменении входящего напряжения в высокочастотные короткие импульсы. Эти импульсы суммируются со сварочным током и принимают активное участие в розжиге. Можно собрать такой осциллятор для инвертора своими руками.

Эти устройства могут питаться от переменного или постоянного тока и повышают как значение напряжения, так и частоту электротока. Если на вход прибора подать напряжение 220В с частотой тока в 50 Герц, то на выходе получится напряжение от 2500 до 3000В при частоте от 150 000 до 300 000 Герц. Полученные импульсы имеют продолжительность десятков микросекунд.

Номинальная мощность таких устройств примерно 250–350 Ватт.

Функциональная схема

Технические характеристики каждого прибора зависят от его конструкции и свойств элементов на схеме. Принципиально агрегат состоит из таких элементов:

  • Колебательный контур. Он собран из индуктивной катушки и конденсатора. Катушка представляет собой вторичную обмотку трансформатора высокой частоты. Сам контур генерирует необходимые искры.
  • Разрядник.
  • Катушки дроссельные. Их количество — две единицы.
  • Высокочастотный повышающий трансформатор. Он преобразует входные параметры напряжения в высокочастотные колебания.

Прибор также содержит вспомогательные электрические детали, которые отвечают за безопасность использования агрегата. Это защитный конденсатор, предохраняющий работника от поражения электрическим током и предохранитель.

Предохранитель должен срабатывать при коротком замыкании и пробое конденсатора.

Входное напряжение, проходя через обмотки повышающего трансформатора, проходит через колебательный контур и начинает зарядку конденсатора. Затем, после зарядки последнего до необходимой ёмкости, происходит разряд и возникает пробой. Пробой вызывает короткое замыкание колебательного контура, вследствие которого возбуждаются резонансные колебания. Ток высокой частоты, создающий эти колебания, через защитный конденсатор и обмотки катушки доходит до сварочной дуги.

Защитный конденсатор свободно пропускает высокочастотный ток, который отличается также большой величиной напряжения. Но этот блокировочный конденсатор не способен пропускать ток низкой частоты, так как обладает большим сопротивлением. Это свойство мешает пройти низкочастотному току от сварочного прибора и является надежной защитой от короткого замыкания.

Последовательность процесса сварки

Невзирая на некоторые отличия в сборке, использование устройств этого класса проходит по одному сценарию. Можно так представить последовательность работы прибора:

  • Сварщик на горелке нажимает кнопку «Пуск».
  • Выпрямитель на входе получает напряжение из сети, выпрямляет и отправляет на накопитель.
  • Накопительный узел заряжается.
  • После срабатывания накопительного конденсатора, освобождается импульс.
  • Импульс поступает на высокочастотный трансформатор и преобразовывается в высоковольтный импульс.
  • Одновременно срабатывает клапан газа и выходит аргон из аргонно содержащей камеры.
  • После короткого разряда тока, дуга зажигается в газовом облаке и начинается процесс сварки.
  • Когда начинает работать сварочный ток с силой, превышающей пять ампер, то импульс затухает. Происходит процесс сварки с установленными на аппарате значениями. При потере контакта возникает следующий импульс для возрождения дуги.
  • Когда сварка заканчивается, прибор завершает процесс.

При изготовлении аргоновой горелки своими руками, конструкция может быть упрощена и прибор становится полуавтоматом. В этом случае при случайном завершении процесса сварки надо вручную включать бесконтактный поджиг, нажимая кнопку «Пуск».

Виды осцилляторов

Устройства этого типа в зависимости от вида работ, могут быть кратковременного или постоянного действия. Таким образом, осцилляторы делятся на:

  • Устройства непрерывной работы.
  • Аппараты с импульсным питанием.

При сварке тонких листовых материалов лучше подходит прибор постоянного действия, так как розжиг будет производиться сразу при поднесении к заготовке. В процессе сварки горение будет ровное и все время поддерживаться. В результате получится чистый и аккуратный шов.

Для безопасности рекомендуется последовательное соединение устройства. Если предусмотрено параллельное подключение, то надо установить защиту от напряжения. При выполнении работ с алюминием, которые выполняются исключительно на переменном токе, применяют импульсные аппараты.

Сборка в бытовых условиях

Для сборки прибора аргонной сварки своими руками из инвертора чаще всего используют распространенную и несложную схему.

В этой схеме главным элементом является повышающий трансформатор. Именно он увеличивает величину стандартного напряжения до трёх тысяч вольт. Самым проблемным узлом при сборке этого устройства является разрядник, который вырабатывает сильную искру. Разрядник и катушка индуктивности обеспечивают главное — они генерируют затухающие высокочастотные импульсы, которые зажигают дугу и поддерживают равномерное горение. Катушка и разрядник совместно с блокировочным конденсатором образуют узел колебательного контура.

Самодельные аппараты тоже могут быть выполнены по двум различным схемам. Они могут быть импульсного или непрерывного действия. Приборы, использующие принцип непрерывного действия менее эффективны и в их конструкцию надо обязательно включать блок защиты от напряжения. Импульсные устройства считаются лучше, удобнее и производительнее.

Основной деталью узла управления является кнопка. Она выполняет две функции: включение разрядника и контролирование подачи защитного газа в область сварки. Первичными данными при самостоятельной сборке являются детальные ответы на следующие вопросы:

  • Применение для алюминия или нержавейки.
  • Вид электрического тока — переменный или постоянный.
  • Какое напряжение предусматривается.
  • На какую мощность будет рассчитан прибор.
  • Какая величина вторичного напряжения.

Сборка деталей производится на прямоугольной плате. Слева обычно располагается трансформатор высокой частоты, блок управления и предохранительный узел. В центральной части логично расположить разрядник с конденсатором колебательного контура и блокировочный конденсатор. Последний становится преградой для низкочастотного тока на пути к сварке. Место справа остается для дросселя.

Трансформатор выбирают исходя из потребностей по величине тока во вторичной обмотке. При этом катушку индуктивности лучше сделать сдвоенной. Тогда напряжение и величина тока оказываются более стабильными, а защита аппарата надежнее. Контуры подобны друг другу и состоят из:

  • Конденсатора, запас которого по напряжению в первой части должен быть не менее 500В и 5–6 кВ для второй. Емкость первого конденсатора должна составлять не менее 0.3 мФ, а второго до 1 мФ.
  • Варистора с напряжением во вторичной обмотке около 90–100 В (для первого каскада) и до 140–150 В во второй линии.
  • Катушки индуктивности. Обе катушки имеют ферритовый стержень с намотанной на него медной проволокой сечением около 20 миллиметров квадратных с зазором не менее 0.8 миллиметров. В первом каскаде количество витков от семи, а во втором — меньше. Катушка второго каскада является фильтром и защитой от колебаний тока. Ток различной амплитуды может привести к нестабильному горению.

Для разрядника находят плату с ребрами теплоотвода. Эта плата охлаждает при срабатывании разряда. Электроды из вольфрама иногда заменяют на обычные. Главное, чтобы их диаметр составлял не менее двух миллиметров. Кончики электродов должны быть строго параллельны. При помощи специального винта делают возможной регулировку расстояния между электродами.

Чтобы получить максимальную стабильность, ко второй обмотке второго каскада подключают катушку от любого электрошокера. Для этого в схему устройства приходится подключать аккумулятор напряжением в шесть вольт. Он обеспечивает питание этой катушки.

Наличие аккумулятора не дает забыть, что время от времени всё устройство нужно осматривать и проводить регламентные работы. Первый каскад подключается к инвертору, а второй предназначен для сварочной горелки и заготовки, которую надо сварить. Корпус прибора должен иметь вентиляционные отверстия и быть влагозащищенным.

Правила эксплуатации

Применение осцилляторов несложно, но требует выполнения ряда правил. Тогда работа с прибором становится безопасной, удобной и продуктивной. Правила использования следующие:

  • Применение этих устройств разрешено как в помещениях, так и на воздухе.
  • В случае обильного снегопада или дождя лучше воздержаться от включения прибора при работе на улице.
  • Температурный режим окружающей среды должен быть от -10 до +40 градусов по Цельсию.
  • Влажность воздуха не должна быть больше 98%.
  • Крайне не рекомендуются работать со сварочным аппаратом в помещениях где сильно накопилась пыль или едкие газы способные повредить металл или изоляцию.
  • Обязательно перед включением нужно убедиться в наличии заземления.
  • Защитный кожух прибора можно снимать только в выключенном состоянии. Во время сварки кожух должен быть надет.
  • На рабочей поверхности разрядника не должно быть следов нагара или грязи. В случае загрязнения нужно вычистить кончики разрядника тонкой наждачной шкуркой.

При сборке осциллятора для инвертора своими руками необходимо также соблюдать правила поведения с электрическими устройствами. Необходимо строго соблюдать основные правила сборки электрических схем и использовать только те детали, которые обладают нужными характеристиками.

Осциллятор для сварки в аргоне, изготовленный своими руками по типовой схем

При работе с аппаратами электродуговой сварки возбуждение электрической дуги осуществляется соприкосновением электрода и заготовки. Не всегда зажечь дугу удается с первого касания.

Иногда для возбуждения дуги касание приходится заменять неоднократным постукиванием, чтобы пробить непроводящий слой окисла на поверхности заготовки.

Выполнение тонких сварочных работ с цветными металлами производится на малых токах, усугубляющих нестабильность зажигания дуги. Для решения проблем подобного рода используется так называемый осциллятор. Его используют при сварке в среде аргона, которая как раз и применяется к цветным металлам и сплавам.

Принцип работы

Осциллятор предназначен для бесконтактного розжига сварочной электрической дуги и поддержания ее стабильности в процессе дальнейшей работы. Прибор является дополнением к используемому аппарату электродуговой сварки, и может располагаться в одном корпусе с ним. Можно сделать осциллятор для сварки своими руками, и подключить его отдельно, улучая условия работы.

Основная идея применения осциллятора заключается в следующем. На электрод обычного сварочного аппарата поверх номинального напряжения сварки накладываются импульсы повышенного напряжения и частоты.

Амплитуда импульсов достигает 3000 – 6000 Вольт, частота – от 150 до 500 кГц. Эти высокочастотные импульсы имеют очень малую длительность, мощность сигнала составляет 200 – 300 Ватт.

Такая мощность импульсов слишком мала, чтобы они могли служить генератором сварочного тока, их роль заключается в кратковременном электрическом пробое воздушного промежутка.

Работает осциллятор следующим образом. Сварщик приближает кончик электрода к свариваемой заготовке на расстояние около 5 мм.

Нажимает кнопку, которая обычно располагается в удобном месте держателя электрода (или горелки, как называют держатель электрода в аргонодуговых аппаратах), запуская осциллятор.

Электрические импульсы высокой частоты напряжением несколько киловольт мгновенно ионизируют воздушный промежуток, который при этом пробивается тонким разрядом. Поскольку ионизированный воздух становится электропроводящим, по нему начинает протекать сварочный ток основного аппарата, то есть, загорается полноценная сварочная дуга.

Далее в процессе работы импульсы, генерируемые осциллятором, поддерживают горение основной сварочной дуги в моменты, когда возникают предпосылки для ее гашения.

Например, ошибочное движение руки сварщика, случайно увеличившее воздушный промежуток, не приводит к немедленному гашению дуги, и процесс может продолжаться.

Устройство

Таким образом, применение осциллятора для сварки позволяет повысить стабильность работы сварочного аппарата и качество выполняемой работы за счет обеспечения следующих возможностей:

  • дистанционный розжиг электрической дуги;
  • сохранение устойчивости дуги при случайном изменении величины воздушного зазора.

Основными элементами осциллятора являются: трансформатор, обеспечивающий повышение сетевого напряжения 220 Вольт до 3 – 6 кВ, колебательный контур, генерирующий колебания высокой частоты, а также искровой промежуток.

Очень часто осцилляторы используются совместно с аппаратами аргонодуговой сварки, поскольку именно такими аппаратами производятся работы с цветными металлами. В этом случае, включение прибора синхронизируется с клапаном, открывающим каналы подачи аргона.

Подключение

Схема подключения осциллятора к основному сварочному аппарату зависит от конструкции прибора. Прежде всего, осциллятор должен быть подключен к питанию 220 Вольт.

Подключение к сварочному аппарату может быть двух типов: параллельное и последовательное. На рисунке ниже представлены варианты подключения осциллятора, а также пример компоновки прибора, выполненного в виде отдельного блока.

При параллельном подключении, выводы осциллятора присоединяются к сварочному электроду и заготовке. При последовательном варианте, осциллятор включается в разрез кабеля, питающего сварочный электрод.

Можно найти большое количество схем и описаний этого полезного прибора, пользуясь которыми, его несложно сделать своими руками. Устройство не содержит дорогих и дефицитных деталей и доступно для исполнения человеку с начальными познаниями в электротехнике.

Применение

Основное применение данного прибора, как уже было сказано выше, относится к сварке цветных металлов, хотя и не ограничивается этой сферой. Описываемое устройство с успехом может применяться в сочетании со сварочными аппаратами любого типа.

Использование осциллятора с трансформатором для сварки переменным током, позволяет устранить недостатки этого вида сварки, порождающие нестабильное горение дуги.

Более того, в этом варианте становится возможным кроме штатных электродов, использовать при сварке электроды, предназначенные для работы с постоянным током.

Это расширяет технические возможности сварочных трансформаторов переменного тока и позволяет с их помощью выполнять сварочные соединения, по качеству не уступающие тем, которые выполнены сваркой на постоянном токе.

Использование осциллятора для работы с инвертором дает возможность производить сварочные работы с меньшими значениями токов, следовательно, работать с более тонкими и деликатными заготовками.

Осциллятор, предназначенный для сварки алюминия, часто сочетается с аппаратом аргонодуговой сварки. Алюминий является одним из самых «капризных» цветных металлов, не прощающих сварщику малейшей ошибки.

Он склонен к разбрызгиванию и быстрому сквозному прогару благодаря низкой температуре плавления. По этой причине, именно для работы с этим металлом актуально применение технологий, позволяющих работать малыми токами с высокой стабильностью сварочной дуги.

Примеры схем

Если есть желание сделать осциллятор самостоятельно, то стоит обратить внимание на самые простые схемы.

На приведенной ниже схеме представлен аппарат непрерывного действия, поэтому подключение к сети осуществляется исключительно через трансформатор. Чтобы собрать данную схему, не придётся использовать дорогостоящие элементы.

Недостатком является выбор тиристоров. Их надо подбирать, что называется, методом «тыка», пробовать, при каких тиристорах сварочная дуга наиболее устойчива.

Вторая схема самодельного осциллятора для сварки так же достаточно проста и лишена недостатков предыдущей. Собрать по ней устройство можно с минимальными навыками в монтаже электросхем.

На третьей схеме более подробно представлены элементы сборки.

При сборке надо помнить о технике безопасности, поскольку устройство работает с большими токами.

Защита инвертора от осциллятора - Яхт клуб Ост-Вест

При работе с аппаратами электродуговой сварки возбуждение электрической дуги осуществляется соприкосновением электрода и заготовки. Не всегда зажечь дугу удается с первого касания.

Иногда для возбуждения дуги касание приходится заменять неоднократным постукиванием, чтобы пробить непроводящий слой окисла на поверхности заготовки.

Выполнение тонких сварочных работ с цветными металлами производится на малых токах, усугубляющих нестабильность зажигания дуги. Для решения проблем подобного рода используется так называемый осциллятор. Его используют при сварке в среде аргона, которая как раз и применяется к цветным металлам и сплавам.

Принцип работы

Осциллятор предназначен для бесконтактного розжига сварочной электрической дуги и поддержания ее стабильности в процессе дальнейшей работы. Прибор является дополнением к используемому аппарату электродуговой сварки, и может располагаться в одном корпусе с ним. Можно сделать осциллятор для сварки своими руками, и подключить его отдельно, улучая условия работы.

Основная идея применения осциллятора заключается в следующем. На электрод обычного сварочного аппарата поверх номинального напряжения сварки накладываются импульсы повышенного напряжения и частоты.

Амплитуда импульсов достигает 3000 – 6000 Вольт, частота – от 150 до 500 кГц. Эти высокочастотные импульсы имеют очень малую длительность, мощность сигнала составляет 200 – 300 Ватт.

Такая мощность импульсов слишком мала, чтобы они могли служить генератором сварочного тока, их роль заключается в кратковременном электрическом пробое воздушного промежутка.

Работает осциллятор следующим образом. Сварщик приближает кончик электрода к свариваемой заготовке на расстояние около 5 мм.

Нажимает кнопку, которая обычно располагается в удобном месте держателя электрода (или горелки, как называют держатель электрода в аргонодуговых аппаратах), запуская осциллятор.

Электрические импульсы высокой частоты напряжением несколько киловольт мгновенно ионизируют воздушный промежуток, который при этом пробивается тонким разрядом. Поскольку ионизированный воздух становится электропроводящим, по нему начинает протекать сварочный ток основного аппарата, то есть, загорается полноценная сварочная дуга.

Далее в процессе работы импульсы, генерируемые осциллятором, поддерживают горение основной сварочной дуги в моменты, когда возникают предпосылки для ее гашения.

Например, ошибочное движение руки сварщика, случайно увеличившее воздушный промежуток, не приводит к немедленному гашению дуги, и процесс может продолжаться.

Устройство

Таким образом, применение осциллятора для сварки позволяет повысить стабильность работы сварочного аппарата и качество выполняемой работы за счет обеспечения следующих возможностей:

  • дистанционный розжиг электрической дуги;
  • сохранение устойчивости дуги при случайном изменении величины воздушного зазора.

Основными элементами осциллятора являются: трансформатор, обеспечивающий повышение сетевого напряжения 220 Вольт до 3 – 6 кВ, колебательный контур, генерирующий колебания высокой частоты, а также искровой промежуток.

Очень часто осцилляторы используются совместно с аппаратами аргонодуговой сварки, поскольку именно такими аппаратами производятся работы с цветными металлами. В этом случае, включение прибора синхронизируется с клапаном, открывающим каналы подачи аргона.

Подключение

Схема подключения осциллятора к основному сварочному аппарату зависит от конструкции прибора. Прежде всего, осциллятор должен быть подключен к питанию 220 Вольт.

Подключение к сварочному аппарату может быть двух типов: параллельное и последовательное. На рисунке ниже представлены варианты подключения осциллятора, а также пример компоновки прибора, выполненного в виде отдельного блока.

При параллельном подключении, выводы осциллятора присоединяются к сварочному электроду и заготовке. При последовательном варианте, осциллятор включается в разрез кабеля, питающего сварочный электрод.

Можно найти большое количество схем и описаний этого полезного прибора, пользуясь которыми, его несложно сделать своими руками. Устройство не содержит дорогих и дефицитных деталей и доступно для исполнения человеку с начальными познаниями в электротехнике.

Применение

Основное применение данного прибора, как уже было сказано выше, относится к сварке цветных металлов, хотя и не ограничивается этой сферой. Описываемое устройство с успехом может применяться в сочетании со сварочными аппаратами любого типа.

Использование осциллятора с трансформатором для сварки переменным током, позволяет устранить недостатки этого вида сварки, порождающие нестабильное горение дуги.

Более того, в этом варианте становится возможным кроме штатных электродов, использовать при сварке электроды, предназначенные для работы с постоянным током.

Это расширяет технические возможности сварочных трансформаторов переменного тока и позволяет с их помощью выполнять сварочные соединения, по качеству не уступающие тем, которые выполнены сваркой на постоянном токе.

Использование осциллятора для работы с инвертором дает возможность производить сварочные работы с меньшими значениями токов, следовательно, работать с более тонкими и деликатными заготовками.

Осциллятор, предназначенный для сварки алюминия, часто сочетается с аппаратом аргонодуговой сварки. Алюминий является одним из самых «капризных» цветных металлов, не прощающих сварщику малейшей ошибки.

Он склонен к разбрызгиванию и быстрому сквозному прогару благодаря низкой температуре плавления. По этой причине, именно для работы с этим металлом актуально применение технологий, позволяющих работать малыми токами с высокой стабильностью сварочной дуги.

Примеры схем

Если есть желание сделать осциллятор самостоятельно, то стоит обратить внимание на самые простые схемы.

На приведенной ниже схеме представлен аппарат непрерывного действия, поэтому подключение к сети осуществляется исключительно через трансформатор. Чтобы собрать данную схему, не придётся использовать дорогостоящие элементы.

Недостатком является выбор тиристоров. Их надо подбирать, что называется, методом «тыка», пробовать, при каких тиристорах сварочная дуга наиболее устойчива.

Вторая схема самодельного осциллятора для сварки так же достаточно проста и лишена недостатков предыдущей. Собрать по ней устройство можно с минимальными навыками в монтаже электросхем.

На третьей схеме более подробно представлены элементы сборки.

При сборке надо помнить о технике безопасности, поскольку устройство работает с большими токами.

В общем, есть сварочный инвертор для ручной дуговой сварки и сварочный осциллятор последовательного включения. Задача – организовать их совместную работу (чтобы дуга зажигалась без соприкосновения электрода с изделием). Проблема – для их совместной работы необходима так называемая развязка, то есть устройство для защиты инвертора от высокого напряжения. Вопрос – из чего сделать эту самую развязку?

Если подключить параллельно выводам инвертора нихромовую спираль от электроплиты на 220 вольт, этого будет достаточно, чтобы инвертор не пробило?

. гм. Осциллятор для трансформаторного сварочника.

kolli написал :
Если подключить параллельно выводам инвертора нихромовую спираль

, то закоротите осциллятор и толку ноль. По моему не стоит возится с этим осциллятором. Где-то в теме про ресанту встречалось самодельное устройство для повышения напряжения на клеммах инверторного сварочника, поищите.

Немного не в тему , но .
Делал типа осциллятора (где-то здесь нашел схемку)из катушки зажигания вазовской девятки , коммутатора и блока аварийного зажигания , на ферритовом сердечнике от кинескопа монитора наматывал примерно 20 витков(может и вру , но сколько влезло) провода 16 квадратов в виниловой изоляции и 30-40 витков под высоковольтную обмотку и разрядник – с электрода и правда на полмиллиметра била искорка , но улучшения поджига китайского ММА-переменника не заметил , пока не принёс его из гаража на работу , где сеть хорошая . Алюминевая китаёза зажигает просто замечательно сама по себе без приблуд . Живёт сейчас китаец Фубаг ТР200 на работе в подвале , где повариваю мелочь для себя и так , что где отвалится в прикреплённом за мной хозяйстве – уже не раз выручало .

Осциллятор для сварки является важным прибором для проведения подобных работ в различных промышленных производствах. Также может применяться и в домашнем хозяйстве. Однако не всегда стоит приобретать подобные устройства, хотя спрос на них велик. Ведь можно без проблем сделать осциллятор своими руками.

Принцип действия прибора

Вне зависимости от того, куплен ли осциллятор для инвертора или сделан самостоятельно, его основное предназначение состоит в создании стабильной работы сварочной дуги. Частота прибора — 50 герц при номинальном напряжении 220 вольт. Выходные же параметры могут изменяться до 300 тысяч герц и 2500 вольт. Такая работа осциллятора создает импульсы периодом до нескольких десятков микросекунд. Сходные параметры работы, когда ток высокой частоты проходит в сварочную цепь, обусловлены высокой мощностью от 250 до 350 ватт.

Из чего состоит осциллятор

Изготовленный своими руками сварочный прибор имеет возможности, которые соответствуют осуществлению сварочных работ на производстве или в домашних условиях. Применяя его, можно произвести сварку алюминия и других похожих по свойствам металлов.

Основные электрические составляющие данного аппарата:

  • Разрядник;
  • Катушки дросселей;
  • Стандартный и высокочастотный трансформатор;
  • Колебательный контур.

Контур, который создается с участием конденсатора и трансформатора высокой частоты, позволяет создавать затухающие искры. При этом конденсатор защищает само устройство и работника от воздействия электричества и возникающих в результате травм. При пробое электрическая цепь размыкается специальным предохранителем.

Порядок изготовления осциллятора

Если вам предстоит сваривать преимущественно алюминиевые детали, то можно изготовить сварочный агрегат своими силами. Монтаж осуществляется одной из наиболее известных схем:

  • Для начала подбирается надежный трансформатор, который способен обеспечить увеличенную подачу напряжения от стандартных 220 до 3000 вольт;
  • Затем необходимо произвести установку разрядника, который будет пропускать искру;
  • После чего следует присоединение еще одного важного элемента. Таковым является колебательный контур с блокировочным конденсатором, который способен генерировать высокочастотные импульсы, чтобы добиться необходимых показателей.

Осциллятор готов к работе, его основным элементом является колебательный контур. Обязательным должно быть наличие блокировочного конденсатора. Все это помогает создать необходимые импульсы. В результате сварочная дуга обладает стабильностью и процесс ее зажигания становится проще.

Процесс работы достаточно простой. После запуска начинает загораться разрядник, создающий частотные импульсы. За это ответственнен высоковольтный трансформатор. Высокомагнитное поле появляется через дугу, затем преобразовывается с помощью катушки, изготавливаемой путем наматывания сварочного кабеля. Плюс идет на горелку, а минус на деталь, в результате газ будет поступать через клапан в горелку. Начинается процесс сварки.

Перед созданием такого устройства следует внимательно ознакомиться с чертежами. Даже начальные познания в электротехнике вкупе с навыками конструирования помогут без серьезных проблем изготовить данный осциллятор. Еще важно соблюдать технику безопасности и помнить о вероятности поражения электрическим током.

Особенности изготовления

Если планируется использование аппарата исключительно в домашнем хозяйстве, то можно изготовить инверторный осциллятор самостоятельно, поскольку у производителя такие приборы весьма дорогие. Необходимо также обладать опытом сборки подобных устройств и знаниями электричества.

Немаловажным является грамотная эксплуатация устройства, ибо при несоблюдении техники безопасности можно получить серьезные травмы. Тщательно подойдите к сборке техники, выбирайте исключительно такие компоненты, которые подходят по своим характеристикам. Соблюдение всех рекомендаций значительно облегчает сборку осциллятора в домашних условиях. Достаточно наличия соответствующих инструментов и деталей.

Осциллятор для сварки является важным инструментом как на производстве, так и в домашнем быту. С его помощью обеспечивается стабильная и сильная дуга, помогающая сваривать различные алюминиевые конструкции. Знание соответствующих разделов физики и электротехники облегчает в соответствующей степени работу и создание подобных устройств. При этом нельзя забывать и о грамотной эксплуатации осциллятора, ведь есть вероятность получить травмы при поражении электрическим током. Удачного создания сварочных осцилляторов!

Приставка TIG (осциллятор, возбудитель дуги) к любому сварочному аппарату

При повторении этого устройства строго соблюдать технику безопасности.
Здесь присутствует сетевое напряжение и высоковольтные импульсы.

Для изготовления приставки вам понадобятся детали старого телевизора
ТДКС
Конденсаторы
Отклоняющая система
Реле.

Также:
Балласт старой энергосберегающей лампы
Дроссель со сварочного аппарата или подобный (возможно исключить)
Блок питания (Адаптер) 12В
Провода
Свеча зажигания.
Отрезок фанеры или подходящий корпус.


Инструменты:
Паяльник
Отвертки
Пассатижи

Варить нержавеющую сталь и алюминий очень удобно не плавящемся электродом в среде инертного газа. В простонародье аргоновая сварка, хотя газы могут быть и другие, например, гелий или смеси.

Практически к любому сварочному аппарату можно подключить рукав с такой горелкой.

Проблема заключается в поджоге дуги, если на нержавеющей стали возможно, но очень неудобно поджигать касанием, то на алюминии это невозможно.

Умельцы зажигают дугу касанием графитовой щётки от электродвигателя, но это тоже не удобно, влияет на качество шва и сильно падает скорость работы.

Для качественной сварки и удобства пользования из того что было я собрал приставку, осциллятор которая позволяет зажигать дугу высокочастотным импульсом в лучших традициях этого вида сварки

Тушине не предусмотрено и производиться резким удлинением дуги.
Осциллятор имеет не завистное питание от сети. Подключается силовыми проводами к любому сварочному аппарату.
Для работы с нержавеющей сталью я использую инверторный сварочный аппарат с постоянным током.

Для сварки алюминия, трансформаторный сварочный аппарат с переменным током (Алюминий почти невозможно варить постоянным током). Есть возможность варить постоянным токам полуавтоматическим аппаратом (MIG) но не всегда это приемлемо, и качество оставляет желать лучшего.

Устройство


Собрал устройство на подходящем отрезки фанеры. Так как использую в стационарных условиях корпус пока делать не стал. Планируется ряд доработок и усовершенствований, (режим дежурной дуги, импульсного режима и принудительное тушение дуги, клапан подачи газа) после этого возможно изготовлю корпус.

Осциллятор построен по классической схеме с последовательным высокочастотным возбуждением дуги.

СХЕМА



Вход. Дроссель L1 установлен первое для зашиты сварочного аппарата, вторе для более плавного горения дуги аргоновой горелки.
Конденсатор С1 выполняет главную защиту сварочного аппарата шунтируя высокочастотные колебания.

Дроссель применил от неисправного сварочного аппарата, можно использовать и другие рассчитанные на ток сварки (80-150А), или совсем его исключить.


Защитый конденсатор С1 2-6мкФ, на напряжение не менее 630В. Лучше установить два параллельно, в случае обрыва одного второй будет защищать сварочный аппарат.

Высокочастотный трансформатор.



Я проверил около десятка разных конструкций. Установлен трансформатор, намотанный на магнитопроводе отклоняющей системы старого телевизора.

Силовая обмотка содержит 20 витков сварочного провода. У мня не нашлось куска провода достаточного сечения в итоге намотал тремя сложенными в месте сетевыми гибкими проводами. Сечение каждого проводника 8м2. Импульсная обмотка содержит 5 витков провода, равномерно расположенного по всему кольцу. Сечение 1мм2, но может быть больше или меньше. В этом проводе присутствуют импульсное с напряжением более тысячи вольт, изоляция должна этому соответствовать.

Разрядник.



В качестве разрядника установлена свеча зажигания. Можно применить практически любую свечу зажигания. Для скептиков, которые утверждают, что правильный разрядник можно сделать только из вольфрамовых электродов, скажу, что свеча зажигания в двигателях работает куда в более суровых условиях на протяжении продолжительного времени. Здесь работа ограничивается секундами с долгими паузами.
В промышленных аппаратах разрядник из вольфрамовых электродов применяется по причине его низкой стоимости и малых размеров.
У свечи нужно выставить зазор 1мм, это будет соответствовать напряжению пробоя примерно 1000В. При настройке возможно уменьшать зазор для наилучшего зажигания дуги. Устанавливать зазор более 1мм не стоит так, как возрастет напряжение и конденсатор С2 будет пробит.

Частотозадающий конденсатор С2.


В моем случае используется 0.01 микрофарада и напряжение 1300В. Возможно применять пленочные или керамические. 1300 минимально допустимое напряжение конденсатора для данного случая. Лучше устанавливать с более высоким рабочим напряжением. Подбором этой емкости регулируется частота и естественно устойчивость зажигания дуги. Если в процессе работы такой конденсатор ощутимо греется его, следует заменить на конденсатор другого типа.

Высоковольтный преобразователь.


Высоковольтное напряжение допустимо использовать как переменный низкой частоты (50 герц), так и постоянный. В классической схеме советского производства используется повышающий трансформатор. Умельцы ставят от микроволновой печи (МОТ). Я встречал схемы с умножителем сетевого напряжения или на катушках зажигания.

Я выбрал вариант с постоянным током. В качестве трансформатора и выпрямителя применён ТДКС от старого телевизора. Можно использовать любого производителя.

Высоковольтный вывод соединен с частотозадающими элементами (Разрядник конденсатор). Питается от балласта энергосберегающей лампы, тоже подойдет любой.

Высокочастотное напряжение подается на первичную обмотку трансформатора, так как у разных производителей цоколевка разная, то нумерацию выводов не даю.

Для настройки последовательно с электронным балластом подключается лампа накаливания примерно 60Вт. Эта мера защитит элементы в случае ошибки при настройке. Выход балласта подключается к первичным обмоткам трансформатора и опытным путем определяется нужные, по завершению настройки лампа накаливания исключается.

Устройство коммутации.



Это устройство нужно для включения возбудителя с кнопки на горелке и обеспечения безопасности работы. Так как подавать на кнопку управления сетевое напряжение опасно, то установлен маломощный блок питания на 12В и реле. У меня установлен маломочный сетевой адаптер, тоже строгих требований нет.

Реле управления 12В и контактами, рассчитанными на переменное напряжение 220В 2А. Можно применять и иные.



Становитесь автором сайта, публикуйте собственные статьи, описания самоделок с оплатой за текст. Подробнее здесь. Инверторный кольцевой осциллятор

CMOS [Analog Devices Wiki]

Цель:

Цель этого упражнения - понять работу кольцевого генератора на основе КМОП-инверторов.

Примечания:

Как и во всех лабораториях ALM, мы используем следующую терминологию при описании подключений к разъему M1000 и настройке оборудования. Зеленые заштрихованные прямоугольники обозначают подключения к разъему аналогового ввода-вывода M1000.Контакты аналогового канала ввода / вывода обозначаются как CA и CB. При настройке для принудительного измерения напряжения / измерения тока –V добавляется, как в CA- V , или при настройке для принудительного измерения тока / измерения напряжения –I добавляется, как в CA-I. Когда канал настроен в режиме высокого импеданса только для измерения напряжения, –H добавляется как CA-H.

Следы осциллографа аналогичным образом обозначаются по каналу и напряжению / току. Например, CA- V , CB- V для сигналов напряжения и CA-I, CB-I для сигналов тока.

Фон:

Кольцевой генератор - это нечетное количество (N) инвертирующих каскадов, соединенных последовательно с выходом, возвращаемым на вход, как показано на рисунке 1. Кольцевой генератор может быть выполнен с комбинацией инвертирующих и неинвертирующих каскадов, при условии, что общая количество инвертирующих ступеней нечетное. Кольцевой генератор и связанные с ним схемы являются фундаментальными строительными блоками, используемыми в качестве тактовых генераторов в компьютерах и контуров фазовой автоподстройки частоты генератора несущей в беспроводной связи.Это также основная схема для оценки собственной скорости логического процесса CMOS. Частота колебаний обратно пропорциональна количеству ступеней и времени задержки распространения и определяется следующим:

Рисунок 1 N-ступенчатый кольцевой генератор

Материалы:

Аппаратный модуль ADALM1000
1 - КМОП матрица CD4007
3 - Конденсаторы 0,1 мкФ
3 - Конденсаторы 0,01 мкФ

Изготовление инверторов на транзисторной матрице CD4007

Ниже на рисунке 2 представлена ​​схема и распиновка CMOS-матрицы CD4007:

Рис. 2.Разводка выводов матрицы CMOS-транзисторов CD4007.

Из одного корпуса CD4007 можно собрать до трех отдельных инверторов.Самый простой способ настройки, показанный на рисунке 3, - это соединение контактов 8 и 13 вместе в качестве выхода инвертора. Контакт 6 будет входом. Обязательно подключите контакт 14 V DD к источнику питания, а контакт 7 V SS к земле.

Второй инвертор создается путем подключения контакта 2 к V DD , контакта 4 к V SS , контакты 1 и 5 соединяются вместе как выход, а контакт 3 - как вход.Третий инвертор создается путем подключения контакта 11 к V DD , контакта 9 к V SS , контакт 12 является выходом, а контакт 10 - входом.

Направления:

Сначала вы должны соединить три инвертора из CD4007 последовательно, чтобы создать своего рода линию задержки, как показано на рисунке 4. Начните с каждого инвертора, имеющего конденсаторную нагрузку 0,1 мкФ. Если в вашем наборе деталей нет трех конденсаторов по 0,1 мкФ, вы можете использовать 2 конденсатора по 0,047 мкФ параллельно.Убедитесь, что для питания схемы используется постоянный источник питания 3,3 В от разъема цифрового ввода / вывода. Прямоугольная волна от CA- V будет подаваться на вход первого инвертора, и задержка каждой ступени будет измеряться путем подключения CB-H в режиме Hi-Z к выходу каждого инвертора.

Рисунок 4 Трехступенчатая линия задержки

Линия задержки Процедура:

Установите AWG A в режим SVMI, сформируйте квадрат. Установите минимальное значение на 0 В и максимальное на 3.3 В . Установите частоту 250 Гц. Установите канал B в режим Hi-Z.

1. С помощью C 1 , C 2 и C 3 , равных 0,1 мкФ, измерьте задержку распространения как нарастающих, так и спадающих фронтов на выходе каждого каскада инвертора. Запишите все свои измерения в лабораторный отчет и зафиксируйте все соответствующие формы сигналов, чтобы также включить их в отчет.

2. Подключите питание к + 5 В и выполните ту же процедуру, что и в (1), для измерения времени задержки распространения.Обязательно увеличьте максимальное значение прямоугольной волны AWG A до 5 В для этих измерений.

3. Снова подключите питание к + 3,3 В, установите все конденсаторы на 0,01 мкФ и снова измерьте время задержки распространения. Если в вашем наборе деталей нет трех конденсаторов по 0,01 мкФ, вы можете использовать 2 конденсатора по 0,0047 мкФ параллельно. Обязательно уменьшите максимальное значение прямоугольной волны AWG A до 3,3 В для этих измерений.

4. Попробуйте измерить задержку при удаленных трех конденсаторах.

Кольцевой генератор Процедура:

Чтобы превратить три линии задержки инвертора в кольцевой генератор, просто подключите выход последнего каскада обратно ко входу первого. При этом обязательно отключите генератор прямоугольных импульсов канала А от вашей схемы. Начните этот шаг с C 1 , C 2 и C 3 , все равны 0,1 мкФ.

Установите источник триггера как CH-B и используйте функцию Auto-Level. На этом этапе вам не нужно отображать канал CH-A, поэтому вы можете отключить график CH-A.Измерьте частоту, используя функцию измерения частоты для CH-B в раскрывающемся меню Meas. Перед измерением убедитесь, что на экране прослеживается не менее 10 циклов колебаний.

1. Насколько хорошо ваше измерение периода (1 / частота) соответствует сумме времен перехода инвертора, измеренных в эксперименте с линией задержки.

2. Подключите питание к + 5В и выполните ту же процедуру, что и в (1), чтобы измерить частоту колебаний. Как эта частота соотносится с частотой, полученной на шаге 1?

3.Подключите питание обратно к + 3,3 В, установите все конденсаторы на 0,01 мкФ и снова измерьте частоту колебаний генератора. Эта частота, вероятно, будет выше, как вы думаете, почему это так?

4. Основываясь на времени задержки, измеренном на этапе 4 линии задержки, спрогнозируйте частоту, на которой будет колебаться цепь при удаленных конденсаторах. Попробуйте это и посмотрите, что произойдет.

Выходной сигнал кольцевого генератора представляет собой не очень хорошую прямоугольную волну с резкими временами нарастания и спада и выходом, который полностью колеблется от земли до напряжения источника питания.В качестве дополнительного кредита используйте транзистор ZVN3310 NMOS и транзистор ZVP2210A PMOS для создания другого инвертора CMOS. Подключите выход кольцевого генератора ко входу вашего нового инвертора и наблюдайте за буферизованным (усиленным) сигналом на выходе. Насколько этот сигнал ближе к прямоугольной волне?

Для дальнейшего чтения:

Кольцевой генератор

Вернуться к лабораторной работе Содержание

Как кварцевые генераторы работают с обратной связью, состоящей из инверторов CMOS?

Для того, чтобы кварцевый генератор работал, должен существовать тракт обратной связи с правильно разработанными спецификациями, чтобы все работали должным образом. В общих чертах, основная форма этой системы управления выглядит следующим образом:

Где передаточная функция этой системы управления:

$$ \ frac {Vout (s)} {Vin (s)} = T (s) = \ frac {G (s)} {1 + k (s) G (s)} $$

Теория колебательного контура этого типа такова, что если мы сделаем

$$ k (s) G (s) = -1 $$

Тогда у нас будет

$$ T (s) = \ frac {G (s)} {0} = \ infty $$

И с нулевым входом в систему (т.е. только автономная обратная связь)

$$ Vout (s) = 0 * \ infty $$

Которая не определена, и вместе с обратной связью -1 мы находим систему нестабильной и колеблющейся по своей природе.Практические схемы делают так, что у нас есть фазовый сдвиг , , равный 180 градусов, и коэффициент усиления , , равный 1, что соответствует требованию -1. А именно, путь обратной связи k обеспечивает фазовый сдвиг на 180 градусов, а прямой путь G обеспечивает единичное усиление.

Все это вместе (с кварцевым генератором и фазосдвигающей нагрузочной емкостью) дает цепь, которая нестабильна и будет колебаться на резонансной частоте используемого кристалла.


tl; dr

Итак, суть всего этого заключалась в том, чтобы задать простой вопрос. Зная, что коэффициент усиления в прямом тракте должен быть единицей, имеет смысл использовать что-то вроде операционного усилителя, настроенного как повторитель напряжения, или эквивалент. Поскольку осциллятор будет колебаться синусоидальным образом, имеет смысл использовать метод усиления, который отслеживал бы вход. Однако я обнаружил, что в этих схемах, как правило, используются не операционные усилители, а довольно широкополосные КМОП-инверторы (например, CD4049).Типа:

Как могло случиться так, что мы можем использовать инвертор для обеспечения этого единичного усиления без дополнительного фазового сдвига?

В таблице данных для CD4049 указано, что низкое напряжение - это все, что ниже 1 В, в то время как высокое напряжение определяется как более 4 В. Тем не менее, как это можно считать достаточным в качестве усилителя с единичным усилением, когда выходной сигнал ВЫСОКИЙ или НИЗКИЙ, а на самом деле не отслеживает вход , как можно было бы ожидать от чего-то вроде повторителя напряжения?

Я фактически сконструировал и измерил эту схему; вот результаты.

Осциллограф

- кварцевый генератор, не выдающий истинную прямоугольную волну

TL; DR; Сочетание плохой техники измерения, развязки и макетов заставляет вас видеть то, чего на самом деле не было бы в правильной схеме.

Лучше всего припаять ваш генератор к куску вероупора с подходящим разделительным конденсатором (керамическим) и осторожно и непосредственно без кусочков провода.

Если это не удается, попробуйте добавить керамический разделительный конденсатор и сделать все провода на макетной плате как можно короче, чтобы свести к минимуму паразиты.Однако вы, вероятно, обнаружите, что 10 МГц - это слишком быстро, чтобы использовать его на макетной плате.



Ниже рассказывается обо всех замечательных вещах, которые способствуют тому, что ваш сигнал выглядит странно на вашем телескопе.


Гармоники сигнала

С сигналом 10 МГц у вас есть нечетные гармоники, которые теоретически простираются до бесконечности. На практике, чтобы увидеть относительно прямоугольный сигнал, вам нужно учитывать как минимум пятую гармонику - в вашем случае 50 МГц.

Однако на этом их не заканчивается. Ваш генератор будет иметь относительно быстрое время нарастания - порядка наносекунд. Время нарастания 10 нс соответствует частоте 100 МГц. Итак, в вашем сигнале много гармоник высокого порядка.

Даже если у вас есть идеальная настройка измерения, вы все равно ограничены доступной полосой пропускания вашего измерительного устройства. Для сигнала 40 МГц он будет еще выше, и почему вы просто видите синусоидальный сигнал на вашем осциллографе для этого осциллятора.


Схема схемы

На высоких частотах вы должны учитывать влияние линии передачи на ваши сигналы, например, отражения от несоответствия импеданса. Мы установили, что ваш сигнал имеет много высокочастотных компонентов, поэтому это применимо.

Вы поместили генератор на макетную плату, что уже является большой проблемой. На макетной плате нет контролируемого импеданса. Вместо этого между различными соединительными планками есть огромные паразиты. Фактически ваша макетная плата будет действовать как огромная ужасная нагрузка (технический термин) на сигнал и искажать его.

У вас также нет реальной развязки на вашем кристалле. Нет, электролитический конденсатор не является развязывающим конденсатором.Их сопротивление слишком велико, чтобы быть полезными в этой роли. Вам нужен керамический колпачок порядка 100 нФ и для оптимальной производительности меньшие значения параллельно (я не буду вдаваться в подробности почему, пока давайте остановимся на одном).

В идеале вы бы все это выложили на печатную плату. По крайней мере, кусок припаянного верборда. Беспаечные макеты - это игрушки (ну ладно, они есть, но это не то).


Методика измерений

Вы пытаетесь измерить высокочастотный сигнал, используя два случайных отрезка провода и штыревой заземляющий провод.Это плохая техника (не предназначенная как оскорбление) и приведет к плохим результатам.

Ваши провода будут действовать как маленькие катушки индуктивности, которые будут добавлять дополнительные паразиты к сигналу вместе с плохим откликом макета. На низких частотах эти паразиты не являются серьезной проблемой. Но вы не измеряете низкие частоты.

В идеале ваша схема должна быть размещена на чем-то, что вы можете правильно исследовать, например, на плате или печатной плате. Затем вы снимаете зажим с конца зонда и измеряете сигнал напрямую, без проводов.Вы не можете этого сделать здесь - , а не , пытайтесь воткнуть наконечник зонда вашего прицела в макетную плату, вы повредите зонд. Однако вы можете прикоснуться щупом к штифту осциллятора, если он доступен.

Зонды

Scope также обычно поставляются с набором принадлежностей, который включает небольшое пружинное устройство. Он скользит по концу зонда и обеспечивает короткое пружинящее заземление. Для измерения более высоких частот вы снимаете черный зажим типа «крокодил» (он должен оторваться от датчика) и используйте маленький пружинный зажим для заземления как можно ближе к сигналу.Это снижает индуктивность и улучшает ваши измерения.


Отражения сигнала

Конечный результат макета, кусочков провода, отсутствия согласования импеданса и техники проверки состоит в том, что ваш сигнал начинает странным образом отражаться и отражаться.

Вместо того, чтобы все гармоники перемещались вместе по фазе и с правильной амплитудой, более высокие порядки начинают ослабевать и сдвигаться по фазе относительно других гармоник. Это искажает сигнал.

Затем по проводу проходят сигналы, обнаруживающие несоответствие импеданса. Вы можете думать об этом как об эхо, когда вы издаете звук в каменном здании, твердые стены заставляют звук отражаться. То же самое происходит с электрическими сигналами при несоответствии импеданса - вы получаете отражения. Эти отражения накладываются на сигнал и вызывают странные и чудесные искажения.

Схема

, принципиальная схема и ее приложения

Генератор используется для генерации сигнала определенной частоты, и они полезны для синхронизации процесса вычислений в цифровых системах.Это электронная схема, которая выдает непрерывные сигналы без какого-либо входного сигнала. Генератор преобразует сигнал постоянного тока в переменную форму сигнала с желаемой частотой. Существуют различные типы генераторов в зависимости от компонентов, которые используются в электронных схемах. К различным типам генераторов относятся генератор моста Вина, RC-генератор с фазовым сдвигом, генератор Хартли, генератор, управляемый напряжением, генератор Колпитца, кольцевой генератор, генератор Ганна, кварцевый генератор и т. Д.К концу этой статьи мы узнаем, что такое кольцевой генератор, , производная , схема, частотная формула и приложения.

Что такое кольцевой осциллятор?

Определение кольцевого генератора: «нечетное количество инверторов подключено последовательно с положительной обратной связью, а выход колеблется между двумя уровнями напряжения, 1 или 0, для измерения скорости процесса. Вместо инверторов мы также можем определить его с помощью вентилей НЕ. Эти генераторы имеют нечетное число инверторов.Например, если этот генератор имеет 3 инвертора, он называется трехкаскадным кольцевым генератором. Если число инверторов равно семи, то это семиступенчатый кольцевой генератор. Количество инверторных каскадов в этом генераторе в основном зависит от частоты, которую мы хотим генерировать из этого генератора.


Схема кольцевого генератора

Конструкция кольцевого генератора может быть выполнена с использованием трех инверторов. Если генератор используется с одинарным каскадом, то колебаний и усиления будет недостаточно.Если генератор имеет два инвертора, то колебания и коэффициент усиления системы немного больше, чем у одноступенчатого кольцевого генератора. Итак, этот трехступенчатый генератор имеет три инвертора, которые последовательно соединены системой положительной обратной связи. Так что колебаний и усиления системы достаточно. Это причина выбора трехступенчатого генератора.

«Кольцевой генератор использует нечетное количество инверторов для достижения большего усиления, чем один инвертирующий усилитель.Инвертор дает задержку входному сигналу, и если количество инверторов увеличивается, частота генератора будет уменьшаться. Таким образом, желаемая частота генератора зависит от количества инверторных каскадов генератора ».

Формула s частоты колебаний для этого генератора

частота кольцевого генератора

Здесь T = временная задержка для одного инвертора

n = количество инверторов в генераторе

Схема кольцевого генератора

На двух диаграммах выше показаны схема и формы выходных сигналов для 3-ступенчатого кольцевого генератора.Здесь размер PMOS вдвое больше, чем у NMOS. Размер NMOS составляет 1,05, а PMOS - 2,1

ring-generator-layout

Исходя из этих значений, период времени трехкаскадного кольцевого генератора составляет 1,52 нс. К этому периоду времени можно сказать, что этот генератор может выдавать сигналы с частотой диапазона 657,8 МГц. Чтобы сгенерировать сигнал, который меньше этой частоты, мы должны добавить к этому генератору больше инверторных каскадов. При этом задержка увеличится, а рабочая частота уменьшится.Например, для генерации сигналов с частотой 100 МГц или ниже частоты к этому генератору необходимо добавить 20 ступеней инвертора.

кольцевой генератор-выход2

На рисунке ниже показана схема кольцевого генератора. Это 71-ступенчатый генератор для генерации сигнала с частотой 27 МГц. Инверторы, которые используются в этом генераторе, подключаются с помощью контакта L1M1 и PYL1. С помощью этого контакта входы и выходы инверторов соединяются вместе. А вывод Vdd предназначен для подключения источника.

ring-осциллятор-layout-71-stage

Кольцевой осциллятор на транзисторе

Кольцевой генератор представляет собой комбинацию инверторов, соединенных последовательно с помощью обратной связи. И выход заключительного каскада снова подключается к начальному каскаду генератора. Это можно сделать и с помощью транзисторной реализации. На рисунке ниже показана имплантация кольцевого генератора с транзистором CMOS.

кольцевой генератор с использованием транзисторов
  • Вход на этот генератор может подаваться через контакт 6 и контакт 14, подключенный к Vdd, а контакт 7 - к земле.
  • C1, C2 и C3 - конденсаторы емкостью 0,1 мкФ.
  • Здесь на вывод 14 т.е. должно подаваться напряжение питания 3,3 В.
  • Выход этого генератора может быть получен после порта вывода 12.
  • Установите значение Vdd на 3,3 В и установите частоту на 250 Гц. А конденсаторы C1, C2 и C3 измеряют время нарастания и время спада на каждом выходном каскаде инвертора. Обратите внимание на частоту колебаний.
  • Затем подключите вывод Vdd к 5 В и повторите описанный выше процесс и запишите время задержки распространения и частоту колебаний.
  • Повторите процесс с несколькими уровнями напряжения, тогда мы сможем понять, если напряжение питания увеличивается, задержка затвора (время нарастания и время спада) уменьшается. Если напряжение питания уменьшается, задержка ворот увеличивается.

Формула частоты

На основании количества ступеней инвертора в кольцевых генераторах частота может быть получена по следующей формуле. Здесь также важно время задержки каждого инвертора. Конечная стабильная частота колебаний этого генератора равна

Здесь n указывает количество каскадов инвертора, используемых в этом генераторе.T - время задержки каждой ступени инвертора.

Эта частота генератора зависит только от ступеней времени задержки и количества ступеней, используемых в этом генераторе. Таким образом, время задержки является наиболее важным параметром при определении частоты генератора.

Приложения

Здесь будут обсуждаться несколько приложений этого генератора . Это,

  • Они используются для измерения влияния напряжения и температуры на интегрированный чип.
  • При тестировании пластин эти генераторы предпочтительнее.
  • В синтезаторах частоты применимы эти генераторы.
  • Эти генераторы полезны для восстановления данных при последовательной передаче данных.
  • В контуре фазовой автоподстройки частоты (ФАПЧ) ГУН могут быть сконструированы с использованием этого генератора.

Кольцевой генератор был разработан для генерации желаемой частоты в любых условиях. Частота колебаний зависит от количества ступеней и времени задержки каждой ступени инвертора. И влияние температуры и напряжения этого генератора можно проверить в пяти условиях.Во всех различных условиях испытаний, если температура увеличивается, период времени выхода может быть уменьшен по сравнению с наименьшим значением температуры. Нам необходимо проанализировать фазовый шум и значение джиттера при изменении температуры.

QRP HomeBuilder - QRPHB -: Инверторный кварцевый генератор

Приветствую - короткий, первый пост за 2016 год!

В многочисленных микросхемах синтезатора ВЧ используется инвертор с входными и выходными контактами для создания тактовой частоты опорного кварцевого генератора. Я построил несколько генераторов xtal с дискретными преобразователями микросхем с логическими вентилями серии 74HC, чтобы лучше изучить их.Вы быстро узнаете часто используемую топологию генератора Пирса с 1 подстроечным конденсатором для настройки основной частоты, которая может варьироваться в зависимости от таких факторов, как старение кристалла и реактивные сопротивления затвора, кристалла, держателя кристалла + платы.

Я определил значения 27 пФ и подстроечной крышки путем экспериментов и измерений.

Вверху - кварцевый опорный генератор + буфер с инверторами, построенными на логических элементах NAND. Кристалл хороший 1 - 2013 года постройки; AT- разрез; емкость параллельной нагрузки 20 пФ; фундаментальный 12.8 МГц; измеренный QuL 265K и нулевые паразиты во время моих тестовых свипов. Кроме того, этот кристалл стареет

года. Если я сопоставлю это с некоторыми дешевыми xtals, которые я купил и протестировал на eBay, это ночь против дня. Вы можете найти такие xtals в DDS и других недорогих наборах синтезаторов. Обычно они поставляются в корпусе HC-49S, могут иметь QuL 40-60K - и, что более тревожно, те, которые я измерял, часто демонстрировали сильные, близкие шпоры, чтобы еще больше разрушить и без того скомпрометированный близкий фазовый шум этих недорогих синтезаторы.

Цитата доктора Ульриха Роде «[ВСЕ] элементы в синтезаторе способствуют возникновению шума. Два основных источника шума - это опорный сигнал и ГУН. Фактически, кварцевый генератор или эталон частоты является высокодобротной версией ГУН» [Ссылка 1].

Хотя этот пост не о фазовом шуме; В нашу эпоху низкокачественных "дешевых" кристаллов, я думаю, стоит подумать о малошумящем эталоне при синтезе сигналов для конкретных приложений, требующих низкого фазового шума. Большое спасибо Алексею Луку за то, что прислал мне этот 12.Самоцвет 8 МГц.

Я обнаружил проблему со своей схемой, как показано выше: сильные выбросы на положительном и отрицательном фронтах. Моей задачей было найти способы уменьшить эти всплески и улучшить прямоугольную форму волны, которую можно увидеть в моем DSO

.

Выше - снимок экрана моего DSO-генератора схемы генератора NAND, показанный ранее. Пики краев колеблются на 9 Vpp. В 1 цепи они превышали 10,1 В (размах) или удваивали напряжение постоянного тока между рельсами. Что все это значит?

Я отправил по электронной почте свою схему и измерения профессору Кену Куну, который дал мне несколько отличных предложений, которые я дополню экспериментами и применю в схеме.

Мое любимое замечание от Кена: независимо от того, на какой низкой частоте вы работаете, проектируйте и конструируйте свои схемы так, как будто вы работаете с ними на частоте 1 ГГц. Транзисторы не знают, на какой частоте вы работаете, а многие хорошо работают на частотах в 100 МГц! - «Если схема построена так, чтобы правильно работать на высокой частоте, то она будет отлично работать и на низкой частоте».

Итак, исходя из мудрости Кена и небольшого количества моих размышлений + экспериментов, вот что я сделал:

[1] Поскольку мы работаем с прямоугольным генератором, нечетные гармоники будут иметь большую амплитуду. Третья гармоника на частоте ~ 38,4 МГц была всего на 8-10 дБ ниже основной в некоторых из моих экспериментов в частотной области. Это означает, что колпачок байпаса источника питания должен минимально обходить в нижнюю УКВ и проходить прямо на вывод питания постоянного тока (14) с максимально короткими выводами, чтобы поддерживать его SRF как можно более высоким. В идеале байпасный колпачок должен обеспечивать высокую добротность / низкое ESR на УКВ.

[2] Используйте компактную конструкцию, чтобы уменьшить паразитные C, L, - и минимизировать искажения и время стабилизации при запуске. В частности, короткие провода заземления для 27 пФ и подстроечных колпачков оказались важными для уменьшения моих краевых всплесков. Чем короче провода цепи, тем лучше звенит ИСТИНА здесь.

[3] Хотя в микросхемах синтезатора мы получаем только 1 инвертор с 2 выводами, для внешних генераторов буфер оказывается полезным. Последовательный резистор небольшого размера между выходом генератора и входными контактами буфера служит для гашения любого резонанса в выходной цепи (часто в диапазоне 10 МГц) от возбуждения, которое вызывает всплески, которые вы видите при включении и выключении инвертора. На это влияют случайные L и C вокруг IC.

[4] 10-кратное увеличение емкости пробника осциллографа снижает резонансную частоту и увеличивает РЧ-энергию.Чтобы минимизировать эту нагрузку, вы можете припаять резистор 100 Ом (или около того) к выходному контакту буфера и прикрепить зажим зонда к этому резистору. Поэкспериментируйте со значениями резисторов в [3] и [4], чтобы определить, что лучше всего подходит для вашего стенда.

[5] Заземление крышки 27 пФ и подстроечной крышки должно располагаться как можно ближе к контакту заземления ИС.

[6] Не перегружайте свой кристалл. Я поместил резистор 47 Ом между выходом инвертора и выводом конденсатора / кристалла 27p и определил это значение R экспериментально, наблюдая за диаграммой и частотомером в моем DSO.Поскольку выходное сопротивление драйвера инвертора очень низкое по сравнению с реактивным сопротивлением конденсаторов и кристалла (кристалл, подстроечный резистор и конденсатор 27 пФ образуют комплексный импеданс), резистор изолирует выходной драйвер, а также снижает уровень возбуждения кристалла.

Мой кристалл отличается высокой добротностью, а инвертор 74HC сильно усердствует в этом. Добавление резистора немного уменьшило шипы на краю. Далее я провел тест, в котором я немного увеличил напряжение питания постоянного тока, и мой сигнал выглядел искаженным, а частота немного упала.Резистор 47 Ом устранил эту проблему и стабилизировал генератор инвертора TTL.

Вот последняя схема:


Выше - моя последняя конструкция генератора затвора ТТЛ Пирса с резистором 100 Ом для изоляции пробника 10X DSO во время измерения. На линии 5 В постоянного тока. Резистор 22 мкФ + 100 нФ, затем резистор 33 Ом плюс конденсатор 1 нФ на выводе 14 образуют пи-фильтр для широкополосной фильтрации постоянного тока нижних частот от AF к более низкой VHF. Перепуск УКВ на штыре 14 помогает гасить заострения кромок.

Я узнал еще один момент от Кена о моей более ранней схеме с закороченными входами NAND для создания инвертора.Часто лучше смещать 1 входной логический элемент И-НЕ в высокий уровень, а затем использовать другой вход для соединений обратной связи генератора (работа в режиме инвертора). Это уменьшает вдвое входную емкость, воспринимаемую цепью обратной связи, и может привести к меньшему влиянию настройки на ИС в некоторых приложениях.

Я пробовал это - и, как и когда я подключал буферный инвертор, мне приходилось регулировать колпачок триммера, чтобы либо восстановить высокочастотные колебания, либо установить желаемую частоту генератора в моем счетчике.

Во время моих последних экспериментов я вспомнил, что в 2015 году я купил несколько 74HC14, чтобы построить простой ВЧ-пилообразный генератор для внешнего гашения сверхрегенеративного приемника. 74HC14 имеет 6 инверторов с триггерным входом Шмитта. Я быстро построил свой генератор на этом чипе. Далее я заказал 10 стандартных микросхем шестигранного инвертора 74HC04 для будущих проектов. Логические ИС доставляют массу удовольствия!

Вверху - выход DSO улучшенного кварцевого генератора инвертора. Я вполне доволен выходным напряжением (-ями) и стабильностью колебаний + частоты.

Я также читал и проводил некоторые эксперименты по температурной компенсации. Однако не о чем упоминать. Для справки, вот видео с моей некомпенсированной платой-настольным тактовым сигналом 12,8 МГц в 10-разрядном запеченном опорном частотомере HP.

Вверху - видео снято сразу после включения питания при комнатной температуре. Дрейф (температуры) частоты моей схемы кварцевого генератора инвертора кажется хорошим. Этот кристалл станет отличным эталоном на кристалле для экспериментального проекта ФАПЧ, над которым я работаю.Опорное значение 12,8 МГц делится на 2048 в микросхеме ФАПЧ, чтобы получить разрешение настройки 6250 кГц.

Дополнительные биты и детали


Вверху - Тестирование коммерческого генератора 12,8 МГц от Vectron International. Великолепная инженерия в сочетании с великолепным кристаллом приводит к типичному фазовому шуму -140 дБн / Гц при смещении 10 кГц - идеально для эталонных часов УВЧ.
Вверху - в моей лаборатории и вокруг меня всегда играет музыка. С 2006 года моя любимая певица = Юлия Савичева.Twitter. С декабря по январь я слушал Джулию в поисках творческого вдохновения во время работы над своими экспериментами с ФАПЧ. Нет автонастройки ее голоса; потрясающая группа; трудолюбивая. Она одинаково хорошо звучит вживую или в записи - как здорово!

Ссылки

[1] Синтезатор для микроволновых приложений. Некоторые заметки опубликованы в Интернете доктором Ульрихом Л. Роде. Год неизвестен.

[2] Профессор Кен Кун. Электронная переписка, январь 2016 г. Я искренне благодарю Кена.

[3] Анализ кварцевых генераторов инвертора », RF Design, август.1989, Леонард Л. Кляйнберг, стр 28,29,3l, 32.

[4] Однополюсные генераторы с отрицательным усилением, RF Design, сентябрь 1990 г., Леонард Л. Клейнберг, стр. 35, 36 и 38. Modern Communications

% PDF-1.2 % 209 0 объект > эндобдж xref 209 79 0000000016 00000 н. 0000001949 00000 н. 0000002104 00000 п. 0000002244 00000 п. 0000002300 00000 н. 0000002331 00000 п. 0000003008 00000 п. 0000003278 00000 н. 0000003345 00000 н. 0000003464 00000 н. 0000003590 00000 н. 0000003740 00000 н. 0000003875 00000 н. 0000004090 00000 н. 0000004264 00000 н. 0000004375 00000 н. 0000004567 00000 н. 0000004753 00000 н. 0000004857 00000 н. 0000005061 00000 н. 0000005168 00000 н. 0000005357 00000 н. 0000005498 00000 п. 0000005655 00000 н. 0000005801 00000 п. 0000005998 00000 н. 0000006142 00000 п. 0000006327 00000 н. 0000006435 00000 н. 0000006546 00000 н. 0000006684 00000 п. 0000006822 00000 н. 0000006961 00000 п. 0000007100 00000 н. 0000007239 00000 п. 0000007376 00000 н. 0000007514 00000 н. 0000007652 00000 н. 0000007790 00000 н. 0000007886 00000 н. 0000007981 00000 н. 0000008076 00000 н. 0000008169 00000 н. 0000008262 00000 н. 0000008356 00000 п. 0000008450 00000 н. 0000008544 00000 н. 0000008638 00000 п. 0000008732 00000 н. 0000008826 00000 н. 0000008920 00000 н. 0000009014 00000 н. 0000009108 00000 п. 0000009202 00000 н. 0000009296 00000 н. 0000009390 00000 н. 0000009484 00000 н. 0000009578 00000 н. 0000009673 00000 п. 0000009768 00000 н. 0000009923 00000 н. 0000010027 00000 п. 0000010144 00000 п. 0000010215 00000 п. 0000011251 00000 п. 0000011273 00000 п. 0000011923 00000 п. 0000012163 00000 п. 0000012285 00000 п. 0000019927 00000 п. 0000020038 00000 н. 0000020157 00000 п. 0000020269 00000 н. 0000020472 00000 п. 0000020549 00000 п. 0000020660 00000 п. 0000020778 00000 п. 0000002388 00000 н. 0000002986 00000 н. трейлер ] >> startxref 0 %% EOF 210 0 объект > эндобдж 211 0 объект a_

Генератор прямоугольных импульсов с кварцевым генератором

Gadgetronicx> Электроника> Принципиальные и электрические схемы> Схемы осцилляторов> Генератор прямоугольных импульсов на кварцевом генераторе