Многие начинающие сварщики сталкиваются с проблемой розжига дуги. Опытные мастера так же не прочь облегчить этот процесс. Чтобы сварка всегда начиналась ровно и стабильно, придуман осциллятор. Особенно он полезен при сварке нержавеющей стали или цветных металлов.
Осциллятор — что это такое и для чего нужен?
Назначение осциллятора – зажечь и стабилизировать сварочную дугу вне зависимости от условий сварки. Причем этот прибор одинаково эффективен на сварочных аппаратах как постоянного, так и переменного тока. Принцип действия основан на искровой генерации затухающих колебаний.
Схема осциллятора достаточно сложна с точки зрения техники настройки. Однако работает она по простым законам физики.
Основа прибора
Далее вступает в работу колебательный контур, формирующий ток высокой частоты. Внутренние обмотки переходят в режим высокочастотного трансформатора. Частота преобразования 150-200 кГц, при этом напряжение поднимается до 6000 вольт.
Высоковольтный осциллятор, что это и как работает смотрите в этом видео
Вторичные характеристики говорят о безопасности осциллятора. Мощность составляет не более 250 Вт, а продолжительность эффективных импульсов – не более 10-30 микросекунд. При этом дуга возбуждается, а при контакте с человеком не протекает ток, опасный для жизни.
Важно! Зная эту особенность осцилляторов, многие сварщики легкомысленно подходят к соблюдению техники безопасности. Это недопустимо – преобразователь может дать сбой, и оператор получит электрическую травму.
По способу возбуждения дуги, есть два варианта работы осцилляторов
Непрерывного действия
Интегрированы в блок питания сварочного аппарата. Возбуждение дуги происходит за счет приложения тока высокой частоты непосредственно к силовым кабелям аппарата. После чего не важно, какой ток выдаст основной блок питания. Дуга все равно остается стабильной.
Импульсного действия
Подключаются последовательно к силовым кабелям. Система не такая сложная, нет необходимости в монтаже дросселей, шунтирующих высокое напряжение и защищающих сварочный аппарат. Эффективно работает со сварочниками переменного тока. Дуга стабильно горит при смене направления тока в каждом полупериоде.
Общий элемент
Сварочный осциллятор своими руками
Убедившись в полезности этого прибора, вы обязательно пожелаете его приобрести. Однако стоимость хорошего осциллятора может превысить цену вашего сварочного аппарата.
При постоянной занятости в роли сварщика, покупка целесообразна, поскольку устройство оптимизирует работу и ускоряет процесс сварки. А если вы расчехляете свой трансформатор несколько раз в году – имеет смысл изготовить самодельный осциллятор.
Подробно как сделать самодельный сварочный осциллятор — видео
Он будет не таким эффективным, как заводской, но качество дуги вырастает в разы. Особенно если у вас не очень качественные электроды.
Осциллятор для инвертора своими руками
Есть опробованная схема, для изготовления которой не придется разыскивать дефицитные детали. Несмотря на простоту исполнения – качество дугообразования ненамного хуже заводских аналогов.
Осциллятор подсоединяется к выходам силовых проводов (электрод и масса). Поскольку данная схема непрерывного действия – подключение параллельное. Можно установить плату внутри сварочного аппарата, соблюдая экранирование от импульсного блока питания. Если есть подходящий корпус – монтаж выполняется в виде отдельного блока.
Важно! Подключение к сети осуществляется только через трансформатор. Иначе, при отключении основного аппарата, осциллятор останется под напряжением. Это опасно.
После сборки схемы, ее необходимо настроить. Калибровка производится по состоянию и устойчивости дуги. Качество дугообразования настраивается подбором номинала тиристоров.
Еще один пример самодельного осциллятора для инвертора — видео.
Дроссель Др 1 наматывается вручную. На кольцо R40 х 25 х 80 из феррита с магнитной проницаемостью М2000НМ, накручивается провод сечением 2,5 квадрата. Трансформатор Т 1 лучше использовать готовый. Отлично подходит строчный трансформатор от старых телевизоров с кинескопом. Например, ТС180-2.
Выключатель S1 размыкает высоковольтную дугу. Для безопасной смены электрода он должен быть разомкнут.
При подключении осциллятора невозможно угадать «полярность» (ноль-фаза). Для контроля правильности соединения используется индикатор МТХ-90. Он должен светиться.
Осциллятор для плазмореза делаем своими руками
Для розжига плазмы в резаке достаточно напряжения 20000 вольт постоянного тока. Поэтому подойдет искровой осциллятор. Чтобы не создавать сложный повышающий трансформатор, проще использовать банальный умножитель напряжения. Сила тока не имеет значения. Схема компактная, и выполняется буквально из бросовых деталей времен СССР.
Осциллятор для плазмореза — видео рекомендации.
Важно! При намотке высоковольтного трансформатора обязательно обеспечьте изоляцию между обмотками. Несмотря на малую мощность, 20 к Вольт легко «прошьют» первичку, и выведут трансформатор из строя.
Чтобы витки обмотки не вибрировали под нагрузкой, трансформатор пропитывается эпоксидной смолой.
Накопительный конденсатор – капризная часть схемы. После перебора нескольких вариантов, лучше всего показал себя «кондер» от стартера для люминесцентных ламп.
Схема управления плазморезом и осциллятором
При замыкании стартовой кнопки S3 включается схема блока питания инвертора плазмореза. Одновременно подается питание на схему осциллятора.
Время его работы определено разрядом конденсатора С5. Затем закрываются транзисторы Т7 и Т8, питание осциллятора прекращается. Цикл длится 2-3 секунды, за это время дуга плазмореза становится устойчивой.
После размыкания кнопки S3 конденсатор С5 перезаряжается, и система готова к повторному циклу запуска плазмотрона.
Осциллятор из катушки зажигания
Наиболее доступная схема выполняется на автомобильной катушке зажигания.
Однако характеристики бобин не совсем подходят для такой цели. Поэтому требуется тщательный подбор остальных элементов схемы. Можно использовать несколько комбинаций из тиристоров, пока вы не убедитесь в уверенном возбуждении дуги. Несмотря на соблазн изготовить простой осциллятор – это не самая лучшая схема.
Схема осциллятора для сварки алюминия
Как и остальные приборы, осциллятор для сварки алюминия подключается параллельно инвертору
или работает с последовательной схемой
Вывод:
В зависимости от интенсивности использования вашего сварочника, вы можете приобрести осциллятор заводского исполнения, или выбрать одну из предложенных схем.
Насколько полезной была эта статья?
Нажмите на звезду, чтобы оценить! Отправить рейтингСредний рейтинг / 5. Подсчет голосов:
Ощутимая стоимость электротехнического оборудования делает приобретение довольно затруднительным для небогатых людей. Необходимость выполнения сварочных работ принуждает изготавливать осциллятор своими руками для экономии материальных ресурсов.
Порой на производстве или в быту возникает необходимость соединения деталей, материалом изготовления которых является цветной металл или нержавеющая сталь. Существует возможность одновременно со сварочным аппаратом задействовать самодельный осциллятор. Применение несложного устройства позволит избежать временных потерь на зачистку изделий.
Принцип действия осциллятора
Оптимальным вариантом, значительно облегчающим задачу конечной зачистки соединяемых фрагментов и деталей, выступает использование для поставленной цели сварочного осциллятора. Основным предназначением такого приспособления служит образование и поддержание стабильного состояния сварочной дуги без физического контакта электрода с поверхностью изделий.
Принцип действия осциллятора заключается в преобразовании входящего переменного напряжения в короткие высокочастотные импульсы. Их наложение на сварочный ток способствует розжигу дуги.
Рабочий процесс устройства представляется следующими шагами:
Функциональная схема осциллятора
- на обмотки повышающего трансформатора из сети подается ток стандартной частоты;
- начинается зарядка конденсатора колебательного контура;
- при достижении величины заряда, предусмотренной емкостью, происходит пробой разрядника;
- короткое замыкание колебательного контура способствует образованию резонансных колебаний затухающего характера;
- через блокировочный конденсатор, минуя обмотку катушки, ток высокой частоты подводится к сварочной дуге, поддерживая ее в стабильном состоянии.
Большое сопротивление препятствует прохождению через блокировочный конденсатор низкочастотных токов. Это оберегает осциллятор от короткого замыкания, вызванного током сварочного аппарата.
Особенности самодельных осцилляторов
Область применения рассматриваемого устройства распространяется не только на промышленное производство. Самодельный осциллятор подходит и для бытовых нужд. Используется такое оборудование исключительно в комплекте со сварочным аппаратом.
Облегчая процесс поджога дуги, данное электротехническое устройство поддерживает стабильную подачу пламени. Наибольшее распространение получил аппарат промышленного производства марки ОП-240.
Осциллятора ОП-240
Прежде чем начинать изготавливать сварочный осциллятор своими руками, следует определиться с разновидностью оборудования, подходящей конкретному случаю. Существует два типа таких устройств:
Электрическая схема осциллятора
- импульсное, функционирующее на переменном токе;
- непрерывное, использующее для питания стабильное напряжение.
Необходимо учитывать, что непрерывный осциллятор требует последовательного соединения с основным сварочным аппаратом. Импульсный агрегат нуждается в параллельном подключении. Практические наблюдения доказали большую эффективность последовательного соединения (по сравнению с параллельным включением устройства). Это объясняется отсутствием необходимости в монтаже добавочного источника защиты общей электрической цепи.
Простейшая схема самодельного осциллятора
Существует несколько вариантов конструкции рассматриваемого оборудования. Согласно простейшей схеме, изготовить сварочный осциллятор своими руками можно при наличии следующих компонентов:
Элементы осциллятора
- выпрямителя;
- источника питания;
- зарядного блока, дополненного накопителями емкости;
- датчика тока;
- специального устройства, формирующего импульс;
- блока управления;
- высоковольтного трансформатора;
- газового клапана.
Обязательным условием является присутствие в схеме защиты от короткого замыкания, выполненной в виде специального предохранителя. Необходимо обеспечить заземление оборудования за счет дополнительного отвода.
Собственноручное изготовление сварочного осциллятора
Элементарные знания основ электротехники при наличии всех требуемых компонентов конструкции позволяют выполнить необходимые манипуляции своими руками, в привычной домашней обстановке. Изготовление осциллятора рекомендуется начать с повышающего трансформатора, предназначенного для увеличения напряжения до показателя 3000–6000 B.
Осциллятор параллельного и последовательного включения
Сварочным кабелем на ферритовый сердечник наматывается катушка индуктивности, создающая колебательный контур. Один виток провода формирует первичную, а пять витков – вторичную обмотку трансформатора. Внутри контура закрепляется блокировочный конденсатор с разрядником.
Допускается вариант самостоятельного изготовления, при котором сборка осциллятора выполняется на основании катушки зажигания. В этом случае необходимым элементом схемы становится BB диод, следом за которым фиксируется конденсатор. Затем ставится разрядник, предварительно соединенный с первичкой трансформатора.
Правила безопасной эксплуатации
Неправильное подключение или неверный выбор деталей способны привести к необратимым последствиям. Соблюдение следующих мер безопасности позволит сохранить здоровье при работе со сварочным осциллятором:
Правила обслуживания осцилляторов
- на открытой местности во время осадков пользоваться устройством запрещено;
- необходимым условием является обязательный контроль соединения со сварочным аппаратом;
- не допускается начало работы без проверки качества заземления;
- использовать устройство позволительно только в кожухе, снимать который можно при полном отключении питания прибора;
- запыленность помещений или присутствие едких газов с ядовитыми испарениями делает применение сварочного осциллятора недопустимым.
Самостоятельное изготовление устройства не исключает его тестирование после сборки. Перед эксплуатацией прибор требует регистрации и проверки службами электросвязи.
Видео по теме: Осциллятор своими руками
Сваривая аргоном (или любым иным способом сварки) нержавеющую сталь и цветные металлы начинающим сварщикам сложно поддерживать стабильное горение дуги. Такая проблема встречается даже у опытных мастеров, это обусловлено особенностями металла и типа сварки, используемого в работе. Чтобы облегчить задачу можно использовать осциллятор сварочный. Это крайне полезное приспособление, которое используют и домашние умельцы, и мастера на заводе.
Можно купить это устройство в магазине, но мы предлагаем вам сделать осциллятор своими руками. Это не сложно, особенно, если вы обладаете минимальными знаниями электротехники. В этой статье мы подробно расскажем, как сделать осциллятор для сварки своими руками.
Содержание статьи
Конструкция сварочного осциллятора
Сварочные осцилляторы универсальны: они работают и с переменным, и с постоянным током. Суть работы осциллятора заключается в повышении напряжения и повышении частоты электрического тока, оба этих процесса происходят одновременно.
Приведем небольшой пример. Возьмем стандартный сварочный аппарат с напряжением в 220 В, а также электрической частотой тока в 50 Гц. Такие аппараты есть у многих домашних сварщиков. Если такой аппарат использовать в связке с осциллятором, то на выходе мы получим примерно 2500 В и 15000 Гц соответственно. При этом осциллятор создает импульсы, которые продолжаются несколько десятков микросекунд. Стандартная мощность осциллятора примерно 300 Вт, этого достаточно для сварочного аппарата, который мы привели в пример. Именно благодаря особой конструкции осциллятор обеспечивает такое существенное увеличение напряжения и частоты тока. Давайте подробнее остановимся на основных компонентах стандартного осциллятора.
Итак, электрическая схема осциллятора состоит из колебательного контура, который играет роль генератора искр в затухающих колебаниях. Контур состоит из конденсатора и катушки индуктивности (катушка имеет подвижную обмотку), разрядника, повышающего трансформатора и трансформатора высокой частоты. Так же есть дроссельные катушки зажигания, обычно их две штуки.
Дополнительно производители могут встроить компоненты, обеспечивающие повышенную безопасность. Так в современных приборах может быть использован специальный конденсатор, который дополнительно защитит вас от ударов током, а также предохранители, которые разрывают электрическую цепь при неправильной работе аппарата. Для сравнения, в бытовом электрощитке предохранители работают по такому же принципу.
Как видите, в осцилляторе не так много компонентов, отвечающих за его работу. Это значит, что их легко можно найти в магазине и собрать устройство своими руками. Далее мы подробно расскажем, как работает осциллятор. Эта информация понадобится вам для полного понимания сути осциллятора.
Принцип действия
Для лучшего понимания мы разделили этапы работы осциллятора на две стадии:
- Стадия 1. Напряжение проходит по обмотке повышающего трансформатора и затем поступает на конденсатор, тем самым заряжая его. У каждого конденсатора есть своя величина емкости тока, поэтому он мгновенно выдает ток на разрядник, когда заряжен до необходимой величины.
- Стадия 2. Происходит так называемый пробой — резкое возрастание силы тока. Колебательный контур становится закороченным, что приводит к появлению тех самых затухающих колебаний или импульсов. Эти колебания формируют ток высокой частоты, который затем из катушки и блокировочного конденсатора переходит на сварочную дугу.
Это интересно! Благодаря своему устройству блокировочный конденсатор свободно пропускает через себя высокочастотный ток с большим напряжением. При этом он не пропускает ток с низким значением из-за большого сопротивления. Это очень полезная особенность, она защищает осциллятор от короткого замыкания, которое может появиться из-за сварочного аппарата.
Вот и все. В осцилляторе не происходит никаких сложных процессов и нет никаких особенных компонентов. Вся его работа основана на принципах элементарной электротехники. Даже если вы далеки от работы с электрикой, мы рекомендуем изучить эту область. Так вы расширите свои профессиональные навыки и будете лучше понимать принципы электросварки.
Как самому сделать осциллятор
Ниже представлена детальная схема осциллятора для сварки алюминия или иных металлов. Основным элементом схемы является трансформатор, именно он способствует увеличению напряжения с 220 В до необходимого значения.
Также есть колебательный контур, он является одним из важнейших компонентов. В контуре обязательно должен быть блокировочный конденсатор. В колебательный контур также входит разрядник и катушки зажигания. Сам контур генерирует затухающие импульсы высокой частоты, что впоследствии упрощает зажигание сварочной дуги и поддерживает ее стабильное горение.
В нашем осцилляторе основным элементом управления будет специальная кнопка. Она отвечает за включение разрядника и одновременную подачу газа в сварочную зону. Плюсовой и минусовой контакт являются выходными. Плюсовой подается к горелке сварочного аппарата, а минусовой подается к свариваемой детали.
Осцилляторы, изготовленные на заводе или дома своими руками, могут работать по одному из двух принципов: принципу непрерывного или принципу импульсного действия. Первый принцип менее эффективен, поскольку такие осцилляторы нужно использовать с дополнительными устройствами, защищающими от перенапряжения. Импульсное действие предпочтительнее. Такие осцилляторы обеспечивают хорошее горение дуги на протяжении всей работы.
Если вы часто используете в своей работе самодельный осциллятор для сварки алюминия своими руками, то отнеситесь серьезно к технике безопасности. Порой «самоделки» начинающих сварщиков могут работать некорректно, что приводит к печальным последствиям. Не важно, для каких целей вы используете осциллятор: для аргонной сварки на производстве или мелкого домашнего ремонта. В любом случае, нужно соблюдать технику безопасности. При сборке осциллятора используйте только качественные комплектующие и проведите небольшой тест перед началом серьезных сварочных работ.
Вместо заключения
Такое нехитрое приспособление значительно упрощает сварку цветных металлов и нержавейки, ускоряет рабочий процесс и в целом позитивно влияет на качество получаемого сварного шва. Как видите, сделать осциллятор своими руками очень просто, особенно, когда есть наглядная схема. Покупка готового осциллятора в магазине может оказаться довольно дорогостоящей, а это критично для новичков, или мастеров, использующих осциллятор нечасто.
Обязательно попробуйте изготовить это устройство самостоятельно и делитесь этой статьей в социальных сетях. Опытные сварщики могут рассказать в комментариях о своем опыте, как сделать осциллятор для сварки своими руками. А также могут поделиться, какая схема осциллятора для сварки алюминия проще и понятнее. Желаем удачи!
[Всего: 1 Средний: 2/5]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.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:
- 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.
- Две катушки индуктивности, обладающие высоким сопротивлением переменному току, малым — постоянному, выполняют функцию дросселей. На выходе рост напряжения запаздывает, тормозится.
- Ток преобразуется по вольтажу и частотности повышающим трансформатором до 6 кВ. Монтируют модель большой мощности, выдающей частотность до 250 Гц.
- Сформированный импульс на сварочный инвертор передает выходной трансформаторный блок (используется принцип индуктивности).
- В блок управления входят два узла: стабилизатор и пусковой механизм.
- 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.
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.
Для начала подбирается надежный трансформатор, который способен обеспечить увеличенную подачу напряжения от стандартных 220 до 3000 вольт;
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!
зачем нужен, как собрать и правильно использовать
Аргоновая сварка (или любая другая) требует стабильного ведения дуги, пока вы свариваете детали из нержавеющей стали или сплавов цветных металлов.
Начинающим мастерам стабильное горение держать трудно, и даже квалифицированные сварщики часто имеют проблемы с этим.
Всё из-за свойств металлических элементов и технологии сварки, которая используется. С облегчением задания справляется сварочный осциллятор. Его используют и на заводах, и в домашнем/дачном ремонте.
Этот прибор можно найти в строительных магазинах, но можно и сделать самому. Если вы хоть немного разбираетесь в основах электронной техники, задача несложная. Эта статья поможет вам понять, как собрать осциллятор самостоятельно.
Содержание статьиПоказать
КОНСТРУКЦИЯ СВАРОЧНОГО ОСЦИЛЛЯТОРА
Осциллятор для сварки универсальный. Он подходит для работы с постоянным и переменным токами. Его задача — повысить напряжение и частоты импульсов электрического тока сварочной дуги. Оба эти действия прибор совершает одновременно.
Например, у нас есть обычный сварочный аппарат, напряжение которого стандартные 220 вольт, а частота тока около пятидесяти герц. Именно такие устройства используют для бытовой сварки.
Если добавить к такому аппарату осциллятор, напряжение повысится в 10 раз, а частота — в 300!
Сам усилитель пускает короткие импульсы длиною в десятые доли секунды. Для универсального сварочного аппарата подходит осциллятор с мощностью в 300 ватт.
Такой значительный рост напряжения и частоты тока происходит, потому что осциллятор имеет особую конструкцию. Какие компоненты он включает, разберём далее.
Электросхема осцилляторного прибора включает колебательный контур. Он состоит из разрядного элемента, индукционной катушки с движущейся обмоткой, конденсатора, высокочастотного трансформатора и обычного трансформатора.
Для зажигания в него добавлены две дроссельные катушки. Этот контур генерирует новые искры в колебаниях, которые уже затухают.
В приборах, которые штампуют в цехах, часто бывают встроены защитные компоненты. Они защищают сварщика от удара током.
Это может быть конденсатор, который «берёт на себя» лишнее напряжение, или предохранитель, разрывающий цепь, если аппарат начинает работать с помехами.
Предохранители, работающие по этому принципу, используются еще и в домашних электрических щитках.
То есть, осциллятор в целом состоит из небольшого количества элементов. Их можно найти в магазине запчастей или на радиорынке и использовать для того, чтобы собрать усиливающее устройство самостоятельно.
А информация из следующих пунктов поможет вам разораться, как сделать это с умом.
ПРИНЦИП ДЕЙСТВИЯ
Работа осциллятора проходит обычно в два этапа:
- Первый этап. Напряжение от сети доходит до конденсатора через повышающий трансформатор. Так первый заряжается. Конденсаторы имеют разную токовую ёмкость, поэтому тот, на который напряжение поступило, быстро передаёт его на разрядное устройство, если зарядился до максимального уровня.
- Второй этап. Пробой — момент, когда сила тока резко увеличивается. Контур закорачивается, и это вызывает возникновение импульсов или же колебаний, которые затухают. Эти смещения создают высокочастотный ток, который через индукционную катушку и блок-конденсатор «попадает» на сварочную электродугу.
Мы видим, что внутри сварочного осциллятора нет никаких сложных микросхем и запутанных механизмов. Его работа — результат законов простой электронной техники.
Если вы понимаете в электронике не так много, лучше рассмотрите её подробнее. Так вы лучше поймёте закономерности электрической сварки и станете компетентнее в некоторых профессиональных вопросах.
КАК САМОМУ СДЕЛАТЬ ОСЦИЛЛЯТОР
Главный элемент электросхемы осциллятора — трансформатор. Он увеличивает стандартное 220-вольтное напряжение до высоких значений.
В схему включён и обязательный колебательный контур. В его составе обязан быть конденсатор блокировочный. В дополнение, в контуре есть разрядник и катушки, обеспечивающие зажигание.
Этот контур нужен для того, чтобы появлялись импульсы затухания с высокой частотой. Они делают зажигание дуги простым и способствуют тому, чтобы она горела стабильно.
Управляется осциллятор при помощи кнопки. Она будет включать разрядный механизм и делать это одновременно с подачей защитного газа в зону сварки. Контакты «плюс» и «минус» будут направлены на выход.
Первый подают на горелку аппарата сварки, а второй — на деталь, которую сваривают.
Заводские или самодельные усилительные устройства могут работать по двум системам. Первая основана на принципе постоянной подачи. Вторая — на принципе импульсивной работы.
Осцилляторы с постоянной системы нужно использовать только в паре с приборами, которые будут защищать от перегрева — и это их основной недостаток.
С импульсивным принципом такой проблемы нет, поэтому лучше выбирать осцилляторы на его основе. С ними дуга будет ровной и «спокойной» всё время сварки.
Если, сваривая алюминий, вы часто используете осциллятор, сделанный самостоятельно, обращайте особое внимание на технику безопасности. Такие «поделки» могут работать с перебоями и ломаться.
Это часто приводит к плачевным для здоровья последствиям. Не имеет значения, какую методику вы выбрали (аргонодуговую или мелкий ручной ремонт), правила обращения с инструментом одинаково важны.
Собирая осциллятор, не пытайтесь экономить на деталях, покупая их в «подвальных» магазинах, а перед тем, как начать сварку, протестируйте свой новый прибор.
ЗАКЛЮЧЕНИЕ
Упростить сварочный процесс и улучшить качество соединения на цветных металлах и нержавеющей стали можно с помощью простенького самодельного устройства — осциллятора.
Сделать его самому возможно, даже если вы не учились на электрика. Главное — подобрать понятную схему сборки и включить в устройство все нужные компоненты.
Вы можете и купить его в строительном магазине, но иногда это может быть затратно для тех, кто не так часто использует усилители.
Попробовать сделать осциллятор самостоятельно стоит хотя бы раз. Возможно, вам понравится, и вы не сможете остановиться на достигнутом!
Проще говоря, генератор представляет собой схему, которая преобразует энергию постоянного тока от источника питания в мощность переменного тока для нагрузки. Генераторная система построена с использованием как активных, так и пассивных компонентов и используется для получения синусоидальных или любых других повторяющихся сигналов на выходе без какого-либо применения внешнего входного сигнала. Мы обсуждали несколько осцилляторов в наших предыдущих уроках:
Осциллятор имеет любой радиотелевизионный передатчик или приемник или любое лабораторное испытательное оборудование. Это является основным компонентом для получения тактового сигнала . Простое приложение генератора можно увидеть внутри очень распространенного устройства, такого как часы. Часы используют генератор для генерации тактового сигнала с частотой 1 Гц.
Генераторы классифицируются как синусоидальные генераторы или генераторы релаксации в зависимости от формы выходного сигнала. Если генератор генерирует синусоидальную волну с определенной частотой на выходе, генератор называется синусоидальным генератором.Осцилляторы релаксации обеспечивают несинусоидальные волны, такие как прямоугольная или треугольная волна, или любые подобные волны на выходе.
Кроме классификации генераторов на основе выходного сигнала, генераторы могут быть классифицированы с использованием конструкции схемы, такой как генератор с отрицательным сопротивлением, генератор обратной связи и т. Д.
Генератор Хартли является одним из генераторов обратной связи типа LC (индуктивно-конденсаторный), который был изобретен в 1915 году американским инженером Ральфом Хартли.В этом уроке мы обсудим конструкцию и применение осциллятора Хартли .
Цепь танка
Осциллятор Хартли является генератором LC . Генератор LC состоит из резервуарного контура, который является важной частью для создания требуемого колебания. Цепь резервуара использует три компонента, два индуктора и конденсатор. Конденсатор подключен параллельно с двумя последовательными индукторами. Ниже приведена принципиальная схема генератора Harley:
Почему комбинация индуктор-конденсатор называется цепью бака? Потому что схема LC хранит частоту колебаний.В контуре резервуара конденсатор и две последовательные катушки индуктивности заряжаются и разряжаются одна за другой, что вызывает колебания. Время зарядки и разрядки или, другими словами, значение конденсатора и индуктивности является основным определяющим фактором для частоты колебаний.
Транзисторная Hartley Oscillator
На изображении выше показана практическая схема генератора Хартли, где активным компонентом является PNP-транзистор.В цепи выходное напряжение появляется на контуре бака, который подключен к коллектору. Однако напряжение обратной связи также является частью выходного напряжения, которое обозначается как V1, появляющегося через индуктор L1.
Частота прямо пропорциональна отношению значений конденсаторов и индукторов .
Работа цепи генератора Hartley
Активным компонентом в Hartley Oscillator является транзистор.Рабочая точка постоянного тока в активной области характеристик определяется резисторами R1, R2, RE и напряжением питания коллектора VCC. Конденсатор CB — это блокирующий конденсатор, а CE — пасхальный обводной конденсатор.
Транзистор , сконфигурированный в общей конфигурации эмиттера . В этой конфигурации входное и выходное напряжение транзистора имеют фазовый сдвиг на 180 градусов. В схеме выходное напряжение V1 и напряжение обратной связи V2 имеют фазовый сдвиг на 180 градусов.Комбинируя эти два, мы получаем полный фазовый сдвиг на 360 градусов, необходимый для колебаний (называемый критерием Баркгаузена).
Другая важная вещь, чтобы начать колебание внутри схемы без подачи внешнего сигнала, это создать шумовое напряжение внутри цепи. Когда питание включено, создается шумовое напряжение с широким спектром шума, и оно имеет требуемую составляющую напряжения на частоте, необходимой для генератора.
На работу схемы переменного тока не влияет сопротивление R1 и R2 при большом значении сопротивления.Эти два резистора используются для смещения транзистора. Земля и CE используются для невосприимчивости всей цепи, и эти два резистора и конденсатор используются как резистор эмиттера и конденсатор эмиттера.
Работа переменного тока в значительной степени зависит от резонансной частоты контура бака. Частота колебаний может быть определена по следующей формуле:
F = 1 / 2π√L T C
Общая индуктивность контура резервуара составляет L T = L 1 + L 2
Op-Amp На основе генератора Хартли
На изображении выше показан осциллятор Хартли на основе операционного усилителя, в котором конденсатор C1 подключен параллельно с L1 и L2 последовательно.
Операционный усилитель подключен в инвертирующей конфигурации, где резистор R1 и R2 является резистором обратной связи. Усиление напряжения усилителя можно определить по приведенной ниже формуле —
A = - (R2 / R1)
Напряжение обратной связи и выходное напряжение также обозначены в вышеупомянутой схеме генератора Хартли на основе операционного усилителя.
Частота колебаний может быть рассчитана по той же формуле, которая используется в транзисторной секции генератора Хартли.
Генератор Хартли обычно колеблется в диапазоне радиочастот. Частота может быть изменена путем изменения значения индуктора или конденсаторов или обоих. Для выбора переменного компонента конденсаторы выбираются выше индукторов, так как они могут быть легко изменены, чем индукторы. Частота колебаний может изменяться в соотношении 3: 1 для плавных изменений.
Пример генератора Hartley
Предположим, что генератор Хартли с переменной частотой 60–120 кГц состоит из триммерного конденсатора (от 100 до 400 пФ).Цепь бака имеет два индуктора, где значение одного индуктора составляет 39uH. Таким образом, чтобы найти значение другого индуктора, мы будем следовать следующей процедуре:
Частота генератора Хартли составляет
F = 1 / 2π√L T C
В этой ситуации, когда частота колеблется от 60 до 120 кГц, что составляет соотношение 1: 2. Изменение частоты может быть получено с помощью пары катушек, поскольку емкость изменяется в соотношении 100 пФ: 400 пФ, что составляет 1: 4.
Итак, когда частота F равна 60 кГц, емкость составляет 400 пФ.
Сейчас
Итак, общая емкость равна 17,6 мГн, а значение другого индуктора равно
17,6 мГн - 0,039 мГн = 17,56 мГн.
Различия между осциллятором Хартли и осциллятором Колпитса
Осциллятор Колпитса очень похож на осциллятор Хартли, но есть разница в конструкции между этими двумя.Несмотря на то, что у Хартли и Колпитса оба генератора имеют три компонента в контуре резервуара, в генераторе Colpitts используется один индуктор параллельно с двумя последовательно соединенными конденсаторами, тогда как в генераторе Хартли используется совершенно противоположный, один единственный конденсатор параллельно с двумя последовательно соединенными индукторами.
Преимущества и недостатки осциллятора Hartley
Преимущества:
1. Выходная амплитуда не пропорциональна диапазону переменной частоты, и амплитуда остается почти постоянной.
2. Частотой легко управлять, используя триммер вместо фиксированного конденсатора в цепи бака.
3. Хорошо подходит для радиочастотных диапазонов благодаря стабильной генерации радиочастот.
Недостатки
1. Генератор Хартли обеспечивает искаженную синусоидальную волну и не подходит для операций, связанных с чистой синусоидальной волной. Основной причиной этого недостатка является большое количество гармоник, индуцированных на выходе.
2.На низкой частоте значение индуктора становится большим.
Генераторная схема Хартли в основном используется для генерации синусоидальной волны в различных устройствах, таких как радиопередатчик и приемник.
,Основы, дизайн, принцип работы и типы
Большинство бытовых электронных устройств, таких как мобильные телефоны, ТВ, радио, MP3-плееры и т. Д., Представляют собой комбинацию цифровой и аналоговой электроники. Везде, где есть беспроводная передача / прием или аудиосигналы, участвующие в электронном дизайне, нам понадобятся периодические колебательные электронные сигналы, которые называются Осциллирующие сигналы и очень полезны для беспроводной передачи или для выполнения операций, связанных с синхронизацией.
Генератор в электронике обычно относится к схеме, которая способна генерировать сигналы. Эта форма волны может быть синусоидальной, треугольной или даже типа зубьев пилы. Некоторые из наиболее распространенных схем генератора — это схема LC, схема бака и т. Д. Генератор , управляемый напряжением, представляет собой генератор, который генерирует колебательные сигналы (сигналы) с переменной частотой. Частота этого сигнала варьируется в зависимости от величины входного напряжения.Сейчас вы можете представить себе генератор напряжения, управляемый напряжением (VCO), который представляет собой черный ящик, который принимает напряжение переменной величины и выдает выходной сигнал переменной частоты, а частота выходного сигнала прямо пропорциональна величине входного напряжения. , Мы узнаем больше об этом черном ящике и как использовать его в наших проектах в этом уроке.
Принцип работы VCO
Существует много типов схем ГУН ; очень простой можно построить, просто используя конденсатор, индуктор и резистор для создания цепи в баке.Также операционные усилители, мультивибраторы, транзисторы, 555 таймеров также могут быть использованы для построения колебательных контуров . Кроме того, существуют специальные IC-пакеты, такие как LM566, LM567 и т. Д., Которые могут выступать в качестве VCO. Чтобы понять основную идею VCO, давайте рассмотрим генератор RC.
В генераторе RC частота выходной волны зависит от значения конденсатора, используемого в цепи, так как частота задается формулами
Частота (f) = 1/ 2 πRC
Следовательно, в этом случае частота колебаний обратно пропорциональна величине емкости, используемой в цепи.Поэтому теперь, чтобы контролировать выходную частоту и заставить ее работать в качестве VCO, мы должны изменить емкость конденсатора в зависимости от значения входного напряжения. Этого можно добиться с помощью варакторных диодов. Эти диоды изменяют значение емкости на них в зависимости от приложенного напряжения. Пример выходного графика VCO показан ниже.
Предположим, что управляющее напряжение равно Vc, а выходная частота равна fo. Затем при нормальных условиях работы VCO подается номинальное напряжение, для которого VCO генерирует номинальную частоту.Когда входное напряжение (управляющее напряжение) увеличивается, выходная частота увеличивается, и наоборот, это также возможно.
Типы управляемых напряжением генераторов
Существует много типов цепей ГУН, используемых в различных приложениях, но их можно в целом классифицировать на два типа в зависимости от их выходного напряжения.
Гармонические осцилляторы: Если форма сигнала на выходе генератора синусоидальна, то она называется гармоническими осцилляторами.К этой категории относятся цепи RC, LC и Tank. Эти типы генераторов сложнее реализовать, но они лучше устойчивы, чем генератор релаксации. Гармонические осцилляторы также называют линейным генератором, управляемым напряжением.
Осциллятор релаксации: Если выходной сигнал генератора имеет пилообразную или треугольную форму, то генератор называется Осциллятором релаксации. Они сравнительно просты в реализации и, следовательно, наиболее широко используются.Осциллятор релаксации может быть далее классифицирован как
- Генератор с управлением по напряжению
- Заземленный конденсатор Управляемый напряжением генератор
- Кольцо с управляемым напряжением, управляемое напряжением, генератор
Генератор с управлением напряжением — Практическое применение
Как упоминалось ранее, VCO может быть просто сконструирован с использованием пары RC или LC, но в реальных приложениях никто этого не делает.Существует специальная микросхема, которая может генерировать колебания на основе входного напряжения. Одной из таких широко используемых микросхем является LM566 от National Semiconductor.
Эта микросхема способна генерировать как треугольную, так и прямоугольную волну , и номинальную частоту этой волны можно установить с помощью внешнего конденсатора и резистора. Позже эта частота также может изменяться в режиме реального времени в зависимости от входного напряжения, подаваемого на нее.
Схема контактов микросхемы LM566 показана ниже
Микросхема может работать от одного источника питания или от двойной шины питания с рабочим напряжением до 24 В.Контакты 3 и 4 являются выходными контактами, которые дают нам прямоугольную волну и треугольную волну соответственно. Номинальную частоту можно установить, подключив правильное значение конденсатора и резистора к контактам 7 и 6.
Формулы для расчета значений R и C на основе выходной частоты (Fo) задаются формулами
Fo = 2,4 (Vss - Vc) / Ro + Co + Vss
Где,
Vss — это напряжение питания (здесь 12 В), а Vc — управляющее напряжение, подаваемое на вывод 5, в зависимости от величины которого регулируется выходная частота.(Здесь мы сформировали делитель потенциала, используя резистор 1,5 кОм и резистор 10 кОм для подачи постоянного напряжения на вывод 5). Примерная принципиальная схема для LM566 показана ниже
В практических применениях резисторы 1,5 кОм и 10 кОм можно игнорировать, а управляющее напряжение можно напрямую подавать на вывод 5. Вы также можете изменять значения Ro и Co в зависимости от требуемого диапазона выходной частоты. Также см. Таблицу данных, чтобы проверить, насколько линейно изменяется выходная частота относительно входного управляющего напряжения.Значение выходной частоты регулируется с помощью управляющего напряжения (на выводе 5) в соотношении 10: 1, что помогает нам обеспечивать широкий диапазон управления.
Приложения VCO
- Переключение частоты
- Частотные идентификаторы
- Клавиатура Тоновые распознаватели
- Генераторы часов / сигналов / функций
- Используется для построения фазовых петель.
Генератор, управляемый напряжением, является основным функциональным блоком в системе фазовой автоподстройки частоты.Итак, давайте также разберемся с фазовой автоподстройкой частоты , почему это важно и что VCO делает внутри фазовой автоподстройки частоты.
Что такое фазовая автоподстройка частоты (ФАПЧ)?
Phase Locked Loop, также называемый PPL, представляет собой систему управления, в основном состоящую из трех важных блоков. Это фазовый детектор, фильтр нижних частот и генератор, управляемый напряжением. Вместе эти три формируют систему управления, которая постоянно регулирует частоту выходного сигнала в зависимости от частоты входного сигнала.Блок-схема ФАПЧ показана ниже
Система PLL используется в приложениях, где высокая стабильная частота (f OUT ) должна быть получена из нестабильного частотного сигнала (f IN ). Основная функция схемы ФАПЧ — производить выходной сигнал с той же частотой, что и входной сигнал. Это очень важно в беспроводных приложениях, таких как маршрутизаторы, радиочастотные системы передачи, мобильные сети и т. Д.
Фазовый детектор сравнивает входную частоту (f IN ) с выходной частотой (f OUT ), используя предоставленный путь обратной связи.Разница в этих двух сигналах сравнивается и дается в терминах значения напряжения и называется сигналом напряжения ошибки. Этот сигнал напряжения также будет иметь некоторый высокочастотный шум, связанный с ним, который может быть отфильтрован с помощью фильтра низких частот. Затем этот сигнал напряжения подается на ГУН, который, как мы уже знаем, изменяет выходную частоту на основе предоставленного сигнала напряжения (управляющего напряжения).
PLL — Практическое применение
Одной из наиболее часто используемых интегральных схем PLL является LM567 .Это интегральная схема тонального декодера, то есть она слушает тональный сигнал определенного пользователем типа на контакте 3, и если этот тон получен, он соединяет выход (контакт 8) с землей. Таким образом, в основном, для прослушивания всего имеющегося на частоте звука и продолжает сравнивать частоту этих звуковых сигналов с заданной частотой, используя технику PLL. Когда частоты совпадают с выходным контактом, он становится низким. Ниже показан вывод микросхемы LM567, схема очень чувствительна к шуму, поэтому не удивляйтесь, если вы не сможете заставить эту микросхему работать на макете.
Как показано на выводе, ИС состоит из цепи детектора фазы I и Q внутри нее. Эти фазовые детекторы проверяют разницу между установленной частотой и частотой входящего сигнала. Внешние компоненты используются для установки значения этой установленной частоты. Микросхема также состоит из схемы фильтра, которая будет фильтровать шум случайного переключения, но для этого требуется внешний конденсатор, подключенный к контакту 1. Контакт 2 и используется для установки полосы пропускания микросхемы. Чем выше емкость, тем меньше будет емкость. пропускная способность.Контакты 5 и 6 используются для установки значения установленной частоты. Это значение частоты можно рассчитать с помощью приведенных ниже формул
Основная схема для микросхемы LM567 показана ниже.
Входной сигнал, частоту которого необходимо сравнить, подается на вывод 3 через фильтрующий конденсатор со значением 0,01 мкФ. Эта частота сравнивается с установленной частотой. Частота устанавливается с помощью резистора 2,4 кОм (R1) и 0.0033 Конденсатор (C1), эти значения могут быть рассчитаны в соответствии с установленной вами частотой с использованием приведенных выше формул.
Когда входная частота соответствует установленной частоте, выходной контакт (контакт 8) будет заземлен. В противном случае этот штифт останется высоким. Здесь мы использовали резистор (R L ) в качестве нагрузки, но обычно это будет светодиод или зуммер, как того требует конструкция. Таким образом, LM567 использует способность VCO сравнивать частоты , что очень полезно в приложениях, связанных со звуком / беспроводным соединением.
Надеюсь, у вас есть хорошее представление о VCO, если у вас есть какие-либо сомнения, разместите их в разделе комментариев или используйте форумы.
Также проверьте:
,Цепь генератора с фазовым сдвигомRC с использованием операционного усилителя
Генератор с фазовым сдвигом — это электронная схема генератора , которая выдает синусоидальный выходной сигнал. Он может быть спроектирован либо с использованием транзистора, либо с использованием операционного усилителя в качестве инвертирующего усилителя. Как правило, эти генераторы сдвига фаз используются в качестве звуковых генераторов. В RC-генераторе со сдвигом фазы 180-фазный сдвиг генерируется сетью RC, а еще один 180-градусный генерируется операционным усилителем, поэтому результирующая волна инвертируется на 360 градусов.
Помимо генерации синусоидальной волны, они также используются для обеспечения значительного контроля над процессом фазового сдвига. Другие применения генераторов фазового сдвига:
- В аудиогенераторах
- Синусоидальный Инвертор
- Синтез голоса
- единиц GPS
- Музыкальные инструменты.
Прежде чем мы начнем проектировать генератор с фазовым сдвигом, давайте узнаем больше об этом фаза и фазовый сдвиг.
Что такое фаза и фазовый сдвиг?
Фаза — это период полного цикла синусоидальной волны на 360-градусной привязке.Полный цикл определяется как интервал, необходимый для того, чтобы сигнал возвратил произвольное начальное значение. Фаза обозначается как заостренная позиция в этом цикле формы волны. Если мы видим синусоидальную волну, мы можем легко определить фазу.
На изображении выше показан полный волновой цикл. Начальная начальная точка синусоидальной волны составляет 0 градусов по фазе, и если мы идентифицируем каждый положительный и отрицательный пик и 0 точек, мы получим 90, 180, 270, 360-градусную фазу.Таким образом, когда начинается синусоидальный сигнал, это путешествие, кроме 0 градусов ссылки, мы называем это сдвига фазы дифференцировать от 0 градусов ссылки.
Если мы увидим следующее изображение, мы определим, как синусоидальная волна со сдвигом по фазе похожа на…
На этом изображении представлены две волны синусоидального сигнала переменного тока, первая зеленая синусоидальная волна имеет фазу 360 градусов в фазе , но красная, которая сдвинута на 90 градусов относительно фазы зеленого сигнала.
Это фазовое смещение может быть сделано с использованием простой сети RC.
RC Генератор сдвига фазы
Простой RC-генератор с фазовым сдвигом обеспечивает минимальный сдвиг фазы 60 градусов.
На приведенном выше изображении показана однополюсная RC-сеть со сдвигом фаз или лестничная схема , которая сдвигает фазу входного сигнала на 60 градусов или меньше.
В идеале фазовый сдвиг выходной волны RC-цепи должен составлять 90 градусов, но на практике он составляет прибл.60 градусов, так как конденсатор не идеален. Формула для расчета фазового угла сети RC упоминается ниже:
φ = загар -1 (Xc / R)
Где Xc — реактивное сопротивление конденсатора, а R — резистор, подключенный к сети RC.
Если мы каскадируем там RC сеть, мы получим 180-градусный фазовый сдвиг .
Теперь, чтобы создать выход колебаний и синусоидальной волны, нам нужен активный компонент, либо транзистор, либо операционный усилитель в инвертирующей конфигурации.
Если вы хотите узнать больше о RC Phase Shift Oscillator, перейдите по ссылке
Зачем использовать операционный усилитель для RC-генератора смещения фазы вместо транзистора?
Существуют некоторые ограничения в использовании транзистора для построения RC-генератора с фазовым сдвигом:
- Стабильно только для низких частот.
- RC фазовый генератор требует дополнительной схемы для стабилизации амплитуды сигнала.
- Точность частоты не идеальна и не защищена от помех.
- Эффект неблагоприятной нагрузки. Из-за каскадного формирования входной импеданс второго полюса изменяет свойства сопротивления резисторов фильтра первого полюса. Чем больше каскадов фильтров, тем хуже ситуация, поскольку это повлияет на точность вычисленной частоты генератора фазового сдвига.
Из-за затухания на резисторе и конденсаторе потери на каждой ступени увеличиваются, и общая потеря составляет приблизительно 1/29 от входного сигнала.
Поскольку цепь затухает в 1/29, нам нужно восстановить потери.Узнайте больше о них в нашем предыдущем уроке.
RC генератор с фазовым сдвигом с использованием операционного усилителя
Когда мы используем операционный усилитель для RC-генератора, он работает как инвертирующий усилитель. Первоначально входная волна была в сети RC, благодаря чему мы получаем 180-градусный сдвиг фазы. И этот выход RC подается на инвертирующий вывод операционного усилителя.
Теперь, когда мы знаем, что операционный усилитель будет производить сдвиг фазы на 180 градусов, когда он функционирует как инвертирующий усилитель.Таким образом, мы получаем фазовый сдвиг на 360 градусов в выходной синусоиде. Этот RC-генератор с фазовым сдвигом, использующий операционный усилитель, обеспечивает постоянную частоту даже в условиях изменяющейся нагрузки.
Необходимые компоненты
- ИС для операционных усилителей — LM741 Резистор
- — (100 кОм, 10 кОм, 2 кОм, 4,7 кОм)
- Конденсатор — (100 пФ — 3nos)
- Осциллограф
Схема
Моделирование RC-генератора с фазовым сдвигом с использованием операционного усилителя
RC генератор с фазовым сдвигом обеспечивает точный синусоидальный выходной сигнал.Как вы можете видеть в конце видео симуляции, мы установили пробник осциллографа на четыре ступени цепи.
Осциллографический зонд | Волновой Тип |
Первый — A | Входная волна |
Второй — B | Синусоида с фазовым сдвигом на 90 градусов |
Третий — C | Синусоида с фазовым сдвигом на 180 градусов |
Четвертый — D | Выходная волна (синусоида) с фазовым сдвигом на 360 градусов |
Здесь сеть обратной связи предлагает фазовый сдвиг на 180 градусов.Мы получаем 60 градусов от каждой сети RC. И оставшийся сдвиг фазы на 180 градусов генерируется операционным усилителем в инвертирующей конфигурации.
Для расчета частоты колебаний используйте следующую формулу:
F = 1 / 2πRC√2N
Недостаток RC-генератора с фазовым сдвигом, использующего операционный усилитель, заключается в том, что его нельзя использовать для высокочастотных применений. Потому что всякий раз, когда частота слишком высока, реактивное сопротивление конденсатора очень низкое, и оно действует как короткое замыкание.
,