Oscillateur - principe de fonctionnement, types, application

Un système oscillant est appelé oscillateur. C'est-à-dire que les oscillateurs sont des systèmes dans lesquels un indicateur changeant ou plusieurs indicateurs sont périodiquement répétés. Le même mot "oscillateur" vient du latin "oscillo" - swing.

Les oscillateurs jouent un rôle important en physique et en technologie car presque tous les systèmes physiques linéaires peuvent être décrits comme un oscillateur. Des exemples d'oscillateurs les plus simples sont un circuit oscillant et un pendule. Les oscillateurs électriques convertissent le courant continu en courant alternatif et créent des oscillations à la fréquence requise à l'aide d'un circuit de commande.

En utilisant l'exemple d'un circuit oscillant constitué d'une bobine d'inductance L et d'un condensateur de capacité C, il est possible de décrire le processus de base de fonctionnement d'un oscillateur électrique. Un condensateur chargé, immédiatement après avoir connecté ses bornes à la bobine, commence à se décharger à travers elle, tandis que l'énergie du champ électrique du condensateur est progressivement convertie en énergie du champ électromagnétique de la bobine.

Lorsque le condensateur est complètement déchargé, toute son énergie ira dans l'énergie de la bobine, puis la charge continuera à se déplacer à travers la bobine et rechargera le condensateur dans la polarité opposée à ce qu'elle était au départ.

De plus, le condensateur recommencera à se décharger à travers la bobine, mais dans le sens opposé, etc. — chaque période d'oscillation dans le circuit, le processus se répétera jusqu'à ce que les oscillations disparaissent en raison de la dissipation d'énergie sur la résistance de la bobine de fil et dans le diélectrique du condensateur.

D'une manière ou d'une autre, le circuit oscillant de cet exemple est l'oscillateur le plus simple, car les indicateurs suivants y changent périodiquement: la charge dans le condensateur, la différence de potentiel entre les plaques du condensateur, l'intensité du champ électrique dans le diélectrique du condensateur, le courant traversant la bobine et l'induction magnétique de la bobine. Dans ce cas, des oscillations d'amortissement libres se produisent.

Pour que les oscillations oscillatoires ne soient pas amorties, il est nécessaire de reconstituer l'énergie électrique dissipée. Dans le même temps, afin de maintenir une amplitude constante des oscillations dans le circuit, il est nécessaire de contrôler l'électricité entrante afin que l'amplitude ne diminue pas en dessous et n'augmente pas au-dessus d'une valeur donnée. Pour atteindre cet objectif, une boucle de rétroaction est introduite dans le circuit.

De cette manière, l'oscillateur devient un circuit amplificateur à rétroaction positive, où le signal de sortie est partiellement envoyé à l'élément actif du circuit de commande, à la suite de quoi des oscillations sinusoïdales continues d'amplitude et de fréquence constantes sont maintenues dans le circuit.C'est-à-dire que les oscillateurs sinusoïdaux fonctionnent grâce au flux d'énergie des éléments actifs vers les éléments passifs, avec le soutien du processus à partir d'une boucle de rétroaction. Les vibrations ont une forme légèrement variable.

Les oscillateurs sont :

• avec des commentaires positifs ou négatifs ;

• avec forme d'onde sinusoïdale, triangulaire, en dents de scie, rectangulaire ; basse fréquence, radiofréquence, haute fréquence, etc. ;

• RC, LC - oscillateurs, oscillateurs à cristal (quartz);

• oscillateurs à fréquence constante, variable ou réglable.

Oscillateur (générateur) Royer

Pour convertir une tension constante en impulsions rectangulaires ou pour obtenir des oscillations électromagnétiques dans un autre but, vous pouvez utiliser un oscillateur transformateur Royer ou un générateur Royer... Cet appareil comprend une paire de transistors bipolaires VT1 et VT2, une paire de résistances R1 et R2, une paire de condensateurs C1 et C2 ainsi circuit magnétique saturé avec bobines — transformateur T.

Les transistors fonctionnent en mode clé et le circuit magnétique saturé permet une rétroaction positive et, si nécessaire, isole galvaniquement l'enroulement secondaire de la boucle primaire.

Au moment initial, lorsque l'alimentation est activée, de petits courants de collecteur commencent à traverser les transistors à partir de la source Up. L'un des transistors s'ouvrira plus tôt (let VT1), et le flux magnétique traversant les enroulements augmentera et la FEM induite dans les enroulements augmentera en même temps. La FEM dans les enroulements de base 1 et 4 sera telle que le transistor qui a commencé à s'ouvrir en premier (VT1) s'ouvrira et que le transistor avec un courant de démarrage inférieur (VT2) se fermera.

Le courant de collecteur du transistor VT1 et le flux magnétique dans le circuit magnétique continueront d'augmenter jusqu'à la saturation du circuit magnétique, et au moment de la saturation, la FEM dans les enroulements deviendra nulle. Le courant de collecteur VT1 commencera à diminuer, le flux magnétique diminuera.

La polarité de la FEM induite dans les enroulements s'inversera et puisque les enroulements de base sont symétriques, le transistor VT1 commence à se fermer et VT2 commence à s'ouvrir.

Le courant de collecteur du transistor VT2 commencera à augmenter jusqu'à ce que l'augmentation du flux magnétique s'arrête (maintenant dans le sens opposé), et lorsque la FEM dans les enroulements revient à zéro, le courant de collecteur VT2 commence à diminuer, le flux magnétique diminue, l'EMF change de polarité. Le transistor VT2 se fermera, VT1 s'ouvrira et le processus continuera à se répéter cycliquement.

La fréquence des oscillations du générateur Royer est liée aux paramètres de la source d'alimentation et aux caractéristiques du circuit magnétique selon la formule suivante :

Haut — tension d'alimentation ; ω est le nombre de spires de chaque bobine du collecteur ; S est la section transversale du circuit magnétique en cm²; Bn — induction de saturation du noyau.

Étant donné que dans le processus de saturation du circuit magnétique, la FEM dans les enroulements du transformateur sera constante, alors en présence d'un enroulement secondaire auquel une charge est connectée, la FEM prendra la forme d'impulsions rectangulaires. Les résistances dans les circuits de base des transistors stabilisent le fonctionnement du convertisseur et les condensateurs aident à améliorer la forme de la tension de sortie.

Les oscillateurs Royer peuvent fonctionner à des fréquences allant d'unités à des centaines de kilohertz, en fonction des propriétés magnétiques du noyau du transformateur T.

Oscillateurs de soudage

Pour faciliter l'amorçage de l'arc de soudage et maintenir sa stabilité, des oscillateurs de soudage sont utilisés. L'oscillateur de soudage est un générateur de surtension haute fréquence conçu pour fonctionner avec des alimentations conventionnelles en courant alternatif ou continu…. Il s'agit d'un générateur d'étincelles à oscillation amortie basé sur un transformateur élévateur BF avec une tension secondaire de 2 à 3 kV.

En plus du transformateur, le circuit contient un limiteur, un circuit oscillant, des bobines de couplage et un condensateur de blocage. Grâce au circuit oscillant, en tant que composant principal, le transformateur haute fréquence fonctionne.

Les vibrations haute fréquence traversent le transformateur haute fréquence et la tension haute fréquence est appliquée à travers l'espace d'arc. Un condensateur de dérivation empêche la source d'alimentation d'arc d'être contournée. Un starter est également inclus dans le circuit de soudage pour une isolation fiable de la bobine de l'oscillateur des courants HF.

D'une puissance allant jusqu'à 300 W, l'oscillateur de soudage donne des impulsions de plusieurs dizaines de microsecondes, ce qui est largement suffisant pour amorcer un arc lumineux. Le courant haute fréquence et haute tension est simplement superposé au circuit de soudage en fonctionnement.

Les oscillateurs pour le soudage sont de deux types:

• alimentation à impulsions ;

• action continue.

Les excitateurs à oscillateur continu fonctionnent en continu pendant le processus de soudage, amorçant l'arc en superposant un courant auxiliaire haute fréquence (150 à 250 kHz) et haute tension (3000 à 6000 V) à son courant.

Ce courant ne nuira pas au soudeur si les précautions de sécurité sont respectées. L'arc sous l'influence du courant haute fréquence brûle uniformément à une faible valeur du courant de soudage.

Les oscillateurs de soudage les plus efficaces en connexion série, car ils ne nécessitent pas l'installation d'une protection haute tension pour la source. Pendant le fonctionnement, le parafoudre émet un crépitement silencieux à travers un espace allant jusqu'à 2 mm, qui est ajusté avant de commencer à travailler avec une vis spéciale (à ce moment, la fiche est retirée de la prise !).

Le soudage AC utilise des oscillateurs de puissance pulsée pour aider à allumer l'arc tout en inversant la polarité du courant AC.