+7 495 120-13-73 | 8 800 500-97-74

(для регионов бесплатно)

Автогенератор принцип работы: Устройство и принцип действия генераторов гармонических колебаний

Автогенератор принцип работы: Устройство и принцип действия генераторов гармонических колебаний

Содержание

Устройство и принцип действия генераторов гармонических колебаний

Устройство и принцип действия генераторов  Общие сведения. Электронными генераторами гармонических колебаний называют автоколебательные системы, в которых энер­гия источников питания постоянного тока преобразуется в энергию незатухающих электрических сигналов переменного тока требуемой частоты. Электрические сигналы, формируемые генератором, должны быть стабильными по частоте и амплитуде, синусоидальными по форме. По принципу действия различают генераторы с самовозбуж­дением (автогенераторы) и с внешним (посторонним) возбуждением. Автогенераторы используют в качестве возбудителей колебаний требуемых частот, т. е. задающих генераторов. Получаемые от них колебания поступают в последующие каскады с целью усиления мощности или умножения частоты. Генераторы с внешним возбуж­дением являются по существу усилителями и служат для усиления мощности или умножения частоты высокочастотных колебаний.

Автогенератор представляет собой резонансный усилитель (нагрузкой служит резонансный контур) с положительной обратной связью в котором выполнено условие самовозбуж­дения KР=1.

Если это условие выполняется только для одной частоты, генерируемые колебания имеют синусоидальную форму, если для многих частот, — сложную форму. Обычно это ус­ловие реализуется в генераторах релаксационных (несинусоидаль­ных) колебаний — мультивибраторах, блокннг-генераторах и др.

Принцип действия. Функциональная схема автогенератора состоит из колебательной системы КС (обычно конту­ра), в которой возбуждаются требуемые незатухающие колебания; источника электрической энергии ИЭ (источника питания), благо­даря которому в контуре поддерживаются незатухающие колеба­ния; усилительного элемента УЭ (транзистора или лампы), с по­мощью которого регулируется подача энергии от источника в кон­тур; элемента обратной связи ЭОС, который осуществляет подачу возбуждающего переменного напряжения из выходной цепи во входную.

По способу осуществления обратной связи различают автоге­нераторы с

  • индуктивной (трансформаторной или автотрансформа­торной)
  • емкостной ОС.

Применяют также схемы двухконтурных генераторов с электронной связью и обратной связью через меж­дуэлектродные емкости.Схемы автогенераторов с индуктивной (трансформаторной) обратной связью. При включении источ­ников питания в коллекторной (анодной) цепи транзистора (лам­пы) возникает ток коллектора, который заряжает конденсатор колебательного контура. После заряда конденсатор разряжается на катушку, В результате в контуре LK CK возникают свободные ко­лебания с частотой fо = 1/(2п\/ LKCK), индуктирующие в катушке связи Lc переменное напряжение той же частоты, с которой проис­ходят колебания в контуре. Это напряжение вызывает пульсацию тока коллектора (анода). Переменная составляющая тока воспол­няет потери энергии в контуре, создавая на нем усиленное тран« зистором переменное напряжение.

Процесс возникновения колебаний в генераторе

. В начальный момент (при включении источника пи­тания) свободные колебания в контуре имеют малую амплитуду, поэтому индуктированное этими колебаниями напряжение возбуж­дения на базе транзистора Uб или сетке лампы Uc невелико. После усиления сигнала усилительным элементом ток в контуре iK(i*) воз­растает, в результате чего увеличивается амплитуда напряжения возбуждения U6(Ue), а следовательно, и амплитуда тока в контуре. В установившемся режиме рост тока в контуре ограничивается сопротивлением потерь контура а также затуханием, вносимым в контур за счет прохождения тока по обмотке ОС. Незатухающие колебания в контуре автогенератора установятся лишь при выпол­нении фазового (баланс фаз) и амплитудного (баланс амплитуд) условий самовозбуждения генератора. Фазовое условие сводится к тому, что в схеме генератора долж­на быть установлена положительная ОС между выходной и вход­ной цепями транзистора (лампы). В этом режиме обеспечивается восполнение потерь энергии в контуре. Фазовое условие самовоз­буждения выполняется, если суммарный сдвиг фаз усилительной цепи К и цепи обратной связи 0 составляет 2лп, где-n=0, 1, 2… Фазовое условие удовлетворяется, если переменное напряжение на входе усилительного элемента изменяется в про-тивофазе с переменным напряжением на« контуре выходной цепи.
Обычно резонансное сопротивление параллельного контура име« ет чисто активный характер. При воздействии»на базу (сетку) сиг­нала с частотой, равной частоте резонанса, напряжение на коллек­торе (аноде) будет сдвинуто по фазе на 180° (как в обычном резиг сторном каскаде усиления). Напряжение, индуктируемое в обмотке обратной связи Lc за счет тока Iк, проходящего через контурную катушку LK, равно Uр=±jw0MIк, где М — коэффициент взаимоин­дукции между катушками. Правильная фазировка колебаний дости­гается соответствующим включением в схему концов катушки ОС, при котором U$ = — jwоМIк.  В этом случае общий фазовый сдвиг в схеме фк+фр =0, т. е. установится положительная ОС.

Амплитудное условие самовозбуждения схемы состоит в том, что для возникновения автоколебательного режима затухание сиг­нала, вносимое цепью ОС, должно компенсироваться усилителем. Глубина положительной ОС должна быть такой, чтобы полностью восполнялись потери энергии в контуре. При положительной ОС коэффициент усиления  k$ =K/(1 — pK). Коэффициент передачи цепи ОС, показывающий, какая часть переменного напряжения контура подается на базу (сетку) усили­тельного элемента в установившемся режиме работы генератора. Учитывая, что усилитель с положительной ОС переходит в ре­жим генерации при условии k$ >1, коэффициент передачи цепи ОС, при котором обеспечивается самовозбуждение, р>1/Kуст. Для транзисторной схемы коэффициент усиления на резонансной часто­те в установившемся режиме где S, Ri, м — статические параметры лампы. При удовлетворении условий баланса фаз и амплитуд в схеме автогенератора возможно установление колебательного режима.

Режимы возбуждения. Генерация колебаний зависит от выбора параметров контура и усилительного элемента, а также от началь­ного режима работы. При выборе исходной рабочей точки на пря­молинейной части характеристики получаем мягкий режим самовоз­буждения, при котором достаточно небольшого изменения тока, чтобы развивались колебания. Если рабочая точка выбрана в области нижнего изгиба харак­теристик (при большом напряжении смещения), то крутизна мо­жет оказаться недостаточной для обеспечения генерации при выбран­ном значении коэффициента взаимоиндукции М.

В этом режиме, называемом режимом жесткого самовозбуждения, возбуждение ге­нератора возможно лишь при большой амплитуде напряжения воз­буждения. В транзисторной схеме автогенератора для получения мягкого режима самовозбуждения ,на базу транзистора относительно эмиттера подают- начальное напряжение смещения EСм= — ER2 с делителя R1R2. По мере нарасташш амплитуды коле­баний начинает преобладать падение напряжения на резисторе Ra, поэтому в устанавившемся режиме смещение на базе станет поло­жительным: EСм=IэRэ — ЕВ2. При этом генератор переходит в более экономичный жесткий колебательный режим с малыми углами от­сечки коллекторного тока.

В ламповой схеме генератора  мягкое само­возбуждение с последующим переходом от мягкого режима к жест­кому осуществляется автоматически с помощью цепи Rc Cc, вклю­чаемой в цепь сетки. При этом лампа Л должна работать в режиме сеточных токов. В начальный момент смещение на сетке отсутству­ет, а крутизна велика. С ростом напряжения возбуждения появля-ется сеточный ток, который обеспечивает заданное смещение

Электропитание автогенераторов

. Схемы автогенераторов являются схемами с последовательным питанием. поскольку транзистор (лампа) и колебательный контур LK CK по отношению к источнику £к или Е& включены последовательно и через них проходит постоянная составляющая коллекторного (анод* ного) тока. В этих схемах приближение руки к контуру LK CK (на­пример, при настройке) влияет на его емкость, а следовательно, и частоту. Кроме того, в ламповой схеме контур относительно корпуса находится под сравнительно высоким напряжением анодного источ­ника, что неудобно при обслуживании. Однако схема с последова-тельным питанием содержит меньше блокировочных элементов (кон­денсаторов, дросселей).

В схемах автогенераторов с параллельным питанием транзистор (лампа), контур LKCK и источник пи­тания Ек(Еа) включены параллельно. Принцип действия генератора, собранного по этой схеме, в основном аналогичен принципу действия генератора с последовательным питанием. Разделение переменной и постоянной составляющих коллекторного (анодного) тока дости­гается заградительными дросселями L3 и конденсаторами Ср. . Пере­менная составляющая коллекторного (анодного) тока, для которой дроссель представляет большое, а конденсатор малое сопротивле­ние, в основном проходит через транзистор (лампу) и контур, вос­полняя в нем потери энергии. Если бы в схеме не было дросселя L3, переменная составляющая тока, замыкаясь через источник, не поступала бы в контур и возникновение колебаний было бы невоз­можно. При отсутствии в схеме конденсатора Ср постоянный ток от источника ЕК(Е&), замыкаясь через дроссель L3 и катушку LK, мог бы заметно возрасти и вызвать перегрузку источника и недо­пустимый нагрев катушек L3 и LK.

Принцип работы генератора автомобиля — что такое генератор в машине и зачем он нужен

Функционирование автомобиля обеспечивается через два источника питания: АКБ (распределяет заряд) и автомобильного генератора (вырабатывает заряд). Их принцип работы кардинально отличается. Если АКБ расходует электроэнергию, которая была накоплена ранее, то генератор в авто занимается ее выработкой.

В данной статье вы сможете ознакомиться с тем, какое значение имеет генератор для машины и как он работает.

Что такое генератор в машине

Итак, зачем нужен генератор в машину?

Генератор использовался практически с самого зарождения автомобилестроения. Однако в то время инженерам были доступны только генераторы постоянного тока. Устройство генератора автомобиля такого типа отличалось нестабильностью работы и совсем небольшим объемом мощности.

Все изменилось в 60-х годах ХХ века. На рынке появились селеновые и кремниевые полупроводники, которые позволили инженерам создать новое изобретение ‒ генераторы переменного тока. Новое устройство обладало меньшим весом (в несколько раз). Еще одним преимуществом стала эффективность. При одинаковой нагрузке работа генератора автомобиля переменного тока более стабильно вырабатывала электроэнергию и распределяла между бортовой сетью и аккумулятором. За несколько лет устройство кардинально поменялось. Оборудование стало мощнее, надежнее и стабильнее.

Зачем нужен генератор в машине

Если вы хотите знать, для чего нужен генератор в машине, то сперва следует ознакомиться с его функционалом.

Автомобиль начинает двигаться при запуске. Когда вы поворачиваете ключ, ток из АКБ переходит на стартер.

Основная проблема заключается в том, что АКБ обладает ограниченным запасом энергии. И вот здесь принцип работы генератора автомобиля становится очень полезным. Прибор превращает кинетическую энергию от движения в электроэнергию. Это позволяет подпитать аккумулятор и электросеть транспортного средства.

Генератор в автомобиле ‒ устройство, которое вырабатывает энергию даже при включенном холостом ходу. Но здесь все не так просто и быстро. На максимальный показатель мощности данное оборудование выходит, начиная от 1500 обор./мин. Этот аспект отыгрывает ключевое значение, если речь идет про принцип работы генератора в машине.

Принцип работы генератора автомобиля

Принцип действия автомобильного генератора условно можно поделить на несколько этапов:

  • В первую очередь задействуется щеточно-коллекторный узел. От АКБ к нему переходит энергия, которая попадает дальше контакты.

  • Коленчатый вал раскручивает ротор. Конструкция предусматривает наличие статора, именно эта деталь отвечает за выработку электроэнергии. Когда ротор начинает работать на полную мощность, источником энергии для статора становится генератор.

  • Подпитка сети авто осуществляется через специальный мост, он преобразовывает переменный ток в постоянной, что позволяет избежать перегрузки в сети.

  • В процессе работы показатель напряжения меняется в зависимости от скорости движения ротора через специальный регулятор.

Таким образом устройство авто генератора одновременно обеспечивает работу электросети и увеличивает объем заряда АКБ. Панель машины располагает сигнальной лампочкой. Если она горит, то генератор вышел из строя (разорвался ремень или появилась другая поломка). В таком случае автомобиль поддерживается исключительно от энергии АКБ. Тогда работа авто обеспечивается зарядом, который остался в батарее.

Устройство генератора автомобиля

Давайте разберемся, как устроен генератор автомобиля. Для начала следует отметить, что работа генератора напоминает электромотор с одной разницей, что последний не производит, а потребляет электроэнергию.

Конструкция состоит из целого ряда компонентов. Их знание позволит лучше узнать, что такое генератор в машине.

Корпус

Строение генератора автомобиля начинают рассматривать с корпуса. Это защитный элемент для всех частей устройства. Его составляющими являются две крышки, скрепленные небольшими болтиками.

К главным особенностям корпуса генератора относятся:

  • легкость ‒ для этого используются определенные сплавы из алюминия;

  • вывод тепла;

  • способность игнорировать воздействия магнитного поля.

Корпус оснащается вентиляцией для более эффективного отвода тепла, а также специальными фланцами для крепления. Контакт, выводящий ток из устройства, располагается в его задней части.

Такая конструкция корпуса позволяет лучше понять, как работает автогенератор.

Привод

Если хотите знать, как работает генератор в автомобиле, начать следует с работы привода.

Усилия коленвала передаются на шкив, а тот способствует вращению ротора. При этом шкив вращается быстрее, чем коленвал.

Для передачи крутящего момента ДВС используется специальный ремень. Определенный вид ремня применяется в зависимости от конструкции генератора. В наше время наиболее оптимальным вариантом является поликлиновый ремень.

Если интересен принцип работы автомобильного генератора, то на особенности функционирования привода обратите внимание в первую очередь.

Статор

Работа статора также отыгрывает важную роль, если речь идет о том, как работает автомобильный генератор. Конструкция детали напоминает кольцо. Главной задачей статора является производство электроэнергии из-за возмущений магнитного поля от ротора.

Конструкция статора предусматривает наличие 2 элементов:

  • сердечника ‒ пластинок из стали, которые образовывают собой 36 пазов;

  • обмотки ‒ она навивается на пазы.

Ротор

Принцип работы генератора переменного тока автомобиля также сильно зависит от функционирования этой детали. Она состоит из таких компонентов:

Процесс работы ротора выглядит таким образом:

  1. Обмотка является электромагнитом. Она обеспечивает наличие магнитного поля, которое появляется из-за усилий коленвала.

  2. Сердечники находятся по обе стороны от обмотки. Они используются для регуляции силы магнитного поля, а также его направления.

  3. Контактные кольца обеспечивают передачу энергии на обмотку от АКБ. Чаще всего они изготавливаются из меди, однако существуют также стальные и латунные варианты. Кольца напрямую припаиваются к контактам обмотки.

Регулятор напряжения

Именно эта деталь поспособствовала появлению устройств, которые работают на переменном токе. Она позволяет лучше понять, что такое генератор в автомобиле.

Регулятор поддерживает показатель напряжения в определенных пределах. Сейчас в большинстве случаев используются регуляторы из полупроводников, которые устанавливаются возле щеткодержателей.

Если машина двигается с высокой скоростью, то на статоре напряжение будет достигать 16 вольт. Такой электрический ток выведет из строя электросеть автомобиля, поэтому регулятор снижает напряжение тока, источником которого служит АКБ.

Щеточно-коллекторный узел

Один из самых простых элементов, который влияет на принцип работы генератора авто. Контакты узла соединены с регулятором напряжения, и он часто является с ним одной деталью. Основной задачей щеточного узла является передача электроэнергии на ротор.

Конструкция щеточного узла предусматривает наличие таких деталей: щеткодержатель, щетки из графита, пружины для прижимания.

Диодный мост

Генератор на авто переменного тока не работает без диодного моста. Также называется выпрямительным блоком. Конструкция детали состоит из двух радиаторов с положительным и отрицательным зарядом, а также диодов, которые к ним присоединяются. Основной задачей блока является прием переменного тока и вывод постоянного.

Диоды пропускают электричество только в одном направлении, отсекая таким образом любой ток с обратным полюсом. Выпрямительный блок устанавливается внутрь корпуса генератора на его заднюю крышку. Однако в некоторых моделях он выносится и за пределы корпуса.

Срок службы генератора автомобиля

Выше вы ознакомились с тем, из чего состоит генератор авто, однако для корректной и продолжительной работы владелец транспортного средства должен позаботиться о надлежащем техническом уходе за деталью.

Генератор в машине ‒ это критически важная часть, которая отвечает за правильное распределение энергии между АКБ и бортовой сетью, а также подпитывает уровень заряда аккумуляторной батареи. В среднем срок службы генератора автомобиля ‒ 4 или 5 лет. Если говорить о ресурсе работы, то это около 120 тысяч километров.

Принцип работы автогенератора способствует появлению механических и электрических неисправностей. К основным проблемам, с которыми сталкиваются автолюбители, относятся:

  • обрыв приводного ремня;

  • поломка щеточно-коллекторного узла из-за износа графитовых щеток;

  • поломка обгонной муфты ‒ ресурс работы составляет не больше 100 000 км;

  • неисправности с регулятором напряжения ‒ подвергаются ремонтированию, однако для этого следует отнести его в сервис;

  • подшипники ‒ выходят из строя из-за неправильно натянутого приводного ремня.

Самая опасная проблема – коррозия. Пыль, влага или остатки от автомобильных жидкостей попадают в автогенератор, принцип работы которого только способствует их скапливанию (из-за магнитного поля). Это приводит к полной поломке генератора. Чтобы этого не случилось, позаботьтесь о чистке устройства.

Вот вы и узнали принцип работы генератора в автомобиле, чтобы лучше ухаживать за ним и позволить прослужить ему более продолжительный срок.

Устройство и принцип работы генератора автомобиля.

Схема генератора.

Устройство и принцип работы генератора автомобиля. Схема генератора.

У этого поста — 1 комментарий.

Содержание статьи:

Наша жизнь с бурным ритмом движения сделала привычным для слуха такое слово, как генератор. Вот только каждый воспринимает его по — своему. Кто-то считает, что это программа для компьютера, кто-то уверен, что это радиоэлектронное устройство. Заострим внимание на том, что генератор – это устройство, вырабатывающее электрическую энергию. В конкретном случае речь пойдем об автомобильном генераторе.

Принцип работы генератора.

Основной принцип работы генератора – это преобразование в электрическую энергию механическую. Одновременно устройство служит и для зарядки аккумулятора, когда двигатель работает. Другой немаловажной задачей генератора является обеспечение стабильной работой каждой электрической системы, не допуская разрядки АКБ. К сведению: разрядка обычно происходит, если напряжение становится низким. В противном случае батарея перезаряжается, а это приводит к тому, что она выходит из строя раньше положенного срока. Остановимся более подробно на том, как работает генератор. Принцип его работы относительно прост. Ременная передача двигателя вращает ротор. После начала движения напряжение поступает на обмотку возбуждения, где образуется магнитный поток. За силу тока отвечает реле-регулятор, который обеспечивается увеличением либо уменьшением напряжения на щетки. На выходе напряжение всегда будет колебаться в требуемых пределах, что обычно бывает достаточно для исправной работы аккумулятора.

Функция генератора может быть более объемна, нежели все привыкли считать. Как один из вариантов может быть использован в качестве источника частотозависимого сигнала. Он необходим для системы и служит защитой для двигателя от чересчур опасных высоких частот вращения. Кроме этого генератор поддерживает питание тахометра и других ему подобных систем, напрямую связанных с работой коленчатого вала. Когда поступает сигнал о том, что генератор получает повышенную нагрузку,( он может идти как напрямую в систему управления двигателем либо через бортовой компьютер) происходит следующее. В двигателе увеличивается частота вращения коленчатого вала,( во время работы на холостом ходу), что приводит к улучшению баланса заряда. И как закономерный вывод: отключенное напряжение генератора при разгоне дает возможность разгрузить двигатель, тем самым сокращая само время разгона.

Традиция или компактность — предназначение одно. Виды генераторов.

Конструктивное исполнение делит генераторы на две группы:
• конструкция традиционная;
• компактная конструкция.

Выделим каждой из групп немного внимания.

В первую группу входят устройства, имеющие один вентилятор. Вентилятор располагается непосредственно у приводного шкива. Ко второму относят устройства, оснащенные двумя вентиляторами. Их устанавливают во внутренней полости самого генератора. Стоит отметить, что вне зависимости от конструкции, значительных отличий в принципе работы генератора не существует.

Бережем генератор и не делаем то, что нельзя делать.

Во время работы автомобильного генератора запрещается выполнять следующее:
• Если неисправен выпрямитель, генератор нельзя оставлять подключенным к АКБ.
• Не стоит проверять исправность генератора, напрямую замыкая его на «массу».
• Отключения от батареи вол время работы двигателя категорически запрещено.
• Необходимо беречь генератор от попадания на него тосола, электролита и другой жидкости.

Типовая схема генератора на автомобиле.

Другие похожие статьи:

что это такое и как оно работает / Хабр

Вступление

Сегодня мы попытаемся понять, что же такое генератор Ройера на примере CCFL конвертера, соберем его прототип, а так же изучим принцип работы.

Предыстория

Попал ко мне в руки давеча нерабочий сканер, чинить его не было никакого смысла, поэтому он пошел на запчасти. Снял я с него CCFL (cold cathode fluorescent lamp) лампу, конвертер и решил с ними поиграться.

Но конвертер оказался нерабочим, а так как поиграться очень хотелось, я решил его восстановить. Так как при замене сгоревшего транзистора у китайской платы начали отслаиваться дорожки, я решил сделать свою, заодно поподробнее изучить принцип работы и написать статью на Хабр, может быть кому-то будет интересно.

Схема и принцип работы

Итак, вернемся к Ройеру. Схема, запатентованная в 1954 году Джорджем Х. Ройером, представляет из себя резонансный автогенератор, собранный по топологии пуш-пулл. Вообще, модификаций этой схемы много, но все они отличаются вариациями обмотки связи, и по принципу работы одинаковы. Есть так же генератор Ройера на полевых транзисторах, но это совсем другая схема. В данной статье мы рассматриваем только модифицированный генератор Ройера на биполярных транзисторах, с обмоткой связи без отвода, наиболее часто использующейся в балластах CCFL. Рассмотрим схему:

При подаче питания ток течет к базе транзистора Q2 через резистор R1. Этот резистор служит только для запуска, и с ним связан один момент, но о нем чуть позже. Транзистор Q2 начинает отпираться и через его переход коллектор-эмиттер и часть первичной обмотки начинает течь ток, а также начинает заряжаться конденсатор C1. В этот момент наводится напряжение в обмотке связи, и ток начинает вытекать из базы Q1, втекая в базу Q2. Транзистор Q1 удерживается запертым, а Q2 открывается еще больше, но, поскольку первичная обмотка с контурным конденсатором C1 составляет колебательный контур, через некоторое время заряженный конденсатор C1 начинает отдавать ток в первичную обмотку в обратном направлении, и в обмотке связи ток начинает течь наоборот. Транзисторы Q1 и Q2 меняют свои состояния на противоположные и процесс генерации стабилизируется на резонансной частоте контура, в результате чего в нем образуются синусоидальные колебания, а во вторичной обмотке наводится напряжение. Дроссель L1 накапливает энергию и отдает ее в момент переключения транзисторов, как бы повышая напряжение питания, а так же с конденсатором C2 составляет LC-фильтр.

Плата и компоненты

Через полчаса работы я развел плату и отправил ее травиться (архив с полезностями, в том числе плата в PDF, доступен по ссылке в конце статьи), а сам успел попить чай.

Я немного изменил схему, в частности, поставил PNP транзисторы, поскольку подходящих NPN под рукой не оказалось, а так же добавил второй резистор.

И добавил я его не просто так, помните, я обещал рассказать о резисторе для запуска? В идеале он должен быть несколько десятков килоом, чтобы не влиять на работу, но суметь запустить процесс, а управление транзисторами должно осуществляться исключительно обмоткой связи. Но хитрым китайцам жалко меди, и поэтому в обмотке связи только два витка, и с резистором положенного сопротивления лампа даже не зажигается. Но они ставят резистор более низкого сопротивления, в результате транзистор с эти резистором в базе работает в более нагруженном режиме, он то и сгорел. Я не стал перематывать трансформатор, а поставил более мощные транзисторы и два резистора. Теперь помимо обмотки связи транзисторы отпираются при помощи этих резисторов, в результате мощность балласта повысилась с 4 до 20 ватт, но это предел как для трансформатора, так и для транзисторов.

Испытания

Теперь мы можем снимать дуги и питать CCFL трубки с этого драйвера. Питание схемы 12 вольт.

Архив с полезностями доступен по ссылке.

Буду рад, если статья была полезной или интересной!

принцип работы, схемы и т.д.

Генератор колебаний — это устройство или цепь, преобразующее питание постоянной мощности, такое как постоянный ток в пульсирующий ток или сигнал. Этот преобразованный сигнал может быть переменным током или пульсирующим постоянным током.

Генератор колебаний
Обратите внимание на основы электричества и на приборы электроники.

Транзисторные генераторы колебаний делятся на две группы: синусоидальные генераторы колебаний и несинусоидальные генераторы колебаний.

Синусоидальные генераторы колебаний создают сигнал синусоидальной волны, а несинусоидальные генераторы создают сигнал любого другого типа, кроме синусоидальной волны. Один пример несинусоидального сигнала представляет собой прямоугольная волна.

Устройство генератора колебаний

Все генераторы колебаний (синусоидальный и несинусоидальный) содержат следующие цепи: цепь настройки, цепь усилителя и цепь обратной связи.

Цепь настройки — это цепь, в которой ток течет сначала в одном направлении, а затем в другом направлении в результате зарядки и разрядки конденсатора и расширения и сжатия магнитного поля вокруг катушки. Цепь усилителя создает выходной сигнал, который является увеличенным вариантом входного сигнала. Цепь обратной связи обеспечивает путь для того, чтобы часть выходного сигнала усилителя была возвращена, или подана обратно, на вход схемы усилителя. В случае генератора колебаний часть выходного сигнала с усилителя подается обратно на схему настройки.

Цепи в типовом генераторе колебаний

Цепь настройки может состоять из различных комбинаций сопротивлений, конденсаторов и катушек. Имеется два основных типа цепей настройки: цепочки LC и цепочки RC. Цепь настройки LC состоит из катушки и конденсатора, соединенных параллельно. Цепь настройки RC состоит из сопротивления и катушки, соединенных последовательно, как показано на Рисунке 1-ЗВ.

Типы цепей настройки

Принцип действия генератора синусоидальных колебаний

Когда переключатель разомкнут, постоянный ток больше не подается на конденсатор, так что конденсатор начинает разряжаться. Когда это происходит, ток течет от отрицательной обкладки конденсатора через катушку обратно к другой обкладке конденсатора. Ток, проходящий через катушку, возбуждает магнитное поле вокруг катушки.

Когда конденсатор полностью разряжается, ток через колебательный контур прекращается. В этот момент магнитное поле вокруг катушки достигает максимума. Поскольку больше нет тока через катушку, магнитное поле начинает спадать. Спадающее магнитное поле ведет к тому, что заставляет течь ток, направляя конденсатор в противоположном направлении.

Когда магнитное поле вокруг катушки исчезает полностью, конденсатор снова разряжается и ток течет через катушку в обратном направлении. Ток через катушку снова возбуждает магнитное поле вокруг катушки. Когда конденсатор полностью разряжается, ток через цепь колебательного контура останавливается и магнитное поле вокруг катушки снова исчезает, заряжая конденсатор до его исходной полярности.

Только что описанная последовательность представляет собой одно полное колебание. Колебания будут продолжаться до тех пор, пока в колебательном контуре имеется энергия. Частота, или скорость колебаний в схеме колебательного контура будет зависеть от размера катушки и размера конденсатора. Частота может быть изменена путем изменения размера катушки и/или изменением размера конденсатора. Сопротивление катушки, конденсатора и в проводах, которые связывают компоненты, влияют на длительность времени, в течение которого колебания будут продолжаться. Некоторая часть энергии в цепи используется для того, чтобы преодолеть сопротивления этих компонентов. Поскольку эта энергия меняется, колебания будут уменьшаться или затухать, и в конечном счете они остановятся, когда энергия иссякнет.

мир электроники — RC-генератор

Электронные устройства 

 материалы в категории

Устройство RC-генератора, принцип работы

В статье LC генератор  мы рассмотрели одну из разновидностей генераторов с применением колебательного контура. Такие генераторы применяются в основном лишь на высоких частотах, а вот доля генерации более низких частот применение LC генератора может быть затруднительным. Почему? Давайте вспомним формулу: частота KC-генератора рассчитывается по формуле


То есть: для того чтобы уменьшить частоту генерации необходимо увеличить емкость задающего конденсатора и индуктивность дросселя и то, конечно, повлечет увеличение размеров.
Поэтому для генерации относительно низких частот применяются RC-генераторы 
принцип работы которых мы и рассмотрим.

Схема самого простого RC-генератора (её еще называют схема с трехфазной фазирующей цепочкой), показана на рисунке:

По схеме видно, что это всего-навсего усилитель. Причем он охвачен положительной обратной связью (ПОС): вход его соединен с выходом и поэтому он постоянно находится в самовозбуждении. А частотой RC-генератора управляет так называемая,фазовращающая цепочка, которая состоит из элементов С1R1, C2R2, C3R3.
С помощью одной цепочки из резистора и конденсатора можно получить сдвиг фаз не более чем на 90º. Реально же сдвиг получается близким к 60º. Поэтому для получения сдвига фазы на 180º приходится ставить три цепочки. С выхода последней RC-цепи сигнал подается на базу транзистора.

Работа начинается в момент включения источника питания. Возникающий при этом импульс коллекторного тока содержит широкий и непрерывный спектр частот, в котором обязательно будет и необходимая частота генерации. При этом колебания частоты, на которую настроена фазовращающая цепь, станут незатухающими.  Частота колебаний определяется по формуле:

 

При этом должно соблюдаться условие:

R1=R2=R3=R
C1=C2=C3=C

Такие генераторы способны работать только на фиксированной частоте.

Кроме использования фазовращающей цепи есть еще один, более распространенный вариант. Генератор так-же построен на транзисторном усилителе, но вместо фазовращающей цепочки применен так называемый мост Вина- Робинсона (Фамилия Вин пишется с одной «Н»!!). Вот так он выглядит:


Левая часть схемы- пассивный полосовой RC-фильтр, в точке А снимается выходное напряжение.
Правая часть- как частотно-независимый делитель.
Принято считать, что R1=R2=R, C1=C2=C. Тогда резонансная частота будет определяться следующим выражением:


При этом модуль коэффициента усиления максимален и равен 1/3, а фазовый сдвиг нулевой. Если коэффициент передачи делителя равен коэффициенту передачи полосового фильтра, то на резонансной частоте напряжение между точками А и В будет равно нулю, а ФЧХ на резонансной частоте делает скачок от -90º до +90º. Вообще же должно выполнятся условие:

R3=2R4

Но только вот одна проблема: все это можно рассматривать лишь для идеальных условий. Реально-же все не так уж просто: малейшее отклонение от условия R3=2R4 приведет либо к срыву генерации или к насыщению усилителя. Чтобы было более понятно, давайте подключим мост Вина к операционному усилителю:


Вообще же именно так использовать эту схему не получится, поскольку в любом случае будет разброс параметров моста. Поэтому вместо резистора R4 вводят какое-либо нелинейное или управляемое сопротивление.
К примеру нелинейный резистор: управляемое сопротивление с помощью транзисторов. Или можно еще заменить резистор R4 микромощной лампой накаливания, динамическое сопротивление которой с ростом амплитуды тока увеличивается. Нить накаливания обладает достаточно большой тепловой инерцией, и на частотах несколько сотен герц уже практически не влияет на работу схемы в пределах одного периода.

Генераторы с мостом Вина обладают одним хорошим свойством: если R1 и R2 заменить переменным,( но только сдвоенным), то можно будет регулировать в некоторых пределах частоту генерации.
Можно и емкости С1 и С2 разбить на секции, тогда можно будет переключать диапазоны, а сдвоенным переменным резистором R1R2 плавно регулировать частоту в диапазонах.

Почти практическая схема RC-генератора с мостом Вина на рисунке ниже:


Здесь: переключателем SA1 можно переключать диапазон, а сдвоенным резистором R1 можно регулировать частоту. Усилитель DA2 служит для согласования генератора с нагрузкой.

Источник: naf-st.ru

Устройство и принцип работы автогенератора

У современного автотранспорта два источника электроэнергии: аккумулятор и генератор. От первого из них приводится в действие стартер. При остановленном двигателе от него питаются электроприборы: стояночный свет, замки, стеклоочистители. Когда двигатель запущен, генератор пополняет аккумулятор электроэнергией и наряду с ним снабжает ею все части автомобиля.

Конструкция

Генератор располагается в передней части автомобиля и крепится к двигателю одной или двумя лапами. Вращение от двигателя генератору передается клиноременной передачей. От передаточного отношения зависят габариты устройства.

Различают генераторы обычного строения и компактные или высокоскоростные с увеличенным передаточным отношением. В компактных генераторах применяются поликлиновые ремни, так как повышенное передаточное отношение предъявляет особые требования к прочности ремня. У компактных генераторов иначе выполнена система охлаждения. Она имеет не одну крыльчатку, как у обычной модели, а две. Они расположены внутри корпуса с двух сторон генератора. Составные части генератора выглядят так:

1. Корпус составляют передняя, задняя крышки и статор. Статор складывается из стальных пластин и имеет три обмотки три фазы. Обмотки скреплены звездой или треугольником и выведены к выпрямителю.

2. Ротор включает в себя вал, на него насажены полюса с обмотками возбуждения и подшипники. В передней области расположен шкив, а напротив контактные кольца обмоток возбуждения. Вал ротора, кроме всего прочего, усажен одной или двумя крыльчатками вентиляторов.

3. Выпрямитель включает в себя 6 диодов, размещенных сзади. Регулятор напряжения, представляющий собой электронную схему, располагается там же. Щетки с пружинками располагаются в пластмассовом корпусе в задней крышке устройства.

Как работает генератор?

Данное приспособление отбирает у мотора энергию механическую и трансформирует ее в электричество. После запуска мотора вращение передается ротору генератора. Генератор начинает выдавать электроэнергию в сеть машины. Автомобильные генераторы работают параллельно с аккумуляторами, которые могут выдать только постоянный ток. По этой причине до 60-х годов автотранспорт оснащался генераторами постоянного тока. С изобретением селеновых, а затем кремниевых выпрямителей генераторы переменного тока в комплекте с полупроводниковым выпрямителем заменили предшественников. Это никак не повлияло на остальное электрооборудование автомобиля. В каждый момент времени генератор должен вырабатывать ровно такую мощность, которую требуют включенные потребители независимо от скорости вращения двигателя. За соблюдение баланса мощности электрической системы машины отвечает регулятор напряжения.

Чтобы аккумулятор заряжался от генератора, регулятор настраивается на напряжение, превышающее данное значение у аккумулятора. Этим свойством можно воспользоваться в целях проверки работоспособности генератора, измеряя напряжение до и после старта мотора. После того как аккумулятор зарядился, напряжение на его клеммах повысится, а зарядный ток уменьшается. Генератор обеспечивает работу потребителей автомобиля, а аккумулятор сглаживает пульсации. При полной нагрузке генератора 10% энергии теряется в виде тепла в клиноременной передаче, в роторе и статоре, в выпрямителе.

Регулятор напряжения

Данный элемент следит за напряжением на выходах генератора и температурой воздуха под капотом. В момент включения или отключения потребителей, а также при смене оборотов двигателя изменяется напряжение в сети машины. Обнаружив отклонение, регулятор напряжения увеличивает или уменьшает ток возбуждения статора, тем самым восстанавливает заданное напряжение. Для зарядки аккумулятора при разной температуре требуется разное напряжение. Регулятор следит за температурой воздуха под капотом и увеличивает или уменьшает напряжение, подводимое к аккумулятору.

Прикуривание

Оказать помощь автомобилисту, у которого разряжен аккумулятор, безопаснее с остановленным двигателем. Дело в том, что стартер в момент запуска двигателя потребляет большой ток, что сопровождается большой посадкой напряжения. Работающий генератор не рассчитан на такой ток. Если двигатель не остановить, генератор не поможет аккумулятору, а сам может выйти из строя.

Уход

Автомобильный генератор это надежное устройство, которое не требует больших хлопот в эксплуатации. Следует регулярно очищать его от грязи и проверять натяжение ремня. Разумеется, необходимо соблюдать процедуру техобслуживания, описанную в документации к автомобилю.

Создание и выполнение программного кода по запросу Иваном Магдаленичем, Даниэлем Радошевичем, Тихомиром Ореховачки :: SSRN

Экспертные системы с приложениями (ESWA), том 40, выпуск 8, 15 июня 2013 г., страницы 2845-2857

30 стр. Добавлено: 5 октября 2014 года Последнее изменение: 9 ноября 2014 г.

См. Все статьи Ивана Магдаленича