En vibrationsgivare är en elektromekanisk anordning utformad för att omvandla en lågspänningslikspänning till en växelspänning genom att byta kontakter .
De är uppdelade i effekt- och mätgivare .
Effektvibrationsgivare är utformade för att omvandla lågspänning, till exempel från batterier , till växelspänning, som sedan matas till en transformator , till vars sekundärlindning en likriktare är ansluten . Tidigare användes för att erhålla en hög likspänning (100-400 V ) för att driva anodkretsarna i vakuumrör av elektroniska enheter. För närvarande är de helt ersatta av halvledaromvandlare .
Mätvibrationsgivare används för att omvandla små och ultralåga likspänningar som erhålls från mätsensorer , till exempel termoelement , till växelspänning, som bekvämt förstärks av en växelspänningsförstärkare. På växelspänningsförstärkarens utgång kopplas antingen en faskänslig detektor eller en synkrondetektor på, som omvandlar växelspänningen till DC. En sådan struktur bildar en precisionslikströmsförstärkare , vars temperaturdrift endast bestäms av vibrationsgivarens drift och kan reduceras till bråkdelar av en mikrovolt .
Sådana enheter är ett elektromekaniskt självoscillerande system , inklusive en elektromagnet med en rörlig kärna (armatur) och flera kontakter som styrs av kärnans position. En likström från en lågspänningskälla appliceras på elektromagnetens lindning. Elektromagnetens ferromagnetiska ankare, som attraheras av elektromagnetens ferromagnetiska kärna, öppnar kontakterna genom vilka lågspänning appliceras på denna lindning. Fjädern som är associerad med ankaret återför ankaret till sitt ursprungliga läge. Således oscillerar ankaret med en frekvens på flera tiotals Hz . Andra kontakter som är anslutna till ankaret kopplar periodiskt lågspänningskällan växelvis till den ena eller andra halvan av primärlindningen på uppstegstransformatorn . Som ett resultat flyter en växelström genom primärlindningen . En alternerande högspänning tas bort från transformatorns sekundärlindning. För att omvandla denna växelspänning till en hög likspänning ansluts en likriktare till sekundärlindningen .
För att erhålla en konstant spänning vid utgången, byter en annan grupp av kontakter ( mekanisk likriktare ), ansluten till ankaret på elektromagneten, synkront transformatorns sekundärlindning så att strömriktningen i lasten förblir konstant (synkronomvandlare) , eller växelström från sekundärlindningen tillförs den externa diodlikriktaren (asynkron omvandlare).
Vid mättransduktorer drivs elektromagnetlindningen vanligtvis av en reducerad nätfrekvensspänning. Frekvensen för naturliga mekaniska svängningar hos det rörliga ankaret är avstämt till mekanisk resonans med nätfrekvensen (vanligtvis 50 Hz).
I de tidiga självpipande avskederna ( brännare ), nu föråldrade, användes följande schema. En rörlig kontakt är ansluten till vibrationsgivarens armatur, som växelvis stängs med två fasta sidokontakter. En ingångssignal tillförs en av sidokontakterna och en återkopplingssignal matas till den andra, som tas från reokordet ( potentiometer ), vars skjutreglage (glidkontakt) är mekaniskt ansluten till skrivarens penna. Om det finns olika konstanta spänningar på sidokontakterna, uppträder krusningar på den centrala kontakten, vars amplitud är proportionell mot skillnaden i ingångsspänningar, och fasen återspeglar tecknet på denna skillnad. Om den uppmätta spänningen är större än återkopplingsspänningen, kommer krusningar att uppstå på vibrationsgivarens centrala (växlings-) kontakt i en fas med spänningen som försörjer elektromagneten. Dessa krusningar förstärks med en 90 graders fasförskjutning av en växelspänningsförstärkare. Förstärkt växelspänning tillförs en av lindningarna på en tvåfas asynkron elektrisk motor , den andra matas alltid med en konstant växelspänning i en fas med matningsvibrationsgivaren. Elmotorn är konstruerad så att magnetfälten i dessa två lindningar är inbördes vinkelräta. När spänning uppträder på lindningen som är ansluten till förstärkaren börjar motorrotorn att rotera, och med hjälp av ett system av kablar och remskivor flyttar den glidkontakten på potentiometern och den tillhörande pennan på inspelaren tills den konstanta spänningen tas bort från potentiometern blir motorn lika med den uppmätta. Om den uppmätta spänningen blir mindre än återkopplingsspänningen kommer motorn att rotera i motsatt riktning, eftersom spänningsfaserna på dess lindningar kommer att skiftas inte med 90 grader, utan med -90. Således kompenserar detta elektromekaniska servosystem för felsignalen mellan insignalen och återkopplingssignalen. Enligt denna princip fungerar till exempel KSP-4-inspelaren.
Sådana kretslösningar gör det möjligt att bygga DC-förstärkare med praktiskt taget ingen nolldrift.
Vibrationsgivare användes i stor utsträckning fram till början av 1950-talet. för att driva bärbar och inbyggd lamputrustning - bärbara radio- och bilradioapparater , radiostationer etc. från batterier och galvaniska celler. Sedan visade det sig i många fall vara enklare, mer kompakt och mer kostnadseffektivt än driven av högspänningsanodbatterier . Vibrationsgivare med utspänning upp till 400 V och mer, belastningsström upp till 90 mA producerades . Verkningsgraden nådde 40-80%.
Nackdelarna med kraftvibrationsgivare är den höga nivån av elektriskt impulsljud som genereras av dem, akustiskt brus, låg tillförlitlighet för kontakter och studs av den senare. Vibrationsgivaren krävde noggrann avskärmning, effektiv filtrering av utspänningen, tätning av den mekaniska delen av enheten - vibratorn och kontakter. Vibrationsgivarens resurser översteg vanligtvis inte 1000 timmars kontinuerlig drift på grund av slitage på kontakterna. Därför användes vibrationsgivare praktiskt taget inte för att driva kritiska elektroniska enheter, till exempel militär eller luftfart; i dessa applikationer föredrogs elektriska maskingivare - omformare .
Med utvecklingen av halvledarenheter ersattes vibrationsgivare nästan helt av transistorspänningsomvandlare , som är mycket mer ekonomiska, hållbara och nästan tysta.
Ett annat användningsområde för vibrationsgivare är mätinstrument. Med deras användning byggdes automatiska kompensationssystem, inspelare (till exempel KSP-4), pH-mätare , milli- och mikrovoltmetrar av likström. Senare började omvandlare med en dynamisk kondensator användas. Idag, även från dessa applikationsområden, har vibrationsgivare nästan helt ersatts av halvledarenheter - ultraprecisionsoperationsförstärkare (exempel - K140UD24, K140UD13), som fungerar på samma princip (modulator - AC-spänningsförstärkare - demodulator), men använder beröringsfria kontakter som nycklar snarare än mekaniska kontakter kopplar på MOSFETs .
| Elektriska strömlikriktare | ||
|---|---|---|
| med rörliga delar | ||
| flytande |
| |
| gasutsläpp | ||
| Elektrovakuum | ||
| Halvledare | ||