Частотный преобразователь своими руками схема: Частотный преобразователь: полный обзор функций частотника

Категория: Схем -Добавлено от alexxlab

Содержание

Частотный преобразователь: полный обзор функций частотника

Преобразователем частоты именуют статическую преобразовательную конструкцию, используемую с целью регуляции скорости вращения асинхронного электрического двигателя. Устройства данного типа, работающие на переменном токе, гораздо проще сконструированы, и их легче эксплуатировать в сравнении с двигателями, использующими постоянный ток. Это способствует популяризации асинхронного электродвигателя.

Преобразователь частоты обеспечивает плавность пуска и остановки электрического двигателя. Наиболее уместно его использование для крупного электродвигателя с большой мощностью.

Кроме частотного преобразователя для регуляции вращательной скорости могут применяться: механические вариаторы, гидравлические муфты и т. д. Однако, такие компоненты имеют ряд недостатков:

  • Низкий уровень качества;
  • Сложная конструкция;
  • Высокая себестоимость;
  • Узкий диапазон вариантов рабочей частоты.

Частотный преобразователь для электродвигателя, регулирующий уровень напряжения питающего тока и его частоту, по данным пунктам явно отличается в лучшую сторону. Как результат, КПД преобразования стремится к ста процентам при достаточно низкой угрозе поломок.

Классификация преобразователей частоты

Согласно типу питающего напряжения необходимого для работы частотного преобразователя, существуют устройства следующих групп:

  • Однофазные;
  • Трёхфазные;
  • Высоковольтные.

Преобразователь может быть подключён к электродвигателям следующих типов:

  • Однофазным, имеющим расщеплённые полюса, и однофазным конденсаторным;
  • Трёхфазным, асинхронного типа, работающим с использованием переменного тока.
  • Оснащённых постоянными магнитами.

Существует несколько сфер использования частотного преобразователя:

  • Общепромышленная;
  • Векторное преобразование частоты;
  • Механизмы с насосно-вентиляторным типом нагрузки;
  • Преобразователи частоты в кранах и иных подъёмных механизмах;

Также существуют взрывозащищённые преобразователи, ориентированные на тяжёлые условия эксплуатации, и децентрализованные модели, которые устанавливаются прямо на базе асинхронного электродвигателя.

Особенности устройства преобразователя частоты

Типичная схема, свойственная частотному преобразователю, основана на построении двойного преобразования. Это означает, что устройство состоит из:

  1. Звена постоянного тока, также сформированного из неуправляемого выпрямителя и фильтра;
  2. Силового импульсного инвентора;
  3. Системы управления.

Первый компонент отвечает за преобразование переменного сетевого напряжения в постоянное. После неуправляемого выпрямителя движения тока происходит через транзисторные ключи, обеспечивающие подключение обмотки асинхронного двигателя к положительным и отрицательным выводам звена постоянного тока. Эти транзисторы вместе называются силовым импульсным инвентором. Трёхфазный инвентор, состоящий из шести, осуществляет преобразование выпрямленного напряжения соответственно в трёхфазное переменное значение необходимой частоты и амплитуды, передаваемое на обмотку статора электрического двигателя.

Для компоновки импульсного инвентора предпочтительно использование IGBT-транзисторов (биполярные, имеют затвор), поскольку они являются обладателями достаточно высокой частоты переключения. Это позволяет формировать на выходе синусоидальный сигнал с минимальными искажениями.

Принципы функционирования частотного преобразователя

Регуляция пускового тока может осуществляться вручную, но это увеличивает затраты электропотребления и снижает срок эксплуатации асинхронного двигателя. Обычно без преобразователя напряжения показания до семи раз превышают значение номинала. Определённо, это не самые лучшие условия для эксплуатации.

Принцип работы преобразователей частоты связан со спецификой действия асинхронного электродвигателя. У двигателя подобного вида наблюдается зависимость между вращательной частотой магнитного поля и частотой напряжения питающего тока. В данном моменте и заключается смысл методики частотного управления. Изменяемая преобразователем входная частота напряжения отвечает за регуляцию частоты вращения. Таким образом, диапазон значений выходного напряжения весьма широк.

По принципу работы силового элемента частотные преобразователи можно отнести к следующим категориям:

  • Конструкции, имеющие выраженный промежуточный неуправляемый выпрямитель.
  • Конструкции, имеющие непосредственную связь (без промежуточного звена).

Частотники второго типа появились гораздо раньше, в них силовой компонент представлен управляемым выпрямителем, сконструированным из тиристоров. Формирование выходного сигнала происходит при поочерёдном отпирании тиристоров управляющим узлом. На сегодняшний день такие приборы потеряли свою актуальность.

Что касается частотного преобразователя первого типа, то он примечателен тем, что его можно запитать через внешнее звено постоянного тока. Сам частотник при этом защищается предохранителем быстрого действия. Однако, это делает нежелательным применение контакторов, поскольку данная разновидность коммутации провоцирует возникновение повышенного зарядного тока и выгорание предохранителей.

Работа частотного преобразователя связана с принципом двойного преобразования напряжения:

  1. Регуляция сетевого напряжения через выпрямление и фильтрование (для этого используются конденсаторные системы).
  2. Задействуется электронное управление, устанавливающее заблаговременно выбранную частоту тока.
  3. Происходит образование прямоугольных импульсов, корректируемых при помощи обмотки статора. В результате они преобразуются в синусоиду.

Содержание двух принципов управления преобразователем частоты

Существует диада основных принципов регуляции частотных преобразователей:

  • Принцип скалярного управления.

Преобразователи частоты управляемые по данному принципу имеют низкую себестоимость. Часто применяются в приводах устройств, где степень частоты вращения может регулироваться в соотношении 1:40. Это позволяет адекватно управлять работой насосов, компрессоров, вентиляторов. К тому скалярный метод позволяет осуществлять регуляцию работы сразу нескольких электродвигателей.

  • Векторный принцип.

Имеют максимальное совпадение характеристик асинхронных электроприводов с параметрами приводов ПТ. Этому способствует разделение регуляционных каналов, связанных с потокосцеплением и вращательной скоростью асинхронного двигателя. Частотники, работающие в рамках данной системы управления, более дорогие по цене и применяются в устройствах требующих высокоточного регулирования скорости: станках, лифтах, кранах.

Как и где следует применять частотный преобразователь

Частотный преобразователь позволяет регулировать скорость действия следующих механизмов:

  • Насосов, перекачивающих горячую или холодную воду по системе водоснабжения и обогрева;
  • Вспомогательных агрегатов котельных, тепловых электростанций, ТЭЦ и т.д.;
  • Дробилках, мельницах, мешалках;
  • Песковых и пульповых насосов, используемых на обогатительных фабриках;
  • Лифтовых установок;
  • Разнотипных центрифуг;
  • Производственных линий, создающих ленточные материалы;
  • Кранового и эскалаторного оборудования;
  • Устройств, обеспечивающих силовые манипуляции;
  • Приводов на буровых станках, специализированных приборов и так далее.

Наиболее очевидна польза частотных преобразователей с точки зрения экономии:

  • Оптимальный уровень КПД позволяет вдвое экономить электроэнергию.
  • Количество и качество конечного продукта в производственной значительно возрастает.
  • Комплектующие механизма меньше изнашиваются;
  • Общая длительность эксплуатации оборудования также возрастает.

Как итог, частотный преобразователь отвечает за эффективность и продуктивность функционирования механизмов.

Тонкости выбора частотного преобразователя

Основным значимым параметром, при выборе той или иной модели преобразователя частоты, на сегодняшний день является именно его стоимость. Это обусловлено тем, что только для дорогого устройства характерна максимальная функциональность. Но это не отменяет наличие специфических требований в зависимости от того, для механизма какой категории подбирается преобразователь, поэтому необходимо учитывать:

  • Разновидность и данные по мощности асинхронного электродвигателя, к которому подключается частотник;
  • Насколько точно и в каком диапазоне можно регулировать скорость;
  • Насколько точно осуществляется поддержание момента и скорости вращения на валу электрического двигателя;
  • Соответствие конструкции (формы, размера, пульта управления и так далее) индивидуальным требованиям.

Обязательно также обратить внимание на значение мощности асинхронного электрического двигателя, с которым будет взаимодействовать преобразователь частоты. Если один из параметров (например: величина пускового момента, затрачиваемое на разгон или торможение время) должен соответствовать каким-то особым требованиям, то нужно выбрать устройство более высокого класса, чем потенциально подходящее.

Самостоятельная сборка преобразователя

Чтобы механизм адекватно функционировал, сеть должна обладать весьма широкой вариацией значений напряжения. Это снижает риск поломки устройства при резких скачках.

Частота должна соответствовать производственным запросам. Нижний предел этого параметра позволяет ориентироваться в спектре возможностей регулирования скорости привода. В случае, если требуется расширить частотный диапазон относительно уже имеющегося, то необходимо подобрать модель частотного преобразователя, принцип работы которой относится к векторному типу.

Однако, стандартный рабочий диапазон составляет 10-60 Герц и лишь иногда доходит до 100 Герц.

Далее следует обратить внимание на входы и выходы управления. Процесс применения устройств с достаточно большим количеством разъёмов гораздо более удобен. Но и стоимость от этого возрастает, кроме того, затрудняется настройка. Подобные приборы могут быть оснащены дискретными, цифровыми или аналоговыми разъёмами.

Использование дискретного разъёма позволяет вводить управляющие команды и выводить информацию о течении процесса. Цифровой разъём обеспечивает введение сигналов, подаваемых цифровыми датчиками. Аналоговый разъём предназначен для введения сигнала обеспечивающего обратную связь.

Также следует проверять соответствие характеристик шины управления и возможностей преобразователя. В первую очередь это можно понять по соответствию числа разъёмов. По возможности их должно быть даже больше, чем требуется, чтобы имелся простор для модернизирования.

Если говорить о перегрузочных способностях, то следует предпочесть модели, которые имеют уровень мощности на 15% превышающий данные по мощности у двигателя.

В любом случае всегда нужно как следует изучать прилагающуюся к частотнику документацию. Там можно найти все требуемые сведения о параметрах и характеристиках.

Схема сборки

Следующая последовательность подойдёт для проводки, функционирующей с уровнем напряжения в 220 вольт и на одной фазе. Схема рассчитана на двигатель уровнем мощности не более 1 кВт.

В первую очередь осуществляется соединение обмоток двигателя по принципу «треугольник».

В качестве фундамента преобразователя используется пара плат. Одна из них необходима для блока питания и драйвера. Также туда будут относиться транзисторы и силовые клеммы. Другую плату применяют, чтобы закрепить микроконтроллер и индикатор. Между собой платы контактируют посредством гибкого шлейфа.

Для моделирования импульсного блока питания понадобится стандартная схема, которую можно обнаружить в сети.

Для контроля работы двигателя и напряжения не нужно влиять на ток извне. Тем не менее вполне уместно ввести в устройство линейную развязку с микросхемой.

На общем радиаторе устройства фиксируются транзисторы и диодный мост.

Обязательно потребуются оптроны ОС2-4, которые используются для дублирования кнопок управления. А с помощью ОС-1 выполняются пользовательские функции.

Однофазный преобразователь частоты не нуждается в трансформаторе. В качестве альтернативы  воспользоваться токовым шунтом, который при необходимости дополняется при помощи усилителя DA-1.

При мощности до 400 ватт схема для стабильной работы двигателя не требует установки термодатчика. Уровень сетевого напряжения вполне можно контролировать усилителем DA-1-2.

Для управляющих кнопок необходима защита в виде пластиковых толкателей. Сам процесс управления построен на опторазвязке.

При применении проводов чрезмерной длины, используются помехоподавляющие кольца.

Методика подключения преобразователя частоты к двигателю

Подключение преобразователя возможно только при соблюдении рекомендованной изготовителем комплектации устройства:

  • Сечения определённых типов;
  • Провода определённых типов;
  • Дополнительное оборудование.

К дополнительному оборудованию можно отнести:

  • Реактор ПТ;
  • Тормозной блок;
  • Фильтр (входной/выходной).

Не рекомендовано занижение номинала автоматического выключателя. Даже минимальное несоответствие может привести к хаотичному размыканию цепи, что зачастую сводит ситуацию к тому, что звено постоянного тока выходит из строя, и схема оказывается нарушена. Следует обращать внимание на то, чтобы наконечники проводов были хорошо обжаты.

Зачастую при самостоятельной установке входная и выходная клеммы оказываются перепутаны (хотя общепонятную маркировку преобразователя вполне можно увидеть). Поэтому нужно знать, схема формируется таким образом, что клеммы L1, L2, L3 используются для соединения с питающей сетью, а U, V, W — предназначаются для электродвигателя. Если не соблюсти этого правила, скорее всего придётся всё ремонтировать.

Ввод в эксплуатацию преобразователя частоты Danfoss VLT Micro Drive FC 51


Watch this video on YouTube

Также, поломка гарантирована, если на входы управляющего элемента осуществляется подача напряжения на 220 и 380 вольт.

Уход за преобразователем

Чтобы продлить срок службы ПЧ следует осуществлять за ним соответствующий уход:

  • Отслеживать оседание пыли на внутренних элементах и производить своевременную чистку устройства при помощи компрессора.
  • Удостоверяться в работоспособности узлов, которые используются механизме, и производить их замену, если возникает такая необходимость.
  • Соблюдать адекватную рабочую температуру (не более +40°С) механизма и уровень напряжения на управляющей шине.
  • Регулярно (не реже одного раза за 3 года) обновлять слой термопасты на силовых компонентах устройства.
  • По возможности соблюдать умеренный уровень влажности.

Частотный преобразователь: полный обзор функций частотника

Преобразователем частоты именуют статическую преобразовательную конструкцию, используемую с целью регуляции скорости вращения асинхронного электрического двигателя. Устройства данного типа, работающие на переменном токе, гораздо проще сконструированы, и их легче эксплуатировать в сравнении с двигателями, использующими постоянный ток. Это способствует популяризации асинхронного электродвигателя.

Преобразователь частоты обеспечивает плавность пуска и остановки электрического двигателя. Наиболее уместно его использование для крупного электродвигателя с большой мощностью.

Кроме частотного преобразователя для регуляции вращательной скорости могут применяться: механические вариаторы, гидравлические муфты и т. д. Однако, такие компоненты имеют ряд недостатков:

  • Низкий уровень качества;
  • Сложная конструкция;
  • Высокая себестоимость;
  • Узкий диапазон вариантов рабочей частоты.

Частотный преобразователь для электродвигателя, регулирующий уровень напряжения питающего тока и его частоту, по данным пунктам явно отличается в лучшую сторону. Как результат, КПД преобразования стремится к ста процентам при достаточно низкой угрозе поломок.

Классификация преобразователей частоты

Согласно типу питающего напряжения необходимого для работы частотного преобразователя, существуют устройства следующих групп:

  • Однофазные;
  • Трёхфазные;
  • Высоковольтные.

Преобразователь может быть подключён к электродвигателям следующих типов:

  • Однофазным, имеющим расщеплённые полюса, и однофазным конденсаторным;
  • Трёхфазным, асинхронного типа, работающим с использованием переменного тока.
  • Оснащённых постоянными магнитами.

Существует несколько сфер использования частотного преобразователя:

  • Общепромышленная;
  • Векторное преобразование частоты;
  • Механизмы с насосно-вентиляторным типом нагрузки;
  • Преобразователи частоты в кранах и иных подъёмных механизмах;

Также существуют взрывозащищённые преобразователи, ориентированные на тяжёлые условия эксплуатации, и децентрализованные модели, которые устанавливаются прямо на базе асинхронного электродвигателя.

Особенности устройства преобразователя частоты

Типичная схема, свойственная частотному преобразователю, основана на построении двойного преобразования. Это означает, что устройство состоит из:

  1. Звена постоянного тока, также сформированного из неуправляемого выпрямителя и фильтра;
  2. Силового импульсного инвентора;
  3. Системы управления.

Первый компонент отвечает за преобразование переменного сетевого напряжения в постоянное. После неуправляемого выпрямителя движения тока происходит через транзисторные ключи, обеспечивающие подключение обмотки асинхронного двигателя к положительным и отрицательным выводам звена постоянного тока. Эти транзисторы вместе называются силовым импульсным инвентором. Трёхфазный инвентор, состоящий из шести, осуществляет преобразование выпрямленного напряжения соответственно в трёхфазное переменное значение необходимой частоты и амплитуды, передаваемое на обмотку статора электрического двигателя.

Для компоновки импульсного инвентора предпочтительно использование IGBT-транзисторов (биполярные, имеют затвор), поскольку они являются обладателями достаточно высокой частоты переключения. Это позволяет формировать на выходе синусоидальный сигнал с минимальными искажениями.

Принципы функционирования частотного преобразователя

Регуляция пускового тока может осуществляться вручную, но это увеличивает затраты электропотребления и снижает срок эксплуатации асинхронного двигателя. Обычно без преобразователя напряжения показания до семи раз превышают значение номинала. Определённо, это не самые лучшие условия для эксплуатации.

Принцип работы преобразователей частоты связан со спецификой действия асинхронного электродвигателя. У двигателя подобного вида наблюдается зависимость между вращательной частотой магнитного поля и частотой напряжения питающего тока. В данном моменте и заключается смысл методики частотного управления. Изменяемая преобразователем входная частота напряжения отвечает за регуляцию частоты вращения. Таким образом, диапазон значений выходного напряжения весьма широк.

По принципу работы силового элемента частотные преобразователи можно отнести к следующим категориям:

  • Конструкции, имеющие выраженный промежуточный неуправляемый выпрямитель.
  • Конструкции, имеющие непосредственную связь (без промежуточного звена).

Частотники второго типа появились гораздо раньше, в них силовой компонент представлен управляемым выпрямителем, сконструированным из тиристоров. Формирование выходного сигнала происходит при поочерёдном отпирании тиристоров управляющим узлом. На сегодняшний день такие приборы потеряли свою актуальность.

Что касается частотного преобразователя первого типа, то он примечателен тем, что его можно запитать через внешнее звено постоянного тока. Сам частотник при этом защищается предохранителем быстрого действия. Однако, это делает нежелательным применение контакторов, поскольку данная разновидность коммутации провоцирует возникновение повышенного зарядного тока и выгорание предохранителей.

Работа частотного преобразователя связана с принципом двойного преобразования напряжения:

  1. Регуляция сетевого напряжения через выпрямление и фильтрование (для этого используются конденсаторные системы).
  2. Задействуется электронное управление, устанавливающее заблаговременно выбранную частоту тока.
  3. Происходит образование прямоугольных импульсов, корректируемых при помощи обмотки статора. В результате они преобразуются в синусоиду.

Содержание двух принципов управления преобразователем частоты

Существует диада основных принципов регуляции частотных преобразователей:

  • Принцип скалярного управления.

Преобразователи частоты управляемые по данному принципу имеют низкую себестоимость. Часто применяются в приводах устройств, где степень частоты вращения может регулироваться в соотношении 1:40. Это позволяет адекватно управлять работой насосов, компрессоров, вентиляторов. К тому скалярный метод позволяет осуществлять регуляцию работы сразу нескольких электродвигателей.

  • Векторный принцип.

Имеют максимальное совпадение характеристик асинхронных электроприводов с параметрами приводов ПТ. Этому способствует разделение регуляционных каналов, связанных с потокосцеплением и вращательной скоростью асинхронного двигателя. Частотники, работающие в рамках данной системы управления, более дорогие по цене и применяются в устройствах требующих высокоточного регулирования скорости: станках, лифтах, кранах.

Как и где следует применять частотный преобразователь

Частотный преобразователь позволяет регулировать скорость действия следующих механизмов:

  • Насосов, перекачивающих горячую или холодную воду по системе водоснабжения и обогрева;
  • Вспомогательных агрегатов котельных, тепловых электростанций, ТЭЦ и т.д.;
  • Дробилках, мельницах, мешалках;
  • Песковых и пульповых насосов, используемых на обогатительных фабриках;
  • Лифтовых установок;
  • Разнотипных центрифуг;
  • Производственных линий, создающих ленточные материалы;
  • Кранового и эскалаторного оборудования;
  • Устройств, обеспечивающих силовые манипуляции;
  • Приводов на буровых станках, специализированных приборов и так далее.

Наиболее очевидна польза частотных преобразователей с точки зрения экономии:

  • Оптимальный уровень КПД позволяет вдвое экономить электроэнергию.
  • Количество и качество конечного продукта в производственной значительно возрастает.
  • Комплектующие механизма меньше изнашиваются;
  • Общая длительность эксплуатации оборудования также возрастает.

Как итог, частотный преобразователь отвечает за эффективность и продуктивность функционирования механизмов.

Тонкости выбора частотного преобразователя

Основным значимым параметром, при выборе той или иной модели преобразователя частоты, на сегодняшний день является именно его стоимость. Это обусловлено тем, что только для дорогого устройства характерна максимальная функциональность. Но это не отменяет наличие специфических требований в зависимости от того, для механизма какой категории подбирается преобразователь, поэтому необходимо учитывать:

  • Разновидность и данные по мощности асинхронного электродвигателя, к которому подключается частотник;
  • Насколько точно и в каком диапазоне можно регулировать скорость;
  • Насколько точно осуществляется поддержание момента и скорости вращения на валу электрического двигателя;
  • Соответствие конструкции (формы, размера, пульта управления и так далее) индивидуальным требованиям.

Обязательно также обратить внимание на значение мощности асинхронного электрического двигателя, с которым будет взаимодействовать преобразователь частоты. Если один из параметров (например: величина пускового момента, затрачиваемое на разгон или торможение время) должен соответствовать каким-то особым требованиям, то нужно выбрать устройство более высокого класса, чем потенциально подходящее.

Самостоятельная сборка преобразователя

Чтобы механизм адекватно функционировал, сеть должна обладать весьма широкой вариацией значений напряжения. Это снижает риск поломки устройства при резких скачках.

Частота должна соответствовать производственным запросам. Нижний предел этого параметра позволяет ориентироваться в спектре возможностей регулирования скорости привода. В случае, если требуется расширить частотный диапазон относительно уже имеющегося, то необходимо подобрать модель частотного преобразователя, принцип работы которой относится к векторному типу.

Однако, стандартный рабочий диапазон составляет 10-60 Герц и лишь иногда доходит до 100 Герц.

Далее следует обратить внимание на входы и выходы управления. Процесс применения устройств с достаточно большим количеством разъёмов гораздо более удобен. Но и стоимость от этого возрастает, кроме того, затрудняется настройка. Подобные приборы могут быть оснащены дискретными, цифровыми или аналоговыми разъёмами.

Использование дискретного разъёма позволяет вводить управляющие команды и выводить информацию о течении процесса. Цифровой разъём обеспечивает введение сигналов, подаваемых цифровыми датчиками. Аналоговый разъём предназначен для введения сигнала обеспечивающего обратную связь.

Также следует проверять соответствие характеристик шины управления и возможностей преобразователя. В первую очередь это можно понять по соответствию числа разъёмов. По возможности их должно быть даже больше, чем требуется, чтобы имелся простор для модернизирования.

Если говорить о перегрузочных способностях, то следует предпочесть модели, которые имеют уровень мощности на 15% превышающий данные по мощности у двигателя.

В любом случае всегда нужно как следует изучать прилагающуюся к частотнику документацию. Там можно найти все требуемые сведения о параметрах и характеристиках.

Схема сборки

Следующая последовательность подойдёт для проводки, функционирующей с уровнем напряжения в 220 вольт и на одной фазе. Схема рассчитана на двигатель уровнем мощности не более 1 кВт.

В первую очередь осуществляется соединение обмоток двигателя по принципу «треугольник».

В качестве фундамента преобразователя используется пара плат. Одна из них необходима для блока питания и драйвера. Также туда будут относиться транзисторы и силовые клеммы. Другую плату применяют, чтобы закрепить микроконтроллер и индикатор. Между собой платы контактируют посредством гибкого шлейфа.

Для моделирования импульсного блока питания понадобится стандартная схема, которую можно обнаружить в сети.

Для контроля работы двигателя и напряжения не нужно влиять на ток извне. Тем не менее вполне уместно ввести в устройство линейную развязку с микросхемой.

На общем радиаторе устройства фиксируются транзисторы и диодный мост.

Обязательно потребуются оптроны ОС2-4, которые используются для дублирования кнопок управления. А с помощью ОС-1 выполняются пользовательские функции.

Однофазный преобразователь частоты не нуждается в трансформаторе. В качестве альтернативы  воспользоваться токовым шунтом, который при необходимости дополняется при помощи усилителя DA-1.

При мощности до 400 ватт схема для стабильной работы двигателя не требует установки термодатчика. Уровень сетевого напряжения вполне можно контролировать усилителем DA-1-2.

Для управляющих кнопок необходима защита в виде пластиковых толкателей. Сам процесс управления построен на опторазвязке.

При применении проводов чрезмерной длины, используются помехоподавляющие кольца.

Методика подключения преобразователя частоты к двигателю

Подключение преобразователя возможно только при соблюдении рекомендованной изготовителем комплектации устройства:

  • Сечения определённых типов;
  • Провода определённых типов;
  • Дополнительное оборудование.

К дополнительному оборудованию можно отнести:

  • Реактор ПТ;
  • Тормозной блок;
  • Фильтр (входной/выходной).

Не рекомендовано занижение номинала автоматического выключателя. Даже минимальное несоответствие может привести к хаотичному размыканию цепи, что зачастую сводит ситуацию к тому, что звено постоянного тока выходит из строя, и схема оказывается нарушена. Следует обращать внимание на то, чтобы наконечники проводов были хорошо обжаты.

Зачастую при самостоятельной установке входная и выходная клеммы оказываются перепутаны (хотя общепонятную маркировку преобразователя вполне можно увидеть). Поэтому нужно знать, схема формируется таким образом, что клеммы L1, L2, L3 используются для соединения с питающей сетью, а U, V, W — предназначаются для электродвигателя. Если не соблюсти этого правила, скорее всего придётся всё ремонтировать.

Ввод в эксплуатацию преобразователя частоты Danfoss VLT Micro Drive FC 51


Watch this video on YouTube

Также, поломка гарантирована, если на входы управляющего элемента осуществляется подача напряжения на 220 и 380 вольт.

Уход за преобразователем

Чтобы продлить срок службы ПЧ следует осуществлять за ним соответствующий уход:

  • Отслеживать оседание пыли на внутренних элементах и производить своевременную чистку устройства при помощи компрессора.
  • Удостоверяться в работоспособности узлов, которые используются механизме, и производить их замену, если возникает такая необходимость.
  • Соблюдать адекватную рабочую температуру (не более +40°С) механизма и уровень напряжения на управляющей шине.
  • Регулярно (не реже одного раза за 3 года) обновлять слой термопасты на силовых компонентах устройства.
  • По возможности соблюдать умеренный уровень влажности.

Частотный преобразователь: полный обзор функций частотника

Преобразователем частоты именуют статическую преобразовательную конструкцию, используемую с целью регуляции скорости вращения асинхронного электрического двигателя. Устройства данного типа, работающие на переменном токе, гораздо проще сконструированы, и их легче эксплуатировать в сравнении с двигателями, использующими постоянный ток. Это способствует популяризации асинхронного электродвигателя.

Преобразователь частоты обеспечивает плавность пуска и остановки электрического двигателя. Наиболее уместно его использование для крупного электродвигателя с большой мощностью.

Кроме частотного преобразователя для регуляции вращательной скорости могут применяться: механические вариаторы, гидравлические муфты и т. д. Однако, такие компоненты имеют ряд недостатков:

  • Низкий уровень качества;
  • Сложная конструкция;
  • Высокая себестоимость;
  • Узкий диапазон вариантов рабочей частоты.

Частотный преобразователь для электродвигателя, регулирующий уровень напряжения питающего тока и его частоту, по данным пунктам явно отличается в лучшую сторону. Как результат, КПД преобразования стремится к ста процентам при достаточно низкой угрозе поломок.

Классификация преобразователей частоты

Согласно типу питающего напряжения необходимого для работы частотного преобразователя, существуют устройства следующих групп:

  • Однофазные;
  • Трёхфазные;
  • Высоковольтные.

Преобразователь может быть подключён к электродвигателям следующих типов:

  • Однофазным, имеющим расщеплённые полюса, и однофазным конденсаторным;
  • Трёхфазным, асинхронного типа, работающим с использованием переменного тока.
  • Оснащённых постоянными магнитами.

Существует несколько сфер использования частотного преобразователя:

  • Общепромышленная;
  • Векторное преобразование частоты;
  • Механизмы с насосно-вентиляторным типом нагрузки;
  • Преобразователи частоты в кранах и иных подъёмных механизмах;

Также существуют взрывозащищённые преобразователи, ориентированные на тяжёлые условия эксплуатации, и децентрализованные модели, которые устанавливаются прямо на базе асинхронного электродвигателя.

Особенности устройства преобразователя частоты

Типичная схема, свойственная частотному преобразователю, основана на построении двойного преобразования. Это означает, что устройство состоит из:

  1. Звена постоянного тока, также сформированного из неуправляемого выпрямителя и фильтра;
  2. Силового импульсного инвентора;
  3. Системы управления.

Первый компонент отвечает за преобразование переменного сетевого напряжения в постоянное. После неуправляемого выпрямителя движения тока происходит через транзисторные ключи, обеспечивающие подключение обмотки асинхронного двигателя к положительным и отрицательным выводам звена постоянного тока. Эти транзисторы вместе называются силовым импульсным инвентором. Трёхфазный инвентор, состоящий из шести, осуществляет преобразование выпрямленного напряжения соответственно в трёхфазное переменное значение необходимой частоты и амплитуды, передаваемое на обмотку статора электрического двигателя.

Для компоновки импульсного инвентора предпочтительно использование IGBT-транзисторов (биполярные, имеют затвор), поскольку они являются обладателями достаточно высокой частоты переключения. Это позволяет формировать на выходе синусоидальный сигнал с минимальными искажениями.

Принципы функционирования частотного преобразователя

Регуляция пускового тока может осуществляться вручную, но это увеличивает затраты электропотребления и снижает срок эксплуатации асинхронного двигателя. Обычно без преобразователя напряжения показания до семи раз превышают значение номинала. Определённо, это не самые лучшие условия для эксплуатации.

Принцип работы преобразователей частоты связан со спецификой действия асинхронного электродвигателя. У двигателя подобного вида наблюдается зависимость между вращательной частотой магнитного поля и частотой напряжения питающего тока. В данном моменте и заключается смысл методики частотного управления. Изменяемая преобразователем входная частота напряжения отвечает за регуляцию частоты вращения. Таким образом, диапазон значений выходного напряжения весьма широк.

По принципу работы силового элемента частотные преобразователи можно отнести к следующим категориям:

  • Конструкции, имеющие выраженный промежуточный неуправляемый выпрямитель.
  • Конструкции, имеющие непосредственную связь (без промежуточного звена).

Частотники второго типа появились гораздо раньше, в них силовой компонент представлен управляемым выпрямителем, сконструированным из тиристоров. Формирование выходного сигнала происходит при поочерёдном отпирании тиристоров управляющим узлом. На сегодняшний день такие приборы потеряли свою актуальность.

Что касается частотного преобразователя первого типа, то он примечателен тем, что его можно запитать через внешнее звено постоянного тока. Сам частотник при этом защищается предохранителем быстрого действия. Однако, это делает нежелательным применение контакторов, поскольку данная разновидность коммутации провоцирует возникновение повышенного зарядного тока и выгорание предохранителей.

Работа частотного преобразователя связана с принципом двойного преобразования напряжения:

  1. Регуляция сетевого напряжения через выпрямление и фильтрование (для этого используются конденсаторные системы).
  2. Задействуется электронное управление, устанавливающее заблаговременно выбранную частоту тока.
  3. Происходит образование прямоугольных импульсов, корректируемых при помощи обмотки статора. В результате они преобразуются в синусоиду.

Содержание двух принципов управления преобразователем частоты

Существует диада основных принципов регуляции частотных преобразователей:

  • Принцип скалярного управления.

Преобразователи частоты управляемые по данному принципу имеют низкую себестоимость. Часто применяются в приводах устройств, где степень частоты вращения может регулироваться в соотношении 1:40. Это позволяет адекватно управлять работой насосов, компрессоров, вентиляторов. К тому скалярный метод позволяет осуществлять регуляцию работы сразу нескольких электродвигателей.

  • Векторный принцип.

Имеют максимальное совпадение характеристик асинхронных электроприводов с параметрами приводов ПТ. Этому способствует разделение регуляционных каналов, связанных с потокосцеплением и вращательной скоростью асинхронного двигателя. Частотники, работающие в рамках данной системы управления, более дорогие по цене и применяются в устройствах требующих высокоточного регулирования скорости: станках, лифтах, кранах.

Как и где следует применять частотный преобразователь

Частотный преобразователь позволяет регулировать скорость действия следующих механизмов:

  • Насосов, перекачивающих горячую или холодную воду по системе водоснабжения и обогрева;
  • Вспомогательных агрегатов котельных, тепловых электростанций, ТЭЦ и т.д.;
  • Дробилках, мельницах, мешалках;
  • Песковых и пульповых насосов, используемых на обогатительных фабриках;
  • Лифтовых установок;
  • Разнотипных центрифуг;
  • Производственных линий, создающих ленточные материалы;
  • Кранового и эскалаторного оборудования;
  • Устройств, обеспечивающих силовые манипуляции;
  • Приводов на буровых станках, специализированных приборов и так далее.

Наиболее очевидна польза частотных преобразователей с точки зрения экономии:

  • Оптимальный уровень КПД позволяет вдвое экономить электроэнергию.
  • Количество и качество конечного продукта в производственной значительно возрастает.
  • Комплектующие механизма меньше изнашиваются;
  • Общая длительность эксплуатации оборудования также возрастает.

Как итог, частотный преобразователь отвечает за эффективность и продуктивность функционирования механизмов.

Тонкости выбора частотного преобразователя

Основным значимым параметром, при выборе той или иной модели преобразователя частоты, на сегодняшний день является именно его стоимость. Это обусловлено тем, что только для дорогого устройства характерна максимальная функциональность. Но это не отменяет наличие специфических требований в зависимости от того, для механизма какой категории подбирается преобразователь, поэтому необходимо учитывать:

  • Разновидность и данные по мощности асинхронного электродвигателя, к которому подключается частотник;
  • Насколько точно и в каком диапазоне можно регулировать скорость;
  • Насколько точно осуществляется поддержание момента и скорости вращения на валу электрического двигателя;
  • Соответствие конструкции (формы, размера, пульта управления и так далее) индивидуальным требованиям.

Обязательно также обратить внимание на значение мощности асинхронного электрического двигателя, с которым будет взаимодействовать преобразователь частоты. Если один из параметров (например: величина пускового момента, затрачиваемое на разгон или торможение время) должен соответствовать каким-то особым требованиям, то нужно выбрать устройство более высокого класса, чем потенциально подходящее.

Самостоятельная сборка преобразователя

Чтобы механизм адекватно функционировал, сеть должна обладать весьма широкой вариацией значений напряжения. Это снижает риск поломки устройства при резких скачках.

Частота должна соответствовать производственным запросам. Нижний предел этого параметра позволяет ориентироваться в спектре возможностей регулирования скорости привода. В случае, если требуется расширить частотный диапазон относительно уже имеющегося, то необходимо подобрать модель частотного преобразователя, принцип работы которой относится к векторному типу.

Однако, стандартный рабочий диапазон составляет 10-60 Герц и лишь иногда доходит до 100 Герц.

Далее следует обратить внимание на входы и выходы управления. Процесс применения устройств с достаточно большим количеством разъёмов гораздо более удобен. Но и стоимость от этого возрастает, кроме того, затрудняется настройка. Подобные приборы могут быть оснащены дискретными, цифровыми или аналоговыми разъёмами.

Использование дискретного разъёма позволяет вводить управляющие команды и выводить информацию о течении процесса. Цифровой разъём обеспечивает введение сигналов, подаваемых цифровыми датчиками. Аналоговый разъём предназначен для введения сигнала обеспечивающего обратную связь.

Также следует проверять соответствие характеристик шины управления и возможностей преобразователя. В первую очередь это можно понять по соответствию числа разъёмов. По возможности их должно быть даже больше, чем требуется, чтобы имелся простор для модернизирования.

Если говорить о перегрузочных способностях, то следует предпочесть модели, которые имеют уровень мощности на 15% превышающий данные по мощности у двигателя.

В любом случае всегда нужно как следует изучать прилагающуюся к частотнику документацию. Там можно найти все требуемые сведения о параметрах и характеристиках.

Схема сборки

Следующая последовательность подойдёт для проводки, функционирующей с уровнем напряжения в 220 вольт и на одной фазе. Схема рассчитана на двигатель уровнем мощности не более 1 кВт.

В первую очередь осуществляется соединение обмоток двигателя по принципу «треугольник».

В качестве фундамента преобразователя используется пара плат. Одна из них необходима для блока питания и драйвера. Также туда будут относиться транзисторы и силовые клеммы. Другую плату применяют, чтобы закрепить микроконтроллер и индикатор. Между собой платы контактируют посредством гибкого шлейфа.

Для моделирования импульсного блока питания понадобится стандартная схема, которую можно обнаружить в сети.

Для контроля работы двигателя и напряжения не нужно влиять на ток извне. Тем не менее вполне уместно ввести в устройство линейную развязку с микросхемой.

На общем радиаторе устройства фиксируются транзисторы и диодный мост.

Обязательно потребуются оптроны ОС2-4, которые используются для дублирования кнопок управления. А с помощью ОС-1 выполняются пользовательские функции.

Однофазный преобразователь частоты не нуждается в трансформаторе. В качестве альтернативы  воспользоваться токовым шунтом, который при необходимости дополняется при помощи усилителя DA-1.

При мощности до 400 ватт схема для стабильной работы двигателя не требует установки термодатчика. Уровень сетевого напряжения вполне можно контролировать усилителем DA-1-2.

Для управляющих кнопок необходима защита в виде пластиковых толкателей. Сам процесс управления построен на опторазвязке.

При применении проводов чрезмерной длины, используются помехоподавляющие кольца.

Методика подключения преобразователя частоты к двигателю

Подключение преобразователя возможно только при соблюдении рекомендованной изготовителем комплектации устройства:

  • Сечения определённых типов;
  • Провода определённых типов;
  • Дополнительное оборудование.

К дополнительному оборудованию можно отнести:

  • Реактор ПТ;
  • Тормозной блок;
  • Фильтр (входной/выходной).

Не рекомендовано занижение номинала автоматического выключателя. Даже минимальное несоответствие может привести к хаотичному размыканию цепи, что зачастую сводит ситуацию к тому, что звено постоянного тока выходит из строя, и схема оказывается нарушена. Следует обращать внимание на то, чтобы наконечники проводов были хорошо обжаты.

Зачастую при самостоятельной установке входная и выходная клеммы оказываются перепутаны (хотя общепонятную маркировку преобразователя вполне можно увидеть). Поэтому нужно знать, схема формируется таким образом, что клеммы L1, L2, L3 используются для соединения с питающей сетью, а U, V, W — предназначаются для электродвигателя. Если не соблюсти этого правила, скорее всего придётся всё ремонтировать.

Ввод в эксплуатацию преобразователя частоты Danfoss VLT Micro Drive FC 51


Watch this video on YouTube

Также, поломка гарантирована, если на входы управляющего элемента осуществляется подача напряжения на 220 и 380 вольт.

Уход за преобразователем

Чтобы продлить срок службы ПЧ следует осуществлять за ним соответствующий уход:

  • Отслеживать оседание пыли на внутренних элементах и производить своевременную чистку устройства при помощи компрессора.
  • Удостоверяться в работоспособности узлов, которые используются механизме, и производить их замену, если возникает такая необходимость.
  • Соблюдать адекватную рабочую температуру (не более +40°С) механизма и уровень напряжения на управляющей шине.
  • Регулярно (не реже одного раза за 3 года) обновлять слой термопасты на силовых компонентах устройства.
  • По возможности соблюдать умеренный уровень влажности.

Частотный преобразователь на тиристорах своими руками схема


Устройства устанавливаются на двигатели и используются в бытовой и промышленной сферах для регулирования давления, в системах обработки воды, водоснабжения, отопления и др. Продукция завода многие годы пользуется неизменным спросом как на российском рынке, так и на рынках стран ближнего зарубежья. Напряжение батареи, при котором следует выключать двигатель. Поскольку многое и без того было освещено а я надеюсь, что вы прочитали, ибо, ежели нет, то читайте, здесь теории будет гораздо меньше. Так как используется магнитный переключатель, который двухпозиционный замкнут или разомкнут, то нужен небольшой блок, который генерирует импульс небольшой длительности как при замыкании, так и при размыкании магнитного контакта. Когда оно ниже номинального напряжения, инвертор автоматически режет входное напряжение для самозащиты. Там народ и с двумя высшими образованиями работает. Универсальность данной серии частотнорегулируемых приводов заключается в возможности реализовать практически любую задачу, связанную с необходимостью регулирования частоты вращения выходного вала двигателя. Векторная модель, пригодная к тяжлм условиям эксплуатации. А да, не забываем про углы заточки. Если в базовой версии устройства есть большое количество предустановленных функциональных дополнений, то совокупная стоимость будет немного выше других среднестатистических участников рынка, но частные функции обойдутся на порядок дешевле.

Это позволило продлить эксплуатационный срок преобразователей. Приведем краткий перечень производителей регулирующих органов. На базе указанных преобразователей и электроинструментов созданы ресурсоэнергоматериалосберегающие агрегаты электростригальные, электросекаторные и многоцелевые повышенной частоты сельскохозяйственного назначения. Неплохая экономия получиться за счет снижения потерь при холостом ходе агрегата. Оно невозможно без использования строительной опалубки. Как правильно выбрать самое выгодное сочетание комфорта и качества? При выборе оборудования всегда возникают определенные сложности, которые связанны с необходимостью учитывать несколько параметров технические характеристики, цена, качество, срок службы, комплектация. Для выхода из параметра после установки необходимого значения нажать кнопку ввод происходит запоминание параметра и выход в меню. Методические указания к проведению лабораторных работ. Исследования спектральных характеристик преобразователя является достаточно важной задачей.
Частотнорегулируемый привод используется для управления скоростью вращения двигателя и крутящим моментом насоса путем изменения входной частоты и напряжения двигателя. Убедитесь, что вопрос задан грамотно, имеет четкую формулировку и смысл. Ребята все понимают, но мы дадим еще порцию чтобы наши хоккеисты посмотрели, как выигрываются большие дела. При этом из сети потребляется практически только активная составляющая тока нагрузки. Под ненужными частотами понимаются звуковые частоты средней и высокой частоты. И уже с данного тиристора напряжение, которое фактически и влияет на величину оборотов, подается на двигатель. Только самое важное подписывайся на наш канал. К данному интерфейсу подключается либо съемный пульт управления, либо персональный компьютер, либо контроллер. Прости, но это ты говоришь глупости. Это выгодно отличает гуммированные задвижки от обычных, с чугунным клином. Преобразователи частоты для подъемнотранспортного оборудования и тяжелых нагрузок. Однако, для начала рассмотрим простые варианты.
Тогда точно есть еще время и силы на интернет. Все вместе эти шаги складываются в систему. При низких скоростях улучшенные характеристики управления. Не думал что на морозе оно так вс замерзает. Частота вращения вентилятора изменяется по сигналу обратной связи от термодатчика с использованием алгоритма пропорциональноинтегрального регулирования. Бетономешалка принудительного действия с редуктором заводская не самоделка. Данная модель находит широкое применение в пищевом оборудовании, насосновентиляционном оборудовании, в системах вентиляции и кондиционирования зданий, а также во многих других машинах и обрудовнии, таких как гладильные машины, пульверизаторы, бегущая дорожка, намотчики размотчики, промышленные стиральные машины, автомойки, упаковочные машины, центрифуги, экструдеры, и т. Оставляя отзывы, вы формируте рейтинг данного места. Это позволяет нам всегда быть на пике и создавать самый современный продукт, который своевременно закрывает все главные задачи клиента обеспечивает оправданное расходование электроэнергии, сокращает за счет этого затраты предприятия заказчика, помогает соблюдать требования к охране окружающей среды.
По результатам техосмотра амортизаторы не повреждены, диск не погнут. Перед ними обязательно устанавливается помехоподавляющие фильтры, чтобы защитить как сам частотник от внешних помех, так и не дать проникнуть помехам от него самого в сеть, к которой он подключен. В его схеме применяются высокочастотные транзисторы, имеющие повышенную частоту коммутации. Входы сброса счетчика задания положения, запрет обработки входной частоты задания положения, переключение электронной редукции. Особенностью скалярного способа является возможность одновременного управления несколькими электродвигателями. Направление вращения определяет пусковой начальный момент. Создайте аккаунт или войдите в него для комментирования. Главные достоинства этой модели векторного инвертора простота в использовании, разнообразие выполняемых процессов, высокий показатель крутящего момента, а также компактные размеры прибора. У нас в магазине представлено как оборудование собственного производства, так и оборудование и решения наших партнров.
Часть рыбаков уже смогли сами выехать, другим помогают спасатели они тросами вытягивают машины, рассказал собеседник агентства. Ваши действия помогут нам предложить наше молоко и хлеб. Как правило, пульт управления грузовым лифтом находится непосредственно в кабине грузового лифта. Соответственно характеристика имеет прямой наклон во всем диапазоне скоростей. Думаю, что простые китайские платки не обеспечат нужную стабильность частоты и предназначены для работы с широкополосным сигналом. Частотный преобразователь располагает логическим интегрированным контроллером, способным разграничивать события по критериям истина или ложь. Недостатки эскалатора требует большого пространства для установки, меньшая скорость вертикальных перемещений, необходимость пересадки на каждом этаже. Они отличаются не только твердостью, но и размерами. Мастерили ее из плотной бумаги, фанеры, украшали сухоцветами, фольгой, блестящими бусами, осколками разбитых елочных игрушек. И он никогда бы мне этого не простил.
У них на производительность могут влиять дроссельные заслонки на выходе насоса. Гибкость, позволяющая адаптироваться к любой машине или механизму. Применим для изделий из синтетических тканей полиакрил, ацетат, полиамид, полиэстер. Модульная конструкция преобразователя частоты обеспечивает универсальность, упрощает процесс пусконаладочных работ. Наш коллектив это высококвалифицированные специалисты, которые помогут вам в правильном подборе оборудования. В нефтегазовом комплексе для охлаждения жидких и газообразных продуктов широко используются аппараты воздушного охлаждения и градирни. То, что их собирают в большие чрные мешки и увозят, тоже ложь. Система поддерживает постоянное давление в системе и управляет включением и остановкой насоса в зависимости от потребления воды. Практически в каждой теме давно либероватнический срач кипит. Ученые выяснили, что при использовании мобильного телефона у человека вырабатывается гормон домафин, отвечающий за влюбленность, любовь и зависимость. Предназначен для общепромышленных нагрузок конвейер, насос, вентилятор, компрессор и т.
Визуально он представляет собой коробку оснащнную электроникой несколько плат, датчик, осуществляющий замеры, и инвертор, выравнивающий уровень напряжения и малогабаритным экраном. Делал бы так эскиз для тела корпуса. Если есть спрос будет и предложение. Такие цепи способны работать с любыми типами выпрямителей. На компрессоры и конвейеры часто устанавливаются частотные преобразователи для асинхронных двигателей. Но фрезерный станок это попадалово по деньгам на остнастку и инструмет. При этом следует отметить, что эффект от такой экономии тем выше, чем больше загружены двигатели таким образом, реальная экономия будет заметной для крупных производств. Представьте, что у вас есть мгновенный доступ к самой дальновидной библиотеке звуков ударных и инструментов для создания звука, которая когдалибо создавалась. Все шесть каналов можно задействовать при снижении битрейта на каждом. Кроме самих микросхем, на прилавках российских магазинов радиотоваров можно встретить готовые модули, с одноименным названием и необходимой обвязкой.
Габаритные и установочные размеры должны соответствовать техническим условиям и или рабочим чертежам на преобразователи конкретного типа и указываться в техническом описании и инструкции по эксплуатации на преобразователи конкретного типа. В таких фитингах нарезается резьба изнутри, чтобы накручивать на трубы. Наши частотные преобразователи и приводы переменного тока состоят из выпрямителя, фильтра, инвертора, тормозного модуля, привода, воспринимающего элемента и микропроцессора. Простая универсальная модель, предназначенная для работы в технологическом насосы и вентиляторы, транспортирующие механизмы, экструдеры, миксеры и т.

Ссылки по теме:

РадиоКот :: Частотный преобразователь

РадиоКот >Схемы >Цифровые устройства >Защита и контроль >

Частотный преобразователь

Всем здравствуйте. Вот решил написать статейку про асинхронный привод и преобразователь частоты, который я изготавливал. Моему товарищу надо было крутить пилораму, и крутить хорошо. А сам я занимался импульсной электроникой и сразу предложил ему частотник. Да, можно было купить фирмовый преобразователь, и мне приходилось с ними сталкиваться, параметрировать, но захотелось своего, САМОДЕЛАШНОГО! Да и привод циркулярки к качеству регулирования скорости не критичен, только вот к ударным нагрузкам и к работе в перегрузе должен быть готов. Также максимально-простое управление с помощью пары кнопок и никаких там параметров.

 Основные достоинства частотнорегулируемого привода (может для кого-то повторюсь):

 Формируем из одной фазы 220В полноценные 3 фазы 220В со сдвигом 120 град., и имеем полный вращающий момент и мощность на валу.

 Увеличенный пусковой момент и плавный пуск без большого пускового тока

 Отсутствует замагничивание и лишний нагрев двигателя, как при использовании конденсаторов.

 Возможность легко регулировать скорость и направление, если необходимо.

 Вот какая схемка собралась:

 3-фазный мост на IGBT транзисторах c обратными диодами (использовал имеющиеся G4PH50UD) управляется через оптодрайвера HCPL 3120 (бутстрепная схема запитки) микроконтроллером PIC16F628A. На входе гасящий конденсатор для плавного заряда электролитов DC звена. Затем его шунтирует реле и на микроконтроллер одновременно приходит логический уровень готовности. Также имеется триггер токовой защиты от к.з. и сильной перегрузки двигателя. Управление осуществляют 2 кнопки и тумблер изменения направления вращения.

Силовая часть мною была собрана навесным монтажом. Плата контроллера отутюжина вот в таком виде: 

 

Параллельные резисторы по 270к на проходных затворных конденсаторах (забыл под них места нарисовать) припаял сзади платы, потом хотел заменить на смд но так и оставил.

 Есть внешний вид этой платы, когда уже спаивал:

 С другой стороны

 

Для питания управления был собран типовой импульсный обратноходовой (FLAYBACK) блок питания.

Его схема:

 Можно использовать любой блок питания на 24В, но стабилизированный и с запаздыванием пропадания выходного напряжения от момента пропажи сетевого на пару тройку секунд. Это необходимо чтобы привод успел отключиться по ошибке DC. Добивался установкой электролита С1 большей ёмкости. 

Теперь о самом главном…о програме микроконтроллера. Программирование простых моргалок для меня сложности не представляло, но тут надо было поднатужить мозги. Порыскав в нете, я не нашёл на то время подходящей информации. Мне предлагали поставить и специализированные контроллеры, например контроллер фирмы MOTOROLA MC3PHAC. Но хотелось, повторюсь, своего. Принялся детально разбираться с ШИМ модуляцией, как и когда нужно открыть какой транзистор… Открылись некие закономерности и вышел шаблон самой простой программы отработки задержек, с помощью которой можно выдать удовлетворительно синусовую ШИМ и регулировать напряжение. Считать ничего контроллер конечно не успевал, прерывания не давали что надо и поэтому я идею крутого обсчёта ШИМ на PIC16F628A сразу отбросил. В итоге получилась матрица констант, которую отрабатывал контроллер. Они задавали и частоту и напряжение. Возился честно скажу, долго. Пилорама уже во всю пилила конденсаторами, когда вышла первая версия прошивки. Проверял всю схему сначала на 180 ватном движке вентиляторе. Вот как выглядела «экспериментальная установка»:

 

 Первые эксперименты показали, что у этого проекта точно есть будущее.

 

Программа дорабатывалась и в итоге после раскрутки 4кВТ-ного движка её можно было собирать и идти на лесопилку.

Товарищ был приятно удивлён, хоть и с самого начала относился скептически. Я тоже был удивлён, т.к. проверилась защита от к.з. (случайно произошло в борно двигателя). Всё осталось живо. Двигатель на 1,5кВт 1440об/мин легко грыз брусы диском на 300мм. Шкивы один к одному. При ударах и сучках свет слегка пригасал, но двигатель не останавливался. Ещё пришлось сильно подтягивать ремень, т.к. скользил при сильной нагрузке. Потом поставили двойную передачу.

Сейчас ещё дорабатываю программу она станет еще лучше, алгоритм работы шим чуть сложнее, режимов больше, возможность раскручиваться выше номинала. ..а тут снизу та самая простая версия которая работает на пиле уже около года.

Её характеристики:

Выходная Частота: 2,5-50Гц, шаг 1,25Гц; Частота ШИМ синхронная, изменяющаяся. Диапазон примерно 1700-3300Гц.; Скалярный режим управления U/F, мощность двигателя до 4кВт.

Минимальная рабочая частота после однократного нажатия на кнопку ПУСК(RUN) — 10Гц.

При удержании кнопки RUN происходит разгон, при отпускании частота остаётся та, до которой успел разогнаться. Максимальная 50Гц- сигнализируется светодиодом. Время разгона около 2с.

Светодиод «готовность» сигнализирует о готовности к запуску привода. 

Реверс опрашивается в состоянии готовности.

Режимов торможения и регулирования частоты вниз нет, но они в данном случае и не нужны.

При нажатии Стоп или СБРОС происходит остановка выбегом.

На этом пока всё. Спасибо, кто дочитал до конца.

 

 

 

 

 

 

Файлы:
Программа ШИММ1. 0r для PIC16F628(A)
Плата управления в SPLANe

Все вопросы в Форум.

Как вам эта статья?

Заработало ли это устройство у вас?

Ремонт частотного преобразователя Omron в

Особенности ремонта частотных преобразователей OMRON

Ремонт частотного преобразователя Omron известного европейского производителя, впрочем, как и ремонт частотников выпущенными под другими брендами имеет ряд особенностей в силу своего конструктива. Частотные преобразователи, точнее их начинка делятся на две части:

  1. Аппаратная часть,
  2. Программная часть.

Приводы данного производителя не являются исключением из правил, именно поэтому ремонт частотного преобразователя Omron имеет точно такой же ряд особенностей, как и у других преобразователей.

Диагностировать ту или иную неисправность помогают коды ошибок частотного преобразователя, которые отображаются на небольшом дисплее, расположенном на лицевой панели привода. Ошибки частотного преобразователя Omron mx2, коды ошибок, мы уже описывали в одноименной статье на нашем сайте.

Ремонт частотных преобразователей Omron, впрочем, как и любых других частотников выпущенных под другими брендами всегда начинается с аппаратной части, после успешного ремонта аппаратной части наступает очередь программной.

Настройка частотного преобразователя Omron прописана в инструкции завода производителя, для каждой серии частотных преобразователей настройка будет индивидуальной, так как каждая линейка преобразователей решает свои собственные задачи, этим обусловливается широкая номенклатура данного промышленного оборудования. Но все же есть определенная последовательность настройки привода, которая относится ко всем частотным преобразователям, любого бренда.

Программирование, настройка частотного преобразователя Omron

Программирование частотных преобразователей Omron (настройка) происходит в рамках установленных производителем правил, существует общий алгоритм по программированию (программирование частотных преобразователей), который относится ко всем производителям данного промышленного оборудования. Ниже представлена пошаговая инструкция по настройке частотных преобразователей Omron и подобного промышленного оборудования других брендов.

  1. Выбор режима управления приводом (управление по показанию датчиков, дистанционное управление, дистанционное управление).
  2. В случае использования отдельного (выносного) монитора, настраивается вывод на него технической информации.
  3. Далее определяем конфигурацию подключения серводвигателя. На данной стадии задаются такие параметры как- возможность применения обратной связи либо без ее применения, а в память блока заносятся данные по: величине крутящего момента, мощности потребителей, номинальное значения частоты, напряжение, ток и скорости вращения ротора.
  4. Программируется минимально допустимая величина напряжения и частоты, а также время ускорения ротора от ноля до номинального значения.
  5. И в завершении, в программу управления частотным преобразователем Omron вносятся функциональные данные со значениями отдельных клемм и особенностями сигналов. Отмечаются действия оборудования, выполняющиеся автоматически при отсутствии информации поступающей в оперативном режиме с датчика.

В некоторых преобразователях частоты существует пункт наличия/отсутствия фильтра в цепи питания двигателя. Этот пункт отвечает за подключение различных видов нагрузок, в том случае, когда возможно выбрать нормальное или инверсное изменение частоты при повышении уровня сигнала обратной связи.

Частотный преобразователь Omron инструкция на русском, скачать

Все настройки частотных преобразователей Omron приведены в технической документации ниже в удобном формате (PDF) который можно скачать на свой компьютер, распечатать или просто открыть на нашем сайте.

Промышленный частотный преобразователь Omron, инструкции, скачать русскоязычные версии в формате PDF.

Частотный преобразователь Omron 3G3MV инструкция на русском

Скачать PDF

Частотный преобразователь Omron A1000 инструкция на русском

Скачать PDF

Частотный преобразователь Omron F7 инструкция на русском

Скачать PDF

Частотный преобразователь Omron GA700 инструкция на русском

Скачать PDF

Частотный преобразователь Omron J1000 инструкция на русском

Скачать PDF

Частотный преобразователь Omron JX инструкция на русском

Скачать PDF

Частотный преобразователь Omron L1000V инструкция на русском

Скачать PDF

Частотный преобразователь Omron MX2 инструкция на русском

Скачать PDF

Частотный преобразователь Omron RX инструкция на русском

Скачать PDF

Частотный преобразователь Omron U1000 инструкция на английском

Скачать PDF

Частотный преобразователь Omron V7 инструкция на русском

Скачать PDF

Частотный преобразователь Omron V1000 инструкция на русском

Скачать PDF

Частотный преобразователь Omron VS mini j7 инструкция на русском

Скачать PDF

Частотный преобразователь Omron GA500 инструкция на русском

Скачать PDF

Частотный преобразователь Omron, подключение

Схемы подключений частотных преобразователей Omron могут отличатся друг от друга даже если эти преобразователи относятся ко одной линейке. Схема подключения преобразователя зависит от потребляемой частотным преобразователем нагрузки или питающей сети к которой подключается частотник 200V – 380V, а также от оборудования с которым предполагается работа данного частотника.

Ниже приведены схемы подключения частотного преобразователя Omron Q2A, Omron MX2 и Omron.

Схема подключения частотного преобразователя Omron MX2

Схема подключения частотного преобразователя Omron Q2A

Схема подключения частотного преобразователя Omron RX

Ремонт частотных преобразователей Omron в сервисном центре

Сервисный центр «Кернел» производит ремонт частотных преобразователей Omron в с 2002 года. За время существования компании наши сотрудники накопили колоссальный опыт в ремонте преобразователей частоты такого известного производителя как Omron. Ремонт подобного промышленного оборудования ответственное и сложное занятие, требующие максимальной отдачи, профессионализма и максимально полной материальной базе.

Специалисты нашего сервисного центра максимальное внимание уделяют качеству исполнения ремонта, программирования и настройке промышленных преобразователей частоты, не зависимо от производителя данного промышленного оборудования. Именно поэтому мы смело даем гарантию на ремонт частотного преобразователя OMRON и на запасные части замененные в процессе ремонта шесть месяцев.

Ремонт частотных преобразователей Omron в производится исключительно с использованием оригинальных запасных частей, на компонентном уровне с применением высокотехнологичного оборудования, квалифицированным персоналом с инженерным образованием.

Мы ремонтируем все линейки частотных преобразователей, которые были выпучены за всю историю существования компании Omron.

В случае выхода из строя преобразователя частоты на вашем производстве либо появились проблемы с приводом, которые вы не можете решить самостоятельно, мы всегда рады вам помочь. Специалисты нашего сервисного центра в минимальные сроки проведут глубокую диагностику с последующим ремонтом частотного преобразователя Omron. Оставьте заказ на ремонт промышленного оборудования используя форму на сайте, либо свяжетесь с нашими менеджерами, сделать это очень просто.

Оставить заявку на ремонт частотного преобразователя OMRON

У вас остались вопросы, связанные с ремонтом частотных преобразователей Omron? Оставить заявку на ремонт частотного преобразователя OMRON в нашим менеджерам. Связаться с ними можно несколькими способами:

  • Заказав обратный звонок (кнопка в правом нижнем углу сайта)
  • Посредством чата (кнопка расположена с левой стороны сайта)
  • Позвонив по номеру телефона: +7(8482) 79-78-54; +7(917) 121-53-01
  • Написав на электронную почту: [email protected]

Далеко не полный список производителей промышленной электроники и оборудования, ремонтируемой в нашей компании.

Пинпоинтер kb v 3 vco работает наоборот. Пинпоинтер своими руками: схема, описание

Плавная работа двигателя, без рывков и скачков мощности – это залог его долговечности. Для контроля этих показателей используется регулятор оборотов электродвигателя на 220В, 12 В и 24 В, все эти частотники можно изготовить своими руками или купить уже готовый агрегат.

Зачем нужен регулятор оборотов

Регулятор оборотов двигателя, частотный преобразователь – это прибор на мощном транзисторе, который необходим для того, чтобы инвертировать напряжение, а также обеспечить плавную остановку и пуск асинхронного двигателя при помощи ШИМ. ШИМ – широко-импульсное управление электрическими приспособлениями. Его применяют для создания определенной синусоиды переменного и постоянного тока.

Фото – мощный регулятор для асинхронного двигателя

Самый простой пример преобразователя – это обычный стабилизатор напряжения. Но у обсуждаемого прибора гораздо больший спектр работы и мощность.

Частотные преобразователи используются в любом устройстве, которое питается от электрической энергии. Регуляторы обеспечивают чрезвычайно точный электрический моторный контроль, так что скорость двигателя можно изменять в меньшую или большую сторону, поддерживать обороты на нужном уровне и защищать приборы от резких оборотов. При этом электродвигателем используется только энергия, необходимая для работы, вместо того, чтобы запускать его на полной мощности.


Фото – регулятор оборотов двигателя постоянного тока

Зачем нужен регулятор оборотов асинхронного электродвигателя:

  1. Для экономии электроэнергии. Контролируя скорость мотора, плавность его пуска и остановки, силы и частоты оборотов, можно добиться значительной экономии личных средств. В качестве примера, снижение скорости на 20% может дать экономию энергии в размере 50%.
  2. Преобразователь частоты может использоваться для контроля температуры процесса, давления или без использования отдельного контроллера;
  3. Не требуется дополнительного контроллера для плавного пуска;
  4. Значительно снижаются расходы на техническое обслуживание.

Устройство часто используется для сварочного аппарата (в основном для полуавтоматов), электрической печки, ряда бытовых приборов (пылесоса, швейной машинки, радио, стиральной машины), домашнего отопителя, различных судомоделей и т.д.


Фото – шим контроллер оборотов

Принцип работы регулятора оборотов

Регулятор оборотов представляет собой устройство, состоящее из следующих трех основных подсистем:

  1. Двигателя переменного тока;
  2. Главного контроллера привода;
  3. Привода и дополнительных деталей.

Когда двигатель переменного тока запускается на полную мощность, происходит передача тока с полной мощностью нагрузки, такое повторяется 7-8 раз. Этот ток сгибает обмотки двигателя и вырабатывает тепло, которое будет выделяться продолжительное время. Это может значительно снизить долговечность двигателя. Иными словами, преобразователь – это своеобразный ступенчатый инвертор, который обеспечивает двойное преобразование энергии.


Фото – схема регулятора для коллекторного двигателя

В зависимости от входящего напряжения, частотный регулятор числа оборотов трехфазного или однофазного электродвигателя, происходит выпрямление тока 220 или 380 вольт. Это действие осуществляется при помощи выпрямляющего диода, который расположен на входе энергии. Далее ток проходит фильтрацию при помощи конденсаторов. Далее формируется ШИМ, за это отвечает электросхема. Теперь обмотки асинхронного электродвигателя готовы к передаче импульсного сигнала и их интеграции к нужной синусоиде. Даже у микроэлектродвигателя эти сигналы выдаются, в прямом смысле слова, пачками.


Фото – синусоида нормальной работы электродвигателя

Как выбрать регулятор

Существует несколько характеристик, по которым нужно выбирать регулятор оборотов для автомобиля, станочного электродвигателя, бытовых нужд:

  1. Тип управления. Для коллекторного электродвигателя бывают регуляторы с векторной или скалярной системой управления. Первые чаще применяются, но вторые считаются более надежными;
  2. Мощность. Это один из самых важных факторов для выбора электрического преобразователя частот. Нужно подбирать частотник с мощностью, которая соответствует максимально допустимой на предохраняемом приборе. Но для низковольтного двигатель лучше подобрать регулятор мощнее, чем допустимая величина Ватт;
  3. Напряжение. Естественно, здесь все индивидуально, но по возможности нужно купить регулятор оборотов для электродвигателя, у которого принципиальная схема имеет широкий диапазон допустимых напряжений;
  4. Диапазон частот. Преобразование частоты – это основная задача данного прибора, поэтому старайтесь выбрать модель, которая будет максимально соответствовать Вашим потребностям. Скажем, для ручного фрезера будет достаточно 1000 Герц;
  5. По прочим характеристикам. Это срок гарантии, количество входов, размер (для настольных станков и ручных инструментов есть специальная приставка).

При этом также нужно понимать, что есть так называемый универсальный регулятор вращения. Это частотный преобразователь для бесколлекторных двигателей.


Фото – схема регулятора для бесколлекторных двигателей

В данной схеме есть две части – одна логическая, где на микросхеме расположен микроконтроллер, а вторая – силовая. В основном такая электрическая схема используется для мощного электрического двигателя.

Видео: регулятор оборотов электродвигателя с ШИро V2

Как сделать самодельный регулятор оборотов двигателя

Можно сделать простой симисторный регулятор оборотов электродвигателя, его схема представлена ниже, а цена состоит только из деталей, продающихся в любом магазине электротехники.

Для работы нам понадобится мощный симистор типа BT138-600, её советует журнал радиотехники.


Фото – схема регулятора оборотов своими руками

В описанной схеме, обороты будут регулироваться при помощи потенциометра P1. Параметром P1 определяется фаза входящего импульсного сигнала, который в свою очередь открывает симистор. Такая схема может применяться как в полевом хозяйстве, так и в домашнем. Можно использовать данный регулятор для швейных машинок, вентиляторов, настольных сверлильных станков.

Принцип работы прост: в момент, когда двигатель немного затормаживается, его индуктивность падает, и это увеличивает напряжение в R2-P1 и C3, то в свою очередь влечет более продолжительное открытие симистора.

Тиристорный регулятор с обратной связью работает немного по-другому. Он обеспечивает обратный ход энергии в энергетическую систему, что является очень экономным и выгодным. Данный электронный прибор подразумевает включение в электрическую схемы мощного тиристора. Его схема выглядит вот так:


Здесь для подачи постоянного тока и выпрямления требуется генератор управляющего сигнала, усилитель, тиристор, цепь стабилизации оборотов.

Наиболее простой метод регулирования скорости вращения двигателя постоянного тока основан на использовании широтно-импульсной модуляции (ШИМ или PWM). Суть этого метода заключается в том, что напряжение питания подается на двигатель в виде импульсов. При этом частота следования импульсов остается постоянной, а их длительность может меняться.

ШИМ сигнал характеризуется таким параметром как коэффициент заполнения или Duty cycle. Это величина обратная скважности и равна отношению длительности импульса к его периоду.

D = (t/T) * 100%

На рисунках ниже изображены ШИМ сигналы с различными коэффициентами заполнения.


При таком методе управления скорость вращения двигателя будет пропорциональна коэффициенту заполнения ШИМ сигнала.

Простейшая схема управления двигателем постоянного тока состоит из полевого транзистора, на затвор которого подается ШИМ сигнал. Транзистор в данной схеме выполняет роль электронного ключа, коммутирующего один из выводов двигателя на землю. Транзистор открывается на момент длительности импульса.

Как будет вести себя двигатель в таком включении? Если частота ШИМ сигнала будет низкой (единицы Гц), то двигатель будет поворачиваться рывками. Это будет особенно заметно при маленьком коэффициенте заполнения ШИМ сигнала.
При частоте в сотни Гц мотор будет вращаться непрерывно и его скорость вращения будет изменяться пропорционально коэффициенту заполнения. Грубо говоря, двигатель будет «воспринимать» среднее значение подводимой к нему энергии.

Существует много схем для генерации ШИМ сигнала. Одна из самых простых — это схема на основе 555-го таймера. Она требует минимум компонентов, не нуждается в настройке и собирается за один час.


Напряжение питания схемы VCC может быть в диапазоне 5 — 16 Вольт. В качестве диодов VD1 — VD3 можно взять практически любые диоды.

Если интересно разобраться, как работает эта схема, нужно обратиться к блок схеме 555-го таймера. Таймер состоит из делителя напряжения, двух компараторов, триггера, ключа с открытым коллектором и выходного буфера.



Вывод питания (VCC) и сброса (Reset) у нас заведены на плюс питания, допустим, +5 В, а земляной (GND) на минус. Открытый коллектор транзистора (вывод DISCH) подтянут к плюсу питания через резистор и с него снимается ШИМ сигнал. Вывод CONT не используется, к нему подключен конденсатор. Выводы компараторов THRES и TRIG объединены и подключены к RC цепочке, состоящей из переменного резистора, двух диодов и конденсатора. Средний вывод переменного резистора подключен к выводу OUT. Крайние выводы резистора подключены через диоды к конденсатору, который вторым выводом подключен к земле. Благодаря такому включению диодов, конденсатор заряжается через одну часть переменного резистора, а разряжается через другую.

В момент включения питания на выводе OUT низкий логический уровень, тогда на выводах THRES и TRIG, благодаря диоду VD2, тоже будет низкий уровень. Верхний компаратор переключит выход в ноль, а нижний в единицу. На выходе триггера установится нулевой уровень (потому что у него инвертор на выходе), транзисторный ключ закроется, а на выводе OUT установиться высокий уровень (потому что у него на инвертор на входе). Далее конденсатор С3 начнет заряжаться через диод VD1. Когда она зарядится до определенного уровня, нижний компаратор переключится в ноль, а затем верхний компаратор переключит выход в единицу. На выходе триггера установится единичный уровень, транзисторный ключ откроется, а на выводе OUT установится низкий уровень. Конденсатор C3 начнет разряжаться через диод VD2, до тех пор, пока полностью не разрядится и компараторы не переключат триггер в другое состояние. Далее цикл будет повторяться.

Приблизительную частоту ШИМ сигнала, формируемого этой схемой, можно рассчитать по следующей формуле:


F = 1.44/(R1*C1), [Гц]

где R1 в омах, C1 в фарадах.

При номиналах указанных на схеме выше, частота ШИМ сигнала будет равна:


F = 1.44/(50000*0.0000001) = 288 Гц.

Объединим две представленные выше схемы, и мы получим простую схему регулятора оборотов двигателя постоянного тока, которую можно применить для управления оборотами двигателя игрушки, робота, микродрели и т.д.



VT1 — полевой транзистор n-типа, способный выдерживать максимальный ток двигателя при заданном напряжении и нагрузке на валу. VCC1 от 5 до 16 В, VCC2 больше или равно VCC1.

Вместо полевого транзистора можно использовать биполярный n-p-n транзистор, транзистор дарлингтона, оптореле соответствующей мощности.

Эта самодельная схема может быть использована в качестве регулятора скорости для двигателя постоянного тока 12 В с номинальным током до 5 А или как диммер для 12 В галогенных и светодиодных ламп мощностью до 50 Вт. Управление идёт с помощью широтно-импульсной модуляции (ШИМ) при частоте следования импульсов около 200 Гц. Естественно частоту можно при необходимости изменить, подобрав по максимальной стабильности и КПД.

Большинство подобных конструкций собирается по гораздо . Здесь же представляем более усовершенствованный вариант, который использует таймер 7555, драйвер на биполярных транзисторах и мощный полевой MOSFET. Такая схематика обеспечивает улучшенное регулирование скорости и работает в широком диапазоне нагрузки. Это действительно очень эффективная схема и стоимость её деталей при покупке для самостоятельной сборки довольно низкая.

В схеме используется Таймер 7555 для создания переменной ширины импульсов около 200 Гц. Он управляет транзистором Q3 (через транзисторы Q1 — Q2), который контролирует скорость электро двигателя или ламп освещения.


Есть много применений для этой схемы, которые будут питаться от 12 В: электродвигатели, вентиляторы или лампы. Использовать её можно в автомобилях, лодках и электротранспортных средствах, в моделях железных дорог и так далее.


Светодиодные лампы на 12 В, например LED ленты, тоже можно смело сюда подключать. Все знают, что светодиодные лампы гораздо более эффективны, чем галогенные или накаливания, они прослужит намного дольше. А если надо — питайте ШИМ-контроллер от 24 и более вольт, так как сама микросхема с буферным каскадом имеют стабилизатор питания.

Facebook

Twitter

Вконтакте

Одноклассники

Google+

Преобразователь частоты

от 50 Гц до 60 Гц Конструкция

На самом деле сегодня очень немногие устройства зависят от частоты, и многие из них имеют изменяющиеся источники питания, которые можно подключать к широкому диапазону напряжений. Если проблема заключается только в напряжении, то проблему решит трансформатор, но все же есть устройства, которым требуется определенная частота сети, а изменить частоту гораздо сложнее. У друга есть бритва, которая механически резонирует с частотой сети 60 Гц и не будет работать с частотой 50 Гц.(У меня все еще есть и ежедневно использую бритву BRAUN примерно 1967 года, которая резонирует с частотой 50 Гц и не будет работать с частотой 60 Гц, даже если напряжение можно изменить с однофазного 110 В на 220 В. У меня есть другая, более новая бритва, которая не работает. зависит от частоты, когда я выезжаю за границу.) Даже двигатели, которые будут работать на 50 Гц, вращаясь медленнее, должны иметь понижающее напряжение из-за более низкого импеданса на 50 Гц, поэтому иногда имеет смысл обеспечить правильную частоту, даже если это не является строго необходимым .

Легко преобразовать напряжение с помощью трансформатора или, может быть, переключающего адаптера, но не так просто изменить частоту. После некоторых поисков я обнаружил, что существуют надежные преобразователи частоты, но это очень дорогое профессиональное оборудование, а не гаджеты для путешественников и бытовая техника, поэтому я решил спроектировать и построить более дешевый преобразователь частоты сам.

Технические характеристики:
Вход: 230 В переменного тока, от 48 до 400 Гц.
Выход: 110 вольт RMS переменного тока (модифицированная синусоида), 60 Гц.
Мощность, которую может выдавать этот преобразователь частоты, в основном зависит от значений C1 и C2; чем они больше, тем больше выход. Транзисторы имеют слишком большой размер для этого приложения с низким энергопотреблением и могут выдерживать гораздо большую мощность, если они установлены на соответствующем радиаторе, и секция управления не будет затронута вообще. Поскольку эта схема выдает 110 В RMS, ее можно использовать в качестве преобразователя напряжения, даже если устройство не требует 60 Гц и будет работать с частотой 50 Гц, но в этом случае трансформатор действительно является лучшим решением.

Осторожно! Эта схема преобразователя частоты работает с чрезвычайно высокими и опасными напряжениями. Даже не думайте о его создании, если у вас нет необходимых знаний и опыта. Это не рецепт, которому следует слепо следовать, а пример общей идеи, которую нужно развивать с учетом индивидуальных потребностей. Если у вас нет опыта, даже не пытайтесь.

Секция инвертора
Преобразователь частоты можно разделить на три отдельные части. Один из них — это переключающая часть (инвертор), которая выводит прямоугольную волну 110 В RMS, другая — секция управления, которая управляет переключением, а третья — источник питания низкого напряжения для секции управления.Давайте сначала кратко рассмотрим различные разделы, начиная с раздела переключения инвертора.

C1 и C2 заряжаются последовательно от однофазной сети 230 В через диодный мост до общего значения около 320 В, которое делится поровну между ними. Коррекция коэффициента мощности отсутствует, поэтому такая конструкция действительно подходит только для относительно небольших нагрузок. Пара резисторов равного номинала, подключенных параллельно C1 и C2, обеспечивает равномерное распределение напряжения между обоими конденсаторами.У меня было 330K, но я, вероятно, выбрал бы несколько меньшее значение, например 100 K. NTC ограничивает пусковой ток. Я также добавил предохранитель в секцию инвертора, которая не показана на схеме на линейном входе. Это здравый смысл и единственная защита от перегрузок.

Нагрузка подключена на одном конце к средней точке C1 и C2, а другой конец поочередно переключается между верхней и нижней рельсами с помощью полумоста, образованного TR1 и TR2. Диод 1N4007 с обратным смещением показан параллельно каждому из TR1 и TR2.Это необходимо для защиты от переходных процессов из-за индуктивных нагрузок. На самом деле я их не устанавливал, потому что у MOSFET IRF830 этот диод включен в корпус. Я установил пару транзисторов на радиатор, хотя с уменьшенной нагрузкой они почти не нагреваются, но схему инвертора можно модернизировать для работы с большей мощностью, просто увеличив значение C1 и C2, и нагрев транзистора не будет проблемой. Это хорошая часть работы на низких частотах, таких как 50 Гц, 60 Гц.

Для того, чтобы пиковые и среднеквадратичные значения выходного сигнала были равны синусоиде со среднеквадратичным значением 110 В перем. Тока, нам необходимо, чтобы выходной сигнал был:
1/4 цикла = 0 В (оба транзистора заблокированы),
1/4 цикла = +160 В (TR2 проводит),
1/4 цикла = 0 В (оба транзистора заблокированы),
1/4 цикла = -160 В (TR1 проводит),

Можно математически показать, что эта форма волны имеет те же среднеквадратичные и пиковые значения, что и синусоидальная волна переменного тока 110 В.Пиковое значение важно для устройств, которые заряжают конденсаторы до пикового значения, а среднеквадратичное значение важно для других устройств. По этой причине эта форма волны является наилучшим прямоугольным приближением синусоидальной волны и обычно называется «модифицированной синусоидальной волной». Мне лично не нравится этот маркетинговый термин, потому что он неточен. Прямоугольная волна или «модифицированная прямоугольная волна» была бы более точной. Некоторым устройствам может потребоваться истинная синусоида от преобразователя частоты. Многие вольтметры измеряют среднее значение вольт и корректируют его с коэффициентом 0.707 / 0,636, чтобы указать среднеквадратичное значение, которое предполагает синусоидальную форму волны и не будет действительным для других форм волны. Такой прибор при измерении прямоугольной «модифицированной синусоидальной волны», подобной этому, будет занижать показания на коэффициент 0,5 / 0,636, и поэтому показания должны быть умножены на 0,636 / 0,5 = 1,272, чтобы найти истинное измерение.

Форма волны Истинный синус Модифицированный синус
Пик 1.000 1.000
В среднем 0,636 0,500
RMS 0,707 0,707

На следующей фотографии мы можем видеть фактический прямоугольный выходной сигнал (зеленый) на осциллографе и наложенный математический синусоидальный сигнал (красный).Фактическое напряжение от сети очень сильно ограничено из-за всех нагрузок выпрямителя и конденсатора.

Итак, нам нужны два сигнала, которые будут включать / выключать TR1 и TR2 в соответствующее время. TR1 (так называемая «нижняя сторона») легко контролировать, потому что источник находится на том же базовом опорном уровне, что и управляющая схема, но TR2 (называемый «верхняя сторона») немного сложнее, потому что он плавающий и проходит весь путь между обе рельсы. Есть много способов решить проблему перевода уровня управляющего сигнала.Вы можете выполнить поиск по запросу «верхний контроль» или аналогичные термины. Существует множество дискретных схем и интегрированных решений. Я рассматривал возможность использования IRS2110 для простоты, но это было относительно дорого и трудно найти, поэтому я решил использовать собственное дискретное решение, используя старую оптопару, которая у меня уже была. Конструкция чрезвычайно проста и хорошо работает на частоте 60 Гц, но не подходит для высоких частот переключения, потому что TR2 задерживает выключение, и пришлось бы изменить схему, чтобы заставить его выключаться быстрее (что было бы несложно).Это связано с тем, что затвор разряжается через конденсатор, а не получает сигнал, понижающий его. Изменение номинала резистора увеличивает время выключения, но требует более высокого тока при включенном транзисторе.
Особое внимание следует уделить пониманию конденсатора начальной загрузки, который обеспечивает поляризацию для переключения полевого МОП-транзистора TR2 верхнего плеча. Этот конденсатор заряжается до 15 В через диод от низковольтного источника питания, который питает секцию управления, когда TR1 проводит ток, и переводит конденсатор на уровень земли.Затем, когда TR1 перестает проводить, конденсатор всплывает вместе с истоком TR2, обеспечивая необходимое напряжение для переключения затвора через оптопару (или любую другую схему, используемую в других случаях). На самом деле я использовал 47 мкФ, чего более чем достаточно.

Контрольная секция
Давайте теперь посмотрим на секцию управления преобразователем частоты. Он состоит из классического генератора 555 с частотой 960 Гц, четырехступенчатого делителя CD4029 (делится на 16) и трех вентилей ИЛИ-НЕ CD4001.Показанные формы сигналов не требуют пояснений. Можно видеть, как T1 и T2 поочередно положительны в течение 1/4 цикла. T2 применяется к оптрону, который сдвигает уровень до уровня TR2. В 4001 есть четвертый неиспользуемый вентиль, и рекомендуется подключать входы либо к земле, либо к Vcc, а не оставлять их плавающими. Я также поместил байпасный конденсатор между выводами источника питания.

Контакт 1 счетчика 4029 предварительно загружает значение, установленное на контактах 4, 12, 13, 3, в Q1-Q4 при подключении к Vcc, а счетчик считает нормально при подключении к земле.Это означает, что мы можем остановить вывод, подняв его на высокий уровень. С резистором и конденсатором, как показано на рисунке, выход инвертора начнет работать примерно через секунду после подачи питания. Сначала я использовал это для преобразователя частоты, но позже я удалил конденсатор, чтобы ускорить тестирование, и никогда не заменял его. Вы можете использовать его или нет, или использовать переключатель в зависимости от ваших потребностей. Его также можно использовать для реализации защиты от перегрузки со схемой, которая поднимает его на высокий уровень при обнаружении перегрузки по току на выходе.

Источник питания
Наконец, у нас есть источник питания 15 В для блока управления преобразователем частоты. Я не измерял потребление, но предполагаю, что это может быть что-то вроде 10 или 15 мА. Нам нужно около 15 В для переключения полевых МОП-транзисторов, и микросхемы схемы управления также будут хорошо работать при этом напряжении. Для такого небольшого потребления, а не для сложных схем регулятора, я всегда выбираю очень простую конструкцию, как показано здесь. Я просто включил стабилитрон параллельно нагрузке и убедился, что у трансформатора достаточно выходного сопротивления, чтобы стабилитрон не был перегружен.Если я разрабатываю коммерческий продукт, я могу указать трансформатор с желаемым выходным сопротивлением, и это также поможет снизить стоимость, поскольку используется наименьший возможный трансформатор. Но если я использую переработанный трансформатор, взятый из моего мусорного ящика, как в этом случае, я просто подключаю резистор последовательно с первичной обмоткой и пробую несколько значений, пока резистор сам по себе не уменьшит ток до немного выше, чем схема требует, и небольшой избыток поглощается стабилитроном. Вы не можете найти ничего проще.Обратите внимание, что стабилитрон работает только кратковременно во время пиков переменного тока на входе. Также обратите внимание, что резистор необходимо подбирать индивидуально для каждого трансформатора и каждой цепи путем тестирования. Трансформаторы с одинаковыми номинальными выходными значениями сильно различаются по фактическому напряжению холостого хода и выходному сопротивлению, поэтому вам придется проверить это на себе. Вы можете начать с большого номинала резистора и постепенно уменьшать его, пока не получите необходимое выходное напряжение.

Строительство
Я собрал схему преобразователя частоты на печатной плате, как я ее проектировал, и возился с ней, пока она не заработала достаточно хорошо.С резистивной нагрузкой он работал отлично, но когда я подключал индуктивную нагрузку, возникала проблема, потому что каждый раз, когда транзистор отключался, противоположный транзистор мгновенно включался на короткое время. Вместо того, чтобы пытаться изменить схему, я решил эту проблему, подключив конденсатор параллельно нагрузке и небольшой резистор последовательно с обоими. Возможно, что RC-демпфер, подключенный параллельно каждому транзистору, решил бы проблему.

Помимо самостоятельного проектирования, вы можете просто купить преобразователь частоты ГГц с на
Преобразовать однофазный
От 110 В 60 Гц до 220 В 50 Гц;
От 120 В 60 Гц до 240 В 50 Гц;
От 230 В 50 Гц до 110 В 60 Гц;
…
Преобразовать трехфазный
480 В 60 Гц до 400 В 50 Гц;
От 240 В 60 Гц до 440 В 50 Гц;
… …
Или настройте свои конкретные требования.

Преобразователь световой частоты в частоту с использованием 555 IC

Здесь мы делаем схему преобразователя света в частоту с использованием микросхемы 555 IC. Целью этой схемы является преобразование световых сигналов в частоту, этот метод используется во многих электронных приложениях для лучшей обработки входящего сигнала.Это может быть выполнено с помощью различных устройств, доступных на рынке. Для преобразования световых сигналов в частотные мы используем TSL235R, это готовый светильник для преобразователя частоты. Но мы также можем сделать это сами, используя всего несколько компонентов, таких как микросхема таймера 555, LDR и несколько других дискретных компонентов, как показано на принципиальной схеме.

Компоненты оборудования

S.no Компонент Значение Количество
1 Вход питания 5-12 В 1
2 Резистор 8.2K 1
3 Конденсатор 10 нФ 2
4 IC NE555 1
5 LDR — 1
Принципиальная схема

Рабочее объяснение

Эта схема может работать при напряжении постоянного тока от 5 до 12 В. Выходная частота микросхемы таймера 555 прямо пропорциональна свету, принимаемому LDR.Внутреннее сопротивление LDR увеличивается в темноте или когда на его поверхность падает мало света, поэтому в это время выходная частота 555 IC будет уменьшаться. Точно так же, когда свет присутствует или падает на LDR, его сопротивление уменьшается, а выходная частота таймеров 555 увеличивается. Хотя можно выбрать другой частотный спектр, изменив значения резистора и конденсатора между выводом 6 микросхемы IC и отрицательной шиной питания. Выход этой схемы может быть подан на микроконтроллер или цифровую схему для дальнейшей обработки сигнала или для его дальнейшего усиления.Вместо LDR можно использовать фотодиод.

Экспоненциальные преобразователи и как они работают

Экспоненциальные преобразователи — это основные строительные блоки, используемые во многих схемах синтезатора, но для многих из нас они являются непонятными черными ящиками. Основная концепция работы экспоненциального преобразователя очень проста; но простейшая из возможных схем для этой цели имеет много серьезных ограничений, поэтому обычно добавляют несколько уровней дополнительных схем, чтобы компенсировать различные эффекты и сделать общее поведение более предсказуемым.В результате экспоненциальные схемы, которые мы на самом деле видим в общем использовании, могут показаться начинающим дизайнерам пугающе сложными, и не всегда легко распознать простой базовый принцип. В этой статье я собираюсь довести до реального уровня сложности, начав с простейшей схемы экспоненциального преобразователя.

Почему экспоненциальный преобразователь?

Как я уже говорил в своей статье о VCA, большинство человеческих чувств логарифмически. Мы воспринимаем различия в физических явлениях — в частности, в частотах звуков — в соответствии с пропорцией основной физической величины, а не в соответствии с абсолютной величиной .Например, разница между 220 Гц и 440 Гц звучит так же, как разница между 440 Гц и 880 Гц или даже между 55 Гц и 110 Гц. Каждый составляет одну октаву. Этот факт позволяет нам получать полезную информацию от наших органов чувств во многих различных масштабах на обоих концах спектра. Если бы вместо этого мы воспринимали высоту тона линейно, мы могли бы либо иметь хорошее восприятие высоты звука на самых высоких слышимых частотах и ​​не иметь полезного разрешения на самых низких, либо мы могли бы с пользой разрешить очень низкие частоты, но быть полностью подавленными информацией на высоких частотах. .

И для того, чтобы обеспечить лучшую аналогию с человеческим восприятием, и поскольку сами схемы сталкиваются с одной и той же проблемой — необходимостью хорошо реагировать в широком диапазоне масштабов, в модульной синтезаторной электронике обычно используются логарифмически масштабированные напряжения для управления частотами генераторов. , фильтры и т. д. Соответственно, модули имеют экспоненциальную зависимость напряжения от частоты. В Eurorack мы обычно используем стандарт 1 В на октаву: каждое увеличение управляющего напряжения на 1 В удваивает частоту.Обычно существует , а не , какое-либо фиксированное определение того, какие диапазоны напряжений допустимы или какая частота соответствует нулевому напряжению. Эти вещи зависят от настроек задействованных модулей и могут измениться во время выступления. Но если ваш генератор настроен так, что 0 В соответствует 110 Гц, тогда, когда вы дадите ему управляющее напряжение 1 В, он настроится на 220 Гц, на 2 В 440 Гц и так далее.

Логарифмическое напряжение управления — не единственный способ сделать это. Некоторые синтезаторы, особенно старые, вместо этого используют линейное управление напряжением (часто называемое Гц / вольт), где частота должна быть прямо пропорциональна входному напряжению.Это может упростить некоторые схемы, в частности, за счет значительного уменьшения потребности в экспоненциальных преобразователях. Но он также страдает именно от тех проблем, которые должна решать логарифмическая система.

Вопрос о логарифмическом и линейном управлении напряжением относится не только к частотам. Усилители с управлением напряжением сталкиваются с одним и тем же вопросом: следует ли реагировать линейно (выходное усиление прямо пропорционально входному управляющему напряжению) или экспоненциально (реагируя на логарифмическое управляющее напряжение).В Eurorack оба типа ответа популярны для VCA, и некоторые модули VCA могут даже переключаться или интерполировать между ними.

Цепи, требующие экспоненциальной реакции на напряжение, обычно содержат некую «сердцевину», которая действительно управляется линейным током . Чтобы заставить их правильно реагировать на вход логарифмического напряжения, необходимо генерировать ток, который является экспоненциальной функцией управляющего напряжения. Это то, что делает экспоненциальный преобразователь .Большинство схем синтезаторов, которые имеют экспоненциальный отклик на некоторое напряжение, будут содержать экспоненциальный преобразователь. Вот один из Thomas Henry 555 VCO:

Как видите, это довольно сложная схема со множеством встроенных функций. С чего начать, чтобы понять что-то в этом роде?

Транзисторы и их экспоненциальный отклик

Одно из основных правил для понимания транзисторных схем состоит в том, что база всегда представляет собой одно диодное падение, фиксированное напряжение приблизительно 0.7В, над эмиттером. Это обсуждается в главе «Описание схемы» Руководство North Coast Transistor Mixer, и, как я предупреждаю читателей, это полезное приближение, достаточно хорошее для понимания многих схем, но это не вся история и не последнее слово о том, как работают транзисторы. Чтобы понять экспоненциальные преобразователи, нам нужно пойти немного глубже.

Это «падение напряжения» (как и в случае реальных диодов, а не только переходов база-эмиттер транзисторов) на самом деле не является фиксированным напряжением.Фактически, это очень близко к логарифмической функции тока через транзистор (ток базы или ток эмиттера не имеет значения, потому что они прямо пропорциональны друг другу на этом уровне анализа). Каждый раз, когда вы на удваиваете ток через транзистор, вы на увеличиваете падение база-эмиттер примерно на 18 мВ. В этом выводе моделирования обратите внимание, что транзистор справа пропускает в два раза больше тока (как вы можете заключить по базовым резисторам R3 и R4), а базовое напряжение справа на 18 мВ больше.

И это также работает наоборот: если вы можете каким-либо образом заставить падение база-эмиттер быть фиксированным напряжением, тогда ток через транзистор будет экспоненциальной функцией напряжения база-эмиттер, удваивая ток для каждые 18 мВ повышения напряжения. Математическое выражение выглядит примерно так: I = exp ( aV + b ).

Переменные V и I представляют входное напряжение и выходной ток.Величины a и b в основном являются константами: a представляет шкалу зависимости напряжения от тока (сколько напряжения требуется, чтобы удвоить ток; соответствующим образом масштабированная величина, обратная той величине 18 мВ, которую я упомянул) и b — постоянное смещение, описывающее, какой ток проходит транзистор при некотором фиксированном входном напряжении.

Конечно, есть пределы. Если вы увеличите напряжение база-эмиттер на 180 мВ, то ток увеличится в 2 раза 10 , что примерно в 1000 раз.Увеличьте базовое напряжение на 360 мВ, что все равно не очень много, и ток возрастет более чем в миллион раз. Слишком большое напряжение без внешнего ограничения тока, и транзистор взрывается. А при более низком, чем обычно, базовом напряжении могут возникать крошечные токи утечки, которые не исчезают с дальнейшим уменьшением базового напряжения, так что соответствие выходного тока теоретической экспоненциальной кривой перестает быть точным.

Но это интересный факт о транзисторах с биполярным переходом, которые в широких пределах подчиняются экспоненциальному закону с впечатляющей точностью.Обычные недорогие транзисторы общего назначения часто соответствуют теоретически идеальной экспоненциальной кривой с точностью до небольшой доли процента в более чем 1000-кратном диапазоне уровней тока. Таким образом, конструкция экспоненциального преобразователя почти всегда сводится к масштабированию входного управляющего напряжения в соответствующем диапазоне, приложению его к базе транзистора, а затем использованию тока коллектора транзистора в качестве выхода. Вот и все.

Один транзистор, без компенсации

Вот самый простой экспоненциальный преобразователь V / oct, который я могу разработать.Обратите внимание, что он не работает должным образом, и я не рекомендую его использовать; эта схема предназначена только для иллюстрации простого принципа, лежащего в основе более сложных экспоненциальных преобразователей.

Управляющее напряжение подается на «IN». Три резистора образуют делитель напряжения, который масштабирует входное напряжение так, что изменение примерно на 1 В на входе вызывает изменение примерно на 18 мВ на базе транзистора. Резистор R3 3,6 кОм к положительной мощности смещает базовое напряжение так, что оно будет примерно равно 0.7 В при входном напряжении 0 В. Тогда транзистор просто делает свое дело, пропуская ток, который является экспоненциальной функцией от базового напряжения, примерно удваиваясь на каждый 1В входного напряжения. Вот результат моделирования, где «X» — входное напряжение, а «Pr1.I» — выходной ток.

Сравнивая ток при входных значениях полного вольта, становится ясно, что он приближается к удвоению с каждым дополнительным входным вольтом. Мы могли бы сделать его лучше, возможно, сделав один из резисторов переменным и подрезав его, чтобы он соответствовал наклону как можно точнее до 1 В / окт.И обратите внимание, что это уже довольно хорошо отслеживает более пяти октав, и это даже не сложная схема. Большая часть волшебства заключается в естественном поведении транзисторов.

Так почему бы просто не использовать эту схему? Зачем нужен более сложный экспоненциальный преобразователь? В некоторых схемах синтезаторов, которым не нужна большая точность экспоненциального преобразования, на самом деле используется что-то вроде этой схемы, но большинство из них, по крайней мере, буферизует входное напряжение через операционный усилитель. Простой резисторный делитель, управляющий транзистором, как показано здесь, обязательно имеет низкий входной импеданс, и поэтому без буфера его отслеживание будет чувствительно к тому, как источник управляющего напряжения управляет им.Однако более важная причина дополнительной сложности сводится к «константам» a и b в этом уравнении тока транзистора I = exp ( aV + b ).

Значения a и b на самом деле не являются константами. На самом деле, они оба сильно зависят от температуры. Если мы построим и настроим такой простой некомпенсированный экспоненциальный преобразователь для точного отслеживания в один момент, как только температура транзистора изменится, даже на долю градуса, его реакция на базовое напряжение изменится.Выходной ток почти всегда будет подчиняться некоторой точной экспоненциальной функции от базового напряжения, но , которая экспоненциальная функция зависит от температуры. Осциллятор, построенный на макетной плате с таким преобразователем в нем, буквально расстраивается на полтона или более, когда вы дышите им. И даже если хранить в тщательно контролируемой среде, ток, проходящий через транзистор (особенно при более высоких уровнях тока), может сам нагреть транзистор на небольшую, но важную величину, вызывая колебания температуры, которые мешают отслеживанию.Итак, чтобы ответ был точным и оставался точным, нам нужно как-то справиться с последствиями изменения температуры.

Температурная компенсация нулевого порядка

На практике самая большая проблема с температурой возникает из-за величины b в уравнении тока транзистора, представляющей общий масштаб тока через транзистор. Изменения в b приводят к сдвигу всех выходных токов (таким образом, частот, когда экспоненциальный преобразователь контролирует частоту чего-либо) вверх или вниз на мультипликативный коэффициент.В схеме, которая расстраивается, когда вы дышите на ней, на практике большая часть этого изменения высоты звука происходит из-за изменения b .

Таким образом, стандартный метод, используемый во всех, кроме простейших транзисторных экспоненциальных преобразователях, заключается в попытке косвенно измерить значение тока b и отрегулировать напряжение, подаваемое на выходной транзистор, чтобы компенсировать любые изменения. Помните, что экспоненциально-токовая характеристика транзистора работает в обоих направлениях.Мы можем подать на базу напряжение и увидеть экспоненциальный ток на выходе, но мы также можем заставить транзистор принимать фиксированный ток и измерить напряжение на базе; и в любом случае применима одна и та же экспоненциальная кривая, зависящая от температуры.

В этом моделировании источник постоянного тока потребляет 1 мА через транзистор, база которого зафиксирована на потенциале земли. Транзистор позволит своему эмиттеру упасть до любого (отрицательного) напряжения, необходимого для того, чтобы 1 мА был величиной тока, который он пропускает.Обычно нас интересует ток коллектора, а не ток эмиттера, но из-за значительного усиления по току транзистора ток эмиттера будет в основном таким же, как ток коллектора (через базу теряется незначительный ток), и в любом случае, пока сохраняется коэффициент усиления. более или менее постоянными токи эмиттера и коллектора будут пропорциональными, что достаточно хорошо.

Если параметры транзистора изменяются — что обычно вызывается только изменением температуры — то напряжение эмиттера изменяется, чтобы не отставать.Вот результат моделирования, показывающий, как напряжение эмиттера в этой цепи («Ve.V» на графике) реагирует на температуру (градусы C, обозначены «X» на графике).

Как видно на графике, напряжение база-эмиттер, необходимое для фиксированного тока 1 мА, довольно сильно изменяется в диапазоне от -20 ° C до + 150 ° C. На самом деле не ожидается, что настоящие синтезаторные схемы будут работать в таком широком диапазоне температур (и в любом случае будут повреждены другими эффектами на верхнем пределе этого диапазона), но даже в более практичном диапазоне, таком как от 10 ° C до 50 ° C, изменение является значительным.

Но эта схема обеспечивает план атаки для компенсации изменений параметров транзистора. Вместо того, чтобы иметь один транзистор для экспоненциального преобразования и рисковать изменением его параметров, мы будем использовать два. Это будут два транзистора одного и того же типа, подобранные настолько близко, насколько это возможно. Мы постараемся поддерживать их при одинаковой температуре и работать таким же образом. Идея состоит в том, что два транзистора должны реагировать на напряжение и ток как можно более похожими друг на друга.Затем мы пропустим фиксированный ток через один, измерим напряжение, необходимое для этого, и будем использовать это напряжение для компенсации масштабированного управляющего напряжения, которое мы прикладываем ко второму. Изменения в параметрах транзистора, в частности, в величине b , аннулируются.

Вот более узкий клип схемы Томаса Генри, показывающий только часть двухтранзисторной компенсации температуры.

Обратите внимание, что это транзисторы PNP; они хотят, чтобы их эмиттеры находились под небольшим положительным напряжением относительно их баз, в отличие от того, как работают NPN-транзисторы в других моих примерах.Основная причина их использования заключается в том, что разработчик хотел, чтобы это был источник тока , , подающий ток на остальную часть генератора, который имеет вход с отрицательным напряжением.

Транзистор слева называется «эталонным» транзистором. Его база связана с потенциалом земли (0 В). Основное назначение операционного усилителя — поддерживать постоянным ток через эталонный транзистор. В этом приложении он называется «сервоусилителем». Помня, что операционные усилители пытаются заставить свои входы быть равными, если мы предположим, что операционный усилитель работает нормально, то, поскольку его положительный вход находится на 0 В, поэтому должен быть его отрицательный вход, который является коллектором опорного транзистора.Следовательно (учитывая, что ток через входы операционного усилителя и постоянный ток через C1 должны быть равны нулю), падение напряжения на R52 составляет 15 В, ток через него составляет 10 мкА по закону Ома, и это также (коллектор) ток через эталонный транзистор. Операционный усилитель будет управлять своим собственным выходом по мере необходимости, чтобы заставить эмиттеры двух транзисторов достигать любого напряжения база-эмиттер выше 0 В, необходимого для поддержания тока 10 мкА через транзистор этого типа. Когда параметры транзистора изменяются из-за температуры, напряжение регулируется автоматически.

Примечание R23. Частично его цель — ограничить ток через выход операционного усилителя TL074 и, следовательно, через транзисторы. Этот операционный усилитель может обеспечивать выходную мощность до 12 В с током в десятки миллиампер и более. Этого может быть достаточно, чтобы повредить транзисторы, а R23 не дает току выйти из-под контроля. Расчет того, что выходное напряжение и ток от TL074, как ожидается, будут меньше в нормальной рабочей точке , недостаточно для защиты транзисторов от переходных процессов во время запуска, условий смены фаз и так далее; R23 гарантирует безопасный ток при любом напряжении, которое TL074 может производить.Однако еще более важной причиной использования R23 является снижение коэффициента усиления по напряжению опорного транзистора. Эталонный транзистор фактически представляет собой усилитель с общей базой. Небольшие изменения в его эмиттерном напряжении трансформируются в большие изменения тока (посредством экспоненциальной зависимости напряжения от тока), которые создают большие изменения напряжения при умножении на резистор, задающий ток 1,5 МОм; таким образом, между эмиттером транзистора и отрицательным входом операционного усилителя может быть значительное усиление напряжения, что плохо для стабильности.Добавление резистора R23 понижает изменения напряжения на выходе операционного усилителя до гораздо меньших изменений на эмиттере транзистора, уменьшая усиление вокруг контура. Конденсатор C1 также предназначен для повышения стабильности за счет обхода кратковременных выбросов, как обсуждалось в моей статье о конденсаторах стабильности операционного усилителя. Вместе резистор и конденсатор подавляют усиление операционного усилителя на высоких частотах, предотвращая его нежелательные колебания. Транзисторы внутри контуров обратной связи операционного усилителя часто являются источником проблем со стабильностью, и даже операционные усилители, которые идеально стабильны в сетях с пассивными резисторами, обычно требуют некоторой относительно агрессивной компенсации, когда внутри контура есть транзисторы.

Еще раз посмотрев на схему, предположим, что соединение, помеченное IN, переведено на 0 В остальной частью схемы. Тогда два транзистора будут в одинаковых рабочих точках (за исключением, возможно, разных напряжений коллектор-эмиттер в зависимости от того, к чему подключен выход; мы предположим, что это не имеет значения, а на практике это очень мало). У них одинаковое напряжение база-эмиттер, и мы предполагаем, что они подчиняются одному и тому же экспоненциальному закону зависимости напряжения от тока. Транзистор слева пропускает фиксированное значение 10 мкА, поэтому транзистор справа также должен пропускать 10 мкА выходного тока остальной части схемы (которая является ядром генератора).Если температура изменяется, то изменяется зависимость напряжения от тока, и поэтому операционный усилитель должен довести напряжения база-эмиттер на обоих транзисторах до нового значения. Но если транзисторы останутся согласованными и будут иметь одинаковую температуру, они по-прежнему будут передавать ток 10 мкА. Эффект от изменения температуры аннулируется!

Предположим, что входная цепь (не показанная) подает на вход IN напряжение + 18 мВ. Напряжение база-эмиттер опорного транзистора имеет неизвестное значение в диапазоне примерно 0.7 В, какое бы напряжение ни управляло транзистором этого типа, чтобы получить 10 мкА. Напряжение база-эмиттер выходного транзистора теперь равно минус 18 мВ, потому что внешняя схема приближает базу к положительному напряжению эмиттера. Следовательно, напряжение база-эмиттер выходного транзистора таково, что в этих условиях транзистор этого типа генерирует половину тока коллектора, равного 10 мкА, то есть 5 мкА. Точно так же, если соединение IN установлено на -18 мВ, напряжение база-эмиттер для выходного транзистора будет на 18 мВ больше, чем у эталонного транзистора, а выходной ток будет 20 мкА.

То, что на самом деле подключено к разъему IN, — это инвертирующий усилитель операционного усилителя с небольшим отрицательным усилением (-0,018). Каждый раз, когда входной сигнал V / oct для модуля увеличивается на 1 В, выход этого усилителя понижает базу транзистора на 18 мВ, удваивая выходной ток. И изменения в величине b в законе зависимости напряжения транзистора от тока исключаются. Полученный экспоненциальный преобразователь V / oct намного менее чувствителен к изменениям температуры, чем однотранзисторный вариант.

Надо разобраться с некоторыми морщинами. Во-первых, важно поддерживать одинаковую температуру двух транзисторов. В идеале это должны быть два транзистора, построенные бок о бок на одной ИС. Кристаллы кремния, из которых обычно изготавливают ИС, обладают чрезвычайно высокой теплопроводностью (они химически подобны алмазу, другому материалу с очень высокой теплопроводностью), поэтому транзисторы на одном кристалле остаются согласованными по температуре. Между прочим, это одна из причин, по которой «дискретные операционные усилители» в значительной степени чепуха.В операционных усилителях используются токовые зеркала, которым нужны согласованные транзисторы при согласованных температурах, и просто невозможно точно поддерживать транзисторы при одной и той же температуре, когда они представляют собой дискретные транзисторы в отдельных корпусах. «Дискретные операционные усилители», несмотря на то, что они продаются по высокой цене неосторожным, почти никогда не смогут достичь производительности лучших операционных усилителей на IC. Мои собственные коммерческие разработки с дискретными транзисторами, такие как Transistor ADSR, используют транзисторы по-разному, которые не зависят от согласования, как это было бы в конструкции операционного усилителя.Тем не менее, может быть трудно найти интегрированные согласованные пары транзисторов, подходящие для использования в синтезаторных экспоненциальных преобразователях, особенно при балансировке других целей, и поэтому мы иногда вынуждены обходиться парами дискретных транзисторов в этом приложении. Мне нравится связывать их вместе кабельной стяжкой, как на этой детальной фотографии сборки Leapfrog VCF. В некоторых из моих последних сборок Leapfrog я также добавлял сверху каплю клея, чтобы кабельная стяжка не соскальзывала вбок, поскольку есть пределы того, насколько сильно я могу натянуть ее, не рискуя повредить компоненты.

Другая проблема связана с тем, как именно управляющее напряжение прикладывается к паре транзисторов. Я сознательно выбрал для своего примера схему ГУН Thomas Henry 555, потому что она использует инвертирующий усилитель на входе (что является популярной конструкцией и имеет большой смысл как относительно надежный способ применения операционного усилителя), а также применяет управляющее напряжение на выходе транзистора , что, как мне кажется, легче понять при объяснении на базовом уровне. Но если у нас есть выбор, на самом деле может быть лучше связать базу выходного транзистора непосредственно с землей и подавать (правильно масштабированное и, возможно, инвертированное) управляющее напряжение на базу опорного транзистора .Это изменяет смысл управляющего напряжения — это означает, что управляющее напряжение должно двигаться в противоположном направлении, чтобы произвести такое же изменение конечного выходного тока. В зависимости от типа схемы на входе, типа схемы, потребляющей выход, и от того, являются ли транзисторы типом NPN или PNP, это может быть преимуществом. Это также может означать необходимость более или менее одной инверсии во входной схеме, чтобы вход всей схемы шел в правильном направлении.

Как описывает Рене Шмитц в своей широко цитируемой статье об экспоненциальных преобразователях, приложение управляющего напряжения к эталонному транзистору означает, что входной импеданс выше и более предсказуем; входная цепь должна обеспечивать постоянную долю тока через любой транзистор, который она управляет, который в основном является постоянным и, вероятно, небольшим для эталонного транзистора, но может быть намного больше для выходного транзистора, когда выходной ток высокий и изменяется в зависимости от выходной ток.Я не уверен, что это действительно имеет значение для наиболее типичного приложения, где схема, управляющая транзистором, представляет собой усилитель на операционном усилителе с большим запасом мощности по току.

Шкала опорного тока должна быть по возможности сопоставима со шкалой выходного тока. Хотя температура является основной причиной изменения параметров транзистора, параметры также немного зависят от общего уровня тока, поэтому, если один транзистор работает с током, сильно отличающимся от другого, транзисторы не будут согласованы, поэтому внимательно.Ток, особенно на более высоких уровнях, также влияет на температуру из-за самонагрева, поэтому, если ток в двух транзисторах можно поддерживать примерно одинаковым, их легче поддерживать при одинаковой температуре. По этим причинам я обычно проектирую свой эталонный ток примерно таким, как я ожидаю, что выходной ток будет в (логарифмической) середине частотного диапазона или, может быть, немного выше этого. Микросхемы LM13700, используемые как в этом ГУН, так и во многих моих собственных разработках, допускают абсолютный максимальный управляющий ток 2 мА, и я обычно стремлюсь к примерно 100 мкА эталонного тока.Я действительно удивлен, увидев, что опорный ток в 555 VCO выбран таким низким, как 10 мкА. Я не уверен, каковы были причины этого решения.

Наконец, и это наиболее важно: эта конструкция с двумя транзисторами компенсирует изменения значения b (смещение функции напряжение-ток) с температурой, когда управляющее напряжение, приложенное к паре транзисторов, равно нулю, но не компенсирует вообще для изменений в на (шкала зависимости напряжения от тока, влияющая на высоту тона при других управляющих напряжениях).При таком уровне компенсации дыхание в контуре, вероятно, не приведет к его расстроению, но видимый размер октав и других интервалов — отношение вольт к октавам, которое люди называют «трекингом» — все еще может изменяться в зависимости от температуры; и слушатели чувствительны к этому. Для действительно серьезного использования музыки нам понадобится как минимум еще один слой температурной компенсации.

Температурная компенсация первого порядка

Помните, что управляющее напряжение V / oct проходит через усилитель с коэффициентом усиления (в данном случае) -0.018 для преобразования стандартных управляющих напряжений 1 В / октаву в 18 мВ / октаву, необходимых для транзисторов. Когда изменения температуры означают, что величина a изменяется, практическое следствие состоит в том, что величина «18 мВ» изменяется. Когда транзисторы холодные, им может потребоваться всего 17 мВ / окт. В тепле им может потребоваться 19 мВ. Изменение напряжения, необходимое для удвоения выходного тока, пропорционально абсолютной температуре (то есть температуре выше абсолютного нуля). Цепи синтезатора обычно работают при температуре около 300 К (300 К, приблизительно 27 ° С), что немного выше типичной комнатной температуры в помещении.Изменение температуры на 1 ° C на этом уровне означает изменение на 0,33%, или 3300 частей на миллион, как это обычно измеряется (в миллионных долях) напряжения, необходимого для удвоения тока.

Мы уже смещаем управляющее напряжение с учетом изменений температуры с помощью операционного усилителя с сервоприводом. Можно было бы представить два эталонных транзистора с токами, скажем, 100 мкА и 200 мкА, измерять разницу в напряжении между ними и масштабировать управляющее напряжение в соответствии с этой разностью напряжений.Действительно, такие схемы построены. Но более распространенный способ сделать это немного проще: построить входной усилитель, коэффициент усиления которого также изменяется в зависимости от температуры, чтобы соответствовать изменяющимся температурным требованиям пары транзисторов. Вот входной усилитель CV от 555 VCO.

Левая сторона схемы может показаться сложной, но это только потому, что она имеет несколько входов: основное управляющее напряжение U / oct; вход «экспоненциальный FM», который представляет собой просто еще один разъем с потенциометром для ослабления; и две ручки ручного управления для грубого и точного начального тона.Самое интересное — это резистор 2 кОм в цепи обратной связи. Важным сигнальным трактом здесь является путь от входа V / oct, который имеет резистор 100 кОм, сбалансированный с этим резистором 2 кОм, с коэффициентом усиления -0,020. Выходной сигнал операционного усилителя номинально составляет 20 мВ / октаву, уменьшенный регулируемым делителем напряжения на выходе до желаемого значения 18 мВ / октаву для пары транзисторов.

Но это не просто резистор; это чувствительный к температуре. В отличие от обычных резисторов, которые предназначены для поддержания постоянного сопротивления при различных температурах (и делают это более или менее хорошо в зависимости от того, сколько вы готовы заплатить за эту функцию), резистор R11 предназначен для изменения своего сопротивления в зависимости от температуры окружающей среды. предсказуемым образом.Как показано на диаграмме, он имеет температурный коэффициент + 3500ppm на градус C. Когда температура повышается, сопротивление этого резистора должно увеличиваться с такой скоростью; когда он идет вниз, он должен уменьшаться. Коэффициент усиления схемы операционного усилителя пропорционален текущему значению этого резистора, поэтому он должен (насколько это разумно возможно) масштабироваться до напряжения, требуемого транзисторами.

Необходимо, чтобы термочувствительный резистор поддерживался при той же температуре, что и два транзистора.Если вы посмотрите на мою фотографию экспоненциального преобразователя Leapfrog, вы можете заметить маленький синий термистор в объятиях кабельной стяжки вместе с двумя транзисторами.

Почему на диаграмме указано + 3500ppm, когда я ранее сказал, что + 3300ppm было необходимо? Одна из причин может заключаться в том, что этот дизайнер рассчитывал на основе более низкой оценки комнатной температуры. Если бы контур работал при температуре около 12 ° C вместо 27 ° C, то необходимая поправка составила бы + 3500 частей на миллион на градус C. Это подчеркивает одно ограничение этого подхода: даже если мы получим правильный температурный коэффициент для компенсации колебаний около одной температуры, скорость Изменение также изменяется с температурой, поэтому для коррекции может потребоваться дополнительная корректировка при расширении в широком диапазоне температур.

Но более важная проблема и, вероятно, настоящая причина, по которой на диаграмме указано + 3500ppm, заключается в том, что наложить на себя именно тот тип термокомпенсирующего резистора (или «tempco»), который вы рассчитали, вы хотите, трудно , а иногда невозможно. Возможно, вам не удастся просто пойти и купить термокомпенсирующий резистор + 3300 ppm 2k, особенно если вы также хотите, чтобы он был подходящего физического размера и формы, подходящего для вашей платы. Вполне возможно, что +3500 стр. / Мин. Было самым близким, что Томас Генри мог найти для продажи по разумной цене и удовлетворял другим его требованиям.В таких случаях мы используем лучшее совпадение, которое можем найти, и надеемся, что оно принесет неплохую компенсацию, даже если оно не идеально.

Также можно построить подобную схему, используя другой тип термочувствительного резистора, который уменьшает (а не увеличивает) свое сопротивление с повышением температуры. Это называется термистором NTC, что означает «отрицательный температурный коэффициент». Я использовал этот подход в Leapfrog VCF — синяя деталь на фотографии — термистор NTC — и написал об этом отдельную статью.Схема резисторов выглядит иначе, когда термистор находится в другом месте, но основная идея создания усилителя, коэффициент усиления которого изменяется с температурой в соответствии с требованиями транзисторов, остается прежней. Преимущества заключаются в том, что термисторы NTC могут быть дешевле, их легче найти, или их температурные коэффициенты (которые, как и все параметры, зависят от производственных допусков) могут быть более жестко контролируемыми.

Высокочастотный подстройка

В экспоненциальном преобразователе 555 VCO есть еще один уровень компенсации, который также типичен для многих других подобных конструкций.До этого момента я предполагал, что цель состоит в том, чтобы обеспечить выходной ток, который точно отслеживает вход V / oct: то есть подчиняется экспоненциальной функции с удвоением выходного сигнала при каждом увеличении напряжения на входе. Транзисторы по своей природе точно подчиняются некоему экспоненциальному закону зависимости напряжения от тока, поэтому мы начнем с одного из них. Но тогда из-за температурной зависимости необходимо смещение, контролируемое температурой (применяемое с помощью сервооперационного усилителя после измерения его вторым идентичным транзистором), и масштабирование с регулируемой температурой, применяемое с использованием чувствительного к температуре компонента на входе. усилитель звука.Получающееся в результате преобразование напряжения в ток достаточно точное даже при изменении температуры и подходит для управления чем-то вроде ядра генератора, который линейно преобразует ток в частоту.

Но на практике ядро ​​генератора может быть не совсем линейным! Для типичных ГУН, которые работают, заполняя конденсатор и затем разряжая его, время разряда обычно не изменяется или не сильно изменяется в зависимости от рабочей частоты. По мере увеличения частоты время разряда становится все большей и большей частью общего времени цикла, и поскольку ток, подаваемый в сердечник во время разряда, обычно теряется, реакция сердечника на входной ток может быть нелинейной.Обычная картина состоит в том, что на самых высоких частотах трекинг идет немного ровно, а выходная частота меньше, чем мы могли бы предсказать, исходя из отношения тока к частоте, применимого на более низких частотах. Даже если не управлять ГУН, когда время сброса является проблемой, сам экспоненциальный преобразователь может иметь тенденцию создавать аналогичный эффект. «Объемное» сопротивление транзисторов, эквивалентное нескольким омам, последовательно соединенным с каждым эмиттером, заставляет их отклоняться от идеального экспоненциального поведения при высоком токе, что в целом приводит к тому, что выходной ток становится равным. немного ниже, чем должно быть.Практическое влияние на отслеживание аналогично влиянию времени сброса ядра генератора: оно немного выравнивается в верхней части диапазона частот.

Принимая во внимание, что этот экспоненциальный преобразователь не просто стоит сам по себе, но существует для поддержки ядра генератора, имеет смысл использовать экспоненциальный преобразователь, чтобы повысить производительность генератора. То, что сделано в ГУН 555, аналогично тому, что сделано во многих популярных конструкциях: есть дополнительный тракт обратной связи, который немного увеличивает усиление на самых высоких частотах.Этот дополнительный путь выделен ниже.

Напряжение на выходе сервоусилителя пропорционально входному управляющему напряжению, следовательно, логарифмически по выходному току и частоте. При низких рабочих частотах и, следовательно, низких выходных токах, напряжение база-эмиттер эталонного транзистора будет меньше, чем один типовой «диодный спад», и диод D1 не сможет пропускать ток. По мере увеличения рабочей частоты напряжение база-эмиттер будет логарифмически увеличиваться, и D1 начнет включаться, хотя ток, фактически протекающий через него, будет весьма ограничен падением напряжения на подстроечном элементе R36.Дело в том, что верхняя часть R36 будет иметь напряжение практически нулевое, за исключением верхней части частотного диапазона, где оно начнет медленно увеличиваться с частотой. Регулируемая часть этого напряжения подается через резистор 1 МОм R51 обратно во входной усилитель . Итак: на низких частотах схема подстройки ВЧ работать не будет. На высоких частотах он поднимет частоту еще выше на небольшую и контролируемую величину. Это то, что нам нужно, чтобы противодействовать нелинейности токового отклика ядра генератора.Легко представить, что если увеличение частоты вызывает дальнейшее увеличение частоты, это может привести к тому, что все это выйдет из-под контроля и заблокируется на максимальной частоте; но на самом деле усиление этого пути обратной связи настолько низкое, что он не может этого сделать. Он лишь немного изгибает кривую вверх в высокочастотном диапазоне.

Для полноты я должен упомянуть линейную схему FM, которую я редактировал из большинства других моих диаграмм, но она показана на этой. Он работает путем подмены эталонного тока в паре транзисторов: напряжение на линейном FM-входе протягивает дополнительный ток через эталонный транзистор или удаляет его, а поскольку выходной ток определяется как кратное эталонному току, это автоматически масштабирует выходной сигнал. ток по желанию.Этот вход связан по переменному току с конденсатором, чтобы смещения постоянного тока на нем не мешали калибровке остальной части преобразователя. Это довольно стандартный способ сделать это в схемах аналогового экспоненциального преобразователя, и его можно легко пропустить в конструкции, не требующей линейной функции FM. Обратите внимание, что этот базовый линейный FM-вход не может выполнять модуляцию «через нуль»; если приложить достаточно напряжения, чтобы уменьшить опорный и, следовательно, выходные токи до нуля, они не упадут ниже нуля.Экспоненциальный преобразователь не начнет пропускать ток в обратном направлении, и ядро ​​VCO не будет работать в обратном направлении. Реализация линейной ЧМ через нуль требует более сложной конструкции как экспоненциального преобразователя, так и ядра генератора.

Я описал работу типичного реального экспоненциального преобразователя, начиная с упрощенной игрушечной схемы, а затем добавляя каждый слой с некоторой интуицией, зачем это нужно. Подобные схемы встречаются во многих синтезаторах, и стоит иметь некоторое представление о том, как они работают.

Предыдущая запись: Повышение уровня упрощения схем || Следующая запись: Обновления и разработка нового модуля

Практический проект схем смесителя-преобразователя, февраль 1941 г. QST

Февраль 1941 QST

Стол из содержания

Воск, ностальгирующий по истории ранней электроники. См. Статьи из QST , опубликовано с декабря 1915 г. по настоящее время (посетите ARRL для информации).Настоящим подтверждаются все авторские права.

В современную эпоху проектирование преобразователя частоты схема состоит в большинстве случаев из выбора из каталога ИС или коннекторный компонент, имеющий характеристики вам нужно с точки зрения ложного продукта усиления и микшера. Добавьте пару фильтров, гетеродин (хотя в некоторых случаях осциллятор является частью IC) и блок питания, и все готово.Конечно есть особые случаи, когда вам нужно использовать базовый миксер и делать все самостоятельно, но даже это проще, чем проектировать первичную цепь с использованием диоды или электронные лампы в качестве выпрямителей. Получение наборов спичек для хорошего микшера Отмена ложного продукта очень затруднительна, особенно в большом объеме производственная среда. Это реально удивительно, что инженеры и любители прошлого смогли достичь, используя двухточечная проводка и логарифмическая линейка.Вот хорошая статья из февраля 1941 г. QST Журнал, который обсуждает некоторые соображения. Может у вас есть старое радио, что это знание будет применяться к.

Сравнение типов трубок и проверка рабочих характеристик

Кертис Р. Хэммонд (W9PKW)

Дизайн эффективной схемы смесителя или преобразователя часто является единственным это мешает любителю построить свой собственный приемник связи. В приложение, любитель обычно не может сказать, является ли сцена дает нормальную работу и, при отсутствии оборудования для проверки усиления, никаких попыток сделан, чтобы узнать, эффективно ли он выполняет свою работу.Однако есть простые способы определения эффективности работы смесителя или преобразователя, и цель этого обсуждения — объяснить эти методы и дать немного теории по эксплуатации преобразователей. Общие характеристики также приведены несколько доступных в настоящее время микшеров и преобразователей с общим обсуждением эксплуатационных характеристик каждого.

Сложная математическая теория работы преобразователя или смесителя 1 не имеет большого значения для наших конкретных проблем.Грубо говоря, конвертер работает следующим образом: Внутри трубки на генераторе вырабатывается ток. частота, которая модулируется входящим сигналом для получения промежуточного частота. Способность трубки вырабатывать ток промежуточной частоты. дается «преобразовательной проводимостью», которая по определению является отношением инкрементное изменение тока промежуточной частоты к инкрементному изменению в р. ф. сигнальное напряжение, которое производит ток.Эта проводимость в микромосе опубликован для всех преобразователей, и его использование для расчета каскадного усиления аналогично к использованию взаимной проводимости с р.ф. усилители. Уравнение усиления для единичная настроенная нагрузка —

, где G c — проводимость преобразования, R p — пластина сопротивление, а R L — настроенное сопротивление нагрузки. Опубликованные значения сопротивления пластины и преобразовательной проводимости можно использовать для расчета коэффициент конверсии.Следующая таблица дает сравнение прироста для группы. трубок теперь общедоступны. Значения усиления были рассчитаны для настроенного сопротивление нагрузки 200000 Ом, что эквивалентно лучшим трансформаторам теперь доступно.

Параметры трубки

Если бы усиление было единственным соображением, вышеперечисленное было бы достаточно для выбора преобразовательной трубки. Шум лампы обычно не учитывается при сравнении преобразователи просто потому, что преобразователь изначально является шумным устройством и большинство преобразователи создают шумовые напряжения примерно такой же величины.Шум выход преобразователей типа 6А8 и 6СА7 примерно в 4 раза больше чем у р.ф. усилитель как на 6СК7 или 6К7. Где максимальное соотношение сигнал / шум передаточное отношение желательно, перед преобразователями этого типа необходимо установить r.f. сцена. Обычно выбор преобразователя основывается на характеристиках. устойчивости генератора к переменному току и колебания напряжения на клеммах, характеристики втягивания, крутизна генератора, определяющая легкость колебаний, особенно на высоких частотах, и других вредных характеристик которые вызывают снижение производительности на определенных частотах.Таблица на странице 41 указывает некоторые характеристики различных преобразователей. Цифры прироста и примечания по стабильности и крутизне генератора имеют особое значение.

Какая труба смесителя самая лучшая? Как проверить схему смесителя, чтобы узнать, он делает свою работу как можно лучше? Вот ответы — плюс информация о дизайне имеет большое практическое значение.

В целом преобразователи работают одинаково хорошо как смесители или как преобразователи. за исключением одной характеристики стабильности генератора.Любой из лампы преобразователя дают хорошую стабильность при использовании с отдельным генератором и цепи должным образом изолированы. Из группы 6SA7 делает лучшее микшер, потому что он дает высокое усиление и улучшенное внутреннее экранирование сигнальные и генераторные сетки. Улучшенное экранирование достигается за счет использования экранирующие пластины, аналогичные пластинам для формирования луча, используемым в силовых трубках. Эти пластины прикреплены к боковым стержням сетки экрана и ограничивают электронные токи к лучам, которые попадают во внешние области трубки, где они модулируются сеткой сигналов.На эскизе рис. 1 изображена конструкция. 6SA7. Боковые штанги №3 или сигнальной сетки монтируются так, чтобы они разделить пучок и заставить электроны двигаться радиальными путями. Электроны повернулись обратно сигнальной сеткой из-за сильного радиочастотного излучения. напряжение не возвращается к осциллятор или сетка № 1, потому что они захватываются пластинами коллектора. Этот уменьшает связь между сетками сигнала и генератора и улучшает стабильность. Простые конструкции цилиндрических решеток, такие как используемые в 6L7 и 6A8, не работают. имеют эту дополнительную изоляцию и поэтому не так хороши, как 6SA7.Улучшение стабильности проявляется в большей свободе. от «pull-in» — то есть сдвига частоты генератора с сигнальной сеткой настройки или с сильным сигналом на сигнальной сетке. Такого эффекта обычно нет. такое серьезное, как сдвиг частоты из-за колебаний напряжения на клеммах. Замечания относительно устойчивости, приведенной в таблице на стр. 41, относится к устойчивости что касается колебаний напряжения на клеммах.

Цепи преобразователя

Показаны типовые схемы для шести преобразователей, перечисленных в таблице. на рис.От 2 до 7 включительно. 1A7G, 1R5, 6K8, 6A8 и 6SA7 могут использоваться с отдельные генераторы, просто подключив сетку генератора преобразователя к генераторной сетке генераторной лампы. Экран и прочий позитив электроды должны поддерживаться при их нормальном номинальном постоянном токе. напряжения, но должны быть в обход земли.

На рис. 2 показаны соединения для схемы преобразователя, использующей 1A7G и На рис. 3 показаны соединения для 1R5. 1R5 — одна из новых миниатюрных трубки для слуховых аппаратов и небольшие портативные приемники.1A7G имеет обычный 6А8 с использованием анода для обратной связи. Таблица выше показывает, что усиление, достигаемое с любой лампой, составляет приблизительно 34. Крутизна осциллятора 1R5 немного выше и стабильность генератора несколько лучше. Эти две особенности полезны для высоких частот.

Рис. 4, 5, 6 и 7 показаны соединения для схем преобразователя с типом 6A8, 6K8, 6J8G и 6SA7 соответственно. Высокая крутизна генератора 6K8 и 6SA7 делают их особенно подходящими для универсального использования.Они колеблются сильно на высоких частотах, где отношения Ли неблагоприятны. Конструкция 6А8 не подходит для любительского использования из-за нестабильности генератора. Электрод генератора представляет собой пару стержней, расположенных в трубке между электродом №1. сетка и экран. Эти боковые стержни собирают электроны из катодного потока. а ток электрода контролируется сеткой №1. К сожалению, изменения в сигнально-сеточном или экранном напряжении также изменяют анодный ток.Эта проводимость между сигнальной сеткой и осциллятором вызывает нестабильность с изменением a.v.c, Напряжение. Колебания напряжения экрана из-за регулирования питания также меняются. Частота. В результате 6A8 подлежит катанию на моторных лодках или «пут-толкать». на высоких частотах. Калибровка циферблата также дрейфует из-за колебаний напряжения в сети. «Втягивание» особенно плохо с 6A8.

Конструкция 6J8G включает в себя триодный генератор и смесительную секцию. с общим катодом.Эта конструкция обеспечивает хорошую устойчивость, поскольку экран и a.v.c. напряжения обеспокоены. У 6J8G есть два серьезных недостатка: однако это ограничило его применение. Раздел триода разделяет часть катодной площади. Площадь, используемая триодом, довольно мала, и в результате крутизна генератора не может быть высокой. Также на высоких частотах испытывается особый эффект, который вызывает прохождение тока к сигналу сетка.Этот ток вызывает высокий отрицательный потенциал на сопротивлении в сетка возвращается, и это смещение снижает коэффициент усиления микшера. Эффект может можно несколько снизить за счет использования большого значения экранного напряжения, но затем необходимо увеличить смещение, чтобы удерживать катодный ток на безопасном значении.

Рис. 1 — Схема структуры 6SA7, показывающая электрон балки.

Рис. 2 — Схема преобразователя для 1A7G или 1A7GT.

Рис. 3 — Схема преобразователя 1R5.

Рис. 4 — Схема преобразователя для использования с 6А8. 6A8G или 6A8GT.

Рис. 5 — Преобразователь 6К8, 6К8Г или 6К8ГТ.

Рис. 6 — Схема преобразователя для 6J8G.

Рис. 7 — Схема преобразователя 6SA 7.

6K8 широко используется любителями, а также коммерческими производителями. главным образом потому, что он обеспечивает достаточную стабильность, и проблемы проектирования обычно просто.Генератор с настроенной сеткой, показанный на рис. 5, доставляет очень мало проблем. и его легко построить. Частота генератора не зависит от экрана и .v.c. напряжения, но в большинстве конструкций сдвиг частоты, вызванный одним, составляет компенсируется другим, так что достигается хорошая стабильность. 6K8 имеет эффект известная как связь пространственного заряда, которая наблюдается на высоких частотах. Этот Эффект выглядит следующим образом: напряжение генератора в сети № 1 вызывает колебания в количестве электронов в области сигнальной сетки.Электронная плотность изменяется на частоте генератора, и в результате протекает ток смещения в сигнальную сетку. На высоких частотах, где сигнальная сетка и осциллятор частоты довольно близки, импеданс цепи сигнальной сетки на частота генератора довольно высока, и в результате ток смещения производит переменный ток. напряжение в цепи сигнальной сетки. Это напряжение, когда меньше смещения, немного снижает усиление лампы.Под крайним условия он преодолевает смещение и вызывает выпрямление в сигнальной сетке цепи, вызывая серьезную потерю усиления. Муфта может быть нейтрализована небольшая емкость — примерно 2 или 3 мкфд — между генератором и сигналом сетки. В коммерческой практике используется конденсатор (известный как «трюк»), сделанный обернув два куска провода вместе, чтобы получить желаемую емкость. Нейтрализация объемный заряд увеличивает коэффициент усиления и соотношение изображения.

Конструкция 6SA7 уже описывалась. Использование катодной обратной связи в схеме Хартли, показанной на рис. 7, достигается превосходная стабильность. Коэффициент усиления довольно высокий, а высокая крутизна генератора делает хорошую осциллятор.

Преобразователь 6SA7 сложно использовать, потому что катод возвращается через катушка генератора. Эта связь, однако, является секретом стабильности, возникающей в результате с 6SA7. Обратная связь получается по полному катодному току.A.v.c. колебания напряжения на сигнальной сетке существенно не изменяют катодный ток. так что частота генератора почти не зависит от переменного тока. Экран-напряжение изменение вызывает сдвиг частоты в противоположном направлении, и два эффекты практически отменяются. Изменение частоты с любой переменной уменьшается с помощью оптимального отвода на катушке генератора. Со средними катушками осциллятора кран должен быть отрегулирован так, чтобы общее напряжение генератора составляло приблизительно 10 вольт между сеткой и землей.В этих условиях ток сетки генератора измеренная в сети утечка составит примерно 0,5 миллиампер. Этот текущий можно измерить с помощью миллиамперметра от 0 до 1, подключив его в нижней части утечка в сети.

На высоких частотах необходимо оставить выводы, соединяющие катод. к катушке, а нижняя часть катушки к земле, как можно короче. В катодный вывод должен быть особенно коротким. Индуктивность этого вывода не часть резервуара генератора и возникающее на нем напряжение генератора не вносить вклад в обратную связь.Однако напряжение смещает сигнальную сетку, и уменьшит коэффициент усиления преобразователя. В экстремальных условиях напряжение может быть достаточно высоким, чтобы вызвать протекание тока в цепи сигнальной сетки. Этот ток возникает из-за высокого напряжения между катодом и землей, а также из-за того, что фазового сдвига этого напряжения относительно напряжения между сеткой и катод на катушке. Катодное соединение с катушкой также должно быть выполнено. так, чтобы провод отводился от катушки под прямым углом.Потянув за провод далеко параллельно обмотке катодно-выводная индуктивность может компенсировать часть индуктивности отвода к земле.

Для устройств с переключением диапазонов рекомендуется схема, показанная на рис. 8. Следует отметить, что переключатель ответвлений на катушке генератора расположен в заземляющий конец катушки. Таким образом, индуктивность переключателя и его подключения ведет в замкнутом контуре резервуара. Поскольку токи в резервуаре протекают через это индуктивность способствует обратной связи и дает колебания с минимумом напряжения катод-земля.Если переключатель был между катодом и катушки в положении вывода 1 падение индуктивности переключателя не будет вносят вклад в колебания, но создают высокое напряжение между катодом и землей. Как упоминалось выше, это напряжение сдвинуто по фазе от напряжения в часть катушки с отводом и может привести к положительному возбуждению сигнальной сетки и вызвать исправление.

Схема на рис. 9 показывает 6SA7 как смеситель. Следует отметить, что нейтрализующий конденсатор С n .используется для нейтрализации пространственного заряда. 6SA7 в качестве микшера дает больший коэффициент усиления по сравнению с преобразователем.

Связь с пространственным зарядом также испытана на 6SA7, и это «трюк» требуется для нейтрализации. Эта муфта характерна для преобразователя или смесительные системы, в которых напряжение генератора подается рядом с катодом или нить накала. 6J8G, ​​хотя и не имеет этой связи, имеет время прохождения эффект, который так же плох и не может быть нейтрализован.Эффект времени прохождения имеет опыт работы с преобразователями или смесителями, в которых напряжение генератора смешанный в потоке катода за пределами инжекции сигнальной сетки.

* Могут использоваться схемы, использующие как пластинчатый, так и экранный ток для обратной связи. и тогда эффективная крутизна составляет 1200 мкм.

** Крутизна в микромосе при номинальных условиях. Примечание — цифры прироста являются относительными для настроенного сопротивления нагрузки 200 000 Ом.

Здесь может быть интересно изложить общепринятую теорию того, что вызывает эффект времени прохождения. Электроны ускоряются через экран №2 сетка приближается к сетке инжектора №3. На высоких частотах, где время транзит между катодом и сеткой № 3 составляет значительную часть периода колебания, электроны, ускоренные сеткой № 3 на ее положительных колебаниях достигают сетки в то время, когда она становится отрицательной, отталкиваются и поворачиваются обратно к экрану.На обратном пути их ускоряет положительный потенциал на экране и нарастающий отрицательный потенциал №3 сетка. Многие из этих возвращающихся электронов достигают экрана и уходят прочь. дополнительный экранный ток. Однако некоторые электроны проходят очень близко к экран и ускоряются к сетке № 1 с большой скоростью; много из них получают достаточно энергии, чтобы преодолеть отрицательный потенциал No. 1 сетка и поток во внешнем No.1 сетевой контур. Этот поток тока постоянного тока, и в таком направлении, чтобы падение внешнего сопротивления увеличивалось предвзятость. Если трубка работает от переменного тока строка как в обычном В этом случае общий возврат на землю составляет порядка двух МОм. Ток несколько микроампер увеличивают смещение в достаточной степени, чтобы вызвать заметное потеря прибыли. Ток может быть устранен для частот примерно до восемнадцать мегациклов за счет увеличения смещения и напряжения экрана.

Рис. 8 — Рекомендуемое переключение генератора для 6SA7.

Рис.9 — Смеситель 6SA7, отдельно возбуждаемый 6J5 или осциллятор 6J5G.

Рис. 10 — Схема для проведения тестов производительности на Конвертер 6SA7.

Рис. 11 — Триодный смеситель с отдельным генератором.

Проверка работоспособности

Приведенная выше информация может быть полезна при определении конвертера, который используется для конкретной работы.После того, как преобразователь построен, это сравнительно просто. чтобы убедиться, что производительность удовлетворительна. Конечно в лаборатории наиболее удовлетворительным методом является проверка усиления каскада с помощью генератора сигналов, но у немногих из нас есть генераторы сигналов, с помощью которых можно проводить точные измерения. Обычно мы полагаемся на звук устройства и на то, принимает ли он сигналы.

Первой проверкой любого преобразователя является измерение напряжения на электродах с измеритель высокого сопротивления.Указаны правильные напряжения для различных схемы. Следующим по важности является проверка того, что амплитуда осциллятора достаточно высока. Самый простой способ проверить это — измерить постоянный ток. сетка ток в сети утечки. Этот ток сетки увеличивается непосредственно с генератором. напряжение и настолько тесно связано с напряжением генератора, что производители, вместо номинального напряжения генератора, которое будет использоваться с преобразователем, оцените ток сети, измеренный при рекомендованной утечке в сети.По каждому из предыдущих схем дан номинальный ток сети генератора. На практике сетевой ток не может удерживаться на этом значении по всему диапазону, особенно если широкий диапазон настройки желательно, как и в наборах коммерческого вещания. В приемниках связи, где диапазон настройки невелик, отклонение невелико. Вариация 2 к 1 в неплохой набор с широким диапазоном настройки. Если номинальный ток сети получен в середине полосы отклонение по полосе обычно не является чрезмерным.Сетевой ток важен, потому что он определяет точку оптимального усиления, а значение, отличное от номинального, приводит к снижению производительности.

Преобразователи

, использующие 6A8, 6K8, 6SA7, 1A7G или IR5, затем должны быть нейтрализованы. для связи с пространственным зарядом. Это достигается путем подключения «уловки» между генератор и сигнальные сетки. Если используется конденсатор группы и генератор и участки сигнальной сетки прилегают друг к другу, нейтрализация может осуществляться соединяющий «трюк» между статорами двух секций.Коммерческий Практика заключается в том, чтобы припаять два небольших куска провода к проушинам статора, а затем к скручиваем концы вместе. Примерно два оборота — это неплохо. Примечание: нейтрализация выполняется на высокочастотной границе самой высокочастотной полосы. Проволока с низкими потерями должен быть использован. Емкость следует отрегулировать для обеспечения максимальной чувствительности.

Есть несколько явлений, которые могут нарушить производительность. после того, как были соблюдены указанные выше соображения.Паразитные колебания принимают поместите в секцию осциллятора, если используется слишком много обратной связи или если значения конденсатора муфты сети и утечки в сети слишком велики. Сеточный конденсатор 50 мкфд обычно подходит для большинства схем. Большинство спецификаций утечки сети требуют на 50 000 Ом. Аккумуляторные лампы с низким уровнем взаимного осциллятора указаны с до 200000 Ом, а 6SA7 с его высокой взаимной или крутизной осцилляторов рассчитан на 20 000 Ом.Если цепи генератора и сигнальной сетки не должным образом экранирован и изолирован, достигается сильная связь между цепями на некоторых частотах. Сигнально-сеточная схема в крайнем случае может нагружать автогенератор. достаточно, чтобы заставить его перестать колебаться. Этот эффект можно обнаружить, наблюдая ток сетки генератора, когда установка настраивается через точку связи. Быстрое падение тока сетки генератора ощущается как точка связи передается.Экранирование катушек и изоляция частей и выводов устраняет это. беда. Катание на моторных лодках при сильных сигналах является результатом сдвига осциллятора с a.v.c. и другое изменение напряжения элемента. Было отмечено, что 6А8 было особенно плохо в этом отношении, что 6K8 был намного лучше, и что 6J8G и · 6SA7 очень хороши. Катание на лодке можно испытать с 6J8G и 6SA7, если регулировка источника питания плохая, и если амплитуда генератора не адекватно.Стабильность повышается за счет работы с номинальной амплитудой или несколько превышающей ее.

Основные проблемы, возникающие с преобразователями, приводят к протеканию сетевого тока. в сигнальной сетке возврата. Это верно для эффекта времени прохождения с 6J8G, ​​эффект пространственного заряда с 6K8, 6SA7, 6K8, 1A7G и 1R5, а фаза смещение высокого напряжения катода на землю в 6SA7. Схема рис.10 показывает, как можно проверить ток в сигнальной сетке без использования чувствительного микроамперметр.Электронно-лучевая индикаторная трубка, такая как 6U5 / 6G5, укажет любой ток в сети переменного тока. возвращение. Большинство возвратов имеют около трех МОм общий и постоянный ток ток в 1 микроампер даст 3 вольта, что сделает заметный отклонение от цели. Падение напряжения между нижним концом напряжение катушки и земли никогда не должно превышать примерно 1,5 вольт. Это напряжение может существовать из-за контактного потенциала в диоде и других подключенных сетях в а.v.c. системе и не указывает на неисправность.

Сигнальный ток сетки с 6A8, 6K8 и 1A7G обычно является результатом пространственного заряда. муфта, как уже было описано. Удобный тест на его наличие — короткое замыкание сигнально-сеточная перестраиваемая схема с конденсатором. Это закорачивает напряжение и устраняет ток. «Уловка» при правильной настройке нейтрализует связь пространственного заряда.

Сигнально-сеточный ток из-за связи пространственного заряда также получается с 6SA7, но, кроме того, ток может протекать из-за высокого отношения катода к земле напряжение и фазовый сдвиг этого напряжения относительно сетки генератора к катоду Напряжение.Если обход сигнальной сетки не устраняет ток, проблема будут обнаружены в катушке генератора и соединительных проводах. Катодный свинец должна быть короткой, а схема, показанная на рис. 8, должна соблюдаться. Соотношение длина к диаметру катушки генератора не должна превышать примерно От 1,5 до 1. При использовании длинных катушек и малых диаметров наблюдается заметный фазовый сдвиг. с сопутствующими неприятностями. Как упоминалось ранее, катодный вывод должен тянуть от катушки под прямым углом, чтобы он не соединялся с катушкой.

В последнее время некоторые производители используют триоды для смесителей. Типовая схема для этого типа смесителя показан на рис. 11. Он будет признан аналогичным ко многим схемам, использовавшимся в прежние времена. Комментируя эту схему можно сказать, что главное преимущество триода в том, что он развивает очень мало шума. Таким образом, можно добавить дополнительное усиление за преобразователем. в i.f. и получите высокую чувствительность с хорошим соотношением сигнал / шум.В Однако у триода в этой связи есть серьезные недостатки. Это необходимо для использования специальной низкоомной первичной обмотки i.f. трансформатор так, чтобы сетка-пластина Емкость триода не вызовет нагрузки в сигнально-сеточной цепи. На практике конденсатор настройки необходим для настройки i.f. начальный составляет примерно 2000 мкфд. Высокая емкость катода по отношению к сетке приводит к серьезным последствиям. соединение схем генератора и сигнальной сети. Это проявляется в форма нестабильности с a.v.c. вариация, «затяжка» по сильным сигналам, и сдвиг генератора с настройкой схемы сигнальной сетки. В приложениях где стабильность не имеет первостепенного значения, такой пентод, как 6SJ7 или 6AB7 / 1853 можно было использовать для получения хорошего отношения сигнал / шум. Низкий сигнал от сетки к пластине емкость в этих типах позволит использовать обычные i.f. трансформаторы.

* Ken-Rad Tube & Lamp Corporation, Оуэнсборо, Кентукки.

1 — В общепринятой терминологии «преобразователь» — это трубка, выполняющая двойные функции. смесителя и осциллятора; «Смеситель» не включает в себя секцию осциллятора.Любую преобразовательную трубку можно использовать как простой смеситель, обеспечивая возбуждение от отдельная трубка генератора. — ЭД.

, опубликовано 11 февраля 2021 г. (оригинал 16.06.2011

Преобразователь частоты в напряжение Концептуальный проект DIY

Преобразователь частоты в напряжение IC Основанный на проекте:



Если вы новичок и сами занимаетесь электронными проектами, начните с простых простых проектов, таких как мигание светодиода.

Преобразователь частоты в напряжение Введение:

  • Индуктивные, реактивные преобразователи и преобразователи на эффекте Холла выдают переключаемые выходы.
  • То есть выход обычно удерживается на некотором положительном значении постоянного тока до тех пор, пока не будет обнаружена физическая переменная.
  • Как только это обнаружено, выходное напряжение падает до 0 В.
  • Когда эти преобразователи и датчики используются для измерения движения, результатом является импульсный выходной сигнал переменной частоты.
  • Для использования этих сигналов частота должна быть преобразована в пропорциональное напряжение или ток.
  • Цепи, которые выполняют эту функцию, называются преобразователями частоты в напряжение и обычно доступны как микросхемы.

В этом посте мы собираемся обсудить принцип работы и работу этих микросхем. Как использовать эти микросхемы для создания нашего проекта? и одно типичное приложение. Как только мы полностью поймем работу ИС, мы сможем генерировать различные проектные идеи.

EXAR XR-4151, LM2907, LM2917 — это некоторые из имеющихся на рынке ИС, которые преобразуют частоту в напряжение.IC VFC32 преобразует напряжение в частоту и наоборот.

Блок-схема XR-4151 приведена ниже. Помните, что почти все ИС будут иметь одну и ту же блок-схему. Номер пина может быть другим.

  • Как показано, в IC
    есть четыре основных компонента (1) Компаратор = Он будет сравнивать входное значение с эталонным значением. Пожалуйста, прочтите больше о работе компаратора на операционных усилителях.
    (2) Одноразовый режим = Если условия соответствуют, то он запускает импульс.это означает, что он станет активным и произведет импульс.
    (3) Источник постоянного тока
    (4) Аналоговый переключатель
  • Принцип работы очень простой. Пороговый вход обычно смещен при некотором напряжении между 0 В и В CC .
  • Когда сигнал на Vin превышает пороговое значение, выход компаратора переключается на + SAT и запускает однократный импульс.
  • Однократный генерирует импульс длительностью на основе внешней RC-цепи. Импульс включает аналоговый переключатель.
  • Переключатель позволяет короткому импульсу тока (около 140 мкА) проходить на выход.
  • Эти выходные импульсы можно отфильтровать для получения постоянного напряжения постоянного тока.
  • Источник постоянного тока и однократный режим делают выход устройства независимым от амплитуды и рабочего цикла входного сигнала.

мы можем создавать многочисленные проекты и приложения в реальном времени, используя эту концепцию. Ниже приведено типичное применение ИС преобразователя частоты в напряжение LM2907:

Когда у вас возникнут подобные проектные идеи, вы должны задать себе следующие вопросы.

  1. Где я могу использовать эту концепцию?
  2. Как иначе назвать проект?

Основная концепция вышеуказанного типового приложения

  • Колесо будет вращаться, когда оно подсоединено к любому валу, конвейерной ленте и т. Д.
  • Во время вращения интенсивность магнитного пути будет увеличиваться и уменьшаться (
  • Таким образом, неинвертирующий вход компаратора будет изменяться
  • Если колесо вращается быстро, больше магнитного пути, больше вход для компаратора.

Теперь вопрос к вам.
Где можно использовать это понятие? Приведите несколько практических примеров.
(Пример: мы можем использовать это в текстильной промышленности, где ось колеса будет соединяться с держателем нити. Всякий раз, когда шпулька тянет нить, колесо будет вращаться.) Таким образом вы можете создать n ряд реальных жизненных ситуаций.

Теперь дайте проекту броское название. В примере, приведенном выше, мы можем назвать проект так:

Рентабельность Измерение резьбы в текстильной промышленности с использованием концепции преобразования частоты в напряжение
(OR)
Инновационная техника измерения / контроля резьбы в текстильной промышленности.

Мы уверены, что эта статья побудит больше думать и самостоятельно выполнять инженерный проект на последнем курсе.

Вы также можете попробовать следующие мини-проекты:

Мини-проект «Электроника» для студентов-дипломников — 1
Простая схема светодиодной мигалки
Мини-проекты электроники с использованием OPAMP: проект «Автоматическое включение лампы»

Поделитесь своими идеями … Оставьте свои комментарии ниже …

Как инверторы преобразуют электричество постоянного тока в переменный?

Одна из самых значительных битв XIX века велась не за землю или ресурсы, а за установление типа электричества. это приводит в действие наши здания.

В самом конце 1800-х годов американские электрические пионер Томас Эдисон (1847–1931) изо всех сил старался продемонстрировать что постоянный ток (DC) был лучшим способом подачи электроэнергии мощность, чем переменного тока (AC), система, поддерживаемая его главный соперник Никола Тесла (1856–1943).Эдисон пробовал все виды хитрые способы убедить людей в том, что кондиционер слишком опасен, от убить слона на электрическом стуле, чтобы (довольно хитро) поддержать использование AC на электрическом стуле для приведения в исполнение смертной казни. Несмотря на это, Система Tesla победила, и мир в значительной степени работает на переменном токе власть с тех пор.

Беда только в том, что многие наши приборы предназначены для работы с переменным током, малогабаритные генераторы часто вырабатывают постоянный ток. Что означает, что если вы хотите запустить что-то вроде гаджета с питанием от переменного тока от Автомобильный аккумулятор постоянного тока в мобильном доме, вам нужно устройство, которое преобразует DC to AC — инвертор, как его еще называют.Давай ближе посмотрите на эти гаджеты и узнайте, как они работают!

На фото: набор электрических инверторов, которые можно использовать с оборудованием для производства возобновляемой энергии, например, солнечными батареями и ветряными микровентиляторами. Фото Уоррена Гретца любезно предоставлено Министерство энергетики США / NREL (DoE / NREL).

В чем разница между электричеством постоянного и переменного тока?

Когда учителя естествознания объясняют нам основную идею электричества как поток электронов обычно говорят о прямом ток (постоянный ток).Мы узнаем, что электроны работают как линия муравьев, идущих вместе с пакетами электрической энергии в одном способ, которым муравьи несут листья. Это достаточно хорошая аналогия для что-то вроде базового фонарика, где у нас есть схема ( непрерывный электрический контур), соединяющий батарею, лампу и выключатель, и электрическая энергия систематически транспортируется от батареи к лампу, пока не разрядится вся энергия батареи.

Анимация: В чем разница между электричеством постоянного и переменного тока? Предположим, вам нужно пропылесосить комнату.Прямой ток немного похож на движение от одной стороны к другой по прямой линии; переменный ток похож на движение вперед и назад на пятно. Оба выполняют свою работу, хотя и немного по-разному!

В более крупных бытовых приборах электричество работает иначе. Источник питания, который поступает из розетки в стене, основан на переменный ток (AC), где переключается электричество примерно 50–60 раз в секунду (другими словами, частота 50–60 Гц). Может быть трудно понять, как AC обеспечивает энергия, когда она постоянно меняет свое мнение о том, куда она идет! Если электроны, выходящие из вашей розетки, получат, скажем, несколько миллиметрах вниз по кабелю, затем нужно изменить направление и вернуться опять же, как они вообще добрались до лампы на вашем столе, чтобы сделать ее загораться?

Ответ на самом деле довольно прост.Представьте себе кабели бегает между лампой и стеной, набитой электронами. Когда Вы нажимаете на переключатель, все электроны заполняют кабель колебаться взад и вперед в нити лампы — и эта быстрая перетасовка преобразует электрическую энергию в тепло и заставляет лампы накаливания свечения. Электроны не обязательно должны двигаться по кругу для переноса энергии: в AC они просто «бегут на месте».

Что такое инвертор?

Фото: Типичный электрический инвертор.Это сделано Xantrex / Trace Engineering. Фото Уоррена Гретца любезно предоставлено Министерством энергетики США / NREL (DoE / NREL).

Одно из наследий Теслы (и его делового партнера Джорджа Westinghouse, босс Westinghouse Electrical Company), что большинство бытовой техники, которая есть в наших домах, специально спроектированы работать от сети переменного тока. Устройства, которым нужен постоянный ток, но которые должны потреблять электроэнергию от розеток переменного тока требуется дополнительное оборудование, называемое выпрямителем, обычно строится из электронных компонентов, называемых диоды для преобразования переменного тока в постоянный.

Инвертор выполняет противоположную работу, и его довольно легко понять суть того, как это работает. Предположим, у вас в фонарик и выключатель замкнут, поэтому постоянный ток течет по цепи, всегда в одном направлении, как гоночная машина по трассе. Что теперь если вынуть аккумулятор и перевернуть. Предполагая, что он подходит в противном случае он почти наверняка будет питать фонарик, и вы не заметит никакой разницы в получаемом вами свете, но электрический ток на самом деле будет течь в обратном направлении.Предположим, вы у них были молниеносные руки и они были достаточно ловкими, чтобы постоянно менять направление движения. аккумулятор 50–60 раз в секунду. Тогда вы станете чем-то вроде механического инвертор, превращающий питание постоянного тока батареи в переменный ток с частотой 50–60 герц.

Конечно, инверторы, которые вы покупаете в магазинах электротоваров, не работают должным образом. таким образом, хотя некоторые из них действительно механические: они используют электромагнитные Включает и выключает эти переключатели на высокой скорости для реверсирования тока направление. Подобные инверторы часто производят так называемый прямоугольный выход: ток либо течет в одну сторону, либо наоборот, или он мгновенно переключается между двумя состояниями:

Такие внезапные переключения мощности довольно жестоки для некоторых видов электрического оборудования.При нормальном питании переменного тока ток постепенно переключается с одного направления на другое по синусоидальной схеме, например:

Электронные инверторы могут использоваться для создания такого плавно изменяющегося выхода переменного тока из Вход постоянного тока. Они используют электронные компоненты, называемые индукторами и конденсаторы, чтобы выходной ток увеличивался и падал более плавно чем резкое включение / выключение прямоугольного сигнала на выходе, которое вы получаете с базовый инвертор.

Инверторы

также могут использоваться с трансформаторами для изменения определенного Входное напряжение постоянного тока в совершенно другое выходное напряжение переменного тока (либо выше, либо ниже), но выходная мощность всегда должна быть меньше чем входная мощность: из сохранения энергии следует, что инвертор и трансформатор не могут выдавать больше мощности, чем потребляют в, и некоторая энергия неизбежно будет потеряна в виде тепла по мере того, как течет электричество через различные электрические и электронные компоненты.В На практике КПД инвертора часто превышает 90 процентов, хотя основы физики говорят нам, что некоторая энергия — пусть и небольшая — всегда где-то потрачено впустую!

Как работает инвертор?

Мы только что получили очень простой обзор инверторов — и теперь давайте вернемся к нему еще раз. немного подробнее.

Представьте, что вы аккумулятор постоянного тока, и кто-то хлопает вас по плечу и просит вас вместо этого производить AC. Как бы ты это сделал? Если все ток, который вы производите, течет в одном направлении, а как насчет добавления просто переключиться на выходной провод? Включение и выключение тока, очень быстро, будет давать импульсы постоянного тока — что будет при минимум половина работы.Для правильного включения переменного тока вам понадобится переключатель, который позволил вам полностью изменить направление тока и сделать это около 50-60 раз в секунду. Визуализируйте себя как человеческую батарею, меняющую контакты вперед и назад более 3000 раз в минуту. Вам понадобится аккуратная работа пальцами!

По сути, устаревший механический инвертор сводится к коммутационному блоку. подключен к электрическому трансформатору. Если вы изучили наши статья о трансформаторах, вы узнаете, что они электромагнитные устройства, которые изменяют переменный ток низкого напряжения на переменный ток высокого напряжения или наоборот, с использованием двух катушек проволоки (называемых первичной и вторичной), намотанной вокруг общего железного сердечника.В механическом инверторе либо электродвигатель или какой-либо другой механизм автоматического переключения переворачивает входящий постоянный ток вперед и назад в первичный, просто поменяв местами контакты, и это производит переменный ток во вторичной — так он не так уж сильно отличается от воображаемого инвертора, который я набросал выше. Переключающее устройство работает примерно так же, как и в электрический дверной звонок. Когда питание подключено, он намагничивает переключатель, потянув ее открыть и на короткое время выключить.Весна тянет переключите обратно в положение, включите его снова и повторите процесс — снова и снова.

Анимация: Основная концепция электромеханического инвертора. Постоянный ток подается на первичную обмотку (розовые зигзагообразные провода с левой стороны) тороидального трансформатора (коричневый пончик) через вращающуюся пластину (красный и синий) с перекрестными соединениями. Когда пластина вращается, она неоднократно переключает соединения с первичной обмоткой, поэтому трансформатор получает на вход переменный ток, а не постоянный ток.Это повышающий трансформатор с большим количеством обмоток во вторичной обмотке (желтый зигзаг, правая сторона), чем в первичной, поэтому он увеличивает небольшое входное напряжение переменного тока до большего выходного переменного тока. Скорость вращения диска определяет частоту переменного тока на выходе. Большинство инверторов не работают так; это просто иллюстрирует концепцию. Установленный таким образом инвертор будет давать очень грубый выходной сигнал прямоугольной формы.

Типы инверторов

Если вы просто включаете и выключаете постоянный ток или перевертываете его обратно и вперед, так что его направление продолжает меняться, то, что вы в конечном итоге, очень резкие изменения тока: все в одну сторону, все в другую направление и обратно.Нарисуйте диаграмму тока (или напряжения) против времени, и вы получите прямоугольную волну. Хотя электричество, различающееся таким образом, составляет , технически , переменный ток, это совсем не похоже на переменный ток доставляется в наши дома, что гораздо более плавно волнообразная синусоида). Вообще здоровенный бытовые приборы в наших домах, которые используют чистую электроэнергию (например, электрические обогреватели, лампы накаливания, чайники или холодильники) не особо заботятся волны какой формы они получают: все, что им нужно, это энергия и много это — так что прямоугольные волны их действительно не беспокоят.Электронные устройства, на с другой стороны, они гораздо более привередливы и предпочитают более плавный ввод они получают от синусоидальной волны.

Это объясняет, почему инверторы бывают двух разных видов: инверторы истинной / чистой синусоидальной волны (часто сокращенно до PSW) и модифицированные / квазисинусоидальные инверторы (сокращенно MSW). В качестве их название предполагает, что настоящие инверторы используют так называемые тороидальные (в форме пончика) трансформаторы и электронные схемы для преобразования постоянный ток в плавно изменяющийся переменный ток очень похожий на настоящую синусоиду, обычно подаваемую в наши дома.Их можно использовать для питания любых устройств переменного тока от источника постоянного тока. источник, включая телевизоры, компьютеры, видеоигры, радио и стереосистемы. С другой стороны, модифицированные синусоидальные инверторы используют относительно недорогая электроника (тиристоры, диоды и другие простые компоненты) на производят своего рода «закругленную» прямоугольную волну (гораздо более грубую приближение к синусоиде), и пока они подходят для доставки мощность для здоровенных электроприборов, они могут вызывать и вызывают проблемы с тонкой электроникой (или чем-либо с электронным или микропроцессорным контроллером), так что, как правило, это означает, что они не подходят для таких вещей, как ноутбуки, медицинское оборудование, цифровые часы и устройства умного дома.Кроме того, если задуматься, их закругленный квадрат волны в целом обеспечивают большую мощность устройства, чем чистая синусоида (площадь под квадратом больше, чем под кривой). Это делает их менее эффективными и потерянная мощность, рассеиваемая в виде тепла, означает некоторый риск перегрева инверторов MSW. С другой стороны, они, как правило, немного дешевле, чем настоящие инверторы.

Изображение: Модифицированная синусоида (MSW, зеленый) больше похожа на синусоидальную волну (синюю), чем на прямоугольную волну (оранжевая), но все же включает в себя внезапные резкие изменения тока.Чем больше шагов в модифицированной синусоиде, тем ближе она к идеализированная форма истинной синусоиды.

Хотя многие инверторы работают как автономных устройств с аккумулятором, которые полностью Независимо от сети, другие (известные как интерактивные инверторы или привязанные к сети инверторы ) являются специально разработан для постоянного подключения к сети; обычно они используются для передачи электричества от чего-то как солнечная панель, обратно в сеть с правильным напряжением и частотой.Это нормально, если ваша главная цель — выработать собственную силу. Это не так полезно если вы хотите иногда быть независимым от сетки или хотите резервный источник питания на случай отключения электричества, потому что если ваш подключение к сети прерывается, и вы не производите электроэнергию самостоятельно (например, сейчас ночь и ваши солнечные панели неактивны), инвертор тоже выходит из строя, и вы совершенно лишены силы — так же беспомощны, как если бы вы генерировали свою собственную силу или нет.По этой причине некоторые люди используют бимодальные инверторы или двунаправленные преобразователи , которые могут работать либо в автономном, либо в привязанном к сети режиме (хотя и не в обоих одновременно). С у них есть лишние детали, они имеют тенденцию быть более громоздкими и более дорогие.

Подпись: Никола Тесла. Хотя он выиграл войну токов, его соперника Томаса Эдисона до сих пор помнят как первооткрывателя электроэнергии. Гравюра Теслы работы Саронга, 1906 год, любезно предоставлено Библиотекой Конгресса США.

Что такое инверторы?

Инверторы

могут быть очень большими и здоровенными, особенно если они имеют встроенный аккумуляторные батареи, чтобы они могли работать автономно. Они тоже выделяют много тепла, поэтому они имеют большие радиаторы (металлические плавники) и часто охлаждающие вентиляторы. Как вы можете видеть на нашем верхнем фото, типичные — размером с автомобильный аккумулятор или автомобильное зарядное устройство; большие единицы выглядят немного похоже на батарею автомобильных аккумуляторов в вертикальной стопке. Самые маленькие инверторы больше портативные коробки размером с автомобильный радиоприемник, которые можно подключить к прикуривателю розетка для производства переменного тока для зарядки портативных компьютеров или мобильных телефонов.

Как бытовые приборы различаются по потребляемой мощности, так и инверторы различаются. в мощности, которую они производят. Как правило, на всякий случай вы нужен инвертор, рассчитанный примерно на четверть выше максимальной мощности устройства, которым вы хотите управлять. Это учитывает тот факт, что некоторые приборы (например, холодильники и морозильники или люминесцентные лампы) потребляют пиковую мощность при первом включении. В то время как инверторы могут обеспечивать пиковую мощность в течение коротких периодов времени, это важно отметить, что они не предназначены для работы на пике мощность на длительные периоды.

Преобразование частоты микроволнового сигнала без постоянного тока смещения с использованием наноразмерных магнитных туннельных переходов

Для преобразования частоты мы используем экспериментальную конфигурацию, показанную на рис. 1 (b). Мы размещаем соленоидную антенну прямо над поверхностью устройства, как показано на рис. 1 (c, d). Соленоид имеет три витка диаметром 1 мм и длиной 1,2 мм, изготовленных из медной проволоки диаметром 0,4 мм. Мы вводим микроволновую мощность в соленоид с помощью генератора микроволнового сигнала (Agilent E8257D).Соленоид передает микроволновую энергию на устройство по беспроводной связи через электромагнитную связь с копланарными электродами, прикрепленными к устройству (см. Вставку на рис. 1 (d)). Затем соленоид по беспроводной связи индуцирует микроволновый ток, который течет через магнитный туннельный переход. Частота входного сигнала составляет 3,5 ГГц, что обеспечивает максимальную передачу от соленоида к устройству. Соленоид также создает слабое микроволновое магнитное поле, в основном ориентированное перпендикулярно поверхности устройства.Одновременно с подачей микроволновой мощности в устройство мы используем электромагнит (ассоциаты GMW) для приложения внешнего магнитного поля вдоль жесткой оси в плоскости. Подвод микроволновой мощности одновременно с внешним магнитным полем приводит к прецессии свободного магнитного слоя 15 с максимальными колебаниями сопротивления. Прецессия свободного слоя в сочетании с индуцированным СВЧ-сигналом генерирует электромагнитный сигнал на СВЧ-частоте на выводах генератора.Детектируем сигнал от устройства с помощью немагнитного пикозонда (10-50 / 30-125-BeCu-2-R-200, GGB Industries). Мы используем тройник смещения (Pasternack, PE1604) для извлечения СВЧ-сигнала на выходе устройства через емкостной порт. Усилитель с низким уровнем шума (Pasternack PE15A3005, усиление = 32 дБ и входное сопротивление = 50 Ом) усиливает выходной сигнал устройства. Мы анализируем усиленный выходной сигнал с помощью анализатора спектра (Agilent 8564 EC). Измерение передачи между генератором сигналов и анализатором спектра показывает локальный максимум -20 дБ на 3.5 ГГц. Кроме того, мы используем тройник смещения для измерения составляющей постоянного напряжения сигнала, генерируемого устройством с помощью индуктивного порта.

Рисунок 1

( a ) Схема устройства магнитного туннельного перехода наностолбиков в нанометровом масштабе. Цифры в скобках — толщина слоя в нанометрах. (b ) Схема микроволновой цепи, используемой для измерения спектральной плотности мощности и прямого измерения напряжения от устройства. ( c ) Изображение установки, показывающее наноразмерный магнитный туннельный кристалл и соленоид.( d ) Увеличение наноразмерного магнитного туннельного перехода, подключенного к микрозонду с катушкой выше. Микрозонд и контактные площадки вместе с наноразмерным магнитным туннельным переходом образуют эффективный соединитель.

Сначала мы охарактеризуем наноразмерный магнитный туннельный переход (рис. 1 (а)), подав постоянный входной ток для определения его спектрального выхода. Мы вводим постоянный ток с внешнего источника питания и контролируем выходную микроволновую мощность с помощью анализатора микроволнового спектра.На рисунке 2 показана спектральная плотность мощности на выходе устройства как функция магнитного поля, где мы прикладываем магнитное поле вдоль плоской (жесткой) оси и вводим входной ток 100 мкА. Режим средних колебаний имеет настраиваемость положительного магнитного поля 0,1 ГГц / мТл. Мы также наблюдаем режим колебаний второго порядка на более высокой частоте, но его амплитуда примерно на 20 дБ меньше, чем амплитуда основной моды.

Рисунок 2

Спектральная плотность мощности, измеренная в дБмВт сигнала от наноразмерного магнитного туннельного перехода для постоянного тока 100 мкА.

Далее снимаем постоянный ток и работаем при нулевом смещении устройства. Таблица 1 суммирует эксперименты, проведенные в этой статье. Сначала мы по беспроводной сети вводим микроволновый входной ток на частоте 3,5 ГГц в устройство через соленоид (эксперимент I). Мы возбуждаем соленоид входной мощностью 23 дБм и размещаем его на расстоянии 0,5 мм от устройства. Соленоид индуцирует микроволновый ток, но он также создает микроволновое магнитное поле, которое складывается со статическим магнитным полем. Однако для входной мощности 23 дБм величина микроволнового магнитного поля порядка микротесласа, что является незначительным магнитным полем по сравнению со статическим магнитным полем в десятки миллитес.На рис. 3 (а) показан измеренный выходной микроволновый спектр устройства в зависимости от приложенного статического магнитного поля. Мы наблюдаем сигнал на частоте возбуждения вместе с двумя ветвями, соответствующими частотам, преобразованным с повышением частоты и преобразованным с понижением частоты. Две ветви расположены симметрично относительно частоты возбуждения. На рис. 3 (b) показана разность частот между верхней и нижней ветвями и частота возбуждения, а также собственная частота устройства, измеренная на рис. 2. Различия частот полностью перекрываются с собственной частотой устройства, что позволяет предположить, что они индуцируется смешением между микроволновым сигналом, индуцированным беспроводным способом, и режимом собственных колебаний устройства, как и ожидалось из концепций, описанных в разделе «Методы».В то время как нижняя ветвь может быть объяснена смешением частот режима собственных колебаний устройства и входного микроволнового сигнала, верхняя ветвь возвращается вниз, когда внешнее магнитное поле превышает 66 мТл, этот эффект нельзя объяснить тем же смешением частот. . Если намагниченности свободного и закрепленного слоев наноразмерного устройства магнитного туннельного перехода почти коллинеарны, также будут возникать колебания сопротивления с частотой, равной удвоенной частоте режима собственных колебаний, что создаст дополнительные ветви.Другое возможное объяснение состоит в том, что режим колебаний более высокого порядка от генератора сигналов эффективно передается соленоидом на устройство. Поскольку некоторые компоненты в установке, такие как тройник смещения, ограничены частотами менее 7 ГГц, мы выполнили численное моделирование соленоида в CST Microwave Studio (Computer Simulation Technology Inc.). Численное моделирование показывает максимальную передачу микроволновых сигналов на частоте 11 ГГц, близкую к режиму колебаний третьего порядка генератора сигналов (10.5 ГГц). Отметим, что мы получаем эти смешанные сигналы без внешнего тока смещения. Мы генерируем все сигналы путем беспроводного возбуждения устройства с помощью микроволн.

Таблица 1 Сводка экспериментов, проведенных в этой работе. Рисунок 3

( a ) Выходной микроволновый спектр устройства, измеренный в дБмВт, как функция приложенного магнитного поля. ( b ) Разность частот между верхней (красная линия) и нижней (зеленая линия) ветвями и частотой возбуждения, а также собственной частотой (черная линия) устройства ( c ) Спектральная выходная мощность при 31 мТл и 23 дБм для разных частот возбуждения.( d ) Пиковая мощность для нижней (черная линия) и верхней (красная линия) ветви для 31 мТл и 3,5 ГГц при разных амплитудах возбуждения.

Чтобы исследовать зависимость эффекта смешения частот, мы проверяем частоту микроволнового сигнала, вводимого в соленоид по беспроводной связи (эксперимент II). На рисунке 3 (c) показан спектральный выход как функция входной частоты, где мы используем входную мощность 23 дБмВт на соленоид и внешнее магнитное поле 31 мТл. Когда мы изменяем входную частоту, мы наблюдаем сдвиг боковых полос.Боковые полосы с преобразованием частоты всегда симметричны относительно входной частоты, а их разность равна собственной частоте устройства (1,5 ГГц при 31 мТл). Это измерение подтверждает утверждение, что боковые полосы образуются путем смешения частот собственных колебаний устройства с входным микроволновым сигналом. Мощность боковой полосы максимальна, когда несущая частота близка к 3,5 ГГц, что соответствует максимальной частоте передачи между соленоидом и устройством.В то время как мощность боковой полосы изменяется на разных частотах в результате профиля передачи, боковые полосы присутствуют для любой входной частоты, демонстрируя широкополосный характер процесса преобразования частоты.

Далее мы исследуем зависимость процесса преобразования частоты от входной мощности микроволн (эксперимент III). На рисунке 3 (d) показана максимальная выходная мощность двух боковых полос, измеренная по спектральному выходному сигналу при разных входных мощностях, когда частота возбуждения равна 3.5 ГГц и внешнее магнитное поле 31 мТл. Мощность двух боковых полос постепенно увеличивается с амплитудой входной мощности и сохраняется даже при входных мощностях ниже -10 дБмВт. Для входной мощности соленоида –10 дБмВт, по нашим оценкам, микроволновая мощность, индуцированная в наноразмерном магнитном туннельном переходе, составила –21 дБмВт. Эти результаты демонстрируют, что процесс частотного смешения может работать при чрезвычайно низких входных мощностях.

На рис. 3 (а) мы видим, что при 66 мТл нижняя ветвь достигает частот постоянного тока, поскольку частота сигнала совпадает с частотой колебаний свободного слоя 16 .В этом рабочем состоянии устройство может работать как выпрямитель без смещения, который преобразует микроволновые сигналы в напряжение постоянного тока. На рисунке 4 (а) показано постоянное напряжение, измеренное на устройстве, как функция внешних магнитных полей с использованием входного сигнала 23 дБмВт (эксперимент IV). В более низких магнитных полях мы достигаем широкополосного выпрямления 2 мВ, но при 66 мТл мы получаем сильное отрицательное напряжение -12 мВ. Мы получили аналогичные результаты при снятии соленоида для беспроводного возбуждения и выходе из устройства путем прямого ввода микроволнового тока.

No related posts.

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован. Обязательные поля помечены *