Un traductor de vibrații este un dispozitiv electromecanic conceput pentru a converti o tensiune continuă de joasă tensiune într- o tensiune alternativă prin comutarea contactelor .
Acestea sunt împărțite în traductoare de putere și de măsurare .
Traductoarele de vibrații de putere sunt proiectate pentru a converti tensiunea joasă, de exemplu, din baterii în tensiune alternativă, care este apoi alimentată la un transformator , la înfășurarea secundară a căreia este conectat un redresor . Folosit anterior pentru a obține o tensiune continuă ridicată (100-400 V ) pentru alimentarea circuitelor anodice ale tuburilor vidate ale dispozitivelor electronice. În prezent, acestea sunt complet înlocuite de convertoare cu semiconductori .
Traductoarele de vibrații de măsurare sunt utilizate pentru a converti tensiunile directe mici și ultra-scăzute obținute de la senzori de măsurare , de exemplu, termocupluri , în tensiune alternativă, care este amplificată convenabil de un amplificator de tensiune alternativă. La ieșirea amplificatorului de tensiune AC, este pornit fie un detector sensibil la fază, fie un detector sincron, care convertește tensiunea AC în DC. O astfel de structură formează un amplificator DC de precizie , a cărui deviere de temperatură este determinată numai de deriva traductorului de vibrații și poate fi redusă la fracțiuni de microvolt.
Astfel de dispozitive sunt un sistem electromecanic auto-oscilant , inclusiv un electromagnet cu un miez în mișcare (armatură) și mai multe contacte controlate de poziția miezului. Un curent continuu de la o sursă de joasă tensiune este aplicat înfășurării electromagnetului. Armatura feromagnetică a electromagnetului, fiind atrasă de miezul feromagnetic al electromagnetului, deschide contactele prin care se aplică tensiune joasă acestei înfășurări. Arcul asociat ancorei readuce ancora în poziția inițială. Astfel, armătura oscilează cu o frecvență de câteva zeci de Hz . Alte contacte conectate la armătură comută periodic sursa de joasă tensiune alternativ la una sau cealaltă jumătate a înfășurării primare a transformatorului de creștere . Ca urmare, un curent alternativ curge prin înfășurarea primară . O tensiune alternativă înaltă este îndepărtată din înfășurarea secundară a transformatorului. Pentru a converti această tensiune AC într-o tensiune DC mare, un redresor este conectat la înfășurarea secundară .
Pentru a obține o tensiune constantă la ieșire, un alt grup de contacte ( redresor mecanic ), conectat la armătura electromagnetului, comută sincron înfășurarea secundară a transformatorului, astfel încât direcția curentului în sarcină să rămână constantă (convertor sincron) , sau curent alternativ de la înfășurarea secundară este furnizat redresorului extern cu diodă (convertor asincron).
La traductoarele de măsurare, înfășurarea electromagnetului este alimentată de obicei de o tensiune redusă la frecvența rețelei. Frecvența oscilațiilor mecanice naturale ale armăturii mobile este reglată la rezonanța mecanică cu frecvența rețelei (de obicei 50 Hz).
În despărțirile timpurii cu auto-bip ( recordere ), acum învechite, a fost folosită următoarea schemă. Un contact mobil este conectat la armătura traductorului de vibrații, care se închide alternativ cu două contacte laterale fixe. Un semnal de intrare este aplicat unuia dintre contactele laterale, iar un semnal de feedback este transmis celui de-al doilea, care este preluat de la reocord ( potențiometru ), al cărui cursor (contact glisant) este conectat mecanic la stiloul reportofonului. Dacă există tensiuni constante diferite pe contactele laterale, atunci pe contactul central apar ondulații, a căror amplitudine este proporțională cu diferența de tensiuni de intrare, iar faza reflectă semnul acestei diferențe. Dacă tensiunea măsurată este mai mare decât tensiunea de reacție, atunci vor apărea ondulații pe contactul central (de comutare) al traductorului de vibrații într-o fază cu tensiunea care alimentează electromagnetul. Aceste ondulații sunt amplificate cu o defazare de 90 de grade de un amplificator de tensiune AC. Tensiunea alternativă amplificată este furnizată uneia dintre înfășurările unui motor electric asincron bifazat , celălalt este întotdeauna alimentat cu o tensiune alternativă constantă într-o fază cu traductorul de vibrații de alimentare. Motorul electric este proiectat astfel încât câmpurile magnetice ale acestor două înfășurări să fie reciproc perpendiculare. Când apare tensiune pe înfășurarea conectată la amplificator, rotorul motorului începe să se rotească și, cu ajutorul unui sistem de cabluri și scripete , mișcă contactul de alunecare al potențiometrului și stiloul asociat al reportofonului până când tensiunea constantă este îndepărtată. de la potentiometrul motorul devine egal cu cel masurat. Dacă tensiunea măsurată devine mai mică decât tensiunea de feedback, atunci motorul se va roti în direcția opusă, deoarece fazele de tensiune de pe înfășurările sale vor fi deplasate nu cu 90 de grade, ci cu -90. Astfel, acest sistem electromecanic servo compensează semnalul de eroare dintre semnalul de intrare și semnalul de feedback. Conform acestui principiu, de exemplu, reportofonul KSP-4 funcționează.
Asemenea soluții de circuite fac posibilă construirea de amplificatoare de curent continuu fără practic nicio deriva zero.
Traductoarele de vibrații au fost utilizate pe scară largă până la începutul anilor 1950. pentru alimentarea echipamentelor de lămpi portabile și de bord - radio portabile și auto , stații radio etc. din baterii și celule galvanice. Apoi, în multe cazuri, s-a dovedit a fi mai simplu, mai compact și mai rentabil decât alimentat cu baterii cu anod de înaltă tensiune . S-au produs traductoare de vibrații cu tensiune de ieșire de până la 400 V și mai mult, curent de sarcină de până la 90 mA . Eficiența a ajuns la 40-80%.
Dezavantajele traductoarelor de vibrații de putere sunt nivelul ridicat de zgomot electric de impuls generat de aceștia, zgomotul acustic, fiabilitatea scăzută a contactelor și respingerea acestora din urmă. Traductorul de vibrații a necesitat ecranare atentă, filtrare eficientă a tensiunii de ieșire, etanșare a părții mecanice a dispozitivului - vibratorul și contactele. Resursa traductorului de vibrații nu a depășit de obicei 1000 de ore de funcționare continuă din cauza uzurii contactelor. Prin urmare, traductoarele de vibrații nu erau folosite practic pentru alimentarea dispozitivelor electronice critice, de exemplu, militare sau aviatice; în aceste aplicații, traductoarele de mașini electrice - umformatoarele au fost preferate .
Odată cu dezvoltarea dispozitivelor semiconductoare, traductoarele de vibrații au fost aproape complet înlocuite cu convertoare de tensiune tranzistoare , care sunt mult mai economice, durabile și aproape silențioase.
Un alt domeniu de aplicare pentru traductoarele de vibrații sunt instrumentele de măsurare. Cu utilizarea lor, au fost construite sisteme automate de compensare, înregistratoare (de exemplu, KSP-4), pH-metre , mili- și microvoltmetre de curent continuu. Mai târziu, au început să fie utilizate convertoare cu un condensator dinamic. Astăzi, chiar și din aceste domenii de aplicare, traductoarele de vibrații au fost aproape complet înlocuite cu dispozitive semiconductoare - amplificatoare operaționale de ultraprecizie (exemple - K140UD24, K140UD13), care funcționează pe același principiu (modulator - amplificator de tensiune AC - demodulator), dar folosind contacte fără contact ca chei mai degrabă decât contacte mecanice.comuta MOSFET -uri .
| Redresoare de curent electric | ||
|---|---|---|
| cu piese mobile | ||
| Lichid |
| |
| descarcare de gaze | ||
| Electrovacuum | ||
| Semiconductor | ||