Вибропреобразователь

Поделись знанием:
Перейти к: навигация, поиск

Вибропреобразова́тель — электромеханическое устройство, предназначенное для преобразования постоянного низкого напряжения в переменное напряжение посредством переключения контактов.

Разделяются на силовые и измерительные преобразователи.

Силовые вибропреобразователи предназначены для преобразования низкого напряжения, например, от аккумуляторных батарей в переменное напряжение, которое далее подается на трансформатор, ко вторичной обмотке которого подключён выпрямитель. Ранее использовались для получения высокого постоянного напряжения (100—400 В) для питания анодных цепей вакуумных ламп электронных устройств. В настоящее время полностью вытеснены полупроводниковыми преобразователями.

Измерительные вибропреобразователи применяются для преобразования малых и сверхмалых постоянных напряжений, получаемых от измерительных датчиков, например, термопар в переменное напряжение, которое удобно усиливать усилителем переменного напряжения. На выходе усилителя переменного напряжения включён либо фазочувствительный детектор, либо синхронный детектор, выполняющий преобразование переменного напряжения в постоянное. Такая структура образует прецизионный усилитель постоянного тока, дрейф которого определяется только дрейфом вибропреобразователя и может быть снижен до долей микровольта.





Принцип действия силовых вибропреобразователей

Такие устройства представляют собой электромеханическую автоколебательную систему, включающую электромагнит с подвижным сердечником (якорем) и несколько контактов, управляемых положением сердечника. Постоянный ток от источника низкого напряжения подается на обмотку электромагнита. Ферромагнитный якорь электромагнита, притягиваясь к ферромагнитному сердечнику электромагнита, размыкает контакты, через которые на эту обмотку подается низкое напряжение. Пружина, связанная с якорем возвращает якорь в исходное положение. Таким образом, якорь колеблется с частотой несколько десятков Гц. Другие контакты, связанные с якорем, периодически переключают источник низкого напряжения поочередно то к одной, то к другой половине первичной обмотки повышающего трансформатора. В результате по первичной обмотке протекает переменный ток. Со вторичной обмотки трансформатора снимается переменное высокое напряжение. Для преобразования этого переменного напряжения в высокое постоянное напряжение ко вторичной обмотке подключён выпрямитель.

Чтобы получить на выходе постоянное напряжение, ещё одна группа контактов (механический выпрямитель), связанная с якорем электромагнита, синхронно переключает вторичную обмотку трансформатора так, чтобы направление тока в нагрузке оставалось постоянным (синхронный преобразователь), либо переменный ток со вторичной обмотки подается на внешний диодный выпрямитель (асинхронный преобразователь).

Принцип действия измерительных преобразователей

В измерительных преобразователях обмотка электромагнита обычно питается от пониженного напряжения сетевой частоты. Частота собственных механических колебаний подвижного якоря настроена на механический резонанс с частотой питающей сети (обычно 50 Гц).

В ранних самопищущих проборах (самописцах), сейчас вышедших из употребления, применялась следующая схема. С якорем вибропреобразователя связан подвижный контакт, который поочередно замыкается с двумя боковыми неподвижными контактами. На один из боковых контактов подается входной сигнал, на второй — сигнал обратной связи, снимаемый с реохорда (потенциометра), движок (скользящий контакт) которого механически связан с пером самописца. Если на боковых контактах имеются разные постоянные напряжения, то на центральном контакте появляются пульсации, амплитуда которых пропорциональна разности входных напряжений, а фаза отражает знак этой разности. Если измеряемое напряжение больше напряжения обратной связи, то на центральном (перекидном) контакте вибропреобразователя появятся пульсации в одной фазе с напряжением, питающим электромагнит. Эти пульсации усиливаются со сдвигом по фазе на 90 градусов усилителем переменного напряжения. Усиленное переменное напряжение подается на одну из обмоток двухфазного асинхронного электродвигателя, на другую всегда подается неизменное переменное напряжение в одной фазе с питающим вибропреобразователь. Электродвигатель сконструирован так, что магнитные поля этих двух обмоток взаимноперпендикулярны. При появлении напряжения на обмотке, присоединённой к усилителю, ротор двигателя приходит во вращение, и с помощью системы тросиков и шкивов перемещает скользящий контакт потенциометра и связанное с ним перо самописца до тех пор, пока постоянное напряжение, снимаемое с движка потенциометра не станет равным измеряемому. Если измеряемое напряжение станет меньше напряжения обратной связи, то двигатель будет вращаться в другую сторону, так как на его обмотках фазы напряжения окажутся сдвинуты не на 90 градусов, а на −90. Таким образом эта следящая электромеханическая система компенсирует сигнал рассогласования между входным сигналом и сигналом обратной связи. По такому принципу работает, например, самописец КСП-4.

Подобные схемные решения позволяют строить усилители постоянного тока практически без дрейфа нуля.

Применение

Вибропреобразователи широко применялись до начала 1950-х гг. для питания портативной и бортовой ламповой аппаратуры — портативных и автомобильных радиоприёмников, радиостанций и пр. от аккумуляторов и гальванических элементов. Тогда, во многих случаях, это оказывалось проще, компактнее и экономически выгоднее, чем питание от высоковольтных анодных батарей. Выпускались вибропреобразователи с выходным напряжением до 400 В и более, током нагрузки до 90 мА. Коэффициент полезного действия достигал 40—80 %.

Недостатки силовых вибропреобразователей — высокий уровень создаваемых им импульсных электрических помех, акустический шум, низкая надежность контактов и дребезг последних. Вибропреобразователь требовал тщательного экранирования, эффективной фильтрации выходного напряжения, герметизации механической части прибора — вибратора и контактов. Ресурс вибропреобразователя обычно не превышал 1000 часов непрерывной работы из-за износа контактов. Поэтому вибропреобразователи практически не применялись для питания ответственных электронных приборов, например, военных или авиационных, в этих применениях предпочитали электромашинные преобразователи — умформеры.

С развитием полупроводниковых приборов вибропреобразователи были практически полностью вытеснены транзисторными преобразователями напряжения, гораздо более экономичными, долговечными и практически бесшумными.

Другая область применения вибропреобразователей — измерительные приборы. С их использованием строились автоматические компенсационные системы, самописцы (например, КСП-4), рН-метры, милли- и микровольтметры постоянного тока. Позднее стали использоваться преобразователи с динамическим конденсатором. Сегодня и из этих областей применения вибропреобразователи почти полностью вытеснены полупроводниковыми устройствами — сверхпрецизионными операционными усилителями (примеры — К140УД24, К140УД13), работающие по тому же принципу (модулятор — усилитель переменного напряжения — демодулятор), но использующие в качестве ключей не механические контакты, а бесконтактные ключи на полевых МОП-транзисторах.

Напишите отзыв о статье "Вибропреобразователь"

Литература

  • Калинин И. Вибропреобразователь.//[oldradioclub.ru/retrolib/magazin/54/54_09.djvu Радио, 1954, № 9], с. 31-33
  • Линенберг Г. Г. Вибропреобразователи. — М.-Л.:Госэнергоиздат, 1955
  • Терлецкий В. А. Вибропреобразователь.//[retrolib.net/magazin/rf40/rf40_15-16.djvu Радиофронт, 1940, № 15-16], с. 55-59
  • Костюков В. Н., В. И. Донсков, Т. Г. Тишина Виброизмерительные преобразователи промышленного применения. — Зарубежная радиоэлектроника, 1996, № 9, С. 68-69.
  • Ронжин С. Источники питания радиостанций малой мощности.//Радио, 1969, № 4, с. 47-48

Ссылки

  • [www.155la3.ru/vibropreobrazovatel.htm Вибропреобразователь]
  • [www.vibrotest.net Вибропреобразователь, вибродатчики, формирователи вибросигнала]

Отрывок, характеризующий Вибропреобразователь



В то время как у Ростовых танцовали в зале шестой англез под звуки от усталости фальшививших музыкантов, и усталые официанты и повара готовили ужин, с графом Безухим сделался шестой удар. Доктора объявили, что надежды к выздоровлению нет; больному дана была глухая исповедь и причастие; делали приготовления для соборования, и в доме была суетня и тревога ожидания, обыкновенные в такие минуты. Вне дома, за воротами толпились, скрываясь от подъезжавших экипажей, гробовщики, ожидая богатого заказа на похороны графа. Главнокомандующий Москвы, который беспрестанно присылал адъютантов узнавать о положении графа, в этот вечер сам приезжал проститься с знаменитым Екатерининским вельможей, графом Безухим.
Великолепная приемная комната была полна. Все почтительно встали, когда главнокомандующий, пробыв около получаса наедине с больным, вышел оттуда, слегка отвечая на поклоны и стараясь как можно скорее пройти мимо устремленных на него взглядов докторов, духовных лиц и родственников. Князь Василий, похудевший и побледневший за эти дни, провожал главнокомандующего и что то несколько раз тихо повторил ему.
Проводив главнокомандующего, князь Василий сел в зале один на стул, закинув высоко ногу на ногу, на коленку упирая локоть и рукою закрыв глаза. Посидев так несколько времени, он встал и непривычно поспешными шагами, оглядываясь кругом испуганными глазами, пошел чрез длинный коридор на заднюю половину дома, к старшей княжне.
Находившиеся в слабо освещенной комнате неровным шопотом говорили между собой и замолкали каждый раз и полными вопроса и ожидания глазами оглядывались на дверь, которая вела в покои умирающего и издавала слабый звук, когда кто нибудь выходил из нее или входил в нее.
– Предел человеческий, – говорил старичок, духовное лицо, даме, подсевшей к нему и наивно слушавшей его, – предел положен, его же не прейдеши.
– Я думаю, не поздно ли соборовать? – прибавляя духовный титул, спрашивала дама, как будто не имея на этот счет никакого своего мнения.
– Таинство, матушка, великое, – отвечало духовное лицо, проводя рукою по лысине, по которой пролегало несколько прядей зачесанных полуседых волос.
– Это кто же? сам главнокомандующий был? – спрашивали в другом конце комнаты. – Какой моложавый!…
– А седьмой десяток! Что, говорят, граф то не узнает уж? Хотели соборовать?
– Я одного знал: семь раз соборовался.
Вторая княжна только вышла из комнаты больного с заплаканными глазами и села подле доктора Лоррена, который в грациозной позе сидел под портретом Екатерины, облокотившись на стол.
– Tres beau, – говорил доктор, отвечая на вопрос о погоде, – tres beau, princesse, et puis, a Moscou on se croit a la campagne. [прекрасная погода, княжна, и потом Москва так похожа на деревню.]
– N'est ce pas? [Не правда ли?] – сказала княжна, вздыхая. – Так можно ему пить?
Лоррен задумался.
– Он принял лекарство?
– Да.
Доктор посмотрел на брегет.
– Возьмите стакан отварной воды и положите une pincee (он своими тонкими пальцами показал, что значит une pincee) de cremortartari… [щепотку кремортартара…]
– Не пило слушай , – говорил немец доктор адъютанту, – чтопи с третий удар шивь оставался .
– А какой свежий был мужчина! – говорил адъютант. – И кому пойдет это богатство? – прибавил он шопотом.
– Окотник найдутся , – улыбаясь, отвечал немец.
Все опять оглянулись на дверь: она скрипнула, и вторая княжна, сделав питье, показанное Лорреном, понесла его больному. Немец доктор подошел к Лоррену.
– Еще, может, дотянется до завтрашнего утра? – спросил немец, дурно выговаривая по французски.
Лоррен, поджав губы, строго и отрицательно помахал пальцем перед своим носом.
– Сегодня ночью, не позже, – сказал он тихо, с приличною улыбкой самодовольства в том, что ясно умеет понимать и выражать положение больного, и отошел.

Между тем князь Василий отворил дверь в комнату княжны.
В комнате было полутемно; только две лампадки горели перед образами, и хорошо пахло куреньем и цветами. Вся комната была установлена мелкою мебелью шифоньерок, шкапчиков, столиков. Из за ширм виднелись белые покрывала высокой пуховой кровати. Собачка залаяла.
– Ах, это вы, mon cousin?
Она встала и оправила волосы, которые у нее всегда, даже и теперь, были так необыкновенно гладки, как будто они были сделаны из одного куска с головой и покрыты лаком.
– Что, случилось что нибудь? – спросила она. – Я уже так напугалась.
– Ничего, всё то же; я только пришел поговорить с тобой, Катишь, о деле, – проговорил князь, устало садясь на кресло, с которого она встала. – Как ты нагрела, однако, – сказал он, – ну, садись сюда, causons. [поговорим.]
– Я думала, не случилось ли что? – сказала княжна и с своим неизменным, каменно строгим выражением лица села против князя, готовясь слушать.
– Хотела уснуть, mon cousin, и не могу.
– Ну, что, моя милая? – сказал князь Василий, взяв руку княжны и пригибая ее по своей привычке книзу.
Видно было, что это «ну, что» относилось ко многому такому, что, не называя, они понимали оба.
Княжна, с своею несообразно длинною по ногам, сухою и прямою талией, прямо и бесстрастно смотрела на князя выпуклыми серыми глазами. Она покачала головой и, вздохнув, посмотрела на образа. Жест ее можно было объяснить и как выражение печали и преданности, и как выражение усталости и надежды на скорый отдых. Князь Василий объяснил этот жест как выражение усталости.
– А мне то, – сказал он, – ты думаешь, легче? Je suis ereinte, comme un cheval de poste; [Я заморен, как почтовая лошадь;] а всё таки мне надо с тобой поговорить, Катишь, и очень серьезно.
Князь Василий замолчал, и щеки его начинали нервически подергиваться то на одну, то на другую сторону, придавая его лицу неприятное выражение, какое никогда не показывалось на лице князя Василия, когда он бывал в гостиных. Глаза его тоже были не такие, как всегда: то они смотрели нагло шутливо, то испуганно оглядывались.
Княжна, своими сухими, худыми руками придерживая на коленях собачку, внимательно смотрела в глаза князю Василию; но видно было, что она не прервет молчания вопросом, хотя бы ей пришлось молчать до утра.
– Вот видите ли, моя милая княжна и кузина, Катерина Семеновна, – продолжал князь Василий, видимо, не без внутренней борьбы приступая к продолжению своей речи, – в такие минуты, как теперь, обо всём надо подумать. Надо подумать о будущем, о вас… Я вас всех люблю, как своих детей, ты это знаешь.
Княжна так же тускло и неподвижно смотрела на него.
– Наконец, надо подумать и о моем семействе, – сердито отталкивая от себя столик и не глядя на нее, продолжал князь Василий, – ты знаешь, Катишь, что вы, три сестры Мамонтовы, да еще моя жена, мы одни прямые наследники графа. Знаю, знаю, как тебе тяжело говорить и думать о таких вещах. И мне не легче; но, друг мой, мне шестой десяток, надо быть ко всему готовым. Ты знаешь ли, что я послал за Пьером, и что граф, прямо указывая на его портрет, требовал его к себе?
Князь Василий вопросительно посмотрел на княжну, но не мог понять, соображала ли она то, что он ей сказал, или просто смотрела на него…
– Я об одном не перестаю молить Бога, mon cousin, – отвечала она, – чтоб он помиловал его и дал бы его прекрасной душе спокойно покинуть эту…
– Да, это так, – нетерпеливо продолжал князь Василий, потирая лысину и опять с злобой придвигая к себе отодвинутый столик, – но, наконец…наконец дело в том, ты сама знаешь, что прошлою зимой граф написал завещание, по которому он всё имение, помимо прямых наследников и нас, отдавал Пьеру.
– Мало ли он писал завещаний! – спокойно сказала княжна. – Но Пьеру он не мог завещать. Пьер незаконный.
– Ma chere, – сказал вдруг князь Василий, прижав к себе столик, оживившись и начав говорить скорей, – но что, ежели письмо написано государю, и граф просит усыновить Пьера? Понимаешь, по заслугам графа его просьба будет уважена…
Княжна улыбнулась, как улыбаются люди, которые думают что знают дело больше, чем те, с кем разговаривают.
– Я тебе скажу больше, – продолжал князь Василий, хватая ее за руку, – письмо было написано, хотя и не отослано, и государь знал о нем. Вопрос только в том, уничтожено ли оно, или нет. Ежели нет, то как скоро всё кончится , – князь Василий вздохнул, давая этим понять, что он разумел под словами всё кончится , – и вскроют бумаги графа, завещание с письмом будет передано государю, и просьба его, наверно, будет уважена. Пьер, как законный сын, получит всё.