Oskillaattoripiiri on ... Toiminnan periaate

Värähtelypiirin - muodostava laite (luomiseen) sähkömagneettisten värähtelyjen. Alusta lähtien nykypäivään sitä käytetään monissa tieteen ja teknologian alat vaihtelevat arkielämän suuriin tehtaat hyvin erilaisia tuotteita.

Mitä se koostuu?

Värähtelypiiri käsittää kelan ja kondensaattorin. Lisäksi läsnä voi olla myös vastus (säätövastuselementti). Induktorin (tai solenoidi, kuten sitä joskus kutsutaan) on tanko, jonka käämit on käämitty useita kerroksia, joka yleensä on kuparilanka. Se on tämän elementin luo heilahtelut värähtelypiiriin. Baari, joka sijaitsee keskellä, jota usein kutsutaan kuristimen, tai ydin, ja kela on joskus kutsutaan solenoidi.

värähtelypiiri käämi synnyttää värähtelyjä vain, jos sitä säilytetään maksutta. Kun kulkee sen läpi kulkeva virta, se kertyy maksu, joka sitten antaa piiri, kun jännite laskee.

kelalangat on yleensä hyvin pieni vastus, joka pysyy aina vakiona. Oskillaattoripiirin piiri usein tapahtuu muutos jännitteen ja virran voimakkuus. Tämä muutos on asetettu tiettyjä matemaattisia lakeja:

• U = U ₀ * cos (w * (tt _0), jossa
  U - jännite hetkellä t,
  U ₀ - jännite hetkellä t _0,
  w - sähkömagneettisia värähtelyjä.

Toinen oleellinen komponentti piiri on sähköinen kondensaattori. Tämä elementti koostuu kahdesta levystä, jotka on erotettu dielektrisellä. Paksuus välissä elektrodien on pienempi kuin niiden koko. Tämä muotoilu mahdollistaa kertyä-eriste sähkövaraus, jonka voit lähettää piiri.

Toisin kondensaattoriparisto on, että ei ole muuntaminen aineiden sähkövirran ja on suora varauksen kerääntyminen sähkökentässä. Siten, kautta kondensaattori voi olla riittävän suuri kerääntyä maksu, joka voidaan antaa kerralla. Tässä tapauksessa piirissä kulkeva virta on lisääntynyt huomattavasti.

Myös, värähtelypiiri koostuu yhden elementin: vastus. Tämä elementti on vastus ja ohjaamiseksi virran ja jännitteen piirin. Jos vakiojännitteellä lisätä vastuksen resistanssi, nykyinen vähenee Ohmin lain:

• I = U / R, missä
  I - nykyinen,
  U - jännite,
  R - vastus.

IC

Otetaanpa tarkemmin kaikki yksityiskohdat kelan ja paremmin ymmärtää tehtävänsä resonanssipiirin. Kuten olemme todenneet, vastus tämän elementin lähestyy nollaa. Näin ollen, kun laite on kytketty DC-piiri tapahtuisi oikosulku. Kuitenkin, jos kela on kytketty AC-piiri, se toimii oikein. Tämä johtaa siihen johtopäätökseen, että elementti on vastus vaihtojännitteellä.

Mutta miksi näin tapahtuu ja miten vastus tapahtuu, kun vaihtovirta? Voit vastata tähän kysymykseen meidän täytyy kääntyä ilmiö itse-. Kulun kanssa kelan virta se on sähkömotorisen voiman (EMF), joka luo esteen nykyiseen muutokseen. Suuruus Tämän voiman riippuu kahdesta tekijästä: käämivirta ja derivaatta ajan suhteen. Matemaattisesti tämä riippuvuus ilmaistaan yhtälöllä:

• E = -L * I '(t), jossa
  E - EMF,
  L - induktanssi arvo kelan (kunkin kela on erilainen ja riippuu käämien lukumäärän kelojen ja niiden paksuus)
  I '(t) - aikaderivaatta nykyisen (nykyinen muutosnopeus).

DC ajan ei ole muuttunut, niin se kestää, kun se altistetaan syntyä.

Mutta AC kaikki sen parametrit muuttuvat jatkuvasti sinimuotoisesti tai kosini lakia, mikä aiheuttaa voiman, joka estää nämä muutokset. Kuten vastus kutsutaan induktio ja lasketaan kaavalla:

• X _L = w * _L, jossa
  w - värähtelypiiri,
  L - kelan induktanssiin.

Virranvoimakkuus solenoidi lineaarisesti kasvaa ja pienenee mukaan eri lakeja. Tämä tarkoittaa, että jos lopetat virran kulku kelassa, se jatkuu vielä jonkin aikaa antaa maksu piirissä. Ja jos tämä äkillisesti keskeyttää virran kulun, siellä ammutaan siitä, että maksu yrittää päästä ulos ja jaetaan kela. Tämä on - vakava ongelma teollisessa tuotannossa. Tämä vaikutus (vaikka ei täysin liittyvän värähtelypiirin) voidaan havaita, esimerkiksi, kun pistokkeen irrottamista pistorasiasta. Tällöin ohittaa kipinä, joka on sellainen ulottuvuus ei voi vahingoittaa henkilöä. Se johtuu siitä, että magneettikenttä ei häviä välittömästi, mutta vähitellen haihtui, indusoimalla muiden johtimien. Teollisessa mittakaavassa nykyinen vahvuus on monta kertaa suurempi kuin tavallisia 220 volttia, joten keskeytystä tuotantoketjun voi aiheuttaa kipinöintiä sellaisella voimalla, että se aiheuttaa paljon haittaa sekä kasvien ja ihmisen.

Kela - on perusta, että josta värähtelypiiri on. Kelan mukana solenoidit lisättiin peräkkäin. Seuraavaksi otamme tarkemmin kaikki yksityiskohdat rakenne olisi.

Mikä on induktanssi?

Induktanssi värähtelypiiri - on yksittäinen parametri, joka on numeerisesti yhtä suuri kuin sähkömotorisen voiman (volttia), joka esiintyy piirin, kun nykyinen vaihtelu 1 A 1 sekunnin. Jos solenoidi on kytketty DC-piiri, sen induktanssi kuvaa energiaa magneettikentän, joka on luotu tämän virran, jolla on kaava:

• W = (L * I ²⁾ / 2, jossa
  W - magneettikenttä energiaa.

induktanssi kerroin riippuu monista tekijöistä: geometria solenoidin, magneettiset ominaisuudet ytimen ja lukumäärän lankakelan. Toinen piirre tämä indikaattori on, että se on aina positiivinen, koska muuttujia josta se on riippuvainen, ei voi olla negatiivinen.

Induktanssi voidaan myös määritellä ominaisuus johtimen virran varastoida energiaa magneettikentässä. Se mitataan Henry (nimetty amerikkalainen tiedemies Dzhozefa Genri).

Lisäksi solenoidi värähtelypiiri koostuu kondensaattori, josta keskustellaan jäljempänä.

Electric kondensaattori

Kapasitanssi määräytyy oskillaattoripiirin kapasitanssi sähköisesti kondensaattorin. Sen ulkonäkö on kirjoitettu edellä. Nyt Tarkastellaan fysiikkaa tapahtuviin prosesseihin siinä.

Koska kondensaattorin levyt on valmistettu johdin, niin se voi virrata sähkövirtaa. Kuitenkin, kahden levyn välillä on este. Insulator (ne voivat olla ilmaa, puuta tai muuta materiaalia, joilla on korkea kestävyys johtuen siitä, että maksu voi liikkua yhdestä päästä viiran toiseen, on kerääntynyt se kondensaattorilevyihin lisää siten magneettinen ja sähköä. kentät sen ympärille. Siten päättyessä maksun etenee kaikki sähkö kertynyt levyt, alkaa toimitetaan piiriin.

Kukin kondensaattori on nimellisjännite, optimaalinen sen toimintaa. Jos pitkä hyödyntää elementin jännitteellä korkeampi kuin nimellinen, käyttöikä vähenee huomattavasti. Kondensaattorin värähtelypiirin jatkuvasti vaikuttavat virrat ja siksi, kun se valitaan pitäisi olla hyvin varovainen.

Lisäksi tavanomaisia kondensaattoreita, joista keskusteltiin, on myös sähköinen kaksikerroksinen kondensaattoreita. Tämä on monimutkaisempi elementti: se voidaan kuvata risteytys akun ja kondensaattorin. Tyypillisesti eriste sähköinen kaksikerroksinen kondensaattorit ovat orgaanisia aineita, joiden välissä on elektrolyytti. Yhdessä ne muodostavat sähköisen kaksinkertainen kerros, joka mahdollistaa kerääntyä tähän design kertaa enemmän energiaa kuin tavanomainen kondensaattori.

Mikä on kapasiteetti kondensaattori?

Kondensaattorin kapasitanssi on suhde kondensaattorin varauksen on jännite, jolla se sijaitsee. Tämän arvon laskemiseen voi olla hyvin yksinkertainen avulla matemaattisella kaavalla:

• C = (E ₀ * S) / d, missä
  e ₀ - dielektrisyysvakio dielektrisen materiaalin (taulukon arvo)
  S - alue kondensaattorin levyjen,
  d - etäisyyden levyjen välillä.

Riippuvuus kondensaattorin kapasitanssi on elektrodien välinen etäisyys on selittää ilmiö influenssi on pienempi kuin levyjen välinen etäisyys, sitä enemmän ne vaikuttavat toisiinsa (coulombinen), sitä suurempi maksu elektrodien ja vähemmän stressiä. Ja kun jännite arvo kapasiteetin lisäys, koska se voidaan kuvata myös seuraavalla kaavalla:

• C = q / U, jossa
  Q - maksu coulombeina.

On puhua mittayksiköt tästä määrästä. Kapasitanssi mitataan farads. 1 faradi - riittävän suuri arvo, jotta olemassa olevat kondensaattorit (ei supercapacitors) on kapasitanssi mitataan pikofaradia (1/1000000000000 faradi).

vastus

Virta resonanssipiirin riippuu myös vastus piiri. Ja lisäksi kuvatut kaksi elementtiä, jotka muodostavat värähtelypiirin (kela, kondensaattori), on kolmasosa - vastus. Hän on vastuussa luoda vetämällä. Vastus eroaa muita osia, että sillä on suuri vastus, jota voidaan vaihdella joissakin malleissa. Resonanssipiiri se suorittaa tehonsäätötoimintoa magneettikentän. On mahdollista liittää useita vastuksia sarjaan tai rinnakkain, mikä lisää vastus piiri.

Vastus Tämän elementin myös riippuu lämpötilasta, niin olisi huolehdittava työnsä piirissä, koska se kuumennetaan aikana virran kulun.

Vastus mitataan ohmia, ja sen arvo voidaan laskea kaavalla:

• R = (p * l) / S, jossa
  p - materiaali resistiivisyys vastus (mitattuna (ohm * ^mm2) / m);
  l - pituus vastukset (metriä);
  S - ala (neliömillimetreinä).

Miten Tie silmukkaparametreja?

Nyt olemme tulleet lähelle fysiikkaa toiminnan värähtelypiiri. Ajan kuluessa kondensaattorin lataus levyt muuttuu mukaan toisen kertaluvun differentiaaliyhtälö.

Jos ratkaista tätä yhtälöä, se merkitsee mielenkiintoisia kaavojen kuvaillaan prosessia, joita esiintyy piiri. Esimerkiksi syklinen taajuus voidaan ilmaista kapasitanssin ja induktanssin.

Kuitenkin kaikkein yksinkertaista kaavaa, jonka avulla voidaan laskea monia tuntemattomia - Thomson yhtälö (nimetty brittifyysikko William Thomson, joka toi hänet vuonna 1853):

• T = 2 * f * (L * C) ^1/2.
  T - välinen sähkömagneettinen värähtelyjä,
  L ja C - vastaavasti, induktanssi värähtelypiirin kelan ja kondensaattorin piirielementti,
  n - numero pi.

laatutekijä

On toinenkin tärkeä suure kuvaavat ääriviivat työn - laatutekijä. Jotta ymmärtäisimme, mitä se on, sinun tulee katsoa tätä prosessia resonanssi. Tämä ilmiö, jossa amplitudi tulee suurin teho vakiona arvossa, joka on vauhdissa tukea. Resonanssi voi selittää yksinkertaisella esimerkillä: jos alkaa työntää swing tahdissa niiden taajuuden, ne kiihdytetään, ja heidän "amplitudi" kasvaa. Mutta jos et työnnä voittaa, he hidastuu. Klo resonanssi usein haihtuu paljon energiaa. , Jotta voitaisiin laskea arvon menetys, keksimme parametri, kuten laatutekijä. Se on kerroin on yhtä suuri kuin energian suhde, joka sijaitsee järjestelmän, tapahtuvista häviöistä yhden jakson aikana piirissä.

piiri laatu kerroin lasketaan seuraavan kaavan mukaan:

• Q = (w ₀ * W) / P, jossa
  w ₀ - resonanssi kulmataajuus värähtelyjä;
  W - varastoitunut energia värähtelevän järjestelmän
  P - tehohäviö.

Tämä parametri - dimensioton, koska itse asiassa esittää energian suhde: Tallennetut käytetyn.

Mikä on ihanteellinen värähtelypiirin

Paremman käsityksen prosesseista fysiikan keksi ns ihanteellinen värähtelypiirin. Tämä on matemaattinen malli, joka edustaa piiri järjestelmä, jossa nolla vastus. Siinä on vaimentamattomissa yliaallot. Tämä malli mahdollistaa saada noin kaavan laskentapiiri parametrit. Yksi näistä parametrien - kokonaisenergiaa:

• W = (L * I ²⁾ / 2.

Tällainen yksinkertaistaminen nopeuttaa huomattavasti laskelmia ja mahdollistaa arvioida piiri ominaisuuksien kanssa ennalta ominaisuudet.

Miten se toimii?

Kaikki värähtelypiirin käyttöohjelma voidaan jakaa kahteen osaan. Nyt näemme tarkalleen prosessit tapahtuvat jokaisessa osassa.

• Ensimmäisessä vaiheessa levy kondensaattori, positiivisesti varautuneita, alkaa purkautua, tekee nykyisen piirissä. Tässä vaiheessa, nykyinen kulkee positiivinen negatiivinen varaus, kun taas kulkee kelan läpi. Näin ollen, sähkömagneettiset värähtelyt esiintymään piirissä. Virta kulkee kelan kautta, se siirtyy toisen levyn ja lataa sen positiivisesti (kun taas ensimmäisen elektrodin, joka virta on vaeltanut, negatiivisesti varautunut).
• Toisessa vaiheessa tapahtuu suoraan vastapäätä prosessi. Virta kulkee positiivisesta levyn (joka alussa oli negatiivinen) negatiiviseen, kulkee jälleen kelan läpi. Ja kaikki syytteet loksahtavat kohdalleen.

Sykli toistetaan niin kauan kuin kondensaattori on ladattu. Ihanteellinen resonanssipiiri tämä prosessi on ääretön, ja pakotettu menetys on väistämätöntä johtuu useista tekijöistä: lämmitys, joka johtuu olemassaolon piirin resistanssia (Joule lämpö), ja vastaavat.

Suoritusmuotoja circuit design

Lisäksi yksinkertainen piirit "kela-kondensaattori" ja "kela-vastus-kondensaattori", on olemassa muita vaihtoehtoja, käyttäen perustana värähtelypiirin. Tässä, esimerkiksi rinnakkainen piiri, joka on tunnettu siitä, että on olemassa elementti piiri (koska se on olemassa vain, se olisi sarjapiirin ja jota käsiteltiin artikkelissa).

Myös muusta rakentamisesta, mukaan lukien erilaisia sähköisiä komponentteja. Esimerkiksi, on mahdollista muodostaa yhteyden verkkoon transistori, joka avaa ja sulkee piirin, jonka taajuus on yhtä suuri kuin värähtelytaajuus piiri. Näin järjestelmä asennetaan vaimentamattomissa heilahtelut.

Jossa värähtelypiiriin käytetään?

Tutuin meille käyttöön piirin komponentit - se sähkömagneetit. Ne puolestaan käytetään Sisäpuhelinjärjestelmät, moottorit, anturit, ja monet muut vähemmän tavanomaisia alueilla. Toinen sovellus - oskillaattori. Itse asiassa, se on käyttää piiri on hyvin tuttu: tässä muodossa, sitä käytetään mikroaaltouunissa luoda aaltojen matkaviestinnän ja langattoman viestinnän tietojen välittämiseksi etäisyyden mukaan. Kaikki tämä johtuu siitä, että värähtelyjä sähkömagneettisten aaltojen voidaan koodata siten, että se on mahdollista lähettää tietoja pitkiä matkoja.

IC itsessään voidaan käyttää osa muuntajan, kaksi kelojen eri kierroksien lukumäärä voi kulkea sähkömagneettisen kentän niiden varauksen. Mutta kuten solenoidit ominaisuudet eroavat toisistaan, ja nykyinen luvut kaksi piiriä, jotka on liitetty kahteen induktanssi vaihtelee. Täten voidaan muuntaa jännitteen virran, eli 220 volttia virran kanssa 12 voltin jännitteellä.

johtopäätös

Me yksityiskohtaisesti periaate oskillaattoripiirin ja osat erikseen. Olemme oppineet, että värähtelypiiri - laite on suunniteltu tuottamaan sähkömagneettisia aaltoja. Tämä on kuitenkin vain perusasiat monimutkainen mekaniikka näistä näennäisen yksinkertaisista elementeistä. Lisätietoja koukerot piiri ja sen komponentit voivat olla erikoistuneita kirjallisuudesta.