Вибратор — это электромеханическое устройство , которое принимает постоянный ток и преобразует его в импульсы, которые можно подавать в трансформатор . Он аналогичен по назначению (хотя и существенно отличается по принципу действия) твердотельному инвертору мощности .
До разработки импульсных источников питания и внедрения полупроводниковых приборов, работающих от низкого напряжения, существовала необходимость генерировать напряжение около 50–250 В постоянного тока от аккумулятора транспортного средства . Вибратор использовался для обеспечения пульсирующего постоянного тока, который можно было преобразовать в более высокое напряжение с помощью трансформатора, выпрямить и отфильтровать для создания постоянного тока более высокого напряжения. По сути, это реле, использующее нормально замкнутые контакты для подачи питания на катушку реле, таким образом немедленно разрывая соединение, только чтобы быть снова подключенным очень быстро через нормально замкнутые контакты. Это происходит так быстро, что вибрирует и звучит как зуммер. Этот же быстро пульсирующий контакт подает нарастающее и падающее постоянное напряжение на трансформатор, который может повысить его до более высокого напряжения. [1]
Основным применением этого типа схемы было управление радиоприемниками на электронных лампах в транспортных средствах , но его также использовали с другими мобильными электронными устройствами с аккумулятором на 6 или 12 В , особенно в местах, где не было сетевого электроснабжения, таких как фермы. Эти вибрационные источники питания стали популярными в 1940-х годах, заменив более громоздкие системы мотор-генераторов для генерации переменного напряжения для таких применений. [2] [3] Электронные лампы требуют напряжения пластин в диапазоне от примерно 45 вольт до 250 вольт в электронных устройствах, таких как радиоприемники. Для портативных радиоприемников, слуховых аппаратов и аналогичного оборудования батареи B изготавливались с различными номинальными напряжениями. Чтобы обеспечить необходимое напряжение для радиоприемника от типичного источника постоянного тока на 6 или 12 вольт , доступного в автомобиле или от батареи освещения фермы, необходимо было преобразовать постоянный источник постоянного тока в пульсирующий постоянный ток и использовать трансформатор для повышения напряжения.
Вибраторы часто испытывали механические неисправности, находясь в постоянном движении, такие как потеря натяжения пружин и износ точек контакта. [3] Поскольку трубки начали заменяться транзисторными электрическими системами, необходимость в генерации столь высоких напряжений начала уменьшаться. Механические вибраторы вышли из производства ближе к концу 20-го века, но твердотельные электронные вибраторы все еще производятся для обеспечения обратной совместимости со старыми устройствами. [4]
Вибратор представлял собой устройство с контактами переключателя, установленными на концах гибких металлических полос. Во время работы эти полосы вибрируют под действием электромагнита , заставляя контакты быстро открываться и закрываться. Контакты прерывают постоянный ток напряжением 6 или 12 В от батареи, чтобы сформировать поток импульсов, которые изменяются вперед и назад от 0 вольт до напряжения батареи, эффективно генерируя прямоугольную волну . В отличие от постоянного тока, когда такой пульсирующий ток подается на первичную обмотку трансформатора , он будет индуцировать переменный ток во вторичной обмотке с заранее определенным напряжением, основанным на соотношении витков обмоток. Затем этот ток может быть выпрямлен термоионным диодом , выпрямителем из оксида меди / селена или дополнительным набором механических контактов (в этом случае вибратор действует как тип синхронного выпрямителя ). Выпрямленный выход затем фильтруется, в конечном итоге производя постоянное напряжение, как правило, намного выше, чем напряжение батареи, с некоторыми потерями, рассеиваемыми в виде тепла. По сути, эта схема представляет собой электромеханический инвертор.
Первичные контакты вибратора попеременно включают и выключают подачу тока на первичную обмотку трансформатора. Поскольку контакты вибратора не могут мгновенно переключаться, разрушающееся магнитное поле в сердечнике индуцирует высокое напряжение в обмотках и вызывает искрение на контактах вибратора. Это очень быстро разъедает контакты, поэтому на вторичной обмотке трансформатора добавляется демпфирующий конденсатор с высоким номинальным напряжением (C8 на схеме), чтобы гасить нежелательные высоковольтные «скачки».
Поскольку со временем вибраторы изнашивались, их обычно заключали в стальной или алюминиевый корпус типа «консервная банка» с многоконтактной вилкой на дне (похожей на контактные штыри на электронных лампах), чтобы их можно было быстро отсоединить и заменить без использования инструментов.
Вибраторы генерируют определенное количество слышимого шума (постоянный жужжащий звук) во время работы, который потенциально могли слышать пассажиры в автомобиле, пока было включено радио. Чтобы помочь удержать этот звук внутри корпуса вибратора, внутренняя поверхность банки часто была покрыта толстым звукоизоляционным материалом, таким как вспененная резина . Поскольку вибраторы обычно подключались к разъемам, установленным непосредственно на шасси радиоприемника, вибрация потенциально могла быть механически связана с шасси, заставляя его действовать как резонатор для шума. Чтобы предотвратить это, звукоизолирующая подкладка внутри банки иногда делалась достаточно толстой, чтобы поддерживать компоненты вибратора только за счет трения. Затем компоненты были соединены со штырями вилки гибкими проводами, чтобы еще больше изолировать вибрацию от вилки.