Вибростол для испытания изделий

При эксплуатации электронного оборудования в условиях повышенных вибраций, как- то: на кораблях, автотранспорте и авиации возникают непредвиденные ситуации - нарушение паек и крепления деталей, которые ведут к выходу из строя и созданию аварий. Визуальная проверка устройств не даёт положительных результатов, необходимы испытания в условиях вибрационных и ударных нагрузок.

Электронное устройство - «Вибростол» позволяет преобразовать - инвертировать посредством электронной схемы постоянный ток в импульсное электромагнитное поле вибрационных катушек.
В электронном устройстве имеются регуляторы частоты импульсов и мощности для модификаций режимов испытаний.

Схема устройства простая по исполнению и не содержит дефицитных деталей.

Стоимость устройства не превышает 30 долларов.
С небольшими доработками схема устройства может использоваться в сепараторах сортировки сухих веществ по фракциям.

Характеристики:
Напряжение электросети 180- 220 Вольт.
Потребляемая мощность около 200 ватт.
Частота генератора: низкая 10-130Гц, высокая 36-600Гц.

Принцип работы:
На металлической плите вибростола установлена электромагнитная катушка в пластмассовом каркасе, который закреплён на сердечнике Ш - образного трансформатора.
Прохождение тока по обмотке катушки вибратора вызывает притягивание металлического стола к сердечнику трансформатора и тем самым вызывает его колебания, которые передаются испытываемому изделию.

Основные функциональные части устройства:
1. Входные цепи защиты от перегрузок и замыканий в устройстве.
2. Сетевой помехоподавляющий фильтр.
3. Выпрямитель питания инвертора.
4. Сглаживающий фильтр выпрямителя.
5. Регулятор мощности инвертора.
6. Генератор импульсного напряжения. с регуляторами частоты
7. Формирователь сигнала генератора.
8. Двухтактный ключевой преобразователь - силовой инвертор.
9. Вибратор на электромагнитной системе.
10. Цепи передачи и формирования сигнала обратной связи стабилизации по нагрузке и температуре.
11. Стабилизатор питания генератора.
12. Цепь индикации рабочего состояния.

Описание электронной схемы
Для снижения помех, возникающих при работе инвертора со стороны электросети установлен конденсатор С4 и дроссель Т1 с двумя синфазными обмотками.
Схема устройства защищена от перегрузки предохранителем FU1.
Сетевой трансформатор Т2, промышленного изготовления типа ТН или ТПП, с последовательно соединенными вторичными обмотками с суммарным напряжением в 12-16 Вольт при токе 10 Ампер.

Выпрямленный диодным мостом VD3 –VD6 переменный ток вторичной обмотки силового трансформатора Т2, после сглаживания оксидным конденсатором С7 поступает на сток полевого транзистора VT3 - регулятора мощности.
В цепи затвора транзистора VT3, для увеличения пределов регулирования и стабилизации выходного напряжения, установлен параллельный стабилизатор на микросхеме DA4. Повышение напряжения на конденсаторе C7 вызывает рост напряжения на движке установочного резистора R10,что приведёт к открытию параллельного стабилизатора DA4 и шунтированию напряжения на конденсаторе C9 в цепи затвора полевого транзистора. Транзистор VT3 закрывается с уменьшением напряжения на конденсаторе С10.

Для регулировки выходного напряжения стабилизатора - мощности вибростола, достаточно движок резистора R10 повернуть в необходимую сторону.
Конденсатор С8 снижает уровень помех на управляющем входе микросхемы параллельного стабилизатора DA4, С9 - полевого транзистора VT3.
Регулируемое напряжение с истока полевого транзистора VT3 поступает на двухтактный инвертор на полевых транзисторах VT1,VT2.

Нагрузкой инвертора является трансформатор T3 используемый в качестве электромагнитного вибратора. Первичная высокоомная обмотка трансформатора удалена. Вторичные обмотки соединены последовательно, с отводом от средней точки. Выбросы напряжения, вызванные переключением транзисторами VT1,VT2 тока в обмотках, рекуперируются через высокочастотные диоды VD7-8 обратно в цепи питания, с накоплением в оксидном конденсаторе С10.

Для создания двухтактного сигнала на катушке вибратора, между мультивибратором на микросхеме DD1 и выходным усилителем мощности на полевых транзисторах VT1,VT2 установлен триггер DD1.1, и при чередовании импульсов счёта уровни напряжения на выходах 1,2 DD1 кольцевого триггера меняются.
Управляющие импульсы сигнала в противофазе через резисторы R7, R8 поступают с триггера на микросхеме DD1 на затворы полевых транзисторов VT1,VT2. Назначение резисторов R7,R8 – снижение входного тока транзисторов, вызванного большой входной ёмкостью.
Сигнал в виде последовательных импульсов определённой скважности на вход 3 триггера DD1 поступает с выхода 3DA2 –генератора на аналоговом таймере DA1.

Режимы:
Регулятор частоты R2 - «Плавно» и переключатель SA1—«Грубо» позволяют выбрать приемлемый диапазон частот вибратора в зависимости от технического задания испытаний изделия.
Питание генератора на м/с DA1 и формирователя импульсов DD1 выполнено от аналогового стабилизатора напряжения на микросхеме DA3.
Электронную защиту транзисторов инвертора от перегрузки выполняет цепь отрицательной обратной связи с цепи стоков полевых транзисторов, резистора R15, на вход 5DA2 - модификации схемы таймера генератора DA1.

Понижение напряжения на этом выводе вызывает увеличение частоты генератора, без изменения скважности, что в конечном результате приводит к снижению мощности на вибраторе T3.
Параллельный стабилизатор на микросхеме DA2 позволяет увеличить чувствительность цепи обратной связи.
Терморезистор R11 отслеживает предельное повышение температуры ключевых транзисторов инвертора.
Работа электронной схемы индицируется светодиодом HL1.
Частота колебаний вибростола устанавливается регулятором R2 -«Плавно» и переключателем частоты генератора SA1.
Резистор R5 цепи отрицательной обратной связи имеется возможность установить максимальную мощность вибростола, в автоматическом режиме.

Устройство монтажа:
При выполнении исследовательских работ регулятором R10 – «Мощность» подать колебания на вибростол с испытываемым изделием, регулятором частоты вибрации установить приемлемую или требуемую частоту и мощность колебаний. Схема устройства выполняется в печатном монтаже, полевые транзисторы VT1,VT2 снабжаются общим радиатором, и закреплены на изолирующие прокладки.
Ручки переменных резисторов R2, R10 необходимо вывести на переднюю панель прибора устройства, для удобства регулирования. При недостаточной мощности устройства или его производительности установить дополнительные вибраторы, параллельно существующего Т3 или увеличить количество устройств.

Катушки вибростола и питателя выполнены из силовых трансформаторов мощностью не менее 100 ватт с Ш - образным железом собранном без пластин перекрытия. При прохождении импульса тока по обмотке катушки, металлическая основа вибростола притягивается к магнитной системе трансформатора, а при отсутствии тока возвращается в исходное состояние с возникновением колебаний. Исходные параметры обмоток 50- 60 витков диаметром ПЭЛ - 1,6 мм каждая.
Печатная схема устройства и силовой трансформатор Т2 закрепляются в металлическом корпусе, подключение катушек трансформатора Т3 выполняется изолированным проводом сечением не менее 2мм.

Все металлические части: вибростол и корпус прибора должны быть заземлены и подключены к проводу заземления, монтаж выполняется с соблюдением правил техники безопасности.
На фотографии печатной платы отсутствует диодный мост VD3-VD6 установленный в отдельном варианте, также диоды VD7,VD8 заменены отдельной диодной сборкой типа 2BL2040CT.

Литература: В.Л.Шило Популярные цифровые микросхемы. 1989 г. М Р Б. Выпуск 1111. Издательство "Металлургия".

Теги:

• Sprint-Layout