Vì bộ đếm thời gian là cơ điện, nên lị xo của nó có thể được liên kết với cả các thành phần cơ khí và điện. Bộ điều chỉnh công suất của bộ hẹn giờ - bộ điều chỉnh thực sự được thiết kế để làm gián đoạn hoạt động của nam châm một số lần nhất định trong thời gian được đặt trên bộ hẹn giờ.
Hình 3.9: Núm điều chỉnh mức
Số lần gián đoạn hoạt động của nam châm, cũng như khoảng thời gian hoạt động của nó, phụ thuộc vào vị trí tương đối của các bánh răng của thiết bị điều khiển. Bản thân thiết bị điều khiển bao gồm ba phần, đó là: bánh răng điều chỉnh cơng suất 14, đĩa chương trình 12 và lị xo cuộn 13. Bánh răng điều chỉnh cơng suất có ba cấp và được chế tạo cùng với trục như một khối duy nhất. Trục có một điểm tham chiếu - một
bộ nguồn của đuốc Plasma
mỏ neo ở mặt sau của vỏ bộ điều chỉnh. Phần bánh răng trên được đưa ra ngoài và tương tác với cơ cấu cài đặt cơng suất. Tầng giữa của bánh răng có một phần nhơ ra đóng vai trị như một nút chặn, để bánh răng chỉ có thể quay được 180 độ. Ở tầng dưới, đối diện theo đường kính, có hai phần nhơ ra hình tam giác được thiết kế để tương tác với đĩa chương trình. Đĩa chương trình là một bánh răng cũng có ba tầng. Tầng dưới - tầng có đường kính lớn nhất - là một bánh răng. Tầng giữa có hình đĩa với một đầu nhẵn và đường kính nhỏ hơn. Dọc theo đường kính đĩa là hai rãnh chia cạnh của bề mặt thành hai cung, mỗi rãnh xấp xỉ 180 độ. Các cạnh của rãnh có các góc nghiêng khác nhau. Ở tầng trên của bánh răng đĩa chương trình, có hai phần nhơ ra, có hình dạng và vị trí giống hệt với phần nhô ra ở tầng dưới của bánh răng điều chỉnh cơng suất. Đĩa chương trình nằm bên dưới bánh răng điều chỉnh công suất - trên trục của nó và được đỡ từ bên dưới bởi một lị xo cuộn. Thiết kế này của thiết bị không chỉ cung cấp khả năng quay tự do của đĩa chương trình trên trục mà cịn cho phép nó di chuyển theo phương thẳng đứng. Đòn bẩy 15 hoạt động dựa trên nguyên tắc của một cánh tay lắc hoặc một địn xoay. Có một điểm tham chiếu ở phần giữa dưới dạng một ống bọc trên trục, đầu cuối của cam tương tác với đĩa chương trình, trong khi đầu kia của nó, được trang bị một cái dĩa, di chuyển theo hướng ngược lại, di chuyển đĩa chuyển động của nhóm tiếp điểm, được đặt trong rãnh của đòn bẩy.
Sau khi xoay núm chỉnh giờ theo chiều kim đồng hồ, nguồn điện được cung cấp cho động cơ điều chỉnh giờ, trục động cơ bắt đầu quay và truyền động tất cả các bánh răng của thiết bị.
Trạng thái này sẽ được duy trì cho đến khi vị trí của các lồi - răng trên bánh răng điều chỉnh trùng với vị trí của các lồi trên đĩa chương trình. Bởi vì bánh răng điều chỉnh cơng suất khơng thể di chuyển, khi đĩa chương trình quay, các vấu của nó sẽ ép vào vấu đĩa, làm cho đĩa di chuyển xuống trục. Cam đòn bẩy nhảy ra khỏi phần cuối của bậc giữa và dưới tác động của tấm đàn hồi của nhóm tiếp xúc, di chuyển đến tâm đĩa, giữ nó ở vị trí thấp hơn theo phương thẳng đứng. Các tiếp điểm được đóng lại, nam châm được cấp nguồn và hoạt động. Sau đó, các chu kỳ được lặp lại.
Để điều chỉnh công suất cho đuốc núm chỉnh đưa ra ba mức: thấp, trung bình, cao.
bộ nguồn của đuốc Plasma
bộ nguồn của đuốc Plasma
Các mức được điều chỉnh bằng thời gian đóng nhả của các tiếp điểm : Mức cao tiếp điểm đóng lại 30 giây và lặp n lại chu kỳ 30 giây
Mức trung bình tiếp điểm đóng lại 13.5 giây, nhả 16.5 giây và lặp lại chu kỳ Mức thấp tiếp điểm đóng lại 3.5 giây, nhả 26.5 giây và lặp lại chu kỳ.
3.1.3. Thiết kế mạch khởi động
Trong quá trình hoạt động của đuốc, các tiếp điểm của timer này phải chuyển đổi dịng điện có cơng suất lên đến 1000W. Đây là một dòng điện, xấp xỉ 5 ampe ở điện áp 220 vôn. Việc chuyển đổi công suất cao như vậy chắc chắn gây ra tia lửa điện giữa các tiếp điểm tại thời điểm chúng hoạt động, dẫn đến cháy bề mặt làm việc của nhóm tiếp điểm và do đó, ảnh hưởng xấu đến hoạt động của đuốc. Để bảo đảm các điểm tiếp xúc của bộ điều chỉnh cơ khí khơng bị chập bằng cách trang bị rơ le khởi động.
Hình 3.11: Sơ đồ mạch nguồn đuốc Plasma
Chú thích: - Đoạn mạch được khoanh đỏ là đoạn rơle khởi động. Mạch gồm có các thiết bị điển hình:
-Rơ le 4 chân (P) JZC-32F-HS3
bộ nguồn của đuốc Plasma
Thông số kĩ thuật:
Kích thước : 18.8x10.6x15.3 6A/120VAC;10A/125VAC 5A/240VAC,250VAC
-Điện trở: R2 có giá trị 30Ω , R3 có giá trị 5,4 kΩ ở cơng suất 10W
Nguyên lý hoạt động:
Hãy xoay núm của bộ điều chỉnh thời gian theo chiều kim đồng hồ, trong khi đóng các nhóm tiếp xúc của bộ điều chỉnh cơng suất được kích hoạt, dịng điện sẽ chạy vào tải - cuộn sơ cấp của máy biến áp cao áp. Tuy nhiên, vì các tiếp điểm "KP" của rơ le "P" vẫn đang mở tại thời điểm này, nên dòng điện sẽ chạy qua điện trở dập tắt R2. Do định mức của nó, R2 sẽ dập tắt một phần đáng kể dịng điện và điện áp. Phần cơng suất mà nó sẽ cho qua khơng đủ để cuộn thứ cấp của máy biến áp cao tạo thành điện áp cần thiết cho hoạt động của nam châm. Mặt khác, việc giới hạn công suất của dòng điện chạy qua các tiếp điểm bộ điều chỉnh công suất làm giảm đáng kể khả năng phát tia lửa điện giữa các tiếp điểm của chúng tại thời điểm hoạt động. Công suất bị giới hạn bởi R2, các nhóm tiếp điểm của bộ điều chỉnh, như ban đầu, được không tải - chúng hoạt động ở chế độ tiết kiệm. Đồng thời, điện áp cung cấp 220 vôn, thông qua điện trở giới hạn R3, sẽ đi đến diode chỉnh lưu VD1. VD1 sẽ chỉ bỏ lỡ nửa chu kỳ dương của điện áp xoay chiều, sẽ đi đến bản cực dương trên của tụ điện C4. Sau khi đặt vào tụ C4 một hiệu điện thế khơng đổi thì nó mới bắt đầu tích điện. Điện áp trên các tấm của nó sẽ tăng lên. Khi mức điện áp trên C4 bằng điện áp tác động của rơle thì rơle "P" sẽ hoạt động, các tiếp điểm "KP" sẽ đóng và ngắt điện trở R2. Kết quả là, tồn bộ cơng suất sẽ bắt đầu chạy đến cuộn sơ cấp của máy biến áp cao áp. Trên các cuộn dây thứ cấp của máy biến áp, các điện áp cần thiết cho hoạt động của magnetron. Điốt Zener VD2, trong mạch này, thực hiện một chức năng kép. Với sự gia tăng điện áp trên tụ điện C4, điốt zener VD2q giới hạn mức của nó ở mức yêu cầu (24V) và khi rơle bị ngắt điện, nó làm giảm dịng điện ngược phát sinh tại thời điểm đó trong cuộn dây rơle do hiện tượng tự cảm ứng. Khi nguồn điện K hoặc tiếp điểm núm công tắc được mở, điện áp ngừng chảy đến mạch thiết bị khởi động, tụ điện C4 được phóng điện qua cuộn dây rơle, rơle "P" mở tiếp điểm "KR" và do đó khử năng lượng cho tải . Đuốc tắt. Do đó, thời gian sạc của tụ điện C4 tạo ra một khoảng dừng nhất định, trong đó các nhóm tiếp điểm của bộ điều chỉnh không chuyển đổi điện áp đầy đủ, nhưng bị giới hạn bởi điện trở R2, làm giảm hoặc loại bỏ hoàn toàn tia lửa điện giữa các tiếp điểm, thực hiện một chức năng kép. Với sự gia tăng điện áp trên tụ điện C4, điốt zener giới hạn mức của nó ở mức yêu cầu (24V) và khi rơle bị ngắt điện, nó làm giảm dịng điện ngược phát sinh tại thời điểm đó trong cuộn dây rơle do hiện tượng tự cảm ứng. Khi nguồn điện K hoặc tiếp điểm núm công tắc mở, điện áp ngừng chảy đến mạch thiết bị khởi
bộ nguồn của đuốc Plasma
động, tụ điện C4 được phóng điện qua cuộn dây rơle, rơle "P" mở tiếp điểm "KR" và do đó khử năng lượng cho tải .
3.1.4 Mạch tạo điện áp cao cho Magnetron
Hình 3.13: Sơ đồ mạch tạo điện trường cho Magnetron
- Mạch tạo điện trường cho magnetron thông qua việc chỉnh lưu theo phương pháp bội áp.
Mạch gồm có:
-Magnetron(Ống phát sóng viba): Magnetron là một đèn chân khơng - là một diod, với catot ở giữa và được nung bằng dịng điện xoay chiều, là một ống chân khơng năng lượng cao, tạo ra vi sóng (sóng siêu cao tần) bằng các tương tác của một dòng electron với một từ trường trong khi di chuyển qua một loạt các khoang kim loại mở (cộng hưởng khoang). Tác dụng: Tạo ra dao động cao tần công suất lớn. Tần số dao động 2,45 GHz
bộ nguồn của đuốc Plasma
Hình 3.14: Hình ảnh MagnetronCấu tạo chi tiết của Magnetron Cấu tạo chi tiết của Magnetron
Gồm có các bộ phận:
Anod là phần đồng vòng cung bao quanh Catot, có lỗ hoặc khe được cắt tạo hình trịn, được gọi là khoang cộng hưởng.
Catot là tim đèn được nung nóng (một thanh kim loại rắn) ở trung tâm của Magnetron
Jack kết nối nguồn điện cao thế: nguồn điện cấp cho Magnetron có 2 nguồn. Nam châm vĩnh cửu hình xuyến được đặt ở hai đầu của lõi Magnetron có tác dụng tạo ra đường sức từ chạy dọc theo trục của Magnetron.
Trích xuất dao động hay đầu phát sóng (ăng-ten): là chi tiết trực tiếp phát ra sóng điện từ để được dẫn vào ngăn nấu lị vi sóng thơng qua ống dẫn sóng.
Bộ phận làm mát có tác dụng tản nhiệt trong q trình hoạt động của bóng cao tần.
Hộp lọc từ có tác dụng ngăn sóng điện từ rị rỉ qua đui nguồn phát ra ngoài. Miếng đệm là phần tiếp xúc với phần khớp của ống dẫn sóng.
Đui nguồn phát sóng là phần vật liệu cách điện cố định dây nguồn vào của bóng cao tần
Mặt lắp ráp là một mặt bích có tác dụng liên kết bóng cao tần vào khung lị vi sóng khi lắp ráp.
bộ nguồn của đuốc Plasma Hình 3.15: Đèn vi ba của lị vi sóng Thơng số kỹ thuật: - Cơng śt 1000W - Điện áp 220V, 50Hz - Tần số 2,450 MHz -Bước sóng cỡ 12,24 cm
- Biến áp: linh kiện có chức năng chuyển đổi nguồn điện thơng thường (220V) thành nguồn điện có điện cao áp 2000V, nguồn điện thấp áp 3V
Hình 3.16: Biến áp cao áp
Thông số kỹ thuật:
- Công suất biến áp: 1000W - Điện áp vào 220V AC
bộ nguồn của đuốc Plasma
- Chất liệu dây đồng 100%
- Tụ lị vi sóng (1 uF/2100V): có tác dụng nạp, xả dịng điện, tăng dòng điện cao thế cho nguồn phát sóng. Tụ cao áp có khả năng tích dịng điện lên tới 2100V
Hình 3.17: Tụ cao áp 1uF – 2100V
Thông số kỹ thuật
- Model: CH85-21100 1uF - Điện dung: 1uF +-3%
- Điện áp max: 2100VAC 50/60Hz - Kích thước: 50x 30x 85mm - Khối lượng: 150g
- Diode chỉnh lưu (diode tiếp âm): là diode 1 chiều có tác dụng đưa dịng điện dương xuống đất và giữ lại điện áp âm.
Hình 3.18: Diode lị vi sóng CL01 T3512
Thơng số kĩ thuật
bộ nguồn của đuốc Plasma
- Loại diode cao áp.
Nguyên lý hoạt động của mạch:
Điện áp 220V AC được cấp từ bo mạch điều khiển vào cuộn sơ cấp của biến áp. Cuộn thứ cấp thứ nhất là cuộn cao áp lấy ra 2000V đặt vào Catot của bóng Magnetron và một cuộn thấp áp lấy ra điện áp AC 3V để ni cho bóng Magnetron (nung nóng cho tim đèn có sợi đốt bên trong hay cịn gọi là Catot). Ở nửa chu kỳ đầu (chân nối Mass của cuộn cao áp sẽ mang điện tích âm) điện áp dương sẽ nạp vào cực dương của tụ, diode thông mạch dẫn dịng đi xuống đất, khi đó trên tụ C được nạp tới điện áp đỉnh (tích được khoảng 2000V DC), đến nửa chu kỳ sau (chân nối Mass của cuộn cao áp sẽ mang điện tích dương), diode phân cực ngược và khơng cho dịng điện đi qua, điện áp âm sẽ được đặt vào Catot của bóng, lúc này điện áp ở vỏ bóng sẽ mang điện áp dương, khi đó chênh lệch giữa vỏ bóng với sợi đốt sẽ rơi vào khoảng 4000V DC (điện áp này là tổng hợp của tụ điện và điện áp của cuộn cao áp ở nửa chu kỳ sau). Sợi đốt sẽ nóng lên (do nguồn ni 3V AC) trong môi trường chân không và bức xạ ra electron, cùng với sự chênh lệch điện áp giữa Anod (điện áp dương) và Catot (điện áp âm) nên các electron sẽ chuyển động từ Catot sang Anod.
3.2. Sơ đồ nguyên lý bộ nguồn của đuốc Plasma
Hình 3.19: Sơ đồ bộ nguồn của đuốc Plasma
Trong mạch gồm có:
- Mạch trong khung màu xanh là mạch lọc nhiễu - Mạch trong khung màu đỏ là mạch khởi động - Timer và K là bộ điều chỉnh công suất
-Rơle nhiệt
Rơle nhiệt đặt trên magnetron có tác dụng ngắt mạch điện hồn tồn khi nhiệt độ tăng quá 160C.
bộ nguồn của đuốc Plasma
Hình 3.20: Rơle nhiệt- Cầu trì cao áp - Cầu trì cao áp
Cầu trì cao áp bảo vệ biến áp cao áp bị quá tải.
Hình 3.21: Cầu chì cao áp 4kv – 0.5A
Thông số kỹ thuật: - Điện áp: 4KV - Dịng điện: 0.5A - Hình dáng: hình trụ - Chiều dài: 4cm - Đường kính ống: 1.15cm - Khối lượng: 5 gram
3.3. Nguyên lý hoạt động bộ nguồn của đuốc Plasma
Nguyên lý hoạt động của mạch:
Điện áp 220V AC cấp vào mạch lọc nhiễu cho ra điện áp có tần số ổn định, một cực điện áp đi qua rơle nhiệt. Cơng tắc K đóng, điều chỉnh núm cơng tắc để timer hoạt động, dòng điện đi qua role khởi động vào cuộn sơ cấp của biến áp. Cuộn thứ cấp thứ
bộ nguồn của đuốc Plasma
nhất là cuộn cao áp lấy ra 2000V đặt vào Catot của bóng Magnetron và một cuộn thấp áp lấy ra điện áp AC 3V để ni cho bóng Magnetron (nung nóng cho tim đèn có sợi đốt bên trong hay còn gọi là Catot). Ở nửa chu kỳ đầu (chân nối Mass của cuộn cao áp sẽ mang điện tích âm) điện áp dương đi qua cầu trì cao áp sẽ nạp vào cực dương của tụ, diode thơng mạch dẫn dịng đi xuống đất, khi đó trên tụ C được nạp tới điện áp đỉnh (tích được khoảng hơn 2000V DC), đến nửa chu kỳ sau (chân nối Mass của cuộn cao áp sẽ mang điện tích dương), diode phân cực ngược và khơng cho dòng điện đi qua, điện áp âm sẽ được đặt vào Catot của bóng, lúc này điện áp ở vỏ bóng sẽ mang điện áp dương, khi đó chênh lệch giữa vỏ bóng với sợi đốt sẽ rơi vào khoảng 4000V DC (điện áp này là tổng hợp của tụ điện và điện áp của cuộn cao áp ở nửa chu kỳ sau). Sợi đốt sẽ nóng lên (do nguồn ni 3V AC) trong môi trường chân không và bức xạ ra electron, cùng với sự chênh lệch điện áp giữa Anod (điện áp dương) và Catot (điện áp âm) nên các electron sẽ chuyển động từ Catot sang Anod. Magnetron phát ra sóng vi ba.
3.4. Đuốc Plasma cơng suất nhỏ ở áp suất khí quyển
Hình 3.22: Sơ đồ đuốc Plasma loại ống dẫn sóng hình cơn
Từ bộ nguồn Sóng điện từ được phát ra từ Magnetron bằng ăng-ten, sóng được đưa vào ống dẫn sóng.
Ống dẫn sóng là một ống kim loại rỗng dùng để truyền lan sóng điện từ. Khơng giống như cáp đồng trục, ống dẫn sóng khơng sử dụng dây dẫn trong. Giống như hàm ý trong tên của nó, ống dẫn sóng sử dụng ống để dẫn sóng từ nguồn tới đích.
Ống dẫn sóng hình chữ nhật là loại ống dẫn sóng được sử dụng phổ biến nhất. Chúng bao gồm một cấu trúc kim loại rỗng với mặt cắt ngang hình chữ nhật. Ống dẫn sóng hình chữ nhật thường được chế tạo với chiều dài a> b (có thể gọi a là độ