Un vibrador es un dispositivo electromecánico que toma una fuente de alimentación eléctrica de CC y la convierte en pulsos que pueden introducirse en un transformador . Su propósito es similar (aunque su funcionamiento es muy diferente) al del inversor de potencia de estado sólido .
Antes del desarrollo de las fuentes de alimentación conmutadas y la introducción de dispositivos semiconductores que funcionan con bajo voltaje, existía el requisito de generar voltajes de aproximadamente 50 a 250 V CC a partir de la batería de un vehículo . Se utilizaba un vibrador para proporcionar CC pulsante que se podía convertir a un voltaje más alto con un transformador, rectificar y filtrar para crear CC de mayor voltaje. Es esencialmente un relé que utiliza contactos normalmente cerrados para suministrar energía a la bobina del relé, interrumpiendo así inmediatamente la conexión, solo para volver a conectarse muy rápidamente a través de los contactos normalmente cerrados. Sucede tan rápidamente que vibra y suena como un timbre. Este mismo contacto de pulsación rápida aplica el voltaje de CC ascendente y descendente al transformador que puede aumentarlo a un voltaje más alto. [1]
El uso principal de este tipo de circuito era operar radios de tubo de vacío en vehículos , pero también se usó con otros dispositivos electrónicos móviles con un acumulador de 6 o 12 V , especialmente en lugares sin suministro de electricidad de red, como granjas. Estas fuentes de alimentación por vibrador se hicieron populares en la década de 1940, reemplazando sistemas de motor-generador más voluminosos para la generación de voltajes de CA para tales aplicaciones. [2] [3] Los tubos de vacío requieren voltajes de placa que van desde aproximadamente 45 voltios a 250 voltios en dispositivos electrónicos como radios. Para radios portátiles, audífonos y equipos similares, se fabricaron baterías B con varias clasificaciones de voltaje. Para proporcionar el voltaje necesario para una radio a partir del suministro de CC típico de 6 o 12 voltios disponible en un automóvil o de una batería de iluminación de granja, fue necesario convertir el suministro de CC constante a CC pulsante y usar un transformador para aumentar el voltaje.
Los vibradores solían sufrir averías mecánicas al estar en constante movimiento, como la pérdida de tensión de los resortes y el desgaste de los puntos de contacto. [3] A medida que los tubos comenzaron a ser reemplazados por sistemas eléctricos basados en transistores , la necesidad de generar voltajes tan altos comenzó a disminuir. Los vibradores mecánicos dejaron de fabricarse a finales del siglo XX, pero los vibradores electrónicos de estado sólido todavía se fabrican para que sean compatibles con unidades más antiguas. [4]
El vibrador era un dispositivo con contactos de conmutación montados en los extremos de tiras metálicas flexibles. En funcionamiento, estas tiras vibran mediante un electroimán , lo que hace que los contactos se abran y cierren rápidamente. Los contactos interrumpen la corriente continua de 6 o 12 V de la batería para formar una corriente de pulsos que cambian de 0 voltios al voltaje de la batería y viceversa, generando efectivamente una onda cuadrada . A diferencia de una corriente continua constante, cuando se aplica una corriente pulsante de este tipo al devanado primario de un transformador, inducirá una corriente alterna en el devanado secundario, a un voltaje predeterminado basado en la relación de vueltas de los devanados. Esta corriente puede rectificarse luego mediante un diodo termoiónico , un rectificador de óxido de cobre / selenio o mediante un conjunto adicional de contactos mecánicos (en cuyo caso el vibrador actúa como un tipo de rectificador síncrono ). Luego, la salida rectificada se filtra, lo que finalmente produce un voltaje de CC típicamente mucho más alto que el voltaje de la batería, con algunas pérdidas disipadas en forma de calor. Esta disposición es esencialmente un circuito inversor electromecánico.
Los contactos primarios del vibrador alternan entre abrir y cerrar el suministro de corriente al primario del transformador. Como es imposible que los contactos del vibrador cambien de forma instantánea, el campo magnético que colapsa en el núcleo inducirá un alto voltaje en los devanados y provocará chispas en los contactos del vibrador. Esto erosionaría los contactos muy rápidamente, por lo que se agrega un condensador amortiguador con una clasificación de alto voltaje (C8 en el diagrama) a través del secundario del transformador para amortiguar los "picos" de alto voltaje no deseados.
Como los vibradores se desgastaban con el tiempo, generalmente se guardaban en una caja de acero o aluminio tipo "lata" con un enchufe de múltiples clavijas en la parte inferior (similar a las clavijas de contacto de los tubos de vacío), de modo que se pudieran desenchufar y reemplazar rápidamente sin usar herramientas.
Los vibradores generan una cierta cantidad de ruido audible (un zumbido constante) mientras están en funcionamiento, que potencialmente podría ser escuchado por los pasajeros del automóvil mientras la radio estuviera encendida. Para ayudar a contener este sonido dentro del recinto del vibrador, la superficie interior de la lata a menudo estaba revestida con un material grueso de insonorización , como goma espuma . Dado que los vibradores generalmente se enchufaban en enchufes montados directamente en el chasis de la radio, la vibración podría potencialmente acoplarse mecánicamente al chasis, haciendo que actúe como una caja de resonancia para el ruido. Para evitar esto, el revestimiento insonorizante dentro de la lata a veces se hacía lo suficientemente grueso como para soportar los componentes del vibrador solo por fricción. Luego, los componentes se conectaban a las clavijas del enchufe mediante cables flexibles, para aislar aún más la vibración del enchufe.