Устройство для питания пьезокерамического преобразователя Советский патент 1983 года по МПК B06B1/06 

Изобретение относится к приборостроению и может быть использовано для питания пьезокерамических и магнитострикционных преобразователей.

По основному авт. св. № 698676 известно устройство для питания пьезокерамического преобразователя, содержащее последовательно соединенные генератор переменного напряжения, усилитель мощности и пьезокерамический преобразователь, с которым сопряжен датчик механических колебаний, подключенный к входу усилителя, выход которого соединен с выходами блока сравнения и пикового формирователя, подключенного выходом к одному входу четырехдиодного ключа, выход которого соединен с другим входом блока сравнения, и блок управления, подключенные к входу генератора переменного напряжения, а также блок запоминания, дифференцирующая цепь два вентиля и триггер, причем один вход блока запоминания подключен к выходу усилителя, другой вход - к выходу пикового формирователя, а выход - к другому входу четырехдиодного ключа, выход блока сравнения соединен с входом дифференцирующей иепи, выход которой через два вентиля, включенных в противоположной полярности, подключен соответственно к входам установки нуля и единицы триггера, соединенного своим выходом с входом блока управления ClJ.

Недостатки известного устройства невысокие надежность и эффективность.

Цель изобретения - повышение надежности и эффективности.

10

Поставленная цель достигается тем, что в устройство дополнительно введены блок цифровой памяти, два дополнительных управляемых генератора и две схемл И, причем входы блока

15 цифровой памяти соединены с выходами вентилей, а выходы через схемл И и дополнительные управляемые генераторы подключены к третьему и четвертому входам триггера, вторые же входы схем

20 И подключены к выходам триггера.

На фиг. 1 изображена структурнао схема устройства I на фиг. 2 - вре менные диаграмлы его работыJ на фиг. 3 - резонансная кривая пьезо25керамического преобразователя.

Устройство содержит последовательно соединенные управляемый reijf ратор 1 переменного напряжения, уси литель 2 мсяцности и пьезокерами30ческий преобразователь 3, с которым сопряжен датчик 4 механических колебаний, подключ енный к входу усилителя 5,блоки 6 сравнения и 7 аналоговой п мпти, пиковый формирователь 8,четырехД1ЮДНЫЙ ключ 9 , формирователи 10 и 11и дифференцирующей цепи и двух вентилей, выходы которых подключены раздельно к первому и второму входам триггера 12, неинвертирующий выход ,f o1 oporo подсоединен к входу блока 13 управления. Устройства содержит также схему 14 исправления сбоя триг гера 12, в которую входит блок 15 ци ровой памяти, схемы И 16 и 17, выход которых подключены раздельно к входам двух управляемых генераторов 18 и 19. Устройство 14 исправления сбоя триггера 12 осуществляет перевод его в исходное состояние с высоким быстродействием, благодаря чему уменьшается вероятность нарушения не прерывной автоматической подстройки частоты генератора 1. Устройство работает следующим об разом. При включении питания сигнал с уп равляемого генератора 1 переменного напряжения через усилитель 2 мощности подается к пьезокерамическому пре образователю 3. Частота Ш(фиг. З; г нератора 1 первоначально устанавливается ниже резонансной частоты пре образователя 3. Сигнал с датчика 4 механических колебаний преобразовате ля 3 через усилитель 5 подается к первым входам блока 6 сравнения,блок 7 аналоговой па1«1яти и входу пикового формирователя 8, Пиковый формиро ватель 8 формирует импульсы (фиг. 26 которые передним фронтом открывает вентиль 9, а всей своей длительност вырабатывают команду блока 7 для за поминания напря :ения на его входе. Во время открытого состояния ключа 9 в блоке 6 сравнения сравнивается напряжение (в момент его пикового значения) с выхода усилителя 5 с на пряжением выхода блока 7 аналоговой памяти, т.е. с пиковым значением напряжения предыдущего периода колебаний сигнала (фиг. 2) , Когда мгн венное значение напряжения с выхода усилителя 5. превышает напряжение с блока 7 памяти на выходе блока 6 сравнения появляется положительный перепад напряжения, который через формирователь 10 по переднему фрон ту через первый вход триггера 12 устанавливает его в единичное состо яние. Сигнал с неинвертирующего выхода триггера 12 через блок 13 упра ления управляет работой генератора 1 таким образом, что при положитель ном уровне сигнала на этом выходе триггера 12 фйг. 2е} частота генератора 1 возрастает с .З) иг приближается к резонансной частотеl преобразователя 3. При этом возрас-. тает амплитуда механических колебаний {фиг. 2а) . В момент перехода частоты генератора 1 через максимум резонансной кривой амплитуда колебаний преобразователя уменьшается и на выходе блока 7 памяти появляется отрицательный скачок напряжения (момент tj,, фиг.2в), который через ключ 9, блок 6 сравнения, формирователь 11 по заднему фронту через второй вход триг,гера 12 устанавливает его в нулевое Состояние. Отрицательным уровнем (ригнала с неинвентирующего выхода триггера 12 (фиг. 2е через блок 13 управления происходит управление частотой генератора 1 таким образом, что она начинает уменьшаться с О/ и опять переходит через максимум резонансной кривой до Л,( фиг. 3). Этот процесс повторяется и частота генератора 1 автоматически поддерживается около резонансной частоты преобразователя 3 Работа схемы 14 исправления сбоя и триггера 12 заключается в следующем. Передним фронтом первого поступаквдего импульса, (фиг . ) осуществляется перевод триггера 12 в состояние 1. Одновременно всей его длительностью обеспечивается процесс запоминания этого уровня блоком 15 цифровой памяти. В момент времени (фиг. 2, 3J с задержкой относительно начала поступления переднего фронта первого импульса., на неиЕ1вертирующем выходе блока 15 появляется сигнал единичного уровня. С этого момента на первом входе схемы И 16 и на втором, соединенном с инвертирующим выходом триггера 12, присутствуют логическая 1 и логический О соответственно. На выходе элемента И 16 - логический О. Поступающий с выхода формирователя 11 импульс (фиг. 2д) передним фронтом перебрасывает триггер 12 в нулевое состояние (фиг. 2е), не его инвертирующем выходе - единичное состояние (фиг. 2ж), а всей своей длительностью обнуляет блок 15 памяти (фиг. 2,3). На инвертирующем выходе блока 15 памяти с задержкой относительно переднего фронта поступившего импульса в момент времени (фиг. 2и заканчивается формирование единичного уровня. Отсюда на первом входе схемы И 17 и на втором, соединенном с неинвертирующим выходом триггера 12, присутствуют логическая 1 и логический О. В дальнейшем процессы, протекакадие в устройстве, аналогичны. Пусть в какой-то момент времени, за исключением интервалов времени, обусловленных переходными процессами в блоке памяти 15, происходит сбой триггера 12, т.е. он переходит в другое ложное состояние. При этом длительность импульсов сигнала помехи не превышает длительности упомянутых

переходных процессов в блоке 15 памяти. В результате ложного перехода на инвертиругадем выходе блока 15 памяти в этот момент времени тоже потенциальное состояние, на выходе схемы И 16 появляется логическая 1. На управляемый вход генератора 18 с выхода схемы И 16 поступает сигнал управления на его включение. Вследствие этого на третий вход триггера 12 с входа генератора 18 поступают импульсы установки 1. Подача их продолжается до тех пор, пока не происходит переход триггера 12 в исходное состояние, т.е. исправление его сбоя. С инвертирующего выхода триггера 12 на второй вход схемы И 16 поступает сигнал нулевого уровня и ±огда на выходе этой схеК/ы устанавливается логический О. Нулевой сигЬал управления отключает генератор 18 и генерация импульсов срывается. В случае сбоя триггера 12 в обратном направлении процессы,,протекающие в устройстве 14, по его исправлению аналогичны описанным. При действии сигнала помехи с длительностью, не превЕлшагацей длительности переходных процессов в блоке 15 памяти на формирователи 10 и 11, последние не обеспечат выдачу ложных сигнашов с длительностью, достаточной для переключения состояний в этом блоке.

Схема 14 исправления сбоя обеспечивает высокое быстродействие за

счет того, что частота следования импульсов сброса выбора во много больше частоты следования тактовых импульсов, поступакадих с формирователей 10 и 11. Дополнительно введенная инерционная, помехоустойчивая от коротких по длительности помех схема исправления сбоя осуществляет контроль и исправление ложного перехода быстродействующего и неза0щищенного от коротких помех тригге- . ра 12.

Формула изобретения

5

Устройство для питания пьезокерамического преобразователя по авт. св. № 698676, отличающее с я тем, что, с целью повышения надежности и эффективности, в него дополнительно введены блок цифровой

0 памяти, два дополнительных управляемых генератора и две схемы И, причем входы блока цифровой памяти соединены с выходами вентилей, а выходы через схемы И и дополнительные управля5емые генераторы подключены к третьему и четвертому входам триггера, вторые же входы схем И подключены к выходам триггера.

Источники информации,

0 принятые во внимание при экспертизе

1. Авторское свидетельство СССР № 698676, кл. В 06 В 1/06, 1978 (прототип ).