Устройство управления пъезодвигателем Советский патент 1985 года по МПК G05B11/01 

Изобретение относится к автоматике и может быть использовано при разработке и создании устройств управления пьезоэлектрическими двигателями.

Целью изобретения является расширение функциональных возможностей устройства управления пьезодвигателем.

На фиг,1 представлена структурная схема устройства на фиг,2 - временные диаграммы, поясняюоще работу устройства.

Устройство управления пьезодвигателем содержит источник 1поСтоян ного напряжения, ключи 2-4, генератор 5, инвертор 6, эмиттерные повторители 7 и 8, усилитель 9, накопительные элементы Ю и 11, трансформаторы 12 и 13, выпрямители 14 и 15, делитель 16, источники 17 и постоянного напряжения, сумматор 1 делитель 20 и пьезодвигатель 21. Устройство работает следующим образом. Генератор 5 вырабатывает управл ющие импульсы (фиг.2с() с постоянной частотой, длительность которых равна половине периода следования. Эти импульсы поступают на управляю щие входы ключей 2 и 4, вызывая их одновременное открываТниё, и через инвертор 6 - на управляющий вход ключа 3, вызывая его открывание в противоположной фазе по отно шёнию к ключам 2 и 4. На входы первого и второго эмиттерных повто рителей 7 и 8 поступает выходной сигнал и (фиг.2 S) усилителя 9, на вход которого подается выходной сигнал Uc; сумматора 19. На первый вход сумматора 19 поступает сигнал задания U, на второй вход - подаваемый на пьезодвигатель выходно сигнал и регулятора перемещения, прошедший через первый двигатель 16 с коэффициентом передачи Кп на третий вход - напряжение Е источника 1 напряжения, прошедшее через второй делитель 20 с коэффициентом деления К . Клочи 2 и 4 в момент времени, когда они открыты, шунтируют соответственно первый и второй змиттериые повторители 7 и 8, При этом сигнал U на выходе эмиттерного повторителя 7 равен напряжению Е на выходе первого источника 1 напряжения. Напряжение

Uj на выходе эмиттерного повторителя 8 в этот момент равно нулю. В момент времени, когда ключи 2 и 4 закрыты, а ключ 3 открыт, напряжения на выходах эмиттерных повторителей равны выходному напряжению И„ усилителя 9. Таким образом, на вьг ходе змиттерного повторителя 7 формируются импульсы и (фиг.2 в ) с амплитудой ,,. Эти импульсы, пройдя через первый элемент 10, подаются на первичную обмотку первого повьшающего трансформатора 12. Навыходе эмиттерного повторителя 8 формируются импульсы U2 (фиг.2 г) с амплитудой и, которые, пройдя через второй элемент 11, подаются на первичную обмотку второго повышающего трансформатора 13. Импуль-сы, выделившиеся на вторичных обмотках первого. и второго повьш1ающих трансформаторов 12 и 13, поступают соответственно на входы первого и второго выпрямителей 14 и 15. Напряжения источников 17 и 18 равны по величине, коэффициент трансформации трансформаторов 12 и 13 2Е выбирается равньм . Такой выбор К обуславливается отсутствием сквозных токов внутри контура, образованного первым и вторым ву прямителями 14 и 15 и вторым и третьим источниками 17 и 18 постоянного напряжения. Для получения симметричной выходной характеристики регулятора коэффициент деления К л выбирается равньм К- ;гг:- . Kj Изменение напряжения на выходах выпрямителей 14 и 15 вызывает пропорциональное Up изменение напряжения на пьезодвигателе. При этом ток заряда,пьезодвигателя пропорционален отклоненшо напряжения на нем от заданного. По мере приближения напряжения на пьезодвигателе к заданному значению ток заряда стремится к нулю. Выходное напряжение регулятора представлено на фиг.2 д. При постоянном заданном напряжении на выходе регулятора отсутствует сквозной ток через нагрузку регулятора и сквозной ток по контуру, образованному первым и вторым выпрямителями 14 и 15, вторым и третьим источниками 17 и 18 постоянных напряжений .

Максимальное выходное напряжение 1Ь„(стройства определяется коэффициентами трансформации повышающих трансформаторов 12 и 13, типом в№прямителей 14 и 15, иапряженяями источников 1, 17 и 18 и может достигать 3-20 кВ. По сравнению с извест ньы выходное напряжение предлагаемого регулятора увеличивается в 4,3 раза. При этом энергия, отдаваемая в пьезодвигатель, увеличивается в 18 раз, т.е. увеличивается нагрузоч ная способность регулятора перемещения пьезодвигателя, что расширяет Фзшкциональные возможности устрой:ства управления пьезодвигателем.

УСТРОЙСТВО УПРАВЛЕНИЯ ПЪЕЗО-. ДВИГАТЕЛЕМ, содержащее последовательно соединенные сумматор и усилитель, первый вход сумматора является входом устройства, а второй через первый делитель соединен с входами пье- зодвигателя, генератор, первый источник постоянного напряжения, положительный вывод которого через последовательно соединенные первый, второй и третий ключи соединен с отрицательным выходом, о т л и чающееся тем, что, с целью расширения функциональных возможностей, в него дополнительно введены второй и третий источники постоянного напряжения, первый и -второй эмиттерные повторители, инвертор, второй делитель, первый и второй выпря-; мители, первый и второй трансформаторы, первый и второй накопительные элементы, причем выход генератора соединен с вторыми входами первого и третьего ключей и через инвертор с вторым входом второго ключа, первый вход которого соединен с выходом первого эмиттерИого повторителя и через первый накопительный элемецт - с первым вьтодом первичной .обмотки первого трансформатора, а выход - с первым входом второго эмиттерного повторителя и через второй накопительный элемент - с первым выводом первичной обмотки второго трансформатора, второй выход которого соединен с выходом второго эмиттерного повторителя, вторым выводом первичной обмотки первого трансформато. ра, отрицательньм выводом первого источника постоянного напряжения и ; первым входом второго делителя, выход которого соединенс третьим входом сумматора, а второй вход (Л с положительным выводом первого ис- , . точника постоянного напряжения и первым входом первого эмиттерного повторителя,.второй вход которого «соединен с выходом усилителя и вторым входом второго эмиттерного повто;рителя, вторичные обмотки первого и 9 0) второго трансформаторов соедине.ны соответдтвенно с входами первого и О второго выпрямителей, положительный сл выход первого выпрямителя соединен ,с положительным выводом второго исiточника, постоянного напряжения, а от:рицательный -.с первым входом пьезодвигателя и положительным выходом iвторого выпрямителя, отрицательный выход которого соединен с отрицательным выводом третьего источника постоянного напряжения, положительный вывод которого соединен с отрицаiтельными выводами первога и второго источников постоянного напряжения и вторым входом пьезодвигателя.

9

-9 4

Af

IS

nflfinnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnn

пррришлдшшшшпг

t

ft