Ультразвуковой генератор Советский патент 1987 года по МПК B06B1/00 H03B5/40 

1337

Изобретение относится к ультразвуковой технике и может быть использовано в различных технологических процессах, в которых применяется ультразвук, например при размерной обработке.

Цель изобретения - повьшсение надежности и КПД генератора.

На фиг.1 изображена функциональ- ю ная схема предлагаемого устройства; на фиг.2 - временные диаграммы его .работы.

Устройство содержит источник 1 питания, последовательно включенные источник 2 подмагничивания и магнито стрикционньй преобразователь 3, сдвоенный однотактный усилитель мощности, выполненный по схеме моста,, в котором два противоположных плеча .содержат коммутирующие диоды 4 и 5, а два других - ключевые транзисторы 6 и 7, причем одна диагональ моста подключена к источнш ;у 1 пита- НИН, а в другую включены источник 2 подмагничивания и магнитострикцион- ный преобразователь 3, а также два источника 8 и 9 смещения, два двух- входовых компаратора 10 и 11 тока один из которых имеет инвертирующий выход, согласующий трансформатор 12 и задающий генератор 13, который вьшолнен регулируемым по скважности и содержит автоколебательный таймер 14 с частотозадающей RC-цепью и двумя выходами - непрерьшным 15 и импульсным 16, задатчик 17 мощности, компаратор 18, две схемы И 19 и 20 и счетный триггер 21, причем непрерывный выход таймера 14 соединен с инвертирующим входом компаратора 18, к второму входу которого подключен выход задатчика 17 мощности, выход компаратора 18 соединен с пер- выми входами схем И 19 и 20, вторые входы которых подключены к соответствующим выходам счетного триггера 21, вход которого соединен с импульсным выходом таймера 14, вьпсоды схем И 19 и 20 соединены с входом согласующего трансформатора 12, вторичные обмотки которого соединены в противофазе с первыми входами соответствующих коммутаторов 1 О и 1 1 то-

ка, к вторым входам которых подключены соответствующие источники 8 и 9 , смещения, а выходы коммутаторов 10 и 11 тока соединены с входами соот

5

о 5 О g 0 5 g

1462

ветствующих ключевьк транзисторов 6 и 7.

Устройство работает следующим образом.

В исходном состоянии, соответствующем нулевому уровню выходной мощности, на выходе компаратора 18 присутствует нулевой сигнал, обеспечивающий независимо от переключений триггера 21, одинаковые состояния схем 19 и 20. На вход трансформато - ра 12 не поступает управляющих импульсов от источников 8 и 9, транзистор 6 полностью открыт, транзистор 7 полностью заперт. Источник 1 питания отключен от нагрузки 3, по которой протекает только ток подмаг - ничивания, создаваемый источником 2.

В режиме нормальной работы напряжение на выходе 15 таймера 14 превышает уровень выходного сигнала задатчика 17 мощности. Результат их сравнения на компараторе 18 представляет собой прямоугольные импульсы длительностью t. В свою очередь, триггер 21 переключается импульсами, поступающими на его вход с выхода 16 таймера 14. Схемы 19 и 20 на своих выходах формируют результат логического умножения выходного сигнала компаратора 18 и выходного сигнала триггера 21. На первичной обмотке согласующего трансформатора 12,включенной между выходами схем 19 и 20, формируется сигнал управления транзисторами 6 и 7 сдвоенного однотактного преобразователя. Полный цикл работы устройства состоит из четырех временнь х интервалов (фиг.2). На интервале t,- t складывается описанная ситуация. Если перед этим ток преобразователя достиг наибольщего значения, то он уменьшается, стремясь к значению постоянной составляющей. На интервале t t первичная обмотка трансформатора 12 находится под таким сигналом, который в совокупности с источником 8 смещения обеспечивает запирание транзистора 6, Поскольку транзистор 7 остается запертым, то к нагрузке 3 прикладывается разность ЭДС источников 2 и 1, под действием которой спад тока усиливается. На интервале t,,- tj| повторяется ситуация, которая имела место на интервале t,- t и ток в нагрузке 3 увеличивается под действием источника 2, стремясь

к значению постоянной составляющей. На интервале tj схемы И 9 и 20, а также коммутаторы 10 и 11 тока обеспечивают открьгеание транзистора 7. Поскольку транзистор 6 остается открытым, то ЭДС источников 1 и 2 складьшаются и обеспечивают увеличение тока в нагрузке 3. Таким образом транзистор 6 вьтолняет функции нор- мальнозамкнутого ключа, размыкающегося на время t , а транзи стор 7 - нормальноразомкнутого ключа, замыкающегося на время t .

В результате .изменения каждой сое- ig щий генератор с согласующим транставляющеи тока магнитострикционного преобразователя своим источником и регулирования выходной мощности в слаботочных цепях задающего генератора повышается надежность предлага мого yq Tpc iCTBa.

Действительно, если интервалыt -t и t

-ty обозначить символом t , а интевалы t, -tj и t, символом t , то среднее напряжение за период колебани приложенное к нагрузке 3:

htQiik:i.).tulUkiikllLLt i.

ср - т

где 1 - ЭДС источника 2;

1, - ЭДС источника 1;

(

+tц) - период колебаний тока преобразователя 3.

Таким образом, постоянная составляются тока преобразователя 3 определяется только, ЭДС источника 2. В свою очередь, отклонение этого тока о т среднего значения за полупериод колебаний, например, для интервала t;- t определяется величиной

и - Iita ±lh:ti.LtH.

и, т/2

- 1 -1 , г | J

т.е. переменная составляющая тока нагрузки 3 определяется только ЭДС источника 1.

Формула изобрети я и я

Ультразвуковой генератор, содержащий сдвоенный однотактный усилитель мощности, выполненный по схеме моста, в котором два противолежащих плеча содержат ключевые транзисторы, а два других - коммутирующие диоды, причем одна диагональ моста подключена к источнику питания, а в другу- включены последовательно источник подмагничивания и магнитострикцион- ный преобразователь, а также задаюформатором, вторичные обмотки которого подключены к входным цепям соответствующих ключевых транзисторов, отличающийс я тем, что.

с целью повышения надежности и КПД генератора, в него введены два источника смещения и два двухвходовых коммутатора тока, один из которых имеет инвертирующий выход, задающий генератор выполнен регулируемым по скважности и содержит два элемента И, счетный триггер, компаратор, задат- чик мощности и автоколебательный таймер, при этом непрерывный выход таймера соединен с инвертирующим входом компаратора, к второму входу которого подключен выход задатчика мощности, выход компаратора соединен с одними входами элементов И, другие входы которых подключены к соответствующим выходам счетного триггера, вход которого соединен с импульсным выходом таймера, выходы элементов И соединены с входом согласующего трансформатора, вторичные обмотки которого соединены в противофазе с первыми входами соответствующих коммутаторов тока, к вторым входам которых подключены соответствующие источ- НИКИ смещения, а выходы коммутаторов тока соединены с входами соответствующих ключевых транзисторов.

I I

-- -tifb-ffy

/4 - 75, 17

IxT

74-Гб HI I

ГЦЮ

LLL

ILTi

21

I I I 1L.

IL

Г8

14

f9

hi

20

I I l. ,

m rn

/7

//

I I I I

0

w

J

H

ILTitLn

t

i

/

UJ

I I

ff

JL

I I

f

f

Изобретение относится к области ультразвуковой техники. Цель изобретения - повышение надежности и КПД генератора. Устройство содержит источник 1 питания, источник 2 подмагничивания, магнитострик- ционный преобразователь 3, коммутирующие диоды 4 и 5, транзисторы 6 и 7, источники 8 и 9 смещения, компараторы 10 и 11 тока, согласующий трансформатор 12, генератор 13, таймер 14, задатчик 17 мощности, компаратор 18, схемы И 19 и 20 и счетный триггер 21. Введение новых элементов и образование новых связей между элементами устройства дает возможность изменения каждой составляющей тока магнитострикционного преобразователя 3 своим источником и возможность регулирования выходной мощности в слаботочных цепях генератора 13, за счет чего повышается его надежность. 2 ил. ае (Л А5

Составитель Е.Литвинов Редактор Л.Пчолинская Техред л.Олийнык Корректор М.Шароши

Заказ 4075/10 , Тираж 437Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР

по делам изобретений и открытий 113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д.4/5

Производственно-полиграфическое предприятие, г.Ужгород, ул. Проектная, 4