Пьезокерамический дефлектор Советский патент 1991 года по МПК G02B27/00 

Изобретение относится к приборостроению и предназначено для сканирования светового луча в составе аппаратуры оптической связи, локации,системах управления и т.п.

Цель изобретения - повышение точности путем линеаризации зависимости угла отклонения пьезоэлемента от величины питающего напряжения за счет уменьшения гистерезиса амплитудной характеристики дефлектора.

На фиг.1 представлена структурная схема пьезокерамического дефлектора; на фиг.2 - формы импульса напряжения на резисторе R.

Дефлектор содержит пьезокерамиче- скую ячейку 1 с закрепленным на ней зеркалом 2, инвертирующий усилитель 3, триггер Шмитта 4, элемент И 5, генератор 6 тактовых импульсов, счетчик 7, микроЭВМ 8. источник 9 управляющего сигнала.

Пьезокерамическая ячейка 1 состоит из двух пьезокерамических пластин 10, внутреннего токопроводящего элемента 11. внешних токопроводящих электродов 12 и 13. Кроме того, устройство содержит диоды

УД1 14 и УД 15 и резистор R 16, подключенный одним концом к общему выводу, а другим - к внутреннему токопроводящему электроду 11 пьезокерамических элементов, к аноду УД 1 14 и к катоду УД2 15 диодов, анод которого подключен к входу инвертирующего усилителя 3, выход которого подключен к катоду первого диода УД 14 и к входу триггера Шмитта 4, выход которого соединен с одним из входов элемента И 5, второй вход которого подключен к генератору 6 тактовых импульсов, а выход - к информационному входу счетчика 7, вход сброса в О которого подключен к шине сброса микро- ЭВМ 8, причем источник 9 управляющего сигнала выполнен кодорегулируемым, вход которого подключен к выходу микроЭВМ 8, а выход- к внешним токопроводящим электродам пьезокерамических элементов 12, 13.

Устройство работает следующим образом.

Если на биморфный элемент скачкообразно подавать напряжение U, то происходит перемещение его свободного конца, на котором укреплено зеркало 2.

со

С

ON СЛ Ю

ю ел о

При движении биморфного пьезоэле- мента 1 на резисторе 16, включенном последовательно с ним, возникает импульс напряжения, (фиг.2а). Если теперь снять напряжение U с биморфного элемента 1, то он будет двигаться в обратную сторону, а на резисторе 16 возникает напряжение обратной полярности, (фиг.2б). Сравнивая эти напряжения, можно сделать вывод, что длительность импульса по основанию раз- лична при движении биморфного пьезоэле- мента 1 в прямом и обратном направлениях, что позволяет ввести коррекцию движения конца биморфного пьезоэлемента и устранить гистерезис. Для этого длительность импульса преобразуется в код, который фиксируется в памяти микроЭВМ 8. В мик- роЭВМ 8 сравнивается два кода (код, пропорциональный длительности импульса при повышении напряжения, и код, пропорцио- нальный снижению напряжения на бимор- фном пьезоэлементе) и через источник 9 управляющего напряжения происходит изменение напряжения питания биморфного пьезоэлемента 1 до тех пор, пока код на выходе счетчика 7, пропорциональный напряжению У, не станет равным коду, пропорциональному повышению напряжения и хранимому в памяти микроЭВМ 8.

Преобразование длительности импуль- са в код происходит следующим образом.

При движении биморфного пьезоэле- менга 1 на резисторе 16 возникает импульс напряжения, Этот импульс поступает через первый диод УД 1 14 на вход триггера Шмит- та 4, на выходе которого формируется единичный импульс, поступающий на один из входов И 5, второй вход которого подключен к генератору 6 тактовых импульсов. На выходе схемы И 5 получается последователь- ность импульсов, поступающих на вход счетчика 7, который и преобразует их в код, передаваемый в память микроЭВМ 8.

Если теперь снять напряжение с биморфного пьезоэлемента 1, то он будет двигать- ся в обратную сторону, а на резисторе 16 будет возникать напряжение обратной полярности, которое поступает на вход триггера Шмитта 4 через второй диод УД2 15 и инвертирующий усилитель 3.

Процесс преобразования длительности импульсов, возникающих на резисторе 16, при движении биморфного пьезоэлемента 1 в обратном направлении аналогичный.

Таким образом, предлагаемое устройство позволяет следить за длительностью импульсов по основанию при движении биморфного пьезоэлемента в прямом и обратном направлениях и в случае расхождения корректировать движение пьезоэлемента до полного устранения погрешности от гистерезиса амплитудной характеристики.

Формула изобретения

Пьезокерамический дефлектор, содержащий пьезокерамический элемент, выполненный в виде двух соединенных пьезокерамических пластин с совпадающими направлениями векторов поляризации и внутренним токопроводящим электродом между пластинами, на внешние стороны которых нанесены токопроводящие электроды, соединенные между собой, к которым подключен выход источника управляющего сигнала, отличающийся тем, что с целью повышения точности путем линеаризации зависимости угла отклонения пьезоэлемента от величины питающего напряжения за счет уменьшения гистерезиса амплитудной характеристики дефлектора, в него введены первый и второй диоды, инвертирующий усилитель, триггер Шмитта, элемент И, генератор тактовых импульсов, счетчик, микро- ЭВМ, резистор подключенный одним концом к общему выводу, а другим - к внутреннему электроду пьезокерамических элементов, к аноду первого и катоду второго диодов, анод последнего подключен к входу инвертирующего усилителя, выход которого подключен к катоду первого диода и к входу триггера Шмитта. выход которого соединен с одним из входов элемента И, другой вход которого подключен к генератору тактовых импульсов, а выход - к информационному входу счетчика, вход сброса в О которого подключен к шине сброса микроЭВМ, а выход - к инвертирующему входу микроЭВМ, причем источник управляющего сигнала входом подключен к выходу микроЭВМ.

Изобретение относится к приборостроению и предназначено для сканирования светового луча в составе аппаратуры оптической связи. Устройство содержит собственно дефлектор, состоящий из двух связанных пьезокерамических пластин, и устройство управления, состоящее из резистора, двух диодов, триггера Шмиттз, инвертора, генератора, счетчика, ЭВМ и блока управления перемещением. При работе дефлектора за счет отслеживания сигнала обратной связи на резисторе производится коррекция управляющего напряжения и таким образом повышается линейность работы дефлектора при уменьшении явления гистерезиса.2 ил.

U

О

и

Редактор М.Келемеш

Составитель Г.Мельников Техред М.Моргентал

ФиМ

.2

Корректор С.Черни