Ультразвуковой генератор с автоподстройкой частоты Советский патент 1977 года по МПК B06B1/00 

1

Изобретение относится к области акустической техники и может найти применение в технологических процессах, например, в химической, медицинской, часовой и ювелирной промышленностях, где требуется определенное значение амплитуды рабочего органа преобразователя.

Известны ультразвуковые генераторы с автоподстройкой частоты, содержащие преобразователь, датчик, усилитель, антипаразитный фильтр, фазовращатель, усилитель мощности, ограничитель и регулятор напряжения.

Известные генераторы имеют сложную схему и связанную с этим высокую трудоемкость в изготовлении и настройки, низкую ремонтоспособность и высокую стоимость.

Ближайшим техническим решением к предлагаемому изобретению является генератор, содержащий усилительный каскад на двух транзисторах, соединенный трансформаторной связью с колебательным контуром пьезоизлучателя.

При очевидной простоте схемы она не обеспечивает высокоэффективной работы пьезоизлучателя, так как не обеспечивается работа пьезоэлементов на частоте их механического резонанса. Транзисторы возбуждаются сигналом, пропорциональным суммарному току пьезоизлучателя, который не совпадает по фазе с напряжением на нем из-за наличия нескомпенсированной емкости пьезопластины. Поэтому пьезоизлучатель работает на частоте электрического резонанса, а не механического. Кроме того, указанный генератор менее надежен в работе, так как транзисторы не защищены от перенапрял ;ений в цепи эмиттер-база, которые могут возникнуть при колебаниях нагрузки.

Целью изобретения является увеличение коэффициента полезного действия и наделсности генератора.

Это достигается в предлагаемом генераторе подачей возбуждения на вход транзисторов

усилительного каскада от вторичной обмотки дифференциального трансформатора через фазосдвигающий конденсатор и два диода, шунтирующие вход каждого транзистора при подаче запирающего напряжения на них. Выбранная амплитуда сигнала возбуждения обеспечивает работу транзисторов в экономичном ключевом режиме.

Особенностью работы схемы является мягкое самовозбуждение автогенератора, возможность использования одной обмотки дифференциального трансформатора для раскачки двух транзисторов, при этом благодаря шунтирующему действию диода исключена возможность пробоя запертого транзистора по цепи эмиттер-база.

На чертеже приведена принципиальная схема предлагаемого генератора.

Установка содержит усилительный каскад 1 на двух транзисторах 2 и 3 с выходным трансформатором 4, выходную цепь 5 с конденсатором 6, компенсирующим емкостной ток пьезоизлучателя 7 и от обратной связи, включающая дифференциальный трансформатор 8, фазосдвигающий конденсатор 9 и два диода 10, И, включенные на участках эммитер-база каждого транзистора усилительного каскада.

Усилительный каскад работает в режиме автогенератора на частоте механического резонанса пьезоизлучателя. Сигнал, пропорциональный току механической ветви пьезоизлучателя, выделяется благодаря применению дифференциального трансформатора 8, в магнитном потоке которого составляющие от емкостных токов пьезоизлзчателя 7 и специально подобранного конденсатора 6 взаимно уничтожаются. Конденсатор 9 корректирует фазу подаваемого на вход транзисторов сигнала возбуждения, причем в каждый полупериод напряжения возбуждения открывается один транзистор, и его ток возбуждения протекает через диод, шунтирующий запертый транзистор. Это позволяет использовать дифференциальный трансформатор 8 без средней точки на вторичной обмотке, что упрощает схему. Эта же мера обеспечивает защиту запертого транзистора от перенапряжения по выходным зажимам, так как входные зажимы закорочены проводящим диодом. Кроме того, включение диодов на входе двухтактного автогенератора позволяет получить более мягкое самовозбуждение, чем в обычных двухтактных схемах с / С-цепочками в базовых цепях транзисторов.

Формула изобретения

Ультразвуковой генератор с автоподстройкой частоты, содержащий усилительный каскад на двух транзисторах, соединенный трансформаторной связью с колебательным контуром пьезоизлучателя, отличающийся тем, что, с целью увеличения коэффициента полезного действия и повышения надежности генератора, блок автоподстройки частоты выполнен из дифференциальной трансформаторной схемы, связанной с колебательным контуром пьезоизлучателя, а выводы его вторичной обмотки подключены, соответственно: первый-к базе первого транзистора, второй - к базе второго транзистора, фазосдвигающий

конденсатор схемы включен между первым выводом вторичной обмотки и базой первого транзистора, а в усилительный каскад ьведены два диода, соединенные отрицательными выводами с базой соответствующего транзистора, положительными выводами - между собой и эммитерами транзисторов.