Устройство для питания пьезокерамического преобразователя Советский патент 1978 года по МПК H04R17/00 

1

Изобретение относится к области ультразвуковой техники. Устройство .может быть использоваяо для питания пьезоэлектрических преобразователей шаговых вибродвигателей, а также в различных технологических процессах, таких ;как ультразвуко1вая сварка, очистка, обработка.

Известно устройство для автоматической стабилизации амплитуды колебаний преобраЗ01вателя, содержащее ультразвуковой генератор, датчик колебаний, усилитель 1. Такое устройство не обеспечивает работу генератора на частоте, соответствующей резонансной частоте лреобразователя.

Наиболее близким по технической сущности к изобретению ягвляется устройство, содержащее бло-к поиска резонаясной частоты, который соединен с. входом управления импульсного задающего генератора, через усилитель мощности подсоедииенного к преобразователю, и датчик механических колебаний, соединенный с формирователем импульсов и блоком запрета 2. В этом устройстве генераторы, выполненные по данной структуре, 1не позволяют определить и фиксировать частоту колебания генератора при наибольщей амплитуде колебаний преобразователя, особенно когда его механическая добротность является относительно низкой.

Целью изобретения является повыщение

точности определения и фиксации резонансной частоты. Это достигается в предлагаемом устройстве тем, что оно дополнительно содержит Линейный усилитель, пиковый детектор, компаратор, дифференцирующую .RC-цепочку, вентиль, схему И-НЕ и триггер. Причем датчик механических колебаний соединен с входом линейного усилителя, выход которого через пиковый детектор подключен к одному из входов компаратора и непосредственно - к другому входу компаратора и формирователю импульсов. Последний через дифференцирующую С-цепочку и вентиль подключен « одному входу схемы И-НЕ и к

входу зстановки единицы триггера, с входом установки нуля которого соединен выход компаратора, а выход триггера через схему И- НЕ и блок запрета подключен к входу сброса пикового детектора и входу запрета генератора.

На фиг. 1 изображена структурная блоксхема предлагаемого устройства; «а фиг. 2 показаны временные диаграммы его работы. Блок 1 поиска резонансной ча стоты соединен с входом управления импульсного генератора 2, через усилитель мощности 3 подсоединенного к пьезокерамическому преобразователю 4. С преобразователем сопряжен датчик 5 механических колебаний, который

через линейный усилитель 6 прямо и через

пиковый детектор 7 подключен к компаратору 8. Линейный усилитель, кроме того, соеди1нен € формирователем импульсов 9, выход которого через С-цепочку дифференцирования с ем1костью 10 и сопротивлением II и веятиль 12 подсоединен к Схеме И-НЕ 13 и входу установки единицы триггера 14. Выход триггера через схему 13 подключен к блоку запрета 15, который сопряжен .с входом сброса ПИкового детектора 7 и входом запрета генератора 2. Выход компаратора 8 подключен к входу установки нуля триггера 14.

Устройство работает следующим образом.

По сигналу управления запускается блок 1 поиска резо|Нансно.й частоты, который формирует пилообразное напряжение, обеспечивающее вывод ультразвукового генератора на резонансную частоту преобразо;вателя 4 путем изменения частоты непрерывно работающего задающего генератора 2 от верхнего выбранного значения до . Причем резонансная частота преобразователя должна лежать внутри выбранного предела изменения частот.

Сигнал с выхода генератора 2 через зсилитель мощности 3 подается к преобразователю 4. Датчик 5 механических колебаний принимает 1колебания преобразователя и через линейный усилитель 6 подает их прямо и через пиковый детектор 7 к двум входам компаратора 8 амплитуды сигналов. Каждый период, когда амплитуда входного сигнала превышает амплитуду прежде бывшего сигнала, соответствующего амплитуде сигнала на выходе ПИКОВ01ГО детектора, компаратор вырабатывает импульс, который устанавливает в нулевое состояние триггер 14. Сигнал триггера закрывает схему И-НЕ 13.

Формирователь 9 формирует импульсы с входного сигнала, которые дифференцируются при помощи С-цепочки 10, И. Импульсы отрицательного фронта через вентиль 12 подаются к входу схемы 13 и входу установки единицы триггера 14.

Когда амплитуда сигнала датчика 5 механических колебаний достигает максимальной величины, т. е. частота сигнала генератора 2 соответствует резонансной частоте преобразователя 4, на выходе компаратора 8 не формируются импульсы, переключающие в нулевое состояние триггер 14. Таким образом, во В1ремя следующего периода входного сигнала импульс формирователя 9, прощедший через

схему И-НЕ 13, запускает блок запрета 15, который вырабатывает сигнал, исключающий возможность возбуждения ультразвукового генератора на частотах, не соответствующих резонансной частоте преобразователя 4. Блок запрета вырабатывает также сигнал сброса пикового детектора 7 для подготовки устройства К следующему циклу ра-боты.

На фиг. 2 а - сигнал на выходе линейного

усилителя 6, б - сигнал на выходе пико1вого детектора 7, в - сигнал на выходе компаратора 8, г-сигнал на. выходе формирователя 9, д - сигнал .на входе установки единицы триггера 14, з - сигнал на выходе триггера,

зк - сигнал на выходе схемы И-НЕ 13, е- сигнал на выходе блока запрета. 15.

Формула изобретения

Устройство для питания пьезокерамического преобразователя, содержащее блок поиска резонансной частоты, который соединен с входом управления импульсного задающего генератора, через усилитель мощности подсоедине.нного к преобразователю, и датчик механических .колебаний, соединенный с формирователем импульсов и блоком запрета, отличающееся тем, что, с целью повыщения точности определения и фиксации резонансной частоты, оно дополнительно содержит линейный усилитель, пиковый детектор, компаратор, дифференцирующую С-цепочку, вентиль, схему И-НЕ и триггер, причем датчик меха.нических колебаний соединен с входом линейного усилителя, выход которого через пиковый детектор подключен к одному из входов компаратора и непосредственно - к другому входу компаратора и формирователю импульсов, который через дифференцирующую С-цепочку и вентиль подключен к одному входз схемы И-НЕ и к вхо.ду установки единицы триггера, с входом уста.новки нуля которого соединен выход компаратора, а выход триггера через схему И-НЕ и блок

запрета подключен к входу сброса пикового детектора и входу запрета генератора.

Источники информации, принятые ео внимание при экспертизе: 1. Авторское свидетельство СССР №307817, кл. В 06В 1/08, 1967.

2. Авторское свидетельство СССР №436680, кл. В 06В 1/06, 1972.

ФигЛ