Устройство для питания пьезоэлектрического вибродвигателя Советский патент 1979 года по МПК H01L41/10 

1

Изобретение относится к области приборостроения и может быть использовано для питания пьезокерамически.ч преобразователей вибродвигателей и ультразвуковых излучателей.

Известен вибродвигатель, содержащий пьезоэлектрический преобразователь, который выполнен из пластин, образующих треугольник, взаимодействующий верщинами с ротором, а электроды каждой из пластин подсоединены к трехфазному генератору 11.

Недостаток известного вибродвигателя состоит в том, что при изменении режима работы пьезокерамического преобразователя во время работы вибродвигателя не обеспечивается автоматическое согласование выходного импеданса генератора с импедансом пьезопреобразователя, что снижает экономичность устройства.

Известно устройство для питания пьезоэлектрического вибродвигателя, содержащее автогенератор, подсоединенный к усилителю .мощности с трансформаторным выходом, последовательно соединенные обмотку переменной индуктивности и пьезокерамический преобразователь 2.

Недостатком известного устройства являются слабое согласование выходного импеданса усилителя мощности с импедансом пьезоэлектрического преобразователя в щироком диапазоне температур и низкое КПД.

Цель изобретения состоит в улучщении согласования выходного импеданса усилителя мощности с импедансом пьезоэлектрического преобразователя в щироком диапазоне температур с повыщением КПД.

Цель достигается тем, что в предлагаемое устройство введены два дросселя, мост переменного тока, усилитель, амплитудный детектор, блок управления, обмотка управления и генератор низкой частоты, подсоединенный к одной диагонали моста переменного тока, другая диагональ которого через последовательно соединенные усилитель, амплитудный детектор и блок управления подключена к обмотке управления, сопряженной с обмоткой переменной индуктивности, подключенной ко вторичной обмотке выходного

трансформатора, причем одно плечо моста переменного тока через дроссели подсоединено к пьезокерамическому преобразователю сопряженному с ротором вибродвигателя. На чертеже представлена электрическая схема предлагаемого устройства. Генератор 1 высокой частоты через усилитель мощности 2 и выходной трансфор 1атор 3 подключен к последовательно соединенным обмотке 4 переменной индуктивности и пьезокерамическому преобразователю 5, сопряженному с ротором 6. Генератор 7 низкой частоты, подсоединен к одной диагонали моста 8 переменного тока, состоящего из образцовых резисторов 9, 10, 11 и переменного конденсатора 12. Измерительная диагональ моста 8 через уси.1итель 13, амплитудный детектор 14 и управления 15 подключена к управляющей обмотке 16, сопряженной с обмоткой переменной индуктивности 4. Пьезокерамьческий преобразователь 5 через дроссели 7, 18 подсоединен к одному плечу моста 8. Устройство работает следующим образом. Сигнал высокой частоты с генератором 1 через усилитель мощности 2 и выходной трансформатор 3 подается к последовательно соединенным обмотке 4 переменной индуктивности и пьезокерамическому преобразователю 5. Частота сигнала генератора 1 соответствует резонансной частоте механических колебаний преобразователя 5, сопряженного с ротором 6 и сообщающего ему момент вращения, пропорсиюнальный амплитуде высокочастотных колебаний преобразователь 5. В резонансе импеданс преобразователя определяется реальными компонентами сопротивления внутренних потерь и сопротивления рассеивания и мнимой составляющей из-за его собственной статической е.мкости С, которая потребляет дополнительную мощность от генератора. Для компенсации е.мкости С используется индуктивность 4, величины L которой подбирается из соотношения1/ахгде 0)0 - резонансная частота пьезокерамического преобразователя 5. При работе вибродвигателя из-за переменной нагрузки ротора 6 и при работе преобразователя в разных режимах с большими сигнала.ми питания он нагревается. При изменении те.мпературы меняется диэлектрическая проницаемость, а тем самым и статическая емкость Со пьезокерамического преобразователя 5. Как показывают экспериментальные исследования, например, для пьезокерамики РХЕ-4, предназначенной для работы с большими сигналами, при изменении температуры от 20 до 200°С относительная диэлектрическая проницаемость меняется от 1800 до 3800, т.е. больше чем в два раза. Так же меняется и статическая емкость преобразователя при изменении его температуры. Это вызывает рассогласования и.мпеданса нагрузки генератора, а тем самым снижает КПД работы всего устройства. Для из.мерения -емкости Со преобразователь 5 через дроссели 17, 18 включен в одно плечо моста 8 переменного тока, состоящего из резисторов 9, 10, 11 и переменного конденсатора 12 и питаемого от генератора 7 низкой частоты, например, 1 кГц. Первоначально мост 8 сбалансируется при помощи переменных резистора 11 и конденсатора 12, а величина индуктивности обмотки 4 устанавливается из условия, показанного приведенной выше формулой. При работе вибродвигателя и при изменении статической емкости преобразователя 5 переменный сигнал с измерительной диагонали моста 8 через усилитель 13, амплитудный детектор 14 и блок управления 15 управляет током управляющей обмотки 16, сопряженной с обмоткой 4 таким образом, что при любых условиях ее индуктивность выдерживает равенство 1. Этим компенсируются из.менения емкости преобразователя 5, что способствует улучщению согласования импеданса выходного трансформатора с импедансом пьезокерамического преобразователя и повышает КПД устройства в цеЛОМ. Формула изобретения Устройство для питания пьезоэлектрического вибродвигателя, содержащее автогенератор, подсоединенный к усилителю мощности с трансформаторным выходом, последовательно соединенные обмотки переменной индуктивности и пьезокера.мический преобразователь, отличающееся тем, что, с целью улучщения согласования выходного импеданса усилителя .мощности с импедансом пьезокера.мического преобразователя в широком диапазоне температур и повышения КПД, в него введены два дросселя, мост переменного тока, усилитель, амплитудный детектор, блок управления, обмотка управления и генератор низкой частоты, подсоединенный к одной диагонали моста переменного тока, другая диагональ которого через последовательно соединенные усилитель, амплитудный детектор и блок управления подключены к обмотке управления, сопряженной с обмоткой переменной индуктивности, подключенной ко вторичной обнотке выходного трансформатора, причем одно плечо моста переменного тока через дроссели подсоединено к пьезокерамическому преобразовате сопряженному с ротором вибродвигатеИсточники информации, принятые во внимание при экспертизе 1.Авторское свидетельство СССР № 480875, кл. F 16 Н 17/00, 1973. 2.Авторское свидетельство АО 166017, кл. В 06 В 1/06, 1970.