Устройство для питания пьезоэлектрического вибродвигателя Советский патент 1980 года по МПК B06B1/06 

t; : - ;- Изобретение относится к приборов строению .и может быть использовано для питания пьезокерамичёских и магнитострикционных преобразователей,вибродвигателей. Известны устройства для пит(аний , пьезоэлектрических преобразователей, со держащие датчик скорости вращения дис ка двигателя, связанный через частсугный детектор с управляемым генератЪром переменного напряжения, подключенным к пьезокерамическим пластинам меж ду которыми укреплен С-образный резонатор |l. Недостаток этих устройств заключается в TOMi что они не обеспечивают уйраа ление питания пьезокерамического преобразователя во время переходного процесса в шаговом режиме работы. Наиболее близким по технической сущности к предложенному является устройЬт во для питания пьезокерамического преоб разователя вибродвигателя, содержащее последовательно соединенные блон управления, геиератор переменного напряже- : ния, усилитель мощности и пьезокерамичёский преобразователь, сопряженный с ротором вибродвигателя и подключенный к входу усилителя, формирователь импульсов, схему И-НЕ и четырехдиодный ключ, на выходе которого включен конденсатор 2. Однако это устройство имеет недостаточную точность регулировки угловой скорости ротора вибродвигателя, особен- но ъ старт-стопном режиме и низкое быстродействие пуска в режиме работы. Цель изобретения - повышение эффективности. , Это достигается теМ| что в предло- , женное устройство введены счётный триггер, два формирователя импульсов минимальной и максимальной дпит.ельиости, три схемы И-НЕ, четыре инвертора, два Т григгера, два блока опорных напряжений, опорный генератор, геиератор линейно-нарастающего напряжения и 6.v(bejjный усилитель. Блок управления содержит три вентиля. Выход усилителя подключен к входу счетного триггера, прямой выход которого соединен с первыми входами первой и второй схем И-НЕ и5

входами двух формирователей импульсов минимальной и максимальной длительности, выходы которьгх подключены к первым выходам соответственно третьей и четвертой схем Й-НЕ и через первый 10 и второй инверторы - к вторым входам соответственно первой и второй схем И-НЕ, выходы которых соединены с входами установки нуля соответственно первого и второго. Т-триггеров, подклю- 15 ченнЫХ входами установки единицы к выходам третьей и четвертой схем И-НЕ, вторые .входы которых соединены с ннвёрсным выходом счетного триггера и с первым входом генератора линейно-нарас- 20 тающего напряжения,, второй вход которого подключён к одному выходу опорного генератора, вторым выходом подключенного через формирователь импульсов к входу четырехдиодного ключа, другой вход которого соединен с выходом гене.ратора линейно-нарастающего напряжения, а выход которого подключен к одному из входов вентиля блока управления, соединенного двумя другими входами через 30 третий и четвертый инверторы с выходами соответственно первого и второго .ггеров : и с входами соответственно второго и третьего вентилей блока управления, вторые нходы которых под- 35 Кйючейы к выходам соответственно первого и второго блоков опорных напряже. НИИ. -, .

На фиг. 1 изображена структурная схема устройства на фиг. 2 - график 40 нарастания угловой скорости ротора на фиг. 3 - временные диаграммы работы

устройства. -. .....,,.,,,v.,:.,.,..,.......i..«,.,.,,,.. |, ....

Устройство содержит опорный генератор 1, один выход которого подключен 45 к формирователю 2 импульсов, а другой выход - к reHepalopy 3 линейно-нарастающего ..напряжения, выходы которых соеДИнены с аходами четырехдиодного ключ-а 4, на Выходе которого включен 50 конденсатор 5, подключенный к входу буферного усилителя 6, выход которого через последовательно соединенные вен-, тиль 7 блока 8 управленил, генератор 9 переменного напряжения и усилитель 10 55 йощнобти подключен к пьезокерамическому преобразователю 11, сопряженному р ротором 12 вибродвигателя, датчик 13 угловой скорости, также сопряженный с ротором 12 вибродвигателя и подключенный к входу усилителя 14, вьгХод которого подключен к входу счетного триггера 15, прямой вькод которого соединен с первыми входами первой 16 и второй 17 схем И-НЕ и входами двух формирователей импульсов минимальной 18 и максимальной 19 длительности, вь1Ходы которых подключены к первым аходам соответственно третьей 20 и четвертой 21 схем И-НЕ и через первый 22 и второй 23 инверторы -к вторым входам соответственно первой 16 и второй 17 схем И-НЕ, выходы которых соединены с входами установки нуля соответственно первого 24 и второго

25Т- риггеров, подключенных входами установки единицы к выходам третьей 20 и четвертой 21 схем И-НЕ, вторые аходы которых соединены с инверсным выходом счетного триггера 15 и с первым входом генератора линейнонарастающего напряжения 2. Два других вентиля

26и 27 блока 8 управления подключень к выходам соответственно первого 24

и второго Т-триггеров, которые соединены также через третий 28 и четвертый

29инверторы с входами вентиля 7. Вторые входы вентилей 26 и 27 подключены к выходам соответственно первого

30и второго 31 блоков опорных напряжений.

Устройство работает следующим образом.

При включении устройства переменный сигнал генератора 9 через усилитель 10 мощности подается к пьезокерамическому Преобразователю 11, который совершает продольные колебания с резонансной частотой. Так как преобразователь упруго сопряжен с ротором 12 вибродвигатель из-за сил трения с наконечником преобразователя вращается с определенной угловой скоростью. Сигнал с датчика угловой скорости 13 через усилитель 14 (фиг. 3, а) подается к счетному аходу триггера 15. Сигнал с прямого выхода триггера 15 запускает формирователи импульсов длительности, формирующие положительные импульсы. -При пуске ротора 12 вибродвигателя положительный полупериод сигнала на выходе триггера 15 (фиг. 3 з) сравнивается по длительности с oтpицaтeлы ьnvI импульсом (фиг. 3 и), который через инвертор 23 поступает с формирователя 19 импульсов максимальной длительности, в схеме И-НЕ 17, на выходе которой формируется импульс (фиг. 3 к), устанавливающий в единичное состояние триггер 25. Сипнал триггера 25 через инвертор 29 закрывает вентиль 7 блока управления 8 и от крывает вентиль 2 7, через который с блока 31 опорного напряжения на вход управления генератора 9 переменного напряжения поступает сигнал, определяющий максимальную амплитуду переменного сигнала который через усилитель Ю мощности поступает на. пьезокерамический преобразователь 11, Этим обеспечивается ма симальный момент вращения ротора 12 и тем самым минимальное время перехо ного процесса пуска. С возрастанием уг ловой скорости ротора 12 длительность периода Т сигнала датчика 12 уменьшается и она становится меньще длитель ности импульса формирователя 19. В этот момент -fc, (фиг, 2) на выходе схемы И-НЕ 21 появляются отрицательные импульсы, устанавливающие триггер 25 в нулевое состояние (фиг. 32). Сигнал триггера 28 закрьюает вентиль 27 и через инвертор 29 открьшает вентиль 7, через который с буферного усилителя 6 на управляющий вход генератора 9 поступает сигнал фазовой системы регулирования угловой скорости ротора 12, работающей следующим образом. Сигнал с инверсного выхода триггера 15 отрицательным фронтом запускает генера рот 3 линейно-нарастающего напряжения. Опорный генератор 1 через формирователь импульсов 2 открывает диодный ключ 4, во время открытого состояния которого запоминающий конденсатор 5 заряжается. до величины напряжения на выходе блока 3, пропорциональной мгновенной скорости ротора 12, Задним, фрон том импульса опорного г енератора 1 напряжение на выходе генератора 3 сбрасывается к нулю. Таким образом сигнал с запоминающего конденсатора 5, который практически остается постоянньш во время следующего периода, через буферный усилитель 6 и вентиль 7 подается к генератору 9. Во время установивщегося режима отрицательные импульсы с инверсного выхода триггера 15 (фиг. 3 S ) равниваются с положительными импульсами формирователя 19 (фиг. Зб ) в схеме И-НЕ 21, и сигналы с ее выхода поддерживают триггер 25 в нулевом состоянии. Положительные . импульсы с прямого выхода триггера 5 (фиг. 3 Э) сравниваются с отрицательны ми импульсами формирователя 18 фиг, Зе) в схеме И-НЕ 16 и сигналы с ее выхода (фиг. 3 ) поддерживают в нулевом состоянии триггер 24. Если из-за инерции ротора или других возмущений угловая скорость ротора становится больше определенной заданной величины, т.е. она выходит Из зоны действия фазовой системы регулирования (фиг. 2), то длительность периода сигнала датчика 13 становится меньше минимальной длительности формирователя 18 (момент фиг. 2). В этом случае отрицательный импульс с инверсного выхода триггера 15 (фиг. 3 j ) сравнивается по длительности с положительным импульсом формирователя 18 (фиг. 3 м) в схеме И-НЕ 20, на выходе которой появляются импульсы (фиг. 3 н), устанавливающие триггер 24 в единичное состояние. Сигнал триггера 24 через инвертор 28 закрьшает вентиль 7 и открывает вентиль 26, через который с блока 30 опорного напряжения 30 на вход управления генератора 9 подается сигнал, обеспечивающий максимальное торможение ротора 12, угловая скорость которого уменьшается и входит в зону действия системы фазовой регулировки (момент ij фиг. 2), Предложенное устройство повышает быстродействие пуска в старт-стопном режиме работы вибродвигателя, причем оно уменьшает вероятность срьша работы при случайных выбросах скорости в большую или меньшую сторону, а тем самым повышает точность регулировки углбвой скорости ротора вибродвигателя. Формула изобретения Устройство для питания пьезоэлектрического вибродвигателя, содержащее последовательно соединенные блок управления, генератор переменного напряжения, усилитель мощности и пьезокерамический преобразователь, сопряженный с ротором вибродвигателя, датчик угловой скорости, также сопряженный с ротором вибродвигателя и подключенный к входу усилителя, формирователь импульсов, схему И-НЕ и чатырехдиодный ключ, на выходе которого включен конденсатор, о т л и- чающееся тем, что, с целью поЬышания эффективности, в него введены счетный триггер, два формирователя импульсов минимальной и максимальной Г длительности, три схемы И-НЕ, четыре инвертора, два Т-триггера, два блока опорных напряжений, опорный генератор, генератор пйнейно нарастаюш.его напряжения и буферный усилитель, а блок. у1ф вйШйя сбдержйт три вентиля, при t s-fy-- ...; чём ebtxofl усилителя подключен; к входу счетного триггера, прямой выход кото,рого соединен с первыми входами первой .и второй схем И-НЕ и входами двух формирователей импульсов минимальной и максимальной длительности, выходы ко Тторьгх ШгШязючены к первым входам :с66твётственно третьей и четвертой схем И-НЕ и через первый и второй инверторы - к вторым входам соответствшно первой и второй схем И-НЕ, выходы которых соединены с входами установки Нуля соответственно первого н второго Т-триггеров, подключённых вхо/ Гамй уста новки ёДййиць к выходам третьей и четвертой схем И-НЕ, вторые в.ходы которых соединены с инверсным вьрсодом счётного триггера и с первым аходом генератора линейно-нарастающего напряжелия, второй В.ХОД которого подключен 7 78 к одному выходу опорного генератора, вторым выходом подключенного через формироватёль импульсов к входу четырехдиодного ключа, другой вход которого соединен с вьгходом генератора линейно-нарастающегО напряжения, а выкод которого подключен к одному из входов вентиля блока управления, соединенного двумя другими входами через третий и четверть1й инверторы с выходами соответственно первого и второго. Т- риггеров и с входами соответственно второго и третьего вентилей блока управления, BTOpbje аходы кЬторъ1х подключены к выходам срртветственно первого и. второго. блоков опорных напряжений. Источники информации, принятые во внимание при экспертизе 1. Авторское свидетельство СССР Мэ 506057, кл. G11 В 15/28, 1974. 2. Авт6)рское свидетельство fio заявке № 24О1439, кп. В 1/06, 1977 . (прототип)..

Фие.1