Устройство для питания пьезокерамического преобразователя вибродвигателя Советский патент 1980 года по МПК H02N2/14 H01L41/09 

(54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ПИТАНИЯ ПЬЕЗОКЕРАМИЧЕСКОГО ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЯ ВИБРОДВИГАТЕЛЯ

Изобретение относится к приборостроению и может быть использовано для питания пьеаокерамических и магнитострик- ционных преобразователей вибродвигателей Известно устройство для автоматической стабилизации амплитуды колебаний магнитостриктора, содержащее генератор переменного напряжения, который через усилитель мощности подключен к пьезокерЛлическому преобразователю и датчик механических колебаний, подсоединенный к усилителю 1, Недостатком известного устройства яв ляется сложность электронной схемы управления, Известно устройство для питания пье- аокерамического преобразователя вибро- двигателя, содержащее генератор перемен ного напряжения, четьфехдиодный мост, конденсатор, подключенный к базе транзи тора, я пьезокерамический преобразовател сопрдакенный с ротором 2. Недостаток известного устройства состоит в низкой точности подстройки макс мальной амплитуды механических колебаний преобразователя и сложности электрической схемы. Целью изобретения является повышение точности подстройки максимальной амплитуды механических колебаний преобразователя и упрощение электрической схемы. Поставленная цель достигается тем, что в устройство введены усилитель мош- ности, согласующий трансформатор, два диода, резистор, а обкладки пьезокерамического преобразователя разделены на два идентичных сектора, один из которых через согласующий трансформатор подсоединен к выходу усилителя мощности, а другой сектор подключен параллельно ко входу усилителя мощности и одной диагонали моста, другая диагональ которого включена между общей шиной и коллектором транзистора, база которого подсоединена к конденсатору и двум последовательно соединенным диодам, общая точка соединения .которых через резистор подключена к выходу усилителя мощности.

73&671 Изобретение поясняется чертежом. Усилитель мощности 1 через Согласующий трансформатор 2 подключей к йьезокерамическому преобразователю 3, обкладки которого разделены на секторы 4, 5, Преобразователь 3 упруго сопряжен с ротором 6 вибродвигатеяя, Обклацки 4 подключены ко входу усилителя 1 и одной диа гонали четырехдиодного моста 7, другая диагональ которого включена м®кду обшей шинрй и коллектором транзистора 8, база которого подключена к ковденсатору 9 и последовательно соединенным диодам Ю, 11, Общая точка соединения диодов 10, 11 через резистор 12 подсоединена к выходу усилителя 1. Устройство работает следующим образом, При включении устройства сигнал с усилител;я мощности 1 через согласующий трансформатор 2 подается к обкладкам 5 пьее окерамического преобразователя 3, поляризованного в поперечном направлении и из-за обратного, пьезоэффекта возбуждаёт в нём продольные механические олеба ния с резонансной частотой. Деформация S пьезокерамического элемента выражает ся следующей формулой F SsS T-t-dU,(1) где 5, - постоянная упругости, Т - упругое напряжение, t - пьезоэлектрический модуль, и - электрическое поле, Абсолютную продольную деформацию Д поляризованной в поперечном направлении пластинки можно выразить следую щим образом где - длина, 6 - толщина пьезокерамического преобразователя , К - коэффи цибнт, учитывающий его продоЖную нагру ку резонансных колебаниях, что имеет место в нащем случае, амплитуда деформации (или механических колебаний) возрастает Q раз, т.е, Л .(3) где С1д механическая добротность нагружённой пластинки. Один конец преобразователя 3 взаимодействует с ротором 6, и из-за сил сухого трения сообщает ему момент вращения а другим концом воздействует на вторую лоловину преобразователя 3 И из-за пряN oro пьезоэффекта на электродах 4 появляется сигнал, амплитуда которого будет ,-bS, где Б - диэлектрическая индукция, диэлектрическая проницаемость, h - пьезоэлектрическая постоянная деформации, Из формулы (4) следует, что напряже ние на электродах 4 пьезокерамического преобразователя 3 при резонансных колебаниях будет пропорциональным .Q.S,(5) где добротность сектора 4 преобразователя 3, При равных импедансах нагрузки преобразователя 3 с обоих концов Q/4 QВставляя формулу (3) в выражение (5) получаем, что напряжение на электродах 4, являющееся практически напряжением положительной обратной связи, будет пропорциональным , E -h-qjK d u|qJ K-u.q (6) Получается, что напряжение обратной связи пропорционально Q t что означает двойную селективность подстройки максимал)ьной амплитуды колебаний пьезокерамического преобразователя, В начальный момент, при включении питания устройства транзистор 8 является закрытым, а тем самым закрыт и четырехдиодный мост 7, Поэтому с обкладок 4 преобразователя 3 подается весь сигнал положительной обратной связи ко входу усилителя 1, из-за чего амплитуда переменного сигнала частота которого соответствует резонансной частоте механических колебаний секторов 4 и 5 преобразователя, резко возрастает. Сигнал с выхоДа усилителя 1 через резистор 12 детектируется и сглаживается при помощи диодов 10, 11 и конденсатора 9 и подается к базе транзистора 8, из-за чего он начинает открываться, открывая тем самым мост 7, Сопротивление моста 7 шуитирует обкладки 4 преобразователя и ограничивает амплитуду сигнала положительной обратной связи. Таким образом стабилизируется амплитуда сигнала на выходе усилителя 1, величина которого устанавливается при помоШи резистора 12, Это способствует упрощению электрической схемы устройства; Формула и 3 о б p e т e Устройство для питания пьезокерамического преобразователя вибродвигатёля, содержащее генератор переменного напряжения, четырехдиодный лист, конденсатор, подключенный к базе транзистора, и пье- зокерамический преобразователь, сопряжен ный с ротором, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью повышения точности подстройки максимальной амплитуды механических колебаний преобразователя и упрощения электрической схемы, в него введены усилитель мощности, согласую щий трансформатор, два диода,резистор, а обкладки пьезокерамического преобразователя разделены на два идентичных сектора, один из которьк через согласующий : 73 НИН / 16 трансформатор подсоединен к выходу усилителя мощности, а другой сектор подкшочен параллельно ко входу усш1ителя мощности и одной диагонали, моста, другая диагональ которого включена между общей шиной и коллектором транзистора, база которого подсоединена к конденсатору и двум последовательно соединенным детекторам, обшая точка которых через резистор гподключена к выходу усилителямощности. Источники информации, принятые во внимание при экспертизе 1,Авторское свидетельство СССР N9-307817, кл. В Об 1/08, 1968. 2,Авторское свидетельство СССР по аявке М 24О1439, кп. В 06 В 1/06 (прототип).