CH632360A5

CH632360A5 - Procede d'excitation d'un transducteur piezo-electrique d'ultra-sons et generateur pour sa mise en oeuvre.

Info

Publication number: CH632360A5
Application number: CH298979A
Authority: CH
Inventors: Paul Gaboriaud
Original assignee: Paul Gaboriaud
Priority date: 1978-03-31
Filing date: 1979-03-30
Publication date: 1982-09-30
Also published as: DE2912620A1; US4264837A; GB2021345A; FR2421513B1; FR2421513A1; GB2021345B; BE875254A

Description

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REVENDICATIONS

1. Procédé d'excitation d'un transducteur piézo-électrique d'ultra-sons, caractérisé en ce qu'on emploie des signaux issus d'un générateur électronique à transistors constitués de créneaux rectangulaires (b) de durée calibrée, de forte amplitude, de fréquence de récurrence (N) sous-multiple de la fréquence de résonance (F) acoustique du transducteur et engendrent dans le circuit oscillant du transducteur des ondes amorties (C) haute fréquence égale à la fréquence propre du transducteur et modulées à la fréquence de récurrence des créneaux (N) ; un circuit auxiliaire de couplage entre le transducteur et un pilote par l'intermédiaire d'un diviseur de fréquence (D) assurant la synchronisation d'une horloge et le pilotage automatique du générateur.

2. Générateur électronique à transistors pour la mise en œuvre d'un procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que des impulsions d'horloge sont transformées en créneaux rectangulaires de durée calibrée par un circuit étaleur d'impulsions; (B) ces créneaux étant ensuite amplifiés par un étage de puissance (C) à transistors en classe B et transmis par un transformateur de sortie (Pj) à un secondaire constituant avec le transducteur un circuit résonant.

3. Générateur électronique selon la revendication 2, caractérisé en ce que l'horloge est un transistor unijonction (Bx) dont les impulsions de sortie sont appliquées à un transistor (Tx) du type étaleur d'impulsions dont les signaux de sortie sont appliqués, par un transformateur de liaison (P3) à plusieurs secondaires séparés, aux circuits base-émetteur de plusieurs transistors (T3, T4) de puissance montés en série, afin d'alimenter l'ensemble directement sur secteur redressé sans transformateur.

4. Générateur selon la revendication 3, caractérisé en ce que l'horloge (A) est un mulvibrateur dissymétrique engendrant directement les créneaux rectangulaires.

On peut réaliser l'atomisation (transformation en aérosols) des liquides par vibrations ultra-sonores, en vue de réaliser principalement des humidificateurs (aérosols d'eau) et des brûleurs à mazout (aérosols de fuel). Le principe général de l'atomiseur est connu depuis longtemps; un barreau (transducteur) focalisant à forte intensité acoustique (généralement un triplet à cristal piézo-électrique), vibrant en résonance à fréquence ultraso-nique de l'ordre de 50 à 100 khz, est percé en son axe en un (ou plusieurs) canal medullaire par lequel s'écoule le liquide, dont chaque goutte, sitôt arrivée sur la face radiante focalisée, est transformée en aérosol. Le barreau vibrant est excité par un générateur électronique de courant haute-fréquence (en abrégé HF) dont la fréquence est asservie à la fréquence propre de résonance acoustique du barreau, elle-même variable à tout instant selon la température, la pression le débit, la longueur de la flamme et autres facteurs. Ces atomiseurs présentent généralement de grandes difficultés de démarrage: seule une structure particulière de générateur électronique à transistors, objet de la présente invention, engendrant des signaux à fronts raides en forme de percussions, à forte amplitude, a permis de résoudre complètement ces difficultés.

L'objet de la présente invention est un procédé d'excitation d'un transducteur piézo-électrique d'ultra-sons qui est caractérisé en ce qu'on emploie des signaux issus d'un générateur électronique à transistors constitués de créneaux rectangulaires de durée calibrée, de forte amplitude, de fréquence de récurrence sous-multiple de la fréquence de résonance acoustique du transducteur et engendrent dans le circuit oscillant du transducteur des ondes amorties haute-fréquence égale à la fréquence propre du transducteur et modulées à la fréquence de récurrence des créneaux; un circuit auxiliaire de couplage entre le transducteur et un pilote par l'intermédiaire d'un diviseur de fréquence assurant la synchronisation d'une horloge et le pilotage automatique du générateur.

Un autre objet de la présente invention est un générateur électronique à transistors pour la mise en œuvre d'un procédé 5 selon la revendication 1 qui est caractérisé en ce que des impulsions d'horloge sont transformées en créneaux rectangulaires de durée calibrée par un circuit étaleur d'impulsions; ces créneaux étant ensuite amplifiés par un étage de puissance à transistors en classe B et transmis par un transformateur de sortie à un secon-îo daire constituant avec le transducteur un circuit résonant.

Afin de faciliter l'explication du fonctionnement de ce dispositif nouveau, on utilise 3 figures à titre d'exemples non limitatifs.

La figure 1 représente en 3 courbes superposées en corres-15 pondance de phase les signaux en divers points du générateur électronique;

— la figure 2 donne un exemple non limitatif de structure du générateur sous forme de blocs-diagrammes ;

— la figure 3 donne un exemple de schéma de réalisation.

20 Sur la figure 1, la courbe (a) représente les impulsions d'horloge-pilote de fréquence N sous-multiple de la fréquence F de résonance du barreau; la courbe (b) représente les créneaux rectangulaires de durée calibrée, obtenus par transformation des impulsions d'horloge ; la courbe (c) représente le courant HF 25 dans le cristal émetteur, courant en forme d'ondes amorties de fréquence F (appelée pseudo-fréquence) avec modulation d'amplitude de fréquence N. Sur la figure 2, le bloc A désigne le pilote ou horloge, par exemple un multivibrateur ou un transistor unijonction, délivrant des impulsions de fréquence N ; le bloc 30 B transforme ces impulsions en créneaux rectangulaires de durée calibrée, et sera, par exemple, constitué d'un mono-stable ou plus simplement d'un transistor monté en «étaleur d'impulsions» ou «pulse-stretcher». Le bloc C, étage de puissance à transistor en classe B, amplifie les créneaux rectangulaires et les 35 transmet, par le transformateur P1; au cristal émetteur Q ; le secondaire de Px constitue avec la capacité du cristal Q, et avec l'appoint de la self ajustable L, un circuit résonant à la fréquence F du barreau. Un circuit auxiliaire de synchronisation comporte, en série avec Q, une résistance r dont la tension est transmise 40 par le transformateur P2 à un bloc E comportant un circuit de correction de phase et un écréteur (par exemple, une Bascule de Schmitt), dont les impulsions dérivées sont appliquées à un Diviseur de fréquence D dont les impulsions de sortie vont au circuit de synchronisation du pilote A. A titre d'ordre de gran-45 deur, supposons que la fréquence de récurrence N des impulsions d'horloge soit de 5kHz et la fréquence F du barreau de 50 kHz, le diviseur de fréquence D sera un diviseur par 10.

La figure 3 donne un exemple de schéma de réalisation des circuits électroniques, à titre de schéma recommandé. L'horloge 50 est un transistor unijonction, dont G désigne l'émetteur, et B^ les deux bases ; B2 est relié au + 20 volts par la résistance 3; Bx est relié à la masse par la résistance 4. Le circuit RC est constitué de la résistance 1 et du condensateur 2 et détermine la fréquence de récurrence N. Les impulsions positives sont préle-55 vées sur Bj et transmises au transistor Tj par la liaison condensateur 5 — résistance 6 dont le produit RC définit la durée calibrée des créneaux rectangulaires (b) de la figure 1. Ce transistor Tj saturé au repos fonctionne en étaleur d'impulsions et engendre les créneaux rectangulaires sur sa résistance de collecteur 7 ; 60 ces signaux sont appliqués à travers une résistance 8 en série sur la base du transistor T2 ou étage driver dont le collecteur alimente le primaire du transformateur de liaison P3 à 2 secondaires séparés excitant les circuits base-émetteur des 2 transistors de puissance en classe B, T3 T4 montés en série. Ce montage 65 de 2 transistors (ou davantage, à volonté) en série permet leur alimentation sur secteur redressé sans transformateur d'alimentation, réduisant considérablement l'encombrement et le prix de l'appareil. Le primaire du transformateur de sortie Pj est relié

au collecteur de T4 et shunté par un réseau RC (9-10) en vue de réduire les surtensions de rupture; le secondaire forme avec la capacité du cristal Q et la self ajustable L en parallèle un circuit résonant à la fréquence F du cristal. Les autres éléments r, P2, E, D ont la même signification que ceux de même nom de la figure 2 ; les impulsions négatives issues du diviseur de fréquence D sont transmises par le condensateur de liaison 11 à la base B2

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pour assurer la synchronisation de l'horloge. A titre de variante, les créneaux (b) de durée calibrée peuvent être obtenus par un multivibrateur dissymétrique, mais la synchronisation est moins facile.

s Les applications principales de la présente invention sont l'humidificateur (aérosol d'eau) et le brûleur à mazout (aérosol de fuel).

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1 feuille dessins