DD295444A5 - Schaltungsanordnung zur einstellung optimalen schwingens eines bedaempften resonanzsystemes - Google Patents

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Schaltungsanordnung zur Einstellung optimalen Schwingens eines bedaempften Resonanzsystems. Die Erfindung bezieht sich auf bedaempfte und/oder verstimmte Resonanzsysteme, insbesondere fuer Ultraschallanwendungen in der Medizin, wobei der jeweilige Hauptresonanzpunkt automatisch ermittelt, eingestellt und beibehalten wird. Ein wesentliches Merkmal der Erfindung ist eine Huellkurvenerfassungseinheit, die den Istwert einer Amplitudenregelstrecke bildet, der an einen Subtraktionseingang einer ersten Mischstelle angelegt wird. An diese Mischstelle wird solch ein Startsollwert angelegt, dasz der Amplitudenregelkreis eine deutliche Ausbildung des Resonanzmaximums des Schwingsystems bewirkt. Eine zweite, multiplikative Mischstelle verknuepft die Ausgaenge des Amplitudenreglers und eines steuerbaren Oszillators zur Steuerung des Leistungsverstaerkers des Schwingsystems. Ein Phasendiskriminator und eine Rastpunktlogik sind vom Oszillator beaufschlagt. Bei Frequenz- und Phasengleichheit liefert die Rastpunktlogik ein Rastmeldesignal. Der Phasenregelkreis wird ausgehend vom Phasendiskriminator ueber einen Phasenregler und eine dritte Mischstelle zum Oszillator geschlossen. Die Steuerung des Systems erfolgt mittels der Funktionsbloecke Extremalwerttrigger, Startlogik und erstem und zweitem Suchlaufgenerator. Fig. 1{bedaempftes Resonanzsystem; Resonanzpunkt; Anschwingen; Huellkurvenerfassungseinheit; Phasennachfuehrung; Frequenzsuchlauf; Phasensuchlauf; Ultraschall; Leistungsschwingsystem; Amplitudenregler; Leistungsverstaerker; Phasendiskriminator}

Description

Die zweite· Art, ein Resonanzsystem für Ultraschallanwendungen zu betreiben, ist die Ermittlung des Schwingungsmaximums durch wiederholtes Durchlaufen eines Frequenzsuchlaufzyklus, wie dieses in DE-OS 3215748 beschrieben wird. Mit der Lösung nach DE-OS 3215748 sollte verhindert werden, daß das schwingungsfähige mechanische System des elektromechanischen Wandlers eines Ultraschall-Zahnbehandlungssystems bei Belastung der Werkzeugspitze außer Tritt fällt und somit die Werkzeugspitze zu schwingen aufhört bis sie wieder entlastet wird. Um die mechanische Eigenfrequenz des elektromechanischen Wandlers des Zahnbehandlungsgerätes abzufragen und in der Steuerschaltung zur elektrischen Erregung dieses Wandlers zu speichern, wird ein den Wandler treibender, spannungsgeführter Oszillator zyklisch mit veränderter Suchspannung angesteuert. Die Höhe der Suchspannung wird bei Erreichen der mechanischen Eigenfrequenz des Wandlers auf dem in diesem Augenblick vorhandenen Niveau festgehalten mittels einer selbsthaltenden Triggerstufe. Ein häufig eingesetztes Verfahren, ein Resonanzsystem für Ultraschallanwendungen auf eine maximale Wirkleistungsabgabe zu stimmen (z. B. φ = O, φ = φ₀), ist die Ausnutzung der Phasenbeziehung zwischen Erregergröße und Reaktionsgröße (z. B. Amplitude) des Resonators. In einer elektrischen Antriebs- und Steuereinrichtung für mit Ultraschallimpulsen arbeitender Zahnbehandlungsgeräte mit einem Wandler und mit einem den Wandler treibenden nachstimmbaren Oszillator nach DE-OS 2559199 ist eine Phasenvergleichsschaltung zur Erzeugung einer den Oszillator nachstimmenden Regelgröße vorhanden. Dieser Phasenvergleichsschaltung wird ein direkt vom Oszillator abgeleitetes erstes Signal sowie ein von der Spannung und/oder dem Strom des Wandlers abgeleitetes zweites Signal zugeführt. Liegt die Oszillatorfrequenz nun außerhalb der Resonanzfrequenz des Wandlers, so läßt sich aus der Phasenverschiebung von Spannung bzw. Strom am Wandler gegenüber einem direkt am Oszillator abgenommenen Signal mittels der Phasenvergleichsschaltung eine Regelgröße bzw. Regelspannung ableiten, die eine Nachstellung des Oszillators gestattet.

Bei allen genannten Verfahren entstehen eine Reihe von Problemen zur Gewährleistung der Funktionsstabilität. Deutlich wird dieses anhand einer Vielzahl notwendiger zusätzlicher Kompensationsmaßnahmen, wie sie in den o.g. Literaturstellen zusätzlich zur Hauptsteuergröße beschrieben werden. Die Einkopplung aller Regel-, Steuer- und Stabilisierungsgrößen bedingt einen entsprechenden Aufwand an Sensoren, Übertragungsgliedern und gewichteten Mischstellen. Seibsc bei relativ einfach gestalteten Schaltungen ist erkennbar, daß ein erhöhter Aufwand an Forderungen für die Systemkomponenten, wie Genauigkeit, Stabilität usw. entsteht.

Ziel der Erfindung

Die Erfindung hat zum Ziel, die optimale Leistung des Resonanzsystems bei der Inbetriebnahme und während des Einsatzes eines Ultraschallinstrumentes automatisch zu gewährleisten und insbesondere hohe technologische Aufwendungen zur Erreichung dipper Leistung zu vermeiden.

Darlegung des Wesens der Erfindung

Aufgabe der Erfindung ist es, eine Schaltungsanordnung zur Einstellung optimalen Schwingens eines bedämpften Resonanzsystems, bestehend aus einem Schwingsystem mit einer Meßeinrichtung zur Erfassung des dynamischen Schwingungsverlaufes, einer speichernden Steuerschaltung zur Erregung des Schwingsystems sowie einem, das Schwingsystem antreibenden Leistungsve-stärker, so auszubilden, daß der jeweilige Hauptresonanzpunkt automatisch ermittelt, eingestellt und beibehalten wird. Erfindungsgemäß wird die Aufgabe dadurch gejöst, daß der Ausgang einer mit der Meßeinrichtung verbundenen Hüllkurvenerfassungseinheit über einen Subtraktionseingang einer ersten Mischstelle an einen Amplitudenregler und gleichzeitig an einen Extremalwerttrigger für die Amplitude der Hüllkurve geführt ist. An einen ersten Additionseingang der ersten Mischstelle ist ein Startsollwertgeber und an einen zweiten Additionseingang ist ein Sollwertintegrator geführt. Ein Ausgang des Amplitudenreglers und ein Ausgang eines steuerbaren Oszillators sind über eine multiplikative zweite Mischstelle mit dem Eingang des Leistungsverstärkers verbunden. Der Ausgang des steuerbaren Oszillators ist außerdem mit einem ersten Eingang eines Phasendiskriminators und einer, die richtige Phasenzuordnung der an ihren Eingängen anliegenden Signalwechselspannungen signalisierenden Rastpunktlogik verbunden. Ein Ausgang des Phasendiskriminators ist über einen PLL-Regler und über einen ersten additiven Eingang einer dritten Mischstelle an einen Steuereingang des steuerbaren Oszillators geführt. Eine eingangsseitig mit der Meßeinrichtung verbundene Normierungseinheit ist ausgangsseitig mit einem steuerbaren Phasenschieber verbunden. Ein Ausgang des steuerbaren Phasenschiebers ist mit je einem Steuereingang der Rastpunktlogik und das Phasendiskriminators verbunden. Ein externer Sollwert ist über eine Freigabeschaltung an den Soliwertintegrator geführt. Zur Steuerung der Erregung des Schwingsystems ist eine über ein Startsignal auslösbare Startlogik über eine erste Steuerleitung mit Starteingängen des Startsollwertgebers und eines ersten Suchlaufgenerators zur Einstellung der Resonanzfrequenz und über eine zweite Steuerleitung mit Rücksetzeingängen des Startsollwertgebers, des Sollwertintegrators, des Amplitudenreglers, des ersten und eines zweiten Suchlaufgenerators zur Einstellung der optimalen Phase und des Extremalwerttriggers verbunden. Ein Ausgang des Extremalwerttriggers ist an einen Stopeingang des mit einem zweiten additiven Eingang der dritten Mischstelle verbundenen ersten Suchlaufgenerators und an einen Starteingang des zweiten ausgangsseitig mit dem Phasenschieber verbundenen Suchlaufgenerators geführt. Der erste Suchlaufgenerator ist zur Triggerschwellensteuerung mit dem Extremalwerttrigger verbunden. Ein Ausgang der Rastpunktlogik ist an den PLL-Regler, den zweiten Suchlaufgenerator, die Freigabeschaltung und die Startlogik geführt. Die Startlogik ist mit logischen ZusatzDedingungen und der erste und zweite Suchlaufgenerator sind mit Vorgabewerten beaufschlagt.

Das Zentrum der Schaltungsanordnung bildet das durch den Leistungsverstärker angetriebene Schwingsystem. Die Erfassung des dynamischen Schwingungsverlaufes erfolgt durch eine Meßeinrichtung. An deren Ausgang erscheint eine dem Schwingungsverlauf entsprechende Meßgröße wie Strom oder Spannung, die an die Normierungseinheit für die Amplitude des Signals, beispielsweise einen Trigger oder Komparator, und an die Hüllkurvenerfassungseinheit der Schwingungen, beispielsweise einen Amplitudendemodulator, gelangt. Die Hüllkurvenerfassungseinheit bildet den Istwert

einer Amplitudenregelstrecke, der an den Subtraktionseingang der ersten Mischstelle angelegt wird. An deren ersten Additionseingang wird ein Startsollwert durch den Startsollwertgeber angelegt. Dessen Amplitude ist so gewählt, daß der Amplitudenregelkreis eine solche minimale Amplitude einstellt, die eine nur geringe Schwiiigsystemdämpfung hervorruft und somit eine deutliche Ausbildung des Resonanzmaximums bewirkt. Mit dem zweiten Additionseingang der ersten Mischstelle ist der Sollwertintegrator verbunden, der über einen Setzeingang auf Null setzbar ist, und dessen Ausgangswert den Sollwert für die spezielle Anwendung bildet. Die Aufintegrationszeitkonstante des Sollwertintegrators ist so gewählt, daß regelungstechnische und/oder andere Systemausgleichsvorgänge regulär ablaufen können. Der Ausgang dieser ersten Mischstelle ist an den Reglereingang des Amplitudenreglers angeschlossen, der auch einen Setzeingang zum Nullsetzen besitzt. Die zweite, multiplikative Mischstelle verknüpft die Ausgänge dos Amplitudenreglers und des steuerbaren Oszillators. Ihr Ausgang ist an den Eingang des Leistungsverstärkers angeschlossen. Der Phasendiskriminator und die Rastpunktlogik sind vom Oszillator beaufschlagt. Bei Frequenz- und Phasengleichheit am Ausgang liefert die Rastpunktlogik ein Rastmeldesignal. Der Ausgang des multiplikativ wirkenden Phasendiskriminators ist an den integrierend wirkenden Phasenregler, der einen Setzeingang zum Nullsetzen besitzt und der über die dritte additive Mischstelle mit dem steuerbaren Oszillator verbunden ist, angeschlossen. Somit ist der Phasenregelkreis geschlossen.

Die wesentliche Steuerung des bisher beschriebenen Systems erfolgt mittels der Signale und Vorgabewerte der erfindungsgemäß modifizierten Steuerschaltung mit den Funktionsblöcken Extremalwerttrigger, Startlogik und den Suchlaufgeneratoren. An die Startlogik werden ein Startsignal, Überwachungssignale, Havariemeldesignale und Schutzsignale angelegt. Die Startlogik kann den Startsollwertgeber und den ersten Suchlaufgenerator mit Ausgangswertspeicher starten. Die Startlogik kann den Startsollwertgeber, den Sollwertintegrator, den Amplitudenregler, den ersten und zweiten Suchlaufgenerator mit Ausgangswertspeicher und den Extremalwerttrigger zurücksetzen. Der Extremalwerttrigger kann den ersten Suchlaufgenerator stoppen, an dessen Ausgang eine erste Dreieckwellenfunkticn mit definiertem Startwert, vom zugeordneten Startmomert an, entsteht.

Gleichzeitig startet er den zweiten Suchlaufgenerator, an dem eine zweite Dreieckwellenfunktion mit definiertem Startwert im zugeordneten Startmoment, der zugleich Stopmoment des Suchlaufgenerators ist, entsteht, die an den Phasenlagesteuereingang des steuerbaren Phasenschiebers angelegt wird. Eine Triggerschwellensteuerung des Extremalwerttriggers erfolgt durch Verringerung der Schwelle durch den ersten Suchlaufgenerator nach dem ersten Suchdurchlauf. Der zweite Suchlaufgenerator wird durch die Rastpunktlogik gestoppt, zugleich werden der PLL-Regler und der externe Sollwert freigegeben. Bei externen Störungen des Schwingungssystems und folgendem Ausrasten löst das verschwindende Rastsignal an der Rastpunktlogik über die Startlogik einen erneuten Suchvorgang aus.

Ausführungsbeispiel

Die erfindungsgemäße Lösung soll nachstehend an einem Ausführungsbeispiel erläutert werden. Die zugehörigen Zeichnungen zeigen

Fig. 1: ein Blockschaltbild der erfindungsgemäßen Schaltungsanordnung,

Fig. 2: Schaltungsbeispiele der Blöcke Hüllkurvenerfassungseinheit, Extremalwerttrigger, Suchlaufgenerator 1 in ihrer

Zusammenschaltung, Fig.3: Ausführungsformen der Blöcke steuerbarer Phasenschieber, Suchlaufgenerator 2.

Bezugnehmend auf Fig. 1 sind die Hüllkurvenerfassungseinheit HK, der Startsollwertgeber ST, die Reihenschaltung externer Sollwert ES, Freigabeschaltung F, Sollwertintegrator SI an die Mischstelle 1 geführt, deren Ausgang über den Amplitudenregler AR multiplikativ verknüpft mit dem steuerbaren Oszillator VCO mit dem Leistungsverstärker LV verbunden ist, der das Schwingsystem S antreibt. Dessen Meßeinrichtung M ist mit der Normierungseinheit NA, der ein steuerbarer Phasenschieber PS nachgeschaltet ist, und der Hüllkurvenerfassungseinheit HK verbunden. Letztere ist mit der Mischstelle 1 und dem Extremalwerttrigger EMT verbunden. Der steuerbare Phasenschieber PS ist an die Rastpunktlogik RPL und den Phasendiskriminator PD geführt, die beide vom Oszillator VCO angesteuert werden. Der Phasendiskriminator PD ist über den PLL-Regler PR und die Mischstelle 3 an den Oszillator VCO geführt. Die Startlogik SL startet den Startsollwertgeber ST und den Suchlaufgenorator SG1. Deren zweite Steuerleitung ist an den Starts^llwertgeber ST, den Sollwertintegrator SI, den Amplitudenregler AR, den Extremalwerttrigger EMT und die Suchlaufgeneratoren SG 1, SG 2 geführt. Die Rastpunktlogik RPL steuert den PLL-Regler PR, die Freigabeschaltung F, den Suchlaufgenerator SG 2 und die Startlogik SL. Der Extremalwerttrigger EMT stoppt den Suchlaufgenerator SG1, dessen Ausgang an die Mischstelle 3 geführt ist, und startet den Suchlaufgenerator SG ',der den Phasenschieber PS steuert. Die Startlogik SL verknüpft die Überwachungssignale Ü1 ...Ün (Zusatzbedingungen) so mit dem Startsignal, daß unzulässiger Betrieb, wie beispielsweise ohne Kühlung, bei elektrischem Feinschluß oder in überwachten Grenzpositionen, verhindert wird. Ein aktives Restartsignal am Eingang der Startlogik SL bewirkt nach einem erzwungenen Verlassen des optimalen Resonanzregimes, etwa bei Verschwinden des Rastsignales, automatisch einen erneuten Systemstart. Die Startlogik SL besitzt einen Ausgang zum Aufrufen „Setzen" dos Systems und einen zum Zurücksetzen. Im einfachsten Fall sind diese Ausgänge identisch, z. B. wenn die logische Setzpolarität der abgeschlossenen Baugruppen komplementär zur Startpolarität ist. Die Blöcke Startsollwertgebor ST, externer Sollwert ES, Freigabeschaltung F und Sollwertintegrator SI enthalten einstellbare stabile Referenzspanr.ungsquellen und Schalter für diese Spannungen. Der Sollwertintegrator SI ist im einfachsten Fall ein integrierendes RC-Glied mit einem Entladerelais.

Die zu den Reglerstrukturen gehörenden Elemente sind wie üblich ausführbar. So enthalten der Amplitudenregler AR und der PLL-Regler PR strukturierte PTI-Regler. Der Phasendiskriminator PD ist eine logische multiplikative Mischstelle, z. B. „UND", und auch die anderen Mischstellen 1,2,3 sind in bekannter Weise aufgebaut. Die Rastpunktlogik RPL ist z.B. aus den Schaltkreisen A 290 oder A 4510/11 bekannt. Sie bewirkt ein Signal, wenn der Phasenregelkreis „gefangen" hat, d.h. wenn der PLL-Regler PR den spannungsgesteuerten Oszillator VCO im Haltebereich einem angelegten Signal ausreichender Amplitude und gleicher Frequenz mit definierter Phasenlage nachfüh 1.

Eine gewisse Besonderheit des Schwingsystems S ergibt sich aus seiner Eigenschaft, ein schwingun jsproportionales Signal zu liefern. Die Normierungseinheit NA enthält eine Trigger- oder Komparatorschaltung und liefert am Ausgang ein phasenstarres, symmetrisches Rechteckwellensignal.

Im Folgenden werden die speziellen Blöcke gemäß Fig. 2 und Fig. 3 näher beschrieben, da ihre Eigenschaften die Wirksamkeit der erfindungsgemäßen Lösung bedingen. Gewählt wurde hier eine einfache Darstellungsweise mit bekannton (idealen) Operationsverstärkern, um das Verständnis zu erleichtern. Diese analoge Ausführungsform ist jedoch nur eine Möglichkeit. Die gesamte Struktur nach Fig. 1 ist bis auf ADU-Koppelstellen und ein gewisses Interface auch als Rechnerstruktur ausführbar. Bezugnehmend auf Fig. 2 sind die Hüllkurvenerfassungseinheit HK, der Extremalwerttrigger EMT und der Suchlaufgenerator SG1 in ihrer inneren Struktur dargestellt. Diese bestehen im Wesentlichen aus den Operationsverstärkern OV1 ...0V7, den Analogwertschaltern S1 ...S3, die gegebenenfalls als Relais ausgebildet sein können, einer Referenzspannungsquelle U,_ei, einigen Gattern und den passiven Bauelementen. Der Verstärker OV1 bildet mit der Zeitkonstante τ1 = R1 · C1 wegen der Diode D1 eine Demodulatorschaltung für die Hüllkurve der arn Eingang E anliegenden Mittelfrequenzspannung, deren Amplitude von der Stärke und der Frequenz der Erregung des Schwingers abhängt. Die Zeitkonstante τ 1 ist so bemessen, daß eine der Systemanwendung entsprechende Demodulationsspannung verzerrungsarm entsteht. Die Zeitkonstante τ2 = R 2 · C2 ist so gewählt, daß die Änderung des auf Kondensator C2 gespeicherten, im Resonanzpunkt auftretenden Maximalwertes der amplitudenproportionalen Spannung. Während einer Suchlaufperiode des Suchlaufgenerators 1 kleiner als ein vorgegebener Wert, z.B. 10"², bleibt. Parallel zum Zeitglied R 2, C 2 ist ein Schaltelement zum Nullsetzen angeordnet.

Der Suchlaufgenerator SG1 bestellt aus den Operationsverstärkern OV 5, OV 6, OV 7, einer Referenzspannungsquelle U₁₀I für den Anfangswert der Abstimmspannung, die am Ausgang von Verstärker 0V6 entsteht, einigen Gattern und Schalteinrichtungen. Die Referenzspannung U_fe( ist so gewählt, daß der Hysteresespannungswert des als Trigger geschalteten Verstärkers 0V7 etwas geringer als U,_e, ist. Damit ist vor dem Start der Schalter S1 nichtleitend, am Ausgang des Gatters G 2 wird „H" erzwungen und Schalter S2 ist leitend. Vor dem Start sind die Schalter S4 und S2 leitend gesteuert und das RS-Flipflop (G3, G4) ist gesetzt. Das System wird gestartet, indem die logische Setzpolarität und der Schalter S3 umgeschaltet werden. Zugleich wird mit dem Startsignal das Schwingsystem mit einem Anfangswert erregt. Beim Durchlaufen des Resonanzmaximums ist auf Kondensator C 2 der Maximalwert gespeichert und der Trigger 0V4 setzt anschließend auf „L" am Ausgang. Beim Erreichen des Hystereseweites des Triggers 0V7 schaltet dessen Ausgangsspannung auf „H", der Schalter S1 wird leitend und die Abstimmspannung durchläuft den Abstimmbereich erneut. Die Verstärkung von Verstärker OV 3 erhält wegen S1 —> leitend den Wert (1 + k₃"'). Sofern diese prozentuale Verstärkungserhöhung über dem Wert der Hysterese von Verstärker 0V4 liegt, ist sichergestellt, daß beim Durchlaufen des folgenden Maximums der Verstärker 0V4auf „H" geht. Damit entsteht am Ausgang von Gatter G 2 ein „L". Der Schalter S 2 wird nichtleitend und der Momentanwert der Abstimmspannung bleibt erhalten. Dieser Zustand bleibt bis zum erneuten Setzen des Systems erhalten

Bezugnehmend auf Fig. 3 sind der Suchlaufgenerator SG 2 und der steuerbare Phasenschieber PS dargestellt. Der

Startwert φ₀ = — des Suchlaufgenerators SG 2 entsteht durch das Setzen des Integrators mittels Umschalter S1. Damit werden

die Ausgangsspannungen von Verstärker 0V8 und OV10 O Volt. Die Komparatoren OV12, OV13, die diese Suchlaufspannungen mit der integrierten Rechteckwellenspannung des Eingangssignales, d.h. einer mittelfrequenten Dreieckwellenspannung,

vergleichen, schalten bei-—,dem Nulldurchgang der Dreieckwellenspannung. Damit wird das RS-Flipflop immer bei 4

— · C (C = 2,4,6...) umgeschaltet. Dadurch entsteht am Ausgang des RS-FIipflops eine Rechteckwellenspannung, deren

Grundwelle um <p_o = — gegenüber der Grundwelle der Eingangswello verschoben ist. Nach dem Starten des Suchlaufs, wenn

Schalter S5 umgeschaltet ist, entsteht am Ausgang von Verstärker 0V8 eine Dreieckspannung mit Suchlauffrequenz, die durch Verstärker OV10, dessen Verstärkung auf-1 eingestellt ist, invertiert wird. Beide Spannungen werden den Komparatoren OV11, OV12 als Vergleichsspannungen zugeführt. Die Hysteresespannung des Triggers OV9 ist so eingestellt, daß die Dreieckwellenspannung am Ausgang von Verstärker 0V8 bei maximaler Rechteckwellenfrequenz am Eingang E immer kleiner als die Integratorausgangsspannung an Verstärker OV11 bleibt. Damit wird sichergestellt, daß die Setzsignale am RS-Flipflop immer vorhanden sind. Mit wachsender Signalfrequenz am Eingang des integrators OV11 sinkt der Maximalwert der

Integratorausgangsspannung, und der Phasenstellbereich wächst gegen — 6 . Entsprechend verringert sich der

Phasensiellbereich bei sinkender Signalfrequenz. Für große Signalfrequenzänderungen ist eine Ausführungsform des steuerbaren Phasenschiebers denkbar, bei der die Spannungszeitfläche der Halteperioden der Signalrechteckwelle konstant geregelt wird.

Claims (1)

1. Schaltungsanordnung zur Einstellung optimalen Schwingens eines bedampften Resonanzsystems, bestehend aus einem Schwingsystem mit einer Meßeinrichtung zur Erfassung des dynamischen Schwingungsverlaufs, einer speichernden Steuerschaltung zur Erregung des Schwingsystems sowie einem, das Schwingsystem antreibenden Leistungsverstärker, gekennzeichnet dadurch, daß der Ausgang einer mit der Meßeinrichtung (M) verbundenen Hüllkurvenerfassungseinheit (HK) über einen Subtraktionseingang einer ersten Mischstelle (Dan einen Amplitudenregler (AR) und gleichzeitig an einen Extremalwerttrigger (EMT) für die Amplitude der Hüllkurve geführt ist, daß an einen ersten Additionseingang der ersten Mischstelle ein Startsollwertgeber (ST) und an einen zweiten Additionseingang ein Sollwertintegrator (SI) geführt ist, daß ein Ausgang des Amplitudenreglers (AR) und ein Ausgang eines steuerbaren Oszillators (VCO) über eine multiplikative zweite Mischstelle (2) mit dem Eingang des Leistungsverstärkers (LV) verbunden sind, daß der Ausgang des steuerbaren Oszillators (VCO) außerdem mit einem ersten Eingang eines Phasendiskriminators (PD) und einer, die richtige Phasenzuordnung der an ihren Eingängen anliegenden Signalwechselspannungen signalisierenden Rastpunktlogik (RPL) ist, daß ein Ausgang des Phasendiskriminators (PD) über einen PLL-Regler (PR) und über einen ersten additiven Eingang einer dritten Mischstelle (3) an einen Steuereingang des steuerbaren Oszillators (VCO) geführt ist, daß eine eingangsseitig mit der Meßeinrichtung (M) verbundene Normierungseinheit (NA) ausgangsseitig mit einem steuerbaren Phasenschieber (PS) verbunden ist, daß ein Ausgang des steuerbaren Phasenschiebers (PS) mit je einem Steuereingang der Rastpunktlogik (RPL) und des Phasendiskriminators (PD) verbunden ist, daß ein externer Sollwert (ES) über eine Freigabeschaltung (F) an den Sollwertintegrator (SI) geführt ist, daß zur Steuerung der Erregung des Schwingsystems eine über ein Startsignal auslösbare Startlogik (SL) über eine erste Steuerleitung mit Starteingängen des Startsollwertgebers (ST) und eines ersten Suchlaufgenerators (SG 1) zur Einstellung der Resonanzfrequenz und über eine zweite Steuerleitung mit Rückseizeingängen des Startsollwertgebers (ST), des Sollwertintegrators (SI), des Amplitudenreglers (AR), des ersten und eines zweiten Suchlaufgenerators (SG 1, SG2) zur Einstellung der optimalen Phase und des Extremalwerttriggers (EMT) verbunden ist, daß ein Ausgang des Extremalwerttriggers (EMT) an einen Stopeingang des mit einem zweiten additiven Eingang der dritten Mischstelle (3) verbundenen ersten Suchlaufgenerators (SG 1) sowie an einen Starteinganci des zweiten, ausgangsseitig mit dem Phasenschieber (PS) verbundenen Suchlauf generators (SG 2) geführt ist, daß der erste Suchlaufgenerator (SG 1) zur Triggerschwellensteuerung mit dem Extremalwerttrigger (EMT) verbunden ist, daß ein Ausgang der Rastpunktlogik (RPL) an den PLL-Regler (PR), den zweiten Suchlaufgenerator (SG 2), die Freigabeschaltung (F) und die Startlogik (SL) geführt ist, daß die Startlogik (SL) mit logischen Zusatzbedingungen (Üi... Cl_n) und der erste und zweite Suchlaufgenerator (SG 1, SG 2) mit Vorgabewerten (V 1, V2) beaufschlagt sind.

   Hierzu 3 Seiten Zeichnungen

   Anwendungsgebiet der Erfindung

   Die Erfindung bezieht sich auf bedämpfte und/oder verstimmte Resonanzsysteme, insbesondere für Ultraschallanwendungen, wobei der jeweilige Hauptresonanzpunkt automatisch ermittelt, eingestellt und beibehalten wird. Die Erfindung kommt zur Anwendung in der Ultraschallchirurgie zur automatischen Einstellung optimalen Schwingens bei Inbetriebnahme und während des Einsatzes der Ultraschallinstrumente.

   Charakteristik des bekannten Standes der Technik

   Resonanzsysteme für Ultraschallanwendungen können auf verschiedene Weise angeregt und betrieben werden. Erste prinzipielle Möglichkeit ist die Einbeziehung des Resonators in den Rückkopplungszweig des Oszillators bei Gewährleistung des Strebens des Produktes Rückkopplungsgrad multipliziert mit Verstärkung gegen Eins. In einer Schaltungsanordnung für einen magnetostriktiven Ultraschallschwinger nach DE-OS 31 36028 ist diese Möglichkeit beschrieben. Um Schwingereinsätze der verschiedensten Ausführungen sowie Instrumentenvorderteile in beliebiger Formgestaltung mit frei wählbarem Auflagedruck verwenden zu können und dabei immer eine optimale Anfachung der Ultraschallschwingungen ermöglichen zu können, wurde nach DE-OS 31 36028 eine elektrische Kenngröße der mit dem Instrumenteneinsatz bestückten Handstückspule des magnetostriktiven Ultraschallschwingers als die Resonanzfrequenz frei bestimmende Größe in die Schaltung des Ultraschallgenerators eingeführt. Als frequenzbestimmende Größe kann die Induktivität der Handstückspule verwendet werden.