Die Erfindung betrifft eine Steuervorrichtung für Ultraschallmotoren mit einem analogen oder digitalen Eingang, die insbesondere zum Einsatz in präzisen Positionierungssystemen oder in präzisen Geschwindigkeitsstabilisatoren mit erweitertem Bereich für Temperatur und mechanische Belastung vorgesehen sind.The invention relates to a control device for ultrasonic motors with an analog or digital input, which are intended in particular for use in precise positioning systems or in precise speed stabilizers with extended range for temperature and mechanical stress.
Aus der DE 41 07 802 A1 ist eine Antriebsregeleinheit für einen Ultraschallmotor bekannt, welche darauf beruht, dass eine selbsttätige Frequenznachführeinrichtung vorgesehen ist, mittels welcher die Schwingungsfrequenz der von einem Stromversorgungsteil angegebenen Wechselspannung derart regelbar ist, dass eine zwischen der Frequenz dieser Wechselspannung und der Schwingungsfrequenz eines Vibrators des Ultraschallmotors bestehende Phasendifferenz auf einem vorgegebenen Wert gehalten wird. Zusätzlich ist ein selbsttätiges Spannungsreglerteil vorgesehen, mittels dessen die Ausgangsspannung des Stromversorgungsteils derart regelbar ist, dass das von dem Schwingungsdetektor ausgegebene Signal auf einem vorgegebenen Wert gehalten wird.From the DE 41 07 802 A1 a drive control unit for an ultrasonic motor is known, which is based on the fact that an automatic Frequenznachführeinrichtung is provided by means of which the oscillation frequency of the specified by a power supply part AC voltage is regulated such that an existing between the frequency of this AC voltage and the oscillation frequency of a vibrator of the ultrasonic motor phase difference is held at a predetermined value. In addition, an automatic voltage regulator part is provided, by means of which the output voltage of the power supply part can be regulated in such a way that the signal output by the vibration detector is kept at a predetermined value.
Bekannt sind selbstsynchronisierende Steuervorrichtungen für Ultraschallmotoren, die auf dem Prinzip der selbsterregenden Generatoren mit Rückkopplung beruhen (siehe z. B. US 5,872,418 ), bei denen die Erregerfrequenz durch die mechanischen Oszillatorparameter des Ultraschallmotors gegeben ist. Da in diesen Vorrichtungen eine Möglichkeit zur digitalen Geschwindigkeitsregelung des Ultraschallmotors fehlt, können sie nicht in präzisen Systemen zur Positionierung und Geschwindigkeitsstabilisierung eingesetzt werden.Self-synchronizing control devices for ultrasonic motors are known which are based on the principle of self-excited generators with feedback (see, for example, US Pat. US 5,872,418 ), in which the exciter frequency is given by the mechanical oscillator parameters of the ultrasonic motor. Because these devices lack the ability to digitally control the speed of the ultrasonic motor, they can not be used in precise positioning and speed stabilization systems.
Außerdem wird auf JP 07046866 A verwiesen, wonach eine piezoelektrische Oszillationsregelvorrichtung bekannt ist, welche auf einem selbsterregenden Schwingungskreislauf ohne zusätzlichen Phasendetektor beruht. Auch in der DE 10 2006 042 965 A1 sind selbsterregende PWM-Controller zur Steuerung von Ultraschallmotoren beschrieben, welche auf einem Brückenleistungsverstärker mit zwei Halbbrückenverstärkern, einem Rückkopplungskreis, einem Ausgangsfilter und einer Formierungseinrichtung für Steuersignale basieren, wobei die Formierungseinrichtung als symmetrischer PWM-Modulator ausgeführt ist, der einen frequenzbestimmenden Eingang und einen Referenzspannungs-Eingang hat. Hierbei ist der frequenzbestimmende Eingang des Modulators mit dem Rückkopplungskreis verbunden.It will also open JP 07046866 A which discloses a piezoelectric oscillation control device based on a self-exciting oscillation circuit without an additional phase detector. Also in the DE 10 2006 042 965 A1 describe self-excited PWM controllers for controlling ultrasonic motors, which are based on a bridge power amplifier with two half-bridge amplifiers, a feedback loop, an output filter and a control signal shaping device, wherein the shaping device is designed as a balanced PWM modulator having a frequency-determining input and a reference voltage Entrance has. Here, the frequency-determining input of the modulator is connected to the feedback circuit.
Die Lehre der DE 696 09 998 T2 betrifft eine symmetrische Phasenteilerschaltung, welche nicht extern abgestimmt werden muss und zwei Ausgangssignale bereitstellt, die sich bei einer gewünschten Mittenfrequenz in einer Quadraturbeziehung befinden und gleiche Größen aufweisen.The doctrine of DE 696 09 998 T2 relates to a balanced phase splitter circuit which need not be externally tuned and provides two output signals which are in a quadrature relationship at a desired center frequency and of equal magnitude.
Bekannt sind auch Steuervorrichtungen für Ultraschalmotoren mit fester Erregerfrequenz, die einen asymmetrisch phasenschiebenden Controller enthalten (siehe z. B. gattungsbildende DE 199 45 042 C2 ). Diese Vorrichtungen haben einen analogen Steuereingang und können in präzisen Systemen zur Positionierung und Geschwindigkeitsstabilisierung eingesetzt werden. Nachteilig bei solchen Steuervorrichtungen mit fester Erregerfrequenz ist, dass ihre Erregerfrequenz unabhängig von der Arbeitsfrequenz des Ultraschallmotors ist. Daher können diese Vorrichtungen der Arbeitsfrequenz des Ultraschallmotors nicht folgen.Also known are control devices for ultrasound motors with a fixed excitation frequency, which contain an asymmetrically phase-shifting controller (see, for example, generic-type DE 199 45 042 C2 ). These devices have an analogue control input and can be used in precise systems for positioning and speed stabilization. A disadvantage of such control devices with fixed excitation frequency is that their excitation frequency is independent of the operating frequency of the ultrasonic motor. Therefore, these devices can not follow the operating frequency of the ultrasonic motor.
Die Verwendung eines asymmetrisch phasenschiebenden Controllers in einer nach dem Prinzip des selbsterregenden Generators arbeitenden Steuereinrichtung ist nicht möglich, da die Änderung der Phasenverschiebung der an den Steuereingängen der Halbbrückenverstärker anliegenden Rechtecksteuersignale, eine Änderung der Gesamtphasenverschiebung bewirkt. Dies hat eine Änderung der Erregerfrequenz der Vorrichtung zur Folge. Eine solche Vorrichtung folgt nicht der Arbeitsfrequenz des Ultraschallmotors, sondern destabilisiert sie.It is not possible to use an asymmetrically phase-shifting controller in a control device operating on the principle of the self-exciting generator since the change in the phase shift of the square-wave control signals applied to the control inputs of the half-bridge amplifiers causes a change in the total phase shift. This results in a change in the excitation frequency of the device. Such a device does not follow the operating frequency of the ultrasonic motor but destabilizes it.
Der Ultraschallmotor stellt ein Resonanzgerät mit hoher Güte dar, bei dem eine geringe Änderung der Oszillatortemperatur oder der mechanischen Last eine Verschiebung der Resonanzfrequenz, bezogen auf die feste Frequenz der Steuervorrichtung, bewirkt. Dies führt zur Verringerung der mechanischen Leistung des Motors, was eine instabile Funktion des Antriebssystems zur Folge hat. Die Verringerung der mechanischen Leistung verringert den Wirkungsgrad des Ultraschallmotors und führt beim Betrieb in einem geschlossenen Regelsystem zu dessen Erwärmung. Durch die Motorerwärmung verschiebt sich die Resonanzfrequenz zusätzlich, was zum Anhalten des Ultraschallmotors und zum Ausfall des gesamten Antriebssystems führen kann.The ultrasonic motor is a high-quality resonance device in which a small change in the oscillator temperature or the mechanical load causes a shift of the resonance frequency with respect to the fixed frequency of the control device. This leads to a reduction in the mechanical performance of the engine, resulting in an unstable function of the drive system. The reduction in mechanical power reduces the efficiency of the ultrasonic motor and leads to its heating in a closed-loop control system. Motor heating shifts the resonant frequency in addition, which can lead to the stopping of the ultrasonic motor and failure of the entire drive system.
Eine periodische Laständerung bewirkt im übrigen eine Destabilisierung des Steuerungssystems, wodurch eine Erhöhung des Verstärkungskoeffizienten erforderlich ist. Letzteres führt oft zur Störung der Stabilität des Regelsystems.Moreover, a periodic load change causes a destabilization of the control system, whereby an increase in the gain coefficient is required. The latter often leads to the disturbance of the stability of the control system.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine verbesserte Steuervorrichtung eines Ultraschallmotors anzugeben, welche die vorstehend erläuterten Nachtelle des Standes der Technik wenigstens teilweise beseitigt und einen Einsatz des Motors in einem erweiterten Temperatur- und/oder Lastbereich mit hinreichender Betriebsstabilität ermöglicht.The invention has for its object to provide an improved control device of an ultrasonic motor, which at least partially eliminates the above-described Nachtelle of the prior art and allows use of the engine in an extended temperature and / or load range with sufficient operational stability.
Diese Aufgabe wird durch eine Steuervorrichtung mit den Merkmalen des Anspruches 1 sowie ein Betriebsverfahren mit den Merkmalen des Anspruches 13 gelöst. Zweckmäßige Fortbildungen des Erfindungsgedankens sind Gegenstand der jeweiligen abhängigen Ansprüche. This object is achieved by a control device with the features of claim 1 and an operating method with the features of claim 13. Advantageous further developments of the inventive concept are the subject of the respective dependent claims.
Die Erfindung schließt den Gedanken ein, eine selbstsynchronisierende Steuervorrichtung für einen oder mehrere Ultraschallmotoren in einer Ausführung zu schaffen, die die Verwendung des neuen Funktionsprinzips des symmetrisch phasenschiebenden Controllers ermöglicht, der die Konstanz der Phasenverschiebung im geschlossenen Regelkreis der Vorrichtung unterstützt.The invention includes the idea of providing a self-synchronizing control device for one or more ultrasonic motors in one embodiment, which allows the use of the new functional principle of the symmetrical phase-shifting controller, which supports the constancy of the closed-loop phase shift of the device.
Wesentliche Vorteile der Erfindung sind die Erweiterung des Temperatureinsatzbereichs des Ultraschallmotors, die Erhöhung der Betriebsstabilität im erweiterten Temperatureinsatzbereich, das Konstanthalten des Wirkungsgrades des Ultraschallmotors im erweiterten Temperatureinsatzbereich, die Erweiterung des mechanischen Lastbereiches, die Erhöhung der Stabilität und der Arbeitsgenauigkeit der Vorrichtung in geschlossenen Regelsystemen.Significant advantages of the invention are the extension of the operating temperature range of the ultrasonic motor, the increase in operating stability in the extended temperature range, keeping the efficiency of the ultrasonic motor in the extended temperature range, the extension of the mechanical load range, increasing the stability and working accuracy of the device in closed control systems.
Die Aufgabe wird in einer Ausführung der Erfindung dadurch gelöst, dass die selbstsynchronisierende Steuervorrichtung für einen oder mehrere Ultraschallmotoren aus einem Leistungsbrückenverstärker, einem Erregerblock für den Leistungsbrückenverstärker, einem Summationstransformator, einem Ausgangsfilter, einem Richtungswahlschalter für einen oder mehrere Ultraschallmotoren und Ausgängen zum Anschluss eines oder mehrerer Ultraschallmotoren besteht. Diese Vorrichtung ist mit einer Rückkopplung und einem Rückkopplungselement ausgestattet, wobei erfindungsgemäß der Erregerblock des Leistungsbrückenverstärkers als symmetrisch phasenschiebender Controller zweier symmetrischer Rechtecksignale mit einem Analogsignaleingang und einem frequenzgebenden Eingang ausgeführt ist. Hierbei ist der frequenzgebende Eingang mit dem Ausgang des Rückkopplungskreises und dessen Eingang mit dem Element des Rückkopplungskreises verbunden.The object is achieved in one embodiment of the invention in that the self-synchronizing control device for one or more ultrasonic motors from a power bridge amplifier, an exciter block for the power bridge amplifier, a summation transformer, an output filter, a direction selector switch for one or more ultrasonic motors and outputs for connecting one or more Ultrasonic motors exists. This device is equipped with a feedback and a feedback element, according to the invention the exciter block of the power bridge amplifier is designed as a symmetrical phase-shifting controller of two symmetrical rectangular signals with an analog signal input and a frequency-giving input. Here, the frequency-giving input to the output of the feedback circuit and whose input is connected to the element of the feedback loop.
In einer Variante der vorgeschlagenen Vorrichtung besteht der symmetrisch phasenschiebende Controller zweier symmetrischer Rechtecksignale aus einem Generator für symmetrische Dreieckimpulse, der einen frequenzgebenden Eingang besitzt und dessen nichtinvertierender Ausgang entweder mit den Umschalteingängen des ersten und zweiten Formierungskomparators verbunden ist, oder dessen nichtinvertierender Ausgang mit dem ersten Formierungskomparators und dessen invertierender Ausgang mit dem zweiten Formierungskomparators verbunden ist, wobei diese Formierungskomparatoren einen invertierenden und einen nichtinvertierenden Ausgang aufweisen. Hierbei ist jeder der Ausgänge der erwähnten Komparatoren mit seinem entsprechenden Flankendetektor des Komparators verbunden.In a variant of the proposed device, the symmetrical phase shifting controller of two symmetrical square wave signals consists of a symmetrical triangular pulse generator having a frequency giving input and having its noninverting output connected to either the switching inputs of the first and second forming comparators, or its noninverting output to the first forming comparator and whose inverting output is connected to the second shaping comparator, said forming comparators having an inverting and a noninverting output. In this case, each of the outputs of the comparators mentioned is connected to its corresponding edge detector of the comparator.
Außerdem hat diese Vorrichtung zwei RS-Flip-Flops, wobei jeder der R- und S-Eingänge der erwähnten RS-Flip-Flops mit dem entsprechenden Ausgang des entsprechenden Flankendetektors des Komparators verbunden ist, wobei die Ausgänge des RS-Flip-Flops mit den Erregereingängen des Leistungsbrückenverstärkers verbunden sind. Außerdem ist die Vorrichtung mit einem Analogsignalverstärker ausgestattet, dessen Eingang den Analogsignaleingang darstellt, der nichtinvertierende Ausgang ist mit dem Referenzeingang des ersten Formierungskomparators und der invertierende Ausgang ist mit dem Referenzeingang des zweiten Formierungskomparators verbunden.In addition, this device has two RS flip-flops, wherein each of the R and S inputs of said RS flip-flops is connected to the corresponding output of the corresponding edge detector of the comparator, wherein the outputs of the RS flip-flop with the Excitation inputs of the power bridge amplifier are connected. In addition, the device is provided with an analogue signal amplifier whose input represents the analog signal input, the non-inverting output is connected to the reference input of the first forming comparator, and the inverting output is connected to the reference input of the second forming comparator.
In einer anderen Variante der vorgeschlagenen Vorrichtung besteht der symmetrisch phasenschiebende Controller zweier symmetrischer Rechtecksignale aus einem Generator für symmetrische Dreieckimpulse, dessen gebender Eingang den Eingang des frequenzgebenden Signals darstellt, wobei dieser Generator einen invertierenden und einen nichtinvertierenden Ausgang hat und diese jeweils mit dem Umschalteingang eines zugeordneten Formierungskomparators verbunden sind, der einen Eingang des Referenzsignals, einen invertierenden und einen nichtinvertierenden Eingang hat. Hierbei ist jeder der Ausgänge der erwähnten Komparatoren mit seinem Flankendetektor des Komparators verbunden.In another variant of the proposed device, the symmetrical phase-shifting controller of two symmetrical square wave signals consists of a generator for symmetrical triangular pulses, whose giving input represents the input of the frequency-generating signal, this generator has an inverting and a non-inverting output and these each with the switching input of an associated Formierungskomparators having an input of the reference signal, an inverting and a non-inverting input. In this case, each of the outputs of said comparators is connected to its edge detector of the comparator.
Außerdem ist diese Vorrichtung mit zwei RS-Flip-Flops ausgerüstet, wobei jeder der R- und S-Eingänge der erwähnten RS-Flip-Flops mit dem entsprechenden Ausgang des entsprechenden Flankendetektors des Komparators verbunden ist und die Ausgänge der RS-Flip-Flops mit den Erregereingängen des Leistungsbrückenverstärkers verbunden sind. Außerdem ist diese Vorrichtung mit einem Analogsignalverstärker ausgerüstet, dessen Eingang den Analogsignaleingang darstellt und dessen Ausgang mit den Referenzeingängen der Formierungskomparatoren verbunden ist.In addition, this device is equipped with two RS flip-flops, wherein each of the R and S inputs of said RS flip-flops is connected to the corresponding output of the corresponding edge detector of the comparator and the outputs of the RS flip-flops with the exciter inputs of the power bridge amplifier are connected. In addition, this device is equipped with an analog signal amplifier whose input represents the analog signal input and whose output is connected to the reference inputs of the Formierungskomparatoren.
Diese beiden Varianten verwenden gleichermaßen das Prinzip des symmetrisch phasenschiebenden Controllers.These two variants equally use the principle of the symmetrical phase-shifting controller.
Weitere Varianten der vorgeschlagenen Vorrichtung können einen Digital-Analog-Wandler haben, dessen Digitaleingang den Eingang des äußeren Signals bildet und dessen Analogausgang mit dem Analogsignaleingang des Erregerblocks des Leistungsbrückenverstärkers verbunden ist. In diesen Ausführungsvarianten der Vorrichtung kann der Digital-Analog-Wandler einen oder mehrere zusätzliche Ausgänge aufweisen, die mit den Eingängen der Richtungswahlschalter der Ultraschallmotoren verbunden sind.Other variants of the proposed device may have a digital-to-analog converter whose digital input forms the input of the external signal and whose analog output is connected to the analog signal input of the exciter block of the power bridge amplifier. In these embodiments of the device, the Digital-to-analog converter having one or more additional outputs which are connected to the inputs of the direction selector switch of the ultrasonic motors.
In anderen Varianten der vorgeschlagenen Vorrichtung kann der phasenschiebende Controller zweier symmetrischer Rechtecksignale eine analoge Signalformierungseinrichtung aufweisen, deren gebender Eingang den frequenzgebenden Eingang bildet. Der Digitaleingang stellt den Eingang des Steuersignals dar, und die Ausgänge sind mit den Erregereingängen des Leistungsbrückenverstärkers verbunden.In other variants of the proposed device, the phase-shifting controller of two symmetrical rectangular signals may have an analogue signal-shaping device, the input of which forms the frequency-giving input. The digital input represents the input of the control signal and the outputs are connected to the exciter inputs of the power bridge amplifier.
Die Anwendung eines Digital-Analog-Wandlers und einer digitalen Formierungseinrichtung ermöglicht es, die Störfestigkeit der vorgeschlagenen selbstsynchronisierenden Steuervorrichtung zu erhöhen.The use of a digital-to-analog converter and a digital forming device makes it possible to increase the immunity of the proposed self-synchronizing control device.
In Varianten der vorgeschlagenen Vorrichtung kann als Element des Rückkopplungskreises ein Widerstand, ein Kondensator oder eine Kombination dieser Elemente verwendet werden, die zueinander parallel in Reihe mit dem Oszillator eines der Ultraschallmotoren geschaltet sind.In variants of the proposed device may be used as an element of the feedback circuit, a resistor, a capacitor or a combination of these elements, which are connected in parallel with each other in series with the oscillator of one of the ultrasonic motors.
Außerdem kann in weiteren Varianten der vorgeschlagenen Vorrichtung als Element des Rückkopplungskreises eine zusätzliche Elektrode, angeordnet auf dem Piezoelement des Oszillators eines der Ultraschallmotoren, oder ein zusätzliches Piezoelement, befestigt auf dem Oszillator eines der Ultraschallmotors, verwendet werden. Dies ermöglicht eine genaue Einstellung der Synchronisierungsfrequenz der vorgeschlagenen Vorrichtung.In addition, in other variants of the proposed device as an element of the feedback circuit, an additional electrode disposed on the piezoelectric element of the oscillator of one of the ultrasonic motors, or an additional piezoelectric element mounted on the oscillator of the ultrasonic motor can be used. This allows a precise adjustment of the synchronization frequency of the proposed device.
In einer weiteren Variante der vorgeschlagenen Vorrichtung können die Ultraschallmotoren Geber für Position oder Geschwindigkeit des beweglichen Elementes aufweisen, und die Steuervorrichtung selbst kann mit einem Prozessor-Controller für Position oder Geschwindigkeit des bestehenden beweglichen Elementes ausgerüstet sein. Dadurch wird es ermöglicht, das bewegliche Element der Ultraschallmotoren präzise zu positionieren oder seine Geschwindigkeit zu stabilisieren.In a further variant of the proposed device, the ultrasonic motors may comprise position or velocity sensors of the movable element, and the control device itself may be equipped with a processor controller for position or velocity of the existing movable element. This makes it possible to precisely position the movable element of the ultrasonic motors or to stabilize its speed.
Vorteile und Zweckmäßigkeiten der Erfindung ergeben sich im übrigen aus der nachfolgenden Beschreibung von Ausführungsbeispielen und -varianten der Erfindung anhand der Figuren. Von diesen zeigen:Incidentally, advantages and expediencies of the invention will become apparent from the following description of exemplary embodiments and variants of the invention with reference to the figures. From these show:
1 eine elektrische Schaltung der vorgeschlagenen selbstsynchronisierenden Steuervorrichtung 1 an electrical circuit of the proposed self-synchronizing control device
2 die Abhängigkeit des analogen Steuersignals Ua von der Zeit t. 2 the dependence of the analog control signal Ua on the time t.
3 Spannungsverläufe zur Funktionserläuterung der vorgeschlagenen Vorrichtung. 3 Voltage curves to explain the function of the proposed device.
4 eine elektrische Schaltung einer Variante des phasenschiebenden Controllers 4 an electrical circuit of a variant of the phase-shifting controller
5 eine Spannungsverläufe der an den Elementen des in 4 dargestellten phasenschiebenden Controllers anliegenden Spannungen 5 a voltage waveform at the elements of the in 4 represented phase-shifting controller voltage applied
6 eine elektrische Schaltung einer zweiten Variante des phasenschiebenden Controllers 6 an electrical circuit of a second variant of the phase-shifting controller
7 Spannungsverläufe der an den Elementen des in 6 dargestellten Schaltung des phasenschiebenden Controllers 7 Voltage curves at the elements of the in 6 shown circuit of the phase-shifting controller
8 ein Blockschaltbild der mit einem Digital-Analog-Wandler ausgestatteten Vorrichtung 8th a block diagram of the device equipped with a digital-to-analog converter
9 ein Blockschaltbild der vorgeschlagenen Vorrichtung mit einem als Digitalwandler ausgeführten phasenschiebenden Controller 9 a block diagram of the proposed device with a designed as a digital converter phase-shifting controller
10 ein Blockschaltbild der mit einem Digital-Analog-Wandler ausgeführten vorgeschlagenen Vorrichtung 10 a block diagram of the proposed device implemented with a digital-to-analog converter
11 eine Schaltung der vorgeschlagenen Vorrichtung mit einem Ultraschallmotor mit abhängigem beweglichen Element 11 a circuit of the proposed device with an ultrasonic motor with dependent movable element
12 eine Schaltung der vorgeschlagenen Vorrichtung mit einem Ultraschallmotor mit getrennten beweglichen Elementen sowie 12 a circuit of the proposed device with an ultrasonic motor with separate movable elements and
13 eine Schaltung eine Schaltung der vorgeschlagenen Vorrichtung mit einem Controller-Prozessor zur Positions- oder Geschwindigkeitsregelung des beweglichen Elementes. 13 a circuit a circuit of the proposed device with a controller processor for position or speed control of the movable element.
1 zeigt die elektrische Schaltung einer erfindungsgemäßen selbstsynchronisierenden Steuervorrichtung mit einem oder mehreren Ultraschallmotoren 1. Jeder der geregelten Ultraschallmotoren 1 besitzt einen piezoelektrischen Oszillator 2 und ein bewegliches Element 3. Auf dem Oszillator 2 sind eine Sammelelektrode 4 und zwei Erregerelektroden 5 und 6 angeordnet. Außerdem befinden sich auf dem Oszillator 2 in der gezeigten Ausführung eine oder zwei Hilfselektroden 7 oder ein oder zwei Hilfspiezoelemente (in der 1 nicht dargestellt). 1 shows the electrical circuit of a self-synchronizing control device according to the invention with one or more ultrasonic motors 1 , Each of the regulated ultrasonic motors 1 has a piezoelectric oscillator 2 and a moving element 3 , On the oscillator 2 are a collecting electrode 4 and two excitation electrodes 5 and 6 arranged. They are also on the oscillator 2 in the embodiment shown, one or two auxiliary electrodes 7 or one or two auxiliary peephole elements (in the 1 not shown).
Die vorgeschlagene selbstsynchronisierende Steuervorrichtung besteht aus einem Leistungsbrückenverstärker 8 (siehe 1), einem Erregerblock 9 des Leistungsbrückenverstärkers, einem Summationstransformator 10, einem Ausgangsbandfilter 11 oder 12, einem Richtungswahlschalter 13 für einen oder mehrere Ultraschallmotoren, einem Rückkopplungskreis 14, einem Element 15 des Rückkopplungskreises und Ausgängen 16, 17 und 18 zum Anschluss eines oder mehrerer Ultraschallmotoren. Der Verstärker 8 besteht aus zwei Halbbrückenverstärkern 19 und 20 mit Eingängen 21 und 22 und Ausgängen 23 und 24. Der Erregerblock 9 hat einen Analogsteuersignaleingang 25, einen frequenzgebenden Eingang 26 und Ausgänge 27, 28. Der Transformator 10 hat Eingänge 29, 30 und Ausgänge 31, 32.The proposed self-synchronizing control device consists of a power bridge amplifier 8th (please refer 1 ), an exciter block 9 of the power bridge amplifier, a Summing transformer 10 , an output band filter 11 or 12 , a direction selector switch 13 for one or more ultrasonic motors, one feedback loop 14 , an element 15 of the feedback circuit and outputs 16 . 17 and 18 for connection of one or more ultrasonic motors. The amplifier 8th consists of two half-bridge amplifiers 19 and 20 with inputs 21 and 22 and outputs 23 and 24 , The pathogen block 9 has an analog control signal input 25 , a frequency giving input 26 and outputs 27 . 28 , The transformer 10 has inputs 29 . 30 and outputs 31 . 32 ,
Die Vorrichtung kann mit zwei unterschiedlichen Anschlussvarianten der Ausgangsbandfilter 11 oder 12 ausgeführt werden. In der ersten Variante wird das Filter 11 zwischen den Verstärker 8 und den Transformator 10 geschaltet. In diesem Fall besitzt es die Eingänge 33, 34 und die Ausgänge 35, 36. In der zweiten Variante wird das Filter 12 zwischen den Transformator 10 und den Ultraschallmotor 1 geschaltet. In diesem Fall hat das Filter 10 den Eingang 37 und den Ausgang 38. Jedes der Bandfilter 11 oder 12 besteht aus einer Induktionsspule 39 mit der Induktivität L und dem Kondensator 40 mit der Kapazität C.The device can with two different connection variants of the output band filter 11 or 12 be executed. In the first variant is the filter 11 between the amplifiers 8th and the transformer 10 connected. In this case it has the inputs 33 . 34 and the outputs 35 . 36 , In the second variant is the filter 12 between the transformer 10 and the ultrasonic motor 1 connected. In this case, the filter has 10 the entrance 37 and the exit 38 , Each of the band filters 11 or 12 consists of an induction coil 39 with the inductance L and the capacitor 40 with capacity C.
Der Umschalter 13 besteht aus Schaltern 41, Steuerelektroden 42, Sammelelektroden 43 und Potentialelektroden 44. Außerdem kann der Umschalter 13 ein Logikelement 45 mit einem oder mehreren Steuereingängen 46 und Ausgängen 47 aufweisen. Als Schalter können Feldeffekt- oder Bipolartransistoren verwendet werden.The switch 13 consists of switches 41 , Control electrodes 42 , Collecting electrodes 43 and potential electrodes 44 , In addition, the switch 13 a logic element 45 with one or more control inputs 46 and outputs 47 exhibit. As a switch field effect or bipolar transistors can be used.
Der Rückkopplungskreis hat einen Eingang 48 und einen Ausgang 49. Er kann ein Signalfilter 50 des Rückkopplungskreises, einen Phasenschieber 51 und einen Signalverstärker 52 des Rückkopplungskreises aufweisen, wie in 1 auch gezeigt.The feedback loop has an input 48 and an exit 49 , He can be a signal filter 50 of the feedback loop, a phase shifter 51 and a signal amplifier 52 of the feedback loop, as in 1 also shown.
Das Element 50 des Rückkopplungskreises 15 hat einen Eingang 53 und einen Ausgang 54. Es kann einen Widerstand 55, einen Kondensator 56 oder beide parallel geschalteten Elemente aufweisen. Als Element des Rückkopplungskreises 15 kann im übrigen der Kondensator 40 des Filters 12 dienen. Außerdem können eine oder zwei Hilfselektroden 7 oder das auf dem Oszillator 2 des Ultraschallmotors 1 angeordnete Piezoelement als Element des Rückkopplungskreises 15 dienen.The element 50 of the feedback loop 15 has an entrance 53 and an exit 54 , It can be a resistance 55 , a capacitor 56 or have both elements connected in parallel. As an element of the feedback loop 15 Otherwise, the capacitor can 40 of the filter 12 serve. In addition, one or two auxiliary electrodes 7 or on the oscillator 2 of the ultrasonic motor 1 arranged piezoelectric element as an element of the feedback circuit 15 serve.
Die Vorrichtung hat einen äußeren Signaleingang 57 und einen Signaleingang 58 zur Richtungssteuerung des Ultraschallmotors 1. Die Stromversorgung erfolgt von einer Spannungsquelle mit der Spannung E, die mit einer Potentialschiene 59 und mit einer Sammelschiene 60 verbunden ist.The device has an external signal input 57 and a signal input 58 for directional control of the ultrasonic motor 1 , Power is supplied from a voltage source with voltage E, which is connected to a potential rail 59 and with a busbar 60 connected is.
2 zeigt die lineare (durchgehende Linie) und die zufällige Abhängigkeit (punktierte Linie) von der Zeit t der am Eingang 57 der Vorrichtung oder am Eingang 25 des Blocks 9 anliegenden Spannung Ua des Analogsteuersignals. Die Zeit t1 entspricht der Spannung Ua1, die Zeit t2 entspricht der Spannung Ua2, und die Zeit t3 entspricht der Spannung Ua3. 2 shows the linear (continuous line) and the random dependence (dotted line) of the time t at the entrance 57 the device or at the entrance 25 of the block 9 applied voltage Ua of the analog control signal. The time t1 corresponds to the voltage Ua1, the time t2 corresponds to the voltage Ua2, and the time t3 corresponds to the voltage Ua3.
3 zeigt Spannungsverläufe, die das Funktionsprinzip der vorgeschlagenen Vorrichtung mit dem Block 9, ausgeführt als symmetrisch phasenschiebender Controller zweier symmetrischer Rechtecksignale mit einem Analogsignaleingang und einem frequenzgebenden Eingang, erläutern. 3 shows voltage curves illustrating the principle of operation of the proposed device with the block 9 , executed as a symmetrical phase-shifting controller of two symmetrical square-wave signals with an analog signal input and a frequency-giving input, explain.
Ziffer 61 zeigt zwei mögliche Formen der am frequenzgebenden Eingang 26 des Block 9 anliegenden Spannung Uf. Das sind eine sinusförmige und eine symmetrische Rechteckspannung Ziffer 62 und 63 zeigen die Spannungsverläufe der an den Ausgängen 27 und 28 des Blocks 9 (siehe 1) bei der Steuerspannung Ua1 (siehe 2) am Eingang 25 (57) des Blocks 9 anliegenden Spannungen U27 und U28. Ziffer 64 zeigt die Spannungsverläufe der an den Ausgängen 23 und 24 des Verstärkers 8 (siehe 1) bei der Steuerspannung Ua1 (siehe 2) am Eingang 25 (57) des Blocks 9 anliegenden Spannungen U2324 (siehe 1).digit 61 shows two possible forms of the frequency giving input 26 of the block 9 applied voltage Uf. These are a sinusoidal and a symmetrical square-wave voltage digit 62 and 63 show the voltage curves at the outputs 27 and 28 of the block 9 (please refer 1 ) at the control voltage Ua1 (see 2 ) at the entrance 25 ( 57 ) of the block 9 applied voltages U27 and U28. digit 64 shows the voltage characteristics of the outputs 23 and 24 of the amplifier 8th (please refer 1 ) at the control voltage Ua1 (see 2 ) at the entrance 25 ( 57 ) of the block 9 applied voltages U2324 (see 1 ).
Die Ziffern 65, 66, 67 und 68, 69, 70 zeigen die Spannungsverläufe der an den Ausgängen 27, 28 und 23, 24 (siehe 1) bei den Steuerspannungen Ua2 und Ua3 (siehe 2) am Eingang 25 (57) des Blocks 9 anliegenden Spannungen U27, U28 und U2324 (siehe 1). Ziffer 71 zeigt die Spannungsverläufe der an den Ausgängen 31 (16) des Transformators 10 (siehe 1) bei den Spannungen Ua1, Ua2, Ua3 am Eingang 25 (57) des Blocks 9 anliegenden Spannungen Um1, Um2, Um3. Die Spannungen Um1, Um2, Um3 sind die Amplitudenwerte der vom Ultraschallmotor erregten Spannung Um. Die Linien 72 bilden die Symmetrielinien des symmetrisch phasenschiebenden Controllers. Diese Linien sind, bezogen auf die Null-Spannung Uf um den konstanten Winkel Φ verschoben, der im betrachteten Fall gleich 90° (T/4) ist.The numbers 65 . 66 . 67 and 68 . 69 . 70 show the voltage curves at the outputs 27 . 28 and 23 . 24 (please refer 1 ) at the control voltages Ua2 and Ua3 (see 2 ) at the entrance 25 ( 57 ) of the block 9 applied voltages U27, U28 and U2324 (see 1 ). digit 71 shows the voltage characteristics of the outputs 31 ( 16 ) of the transformer 10 (please refer 1 ) at the voltages Ua1, Ua2, Ua3 at the input 25 ( 57 ) of the block 9 applied voltages Um1, Um2, Um3. The voltages Um1, Um2, Um3 are the amplitude values of the voltage Um excited by the ultrasonic motor. The lines 72 form the symmetry lines of the symmetrical phase-shifting controller. These lines are shifted relative to the zero voltage Uf by the constant angle Φ, which in the considered case is equal to 90 ° (T / 4).
4 zeigt das Funktionsschema einer Variante des als symmetrisch phasenschiebenden Controllers zweier symmetrischer Rechtecksignale ausgeführten Blocks 9. Der Controller weist einen Generator 73 für symmetrische Dreiecksimpulse auf, der einen Rechteckimpulsgenerator 74 mit einem Ausgang 75 und einem Integrator 76 beinhaltet. Der frequenzgebende Eingang des Generators 73 stellt den Eingang 26 des frequenzgebenden Signals von Block 9 dar. Ein Ausgang 77 des Generators 73 ist mit Umschalteingängen 78 eines ersten und zweiten Formierungskomparators 79, 80 verbunden, die nichtinvertierende Ausgänge 81 und 82 und invertierende Ausgänge 83 und 84 haben. Jeder der Ausgänge 81, 82, 83 und 84 ist mit Flankendetektoren 85, 86, 87 und 88 mit Ausgängen 89, 90, 91 und 92 verbunden. Außerdem hat der Controller zwei RS-Flip-Flops 93 und 94, deren R- und S-Eingänge mit den entsprechenden Ausgängen 89, 90, 91 und 92 der Flankendetektoren verbunden sind. Die Ausgänge der RS-Flip-Flops 93 und 94 bilden die Ausgänge 27 und 28 des Blocks 9. 4 shows the functional diagram of a variant of the executed as a symmetrical phase-shifting controller of two symmetrical square wave blocks 9 , The controller has a generator 73 for symmetric triangular pulses, which is a rectangular pulse generator 74 with an exit 75 and an integrator 76 includes. The frequency giving input of the generator 73 represents the entrance 26 the frequency giving signal from block 9 an exit 77 of the generator 73 is with changeover inputs 78 a first and second formation comparator 79 . 80 connected, the non-inverting outputs 81 and 82 and inverting outputs 83 and 84 to have. Each of the outputs 81 . 82 . 83 and 84 is with edge detectors 85 . 86 . 87 and 88 with outputs 89 . 90 . 91 and 92 connected. In addition, the controller has two RS flip-flops 93 and 94 , their R and S inputs with the corresponding outputs 89 . 90 . 91 and 92 the edge detectors are connected. The outputs of the RS flip-flops 93 and 94 form the outputs 27 and 28 of the block 9 ,
Der Controller besteht aus einem Analogsignalverstärker 95, dessen Eingang den Eingang 25 für das Analogsignal des Blocks 9 bildet. Ein nichtinvertierender Ausgang 96 ist mit einem Referenzeingang 97 des ersten Formierungskomparators 79 verbunden, und ein invertierender Ausgang 98 ist mit dem Referenzeingang 97 des zweiten Formierungskomparators 80 verbunden.The controller consists of an analog signal amplifier 95 whose entrance is the entrance 25 for the analog signal of the block 9 forms. A non-inverting output 96 is with a reference input 97 of the first formation comparator 79 connected, and an inverting output 98 is with the reference input 97 of the second formation comparator 80 connected.
5 zeigt Spannungsverläufe der an den Elementen der in 4 dargestellten Schaltung anliegenden elektrischen Spannungen. Ziffer 61 zeigt zwei Formen der an den frequenzgebenden Eingang 26 des Blocks 9 anliegenden Spannung Uf. Ziffer 99 zeigt die am Eingang 75 des Integrators 76 liegenden Spannungsverläufe. Ziffer 100 zeigt die Verläufe der analogen, sich linear ändernden Spannungen U96, U98, die am invertierenden Ausgang 96 und am nichtinvertierenden Ausgang 98 des Verstärkers 95 liegen. Außerdem zeigt diese Ziffer die Verläufe der am Ausgang 77 des Integrators 76 anliegenden symmetrischen Dreieckspannungen U77. Ziffer 101 zeigt den Verlauf der am nichtinvertierenden Ausgang 81 des Komparators 79 anliegenden Spannung U81. Ziffer 102 zeigt den Verlauf der am nichtinvertierenden Ausgang 82 des Komparators 80 anliegenden Spannung U82. Ziffer 103 zeigt den Verlauf der am Ausgang 27 des Flip-Flops 93 anliegenden Spannung U27. Ziffer 104 zeigt den Verlauf der am Ausgang 28 des Flip-Flops 94 anliegenden Spannung U28. Ziffer 105 zeigt den Verlauf der an den Ausgängen 23, 24 des Verstärkers 8 anliegenden Spannung U2324. Ziffer 106 zeigt den Verlauf der am Ausgang 31 (16) des Transformators 10 anliegenden Spannung Um. 5 shows voltage curves at the elements of the 4 illustrated circuit voltage applied. digit 61 shows two forms of the frequency giving input 26 of the block 9 applied voltage Uf. digit 99 shows the at the entrance 75 of the integrator 76 lying voltage curves. digit 100 shows the curves of the analog, linearly varying voltages U96, U98, those at the inverting output 96 and at the noninverting output 98 of the amplifier 95 lie. In addition, this number shows the progressions of the output 77 of the integrator 76 applied symmetrical delta voltages U77. digit 101 shows the course of the noninverting output 81 of the comparator 79 applied voltage U81. digit 102 shows the course of the noninverting output 82 of the comparator 80 applied voltage U82. digit 103 shows the course of the output 27 of the flip-flop 93 applied voltage U27. digit 104 shows the course of the output 28 of the flip-flop 94 applied voltage U28. digit 105 shows the course of the outputs 23 . 24 of the amplifier 8th applied voltage U2324. digit 106 shows the course of the output 31 ( 16 ) of the transformer 10 applied voltage Um.
6 zeigt die Prinzipschaltung einer weiteren Variante des Blocks 9. In dieser Variante hat der Controller des Generators 76 zusätzlich einen invertierenden Ausgang 107, wobei der Verstärker 95 keinen nichtinvertierenden Ausgang aufweist. 6 shows the basic circuit of another variant of the block 9 , In this variant, the controller has the generator 76 additionally an inverting output 107 , where the amplifier 95 has no noninverting output.
7 zeigt Spannungsverläufe an den in 6 gezeigten Elementen der elektrischen Schaltung. Ziffer 61 zeigt zwei Formen der am frequenzgebenden Element 26 des Blocks 9 anliegenden Spannung Uf. Ziffer 99 zeigt den Verlauf der am Ausgang 75 des Generators 74 anliegenden Spannung U75. Ziffer 108 zeigt den Verlauf der am invertierenden Ausgang 98 des Verstärkers 95 anliegenden analogen, linear sich ändernden Spannung U98 und den Verlauf der am Ausgang 77 des Integrators 76 anliegenden symmetrischen Dreieckspannung U77. Ziffer 109 zeigt den Verlauf der am invertierenden Ausgang 98 des Verstärkers 95 analogen, linear sich ändernden Spannung U98 und den Verlauf der am invertierenden Ausgang 107 des Integrators 76 anliegenden symmetrischen Dreieckspannung U77. 7 shows voltage curves at the in 6 shown elements of the electrical circuit. digit 61 shows two forms of the frequency-giving element 26 of the block 9 applied voltage Uf. digit 99 shows the course of the output 75 of the generator 74 applied voltage U75. digit 108 shows the course of the at the inverting output 98 of the amplifier 95 applied analog, linearly changing voltage U98 and the course of the output 77 of the integrator 76 applied symmetrical delta voltage U77. digit 109 shows the course of the at the inverting output 98 of the amplifier 95 analog, linearly changing voltage U98 and the course of the inverting output 107 of the integrator 76 applied symmetrical delta voltage U77.
Ziffer 110 zeigt den Verlauf der am invertierenden Ausgang 81 des Komparators 79 anliegenden Spannung U81. Ziffer 111 zeigt den Verlauf der am nichtinvertierenden Ausgang 82 des Komparators 80 anliegenden analogen Spannung U82. Ziffer 112 zeigt den Verlauf der am Ausgang 27 des Flip-Flops 93 anliegenden Spannung. Ziffer 113 zeigt den Verlauf der am Ausgang 28 des Flip-Flops 94 anliegenden Spannung U28. Ziffer 114 zeigt den Verlauf der an den Ausgängen 23, 24 des Verstärkers 8 anliegenden Spannung U2324. Ziffer 115 zeigt den Verlauf der am Ausgang 31 (16) des Transformators 10 anliegenden Spannung Um.digit 110 shows the course of the at the inverting output 81 of the comparator 79 applied voltage U81. digit 111 shows the course of the noninverting output 82 of the comparator 80 applied analog voltage U82. digit 112 shows the course of the output 27 of the flip-flop 93 applied voltage. digit 113 shows the course of the output 28 of the flip-flop 94 applied voltage U28. digit 114 shows the course of the outputs 23 . 24 of the amplifier 8th applied voltage U2324. digit 115 shows the course of the output 31 ( 16 ) of the transformer 10 applied voltage Um.
Die vorgeschlagene Vorrichtung kann, wie in 8 gezeigt, einen Analog-Digital-Wandler 116 aufweisen, dessen Digitaleingang 117 den Eingang des äußeren Steuersignals 57 bildet, wobei ein Analogausgang 118 mit dem Eingang des Analogsignals 25 des Blocks 9 verbunden ist. Der Digital-Analog-Wandler 116 kann zusätzliche Ausgänge 119, 120 aufweisen, die mit Eingängen 121, 122 der Richtungswahlschalter 13 der Ultraschallmotoren 1 verbunden sind (siehe 8).The proposed device can, as in 8th shown an analog-to-digital converter 116 have, whose digital input 117 the input of the external control signal 57 forms, with an analog output 118 with the input of the analogue signal 25 of the block 9 connected is. The digital-to-analog converter 116 can have additional outputs 119 . 120 that have entrances 121 . 122 the direction selector 13 the ultrasonic motors 1 are connected (see 8th ).
9 zeigt eine Variante der vorgeschlagenen Vorrichtung, bei der der symmetrisch phasenschiebende Controller zweier symmetrischer Rechtecksignale 9 eine Formierungseinrichtung 123 für Digitalsignale darstellt. Der frequenzgebende Eingang 26 der Formierungseinrichtung 123 bildet den Eingang des frequenzgebenden Signals, dessen Digitaleingang 117 den Eingang für das äußere Steuersignal bildet, wobei die Ausgänge 27, 28 mit den Erregereingängen 21, 22 des Leistungsbrückenverstärkers 8 verbunden sind. Die in 9 gezeigte Variante der vorgeschlagenen Vorrichtung kann mit einem Digital-Analog-Wandler 124 (siehe 10) ausgerüstet sein, dessen Analogeingang 57 das äußere Steuersignal bildet, wobei der Digitalausgang 125 mit dem Digitaleingang 117 der Formierungseinrichtung für Digitalsignale 123 verbunden ist. 9 shows a variant of the proposed device, in which the symmetrical phase-shifting controller of two symmetrical rectangular signals 9 a forming device 123 represents for digital signals. The frequency giving input 26 the forming device 123 forms the input of the frequency giving signal, whose digital input 117 forms the input for the external control signal, the outputs 27 . 28 with the exciter inputs 21 . 22 of the power bridge amplifier 8th are connected. In the 9 shown variant of the proposed device can with a digital-to-analog converter 124 (please refer 10 ), whose analog input 57 the outer control signal forms, the digital output 125 with the digital input 117 the forming device for digital signals 123 connected is.
11 zeigt die vorgeschlagene Steuervorrichtung mit zwei oder mehreren angeschlossenen Ultraschallmotoren 1, die ein gemeinsames bewegliches Element 3 aufweisen. Bei einem solchen Controller hat der Transformator 10 eine Zusatzwicklung mit Ausgängen 126 und 127. Der Ausgang 126 ist mit der Sammelscheibe 60 und der Ausgang 127 mit einem zusätzlichen Ausgang 128 der Steuervorrichtung, der an die Sammelelektroden 4 der zusätzlichen Ultraschallmotoren 1 angeschlossen ist, verbunden. 12 zeigt die vorgeschlagene Steuervorrichtung mit mehreren angeschlossenen Ultraschallmotoren 1 mit unabhängigen beweglichen Elementen 3. 11 shows the proposed control device with two or more connected ultrasonic motors 1 that is a common moving element 3 exhibit. In such a controller, the transformer has 10 an additional winding with outputs 126 and 127 , The exit 126 is with the collecting disk 60 and the exit 127 with an additional output 128 the control device connected to the collecting electrodes 4 the additional ultrasonic motors 1 connected, connected. 12 shows the proposed control device with several connected ultrasonic motors 1 with independent moving elements 3 ,
13 zeigt eine vorgeschlagene Steuervorrichtung mit Ultraschallmotoren 1, die mit einem Geber 129 zur Erfassung der Position oder Geschwindigkeit des beweglichen Elementes 3 ausgerüstet ist. Der Geber 129 kann mit einem Interpolator 130 verbunden sein. Die Vorrichtung besteht aus einem Controller-Prozessor 131 zur Erfassung der Position oder Geschwindigkeit des beweglichen Elementes 3. Der Controller-Prozessor 131 hat einen Signaleingang 132 für den Geber 129 oder den Interpolator 130, einen Steuersignalausgang 133, einen Signalausgang 134 der Bewegungsrichtung und einen Digitaleingang 135. Der Controller ist durch eine Verbindungsleitung 136 über den Interpolator 130 mit dem Geber 129 über eine Verbindungsleitung 137 mit dem Block 9 und über eine Verbindungsleitung 138 mit dem Umschalter 13 verbunden. Außerdem enthält diese Vorrichtung eine Anpassschaltung 139, die die Spannung am Ausgang 133 des Controllers 131 an den Block 9 anpasst. 13 shows a proposed control device with ultrasonic motors 1 that with a giver 129 for detecting the position or speed of the movable element 3 equipped. The giver 129 can with an interpolator 130 be connected. The device consists of a controller processor 131 for detecting the position or speed of the movable element 3 , The controller processor 131 has a signal input 132 for the giver 129 or the interpolator 130 , a control signal output 133 , a signal output 134 the direction of movement and a digital input 135 , The controller is through a connection line 136 over the interpolator 130 with the giver 129 over a connecting line 137 with the block 9 and via a connection line 138 with the switch 13 connected. In addition, this device includes a matching circuit 139 that the voltage at the output 133 of the controller 131 to the block 9 adapts.
Die vorgeschlagene Steuervorrichtung funktioniert in den hier gezeigten Ausführungen folgendermaßen:
An den Eingang 26 des Blocks 9 (1) wird die Wechselspannung Uf gelegt, deren Frequenz wo gehalten wird. Die Spannungen U27, U28 haben symmetrische Rechteckform (Tastverhältnis 50%) und konstante Amplitude.The proposed control device works as follows in the embodiments shown here:
At the entrance 26 of the block 9 ( 1 ), the AC voltage Uf is set, whose frequency is held where. The voltages U27, U28 have symmetrical rectangular shape (duty cycle 50%) and constant amplitude.
An den Eingang 25 des Blocks 9 wird die langsam sich ändernde elektrische Steuerspannung Ua gelegt, die eine in 2 punktiert dargestellte beliebige Form haben kann. Zur anschaulicheren Erläuterung des Funktionsprinzips wird davon ausgegangen, dass eine Steuerspannung Ua, wie in 2 mit durchgehender Linie dargestellt, sich mit der Zeit t linear ändert. Unter dem Begriff langsam ändernd wird verstanden, dass sich die Spannung Ua in der Zeit t von 0 bis zum Maximalwert Ua um mehr als 10...102 T ändert, wobei T die Schwingungsperiode der Spannung Uf darstellt.At the entrance 25 of the block 9 is the slowly changing electrical control voltage Ua laid in the 2 dotted represented any shape can have. For a clearer explanation of the principle of operation, it is assumed that a control voltage Ua, as in 2 represented by a solid line, changes linearly with time t. The term slowly changing is understood to mean that the voltage Ua changes by more than 10... 10 2 T in the time t from 0 to the maximum value Ua, where T represents the oscillation period of the voltage Uf.
In der vorgeschlagenen Steuervorrichtung ist der Block 9 als symmetrisch phasenschiebender Controller ausgeführt, in dem die Steuerspannung Ua die Phasenverschiebung 2φ zwischen den Spannungen U27 und U28 von 0 auf +180° oder von 0 auf –180° ändert. Der Begriff Symmetrie beim phasenschiebenden Controller bedeutet, dass die Phasenverschiebung zwischen den Spannungen U27 und U28, bezogen auf die Symmetrielinie 72 (siehe 3), symmetrisch erfolgt. D. h. bei konstanter Spannung Ua sind die Spannungen U27, U28 um den Winkel +φ und –φ symmetrisch zur Linie 72 verschoben. Die Lage der Symmetrielinie 72 wird dabei – bezogen auf die gebende Spannung Uf – nicht verschoben. Die Ziffern 62 und 63, 65 und 66, 68 und 69 in 3 zeigen die Phasenzustände der Spannungen U27, U28, die den Werten Ua1, Ua2, Ua3 der Spannung Ua entsprechen. Bei den Spannungswerten Ua1, Ua2, Ua3 sind die Spannungen U27, U28 untereinander um die entsprechenden Winkel 2φ1, 2φ2, 2φ3 verschoben.In the proposed control device, the block is 9 implemented as a symmetrical phase-shifting controller in which the control voltage Ua changes the phase shift 2φ between the voltages U27 and U28 from 0 to + 180 ° or from 0 to -180 °. The term symmetry in the phase-shifting controller means that the phase shift between the voltages U27 and U28, with respect to the symmetry line 72 (please refer 3 ) takes place symmetrically. Ie. at constant voltage Ua, the voltages U27, U28 are symmetrical to the line by the angle + φ and -φ 72 postponed. The location of the symmetry line 72 is - not shifted relative to the giving voltage Uf. The numbers 62 and 63 . 65 and 66 . 68 and 69 in 3 show the phase states of the voltages U27, U28, which correspond to the values Ua1, Ua2, Ua3 of the voltage Ua. In the case of the voltage values Ua1, Ua2, Ua3, the voltages U27, U28 are shifted relative to one another by the corresponding angles 2φ1, 2φ2, 2φ3.
Von den Ausgängen 27, 28 des Blocks 9 (siehe 1) gelangen die Spannungen U27, U28 auf die Eingänge 21, 22 der Halbbrückenverstärker 19, 20 des Leistungsbrückenverstärkers 8. Dadurch wird an den Ausgängen 23, 24 des Brückenverstärkers 8 eine im Vorzeichen veränderliche pulsweitenmodulierte Spannung U2324 bereitgestellt. Die Ziffern 64, 67 und 70 in 3 zeigen die Spannungsverläufe der entsprechenden Spannungen Ua1, Ua2, Ua3. Aus diesen Verläufen ist erkennbar, dass den Phasenverschiebungen 2φ1, 2φ2, 2φ3 zwischen den Spannungen U27, U28 unterschiedlich lange Impulse der Spannung U2324 entsprechen. Der Phasenverschiebung 2φ1 entspricht die Länge τ1, der Phasenverschiebung 2φ2 entspricht die Länge τ2, der Phasenverschiebung 2φ3 entspricht die Länge τ3.From the exits 27 . 28 of the block 9 (please refer 1 ) enter the voltages U27, U28 on the inputs 21 . 22 the half-bridge amplifier 19 . 20 of the power bridge amplifier 8th , This will be at the outputs 23 . 24 of the bridge amplifier 8th provides a sign-changing pulse width modulated voltage U2324. The numbers 64 . 67 and 70 in 3 show the voltage waveforms of the corresponding voltages Ua1, Ua2, Ua3. It can be seen from these curves that the phase shifts 2φ1, 2φ2, 2φ3 between the voltages U27, U28 correspond to pulses of the voltage U2324 of different lengths. The phase shift 2φ1 corresponds to the length τ1, the phase shift 2φ2 corresponds to the length τ2, the phase shift 2φ3 corresponds to the length τ3.
Die Spannungsimpulse U2324 sind auf die Symmetrielinie 72 bezogen symmetrisch angeordnet, wobei die Änderung der Impulslänge zu keiner Änderung ihrer symmetrischen Lage, bezogen auf die Symmetrielinie 72, führt.The voltage pulses U2324 are on the symmetry line 72 arranged symmetrically arranged, wherein the change in the pulse length to no change in its symmetrical position, based on the line of symmetry 72 , leads.
Von den Ausgängen 23 und 24 gelangt die Spannung U2324 auf das Bandfilter 11 und den Summationstransformator 10 oder den Summationstransformator 10 und das Bandfilter 12. Die Bandfilter 11 und 12 stellen in Reihe geschaltete LC-Schwingkreise dar. Die Induktivität L und die Kapazität C der Filter 11 und 12 werden nach der Bedingung ausgewählt, dass die Resonanzfrequenz dieser Schwingkreise gleich der Arbeitsfrequenz wo der Ultraschallmotoren ist. Aufgrund dieser Bedingung stellen die Bandfilter 11 und 12 die erste Harmonische der Spannung U2324 bereit. Dadurch bildet sich in beiden Fällen am Ausgang 31 des Transformators 10, d. h. am Ausgang 16 der Vorrichtung, eine Sinusspannung Um aus, deren Amplitude durch die Impulsdauer τ1, τ2, τ3 der Spannung U2324 bestimmt wird. Die Dauer τ1 entspricht der Spannung mit der Amplitude Um1, die Dauer τ2 entspricht der Spannung der Amplitude Um2, die Dauer τ3 entspricht der Spannung mit der Amplitude Um3 (siehe 3).From the exits 23 and 24 the voltage U2324 reaches the band filter 11 and the summation transformer 10 or the summation transformer 10 and the band filter 12 , The band filter 11 and 12 represent LC resonant circuits connected in series. The inductance L and the capacitance C of the filters 11 and 12 are selected according to the condition that the resonant frequency of these resonant circuits is equal to the operating frequency where the ultrasonic motors are. Due to this condition, the band filters 11 and 12 the first harmonic of voltage U2324 ready. This forms in both cases at the output 31 of the transformer 10 , ie at the exit 16 of the device, a sine voltage Um from whose amplitude is determined by the pulse duration τ1, τ2, τ3 of the voltage U2324. The duration τ1 corresponds to the voltage with the amplitude Um1, the duration τ2 corresponds to the voltage of the amplitude Um2, the duration τ3 corresponds to the voltage with the amplitude Um3 (see FIG 3 ).
Die Spannungsamplitude Um ändert sich proportional zur Änderung der Impulsdauer der Spannung U2324 oder proportional zur Phasenverschiebung 2φ oder proportional zur Steuerspannung Ua. Die Änderung der Spannungsamplitude bewirkt eine proportionale Änderung der Geschwindigkeit des beweglichen Elementes 3 des Ultraschallmotors 1. Die symmetrische Lage der Spannungsimpulse U2324 zur Symmetrielinie 72 bestimmt zugleich die symmetrische Lage der Spannungshalbwelle Um zu diesen Linien (siehe 3).The voltage amplitude Um changes in proportion to the change in the pulse duration of the voltage U2324 or proportional to the phase shift 2φ or proportional to the control voltage Ua. The change in the voltage amplitude causes a proportional change in the speed of the movable element 3 of the ultrasonic motor 1 , The symmetrical position of the voltage pulses U2324 to the symmetry line 72 at the same time determines the symmetrical position of the voltage half-wave Um to these lines (see 3 ).
Wichtig für die hier erläuterte Ausführung ist, dass bei einer Änderung der Steuerspannung Ua von Null auf den Maximalwert keine Phasenverschiebung zwischen der Synchronisierungsspannung Uf und der den Ultraschallmotor erregenden Spannung Um erfolgt. Das ist aus den Spannungsverläufen, dargestellt in 3 Ziffern 61 und 7, ersichtlich. Durch den Einsatz des symmetrisch phasenschiebenden Controllers ist die Unabhängigkeit der Phasenverschiebung von der Steuerspannung sichergestellt.It is important for the embodiment explained here that, when the control voltage Ua changes from zero to the maximum value, there is no phase shift between the synchronization voltage Uf and the voltage Um that excites the ultrasonic motor. This is from the voltage curves, shown in 3 digits 61 and 7 , visible. The use of the symmetrical phase-shifting controller ensures the independence of the phase shift from the control voltage.
Die Erregerspannung Um wird an die Sammelelektrode 4 des Ultraschallmotors 1 angelegt und erregt den Aktuator 2. Dadurch fließt durch die Sammelelektrode 4 und durch eine der Elektroden 5 oder 6 des Aktuators 2 ein sinusförmiger Strom, der durch einen der Schalter 41 und dem Rückkopplungselement 15 mit der Sammelschiene 60 verbunden wird. Der Widerstand des Rückkopplungselementes 15 (Widerstand 55 oder Kondensator 56) bei der Frequenz wo wird so gewählt, dass er bedeutend kleiner als der Widerstand des Ultraschallmotors ist. Deshalb ist die Rückkopplungsspannung Ur am Element der Rückkopplung 15 (Widerstand 55 oder Kondensator 56) proportional dem Strom, der durch den Aktuator 2 fließt oder proportional zur Schwingungsgeschwindigkeit des Oszillators 2. Falls die Hilfselektrode 7 oder das Hilfspiezoelement das Rückkopplungselement bilden, ist auch die generierte Spannung proportional zur Schwingungsgeschwindigkeit des Oszillators 2.The excitation voltage Um is applied to the collecting electrode 4 of the ultrasonic motor 1 created and energized the actuator 2 , As a result, flows through the collecting electrode 4 and through one of the electrodes 5 or 6 of the actuator 2 a sinusoidal current passing through one of the switches 41 and the feedback element 15 with the busbar 60 is connected. The resistance of the feedback element 15 (Resistance 55 or capacitor 56 ) at the frequency where is chosen to be significantly smaller than the resistance of the ultrasonic motor. Therefore, the feedback voltage Ur is at the element of the feedback 15 (Resistance 55 or capacitor 56 ) proportional to the current passing through the actuator 2 flows or proportional to the oscillation speed of the oscillator 2 , If the auxiliary electrode 7 or the Hilfsspiezoelement form the feedback element, and the generated voltage is proportional to the oscillation speed of the oscillator 2 ,
Falls der Widerstand 55 das Rückkopplungselement bildet, ist die Phasenverschiebung zwischen der Erregerspannung Um und der Rückkopplungsspannung Ur, d. h. dem Oszillatorstrom Um und der Rückkopplungsspannung bei der Frequenz wo, etwa Null. Falls der Kondensator 56, die Hilfselektrode 7 oder das Hilfspiezoelement das Rückkopplungselement bilden, beträgt die Phasenverschiebung zwischen der Spannung Um und der Spannung Ur etwa 90°. Die Größe der Phasenverschiebung wird durch das Rückkopplungselement 15 und die mechanischen Parameter des Oszillators 2 des Ultraschallmotors 1 bestimmt. Dieser Winkel ist fest mit der Arbeitsfrequenz ω des Ultraschallmotors verknüpft.If the resistance 55 is the feedback element, the phase shift between the excitation voltage Um and the feedback voltage Ur, ie the oscillator current Um and the feedback voltage at the frequency where, is approximately zero. If the capacitor 56 , the auxiliary electrode 7 or the Hilfsspiezoelement form the feedback element, the phase shift between the voltage Um and the voltage Ur is about 90 °. The magnitude of the phase shift is determined by the feedback element 15 and the mechanical parameters of the oscillator 2 of the ultrasonic motor 1 certainly. This angle is firmly linked to the operating frequency ω of the ultrasonic motor.
Die Rückkopplungsspannung Ur gelangt vom Ausgang 54 des Rückkopplungselementes 15 oder 7 auf den Eingang 48 des Rückkopplungskreises 14. Der Rückkopplungskreis 14 besteht aus dem Filter 50, dem Phasenschieber 51 und dem Verstärker 52. Das Filter 51 wird auf die Frequenz wo abgestimmt und dient der Begrenzung der Durchlassbandbreite des Rückkopplungskreises 14. Der Phasenschieber dient zur Korrektur der Phasenverschiebung der Vorrichtung im geschlossenen Rückkopplungskreis. Dieser Winkel wird mittels des Phasenschiebers bei der Frequenz wo auf Null eingestellt. Durch den Verstärker wird der Verstärkungsfaktor bei der Frequenz wo im geschlossenen Rückkopplungskreis der Vorrichtung auf größer eins eingestellt.The feedback voltage Ur passes from the output 54 of the feedback element 15 or 7 on the entrance 48 of the feedback loop 14 , The feedback loop 14 consists of the filter 50 , the phase shifter 51 and the amplifier 52 , The filter 51 is tuned to the frequency where and serves to limit the passband bandwidth of the feedback loop 14 , The phase shifter serves to correct the phase shift of the device in the closed feedback loop. This angle is set by means of the phase shifter at the frequency where zero. The amplifier sets the gain at the frequency where in the closed feedback loop of the device is greater than unity.
Durch die Einhaltung der aufgezählten Bedingungen ist in der vorgeschlagenen Vorrichtung im geschlossenen Kreis die Phasenverschiebung nur bei der Frequenz wo gleich Null und der Verstärkungskoeffizient größer eins. Deshalb stellt diese Vorrichtung einen selbsterregenden Generator dar, der nur auf der Frequenz wo schwingt. Diese Frequenz wird durch die mechanischen Parameter des Oszillators 2 des Ultraschallmotors bestimmt. Mit dem Anlegen der Versorgungsspannung E beginnt die Vorrichtung zu schwingen und sich selbst auf die Frequenz wo zu synchronisieren, wodurch die Erregerspannung gleich der Arbeitsfrequenz wo des Ultraschallmotors 1 gehalten wird. Eine Änderung der Steuerspannung Ua bewirkt keine Änderung der Phasenverschiebung im geschlossenen Rückkopplungskreis der Vorrichtung, wodurch sie ständig konstant bleibt.By observing the enumerated conditions in the proposed device in a closed loop, the phase shift only at the frequency where equal to zero and the gain coefficient is greater than one. Therefore, this device is a self-exciting generator oscillating only at the frequency where. This frequency is determined by the mechanical parameters of the oscillator 2 the ultrasonic motor determined. With the application of supply voltage E, the device begins to oscillate and self-synchronize to the frequency where the excitation voltage equals the operating frequency of the ultrasonic motor 1 is held. A change in the control voltage Ua causes no change in the phase shift in the closed feedback loop of the device, whereby it constantly remains constant.
In den konkreten Realisierungsvarianten der vorgeschlagenen Vorrichtung können das Filter 50, der Phasenverschieber 51 und der Verstärker 52 untereinander ausgetauscht werden, es können auch einzelne Elemente fehlen. Die Aufgaben der fehlenden Elemente können von anderen Elementen der Vorrichtung übernommen werden. So kann z. B. das Filter 50 durch den Phasenschieber 51 oder der Phasenschieber 51 durch den Verstärker 52 ersetzt werden. Die Aufgabe des Filters 50 kann durch den Oszillator 2 des Ultraschallmotors 1 übernommen werden usw.In the concrete implementation variants of the proposed device, the filter 50 , the phase shifter 51 and the amplifier 52 interchangeable, it can also be missing individual elements. The tasks of the missing elements can be taken over by other elements of the device. So z. B. the filter 50 through the phase shifter 51 or the phase shifter 51 through the amplifier 52 be replaced. The task of the filter 50 can through the oscillator 2 of the ultrasonic motor 1 be taken over etc.
4 zeigt eine Variante eines symmetrisch phasenschiebenden Controllers. Diese Variante funktioniert folgendermaßen:
An den Eingang 26 des Controllers wird die symmetrische Rechteck- oder Sinusspannung Uf (siehe Ziffer 61 in 5) gelegt. Diese Spannung steuert den Generator für symmetrische Dreiecksimpulse 73, der an seinem Ausgang 77 die symmetrische Dreieckspannung U77 (siehe Ziffer 100, 5) erzeugt. 4 shows a variant of a symmetrical phase-shifting controller. This variant works as follows:
At the entrance 26 of the controller is the symmetrical square or sinusoidal voltage Uf (see paragraph 61 in 5 ) placed. This voltage controls the generator for symmetrical triangular pulses 73 who at his exit 77 the symmetrical delta voltage U77 (see paragraph 100 . 5 ) generated.
Der Generator 73, der aus dem Rechteckimpulsgenerator 74 und den Integrator 76 besteht, kann eine Formierungseinrichtung mit Begrenzer darstellen oder als Autogenerator ausgeführt sein, der durch die Spannung Uf synchronisiert wird. Dieser Generator 74 stellt an seinem Ausgang 75 die symmetrische Rechteckspannung U75 (siehe Ziffer 99, 5) bereit. Der Integrator 76 wandelt die Rechteckspannung U75 in eine symmetrische Dreieckspannung U77 um. Die Spannung U77 gelangt an die Umschalteingänge 78 der Komparatoren 79 und 80.The generator 73 , which is the rectangular pulse generator 74 and the integrator 76 may be a forming device with limiter or be designed as an autogenerator, which is synchronized by the voltage Uf. This generator 74 puts at its exit 75 the symmetrical square voltage U75 (see paragraph 99 . 5 ) ready. The integrator 76 converts the square-wave voltage U75 into a symmetrical triangular voltage U77. The voltage U77 arrives at the changeover inputs 78 the comparators 79 and 80 ,
An die Referenzeingänge 97 dieser Komparatoren werden analoge, sich linear ändernde, nichtinvertierte und invertierte Steuerspannungen U97 und U98 angelegt. Bei Übereinstimmung der augenblicklichen Spannungswerte U77, U96 und U98 erfolgt das Umschalten der Komparatoren 79 und 80. Dadurch erscheinen an den nichtinvertierenden Ausgängen 81 und 82 pulsweitenmodulierte Spannungen U81 und U82 (siehe Ziffern 101 und 102, 5). An den invertierenden Ausgängen 83 und 84 erscheinen die invertierten Spannungen U81 und U82 (in 5 nicht dargestellt).To the reference entrances 97 These comparators are applied analog, linearly changing, non-inverted and inverted control voltages U97 and U98. If the instantaneous voltage values U77, U96 and U98 match, the comparators are switched over 79 and 80 , This will appear at the non-inverting outputs 81 and 82 Pulse width modulated voltages U81 and U82 (see paragraphs 101 and 102 . 5 ). At the inverting outputs 83 and 84 the inverted voltages U81 and U82 appear (in 5 not shown).
Jede der pulsweitenmodulierten Spannungen gelangt von den Ausgängen 81, 82, 83, 84 auf den entsprechenden Flankendetektor 85, 86, 87, 88. Die Detektoren 85, 86, 87, 88 wandeln die steigenden und fallenden Flanken jedes Impulses der Spannungen in einen kurzen Einzelimpuls um (in der Fig. nicht dargestellt). Dieser kurze Einzelimpuls gelangt von den Ausgängen 89, 90, 91, 92 der Detektoren 85, 86, 87, 88 auf die entsprechenden R- und S-Flip-Flop-Eingänge (siehe 4).Each of the pulse width modulated voltages passes from the outputs 81 . 82 . 83 . 84 to the corresponding edge detector 85 . 86 . 87 . 88 , The detectors 85 . 86 . 87 . 88 The rising and falling edges of each pulse of voltages convert into a short single pulse (not shown in the figure). This short single pulse comes from the outputs 89 . 90 . 91 . 92 of the detectors 85 . 86 . 87 . 88 to the corresponding R and S flip-flop inputs (see 4 ).
Mit dem Eintreffen des Einzelimpulses auf den Rücksetzeingang R, schaltet das Flip-Flop in seine Nulllage. Mit dem Eintreffen des Einzelimpulses auf den Setzeingang S schaltet das Flip-Flop in seine Eins-Lage. Dadurch bilden sich an den Ausgängen 27, 28 der RS-Flip-Flops zwei phasenverschobene Spannungen U27 und U28 aus (siehe Ziffer 103 und 104, 5). Die steigenden und fallenden Flanken jedes Impulses werden um die Winkel +(φ1, φ2, φ3, φ4, φ5, φ6) und –(φ1, φ2, φ3, φ4, φ5, φ6) bezogen auf die Symmetrielinie 72 phasenverschoben. Die vollständigen Winkel der Phasenverschiebung betragen 2φ1, 2φ2, 2φ3, 2φ4, 2φ5, 2φ6.With the arrival of the single pulse to the reset input R, the flip-flop switches to its zero position. With the arrival of the single pulse to the set input S, the flip-flop switches to its one-position. This forms at the outputs 27 . 28 the RS flip-flops two phase-shifted voltages U27 and U28 off (see paragraph 103 and 104 . 5 ). The rising and falling edges of each pulse are subtended by the angles + (φ1, φ2, φ3, φ4, φ5, φ6) and - (φ1, φ2, φ3, φ4, φ5, φ6) with respect to the line of symmetry 72 phase. The complete angles of the phase shift are 2φ1, 2φ2, 2φ3, 2φ4, 2φ5, 2φ6.
Die phasenschobenen Spannungen U27 und U28 gelangen auf die Eingänge 21 und 22 der Halbbrückenverstärker 19, 20. Dadurch bildet sich an ihren Ausgängen 23 und 24 die pulsweitenmodulierte Spannung U2324 mit der Impulsdauer τ1, τ2, τ3, τ4, τ5, τ6 aus. Diese Spannung gelangt auf das Bandfilter 11 und den Transformator 10 oder auf den Transformator 10 und das Bandfilter 12. Dadurch bildet sich an den Ausgängen 31 (16) des Transformators 10 die Wechselspannung Um aus, deren Frequenz wo und deren Amplitude Um1, ..., Um6 proportional zur Steuerspannung Ua ist. Die Amplitudenänderung der Spannung Um von Null auf den Maximalwert führt zu keiner Phasenverschiebung der Halbwellen bezogen zur Symmetrielinie 72. Deshalb ist die Erregerfrequenz der Vorrichtung stets konstant und beträgt ωo.The phase-shifted voltages U27 and U28 reach the inputs 21 and 22 the half-bridge amplifier 19 . 20 , This forms at their exits 23 and 24 the pulse width modulated voltage U2324 with the pulse duration τ1, τ2, τ3, τ4, τ5, τ6. This voltage reaches the band filter 11 and the transformer 10 or on the transformer 10 and the band filter 12 , This forms at the exits 31 ( 16 ) of the transformer 10 the AC voltage Um, whose frequency is where and whose amplitude Um1, ..., Um6 proportional to the control voltage Ua. The amplitude change of the voltage Um from zero to the maximum value does not lead to a phase shift of the half-waves with respect to the symmetry line 72 , Therefore, the excitation frequency of the device is always constant and is ωo.
6 zeigt eine andere Aufbauvariante des symmetrisch phasenschiebenden Controllers. In dieser Controller-Variante stellt der Generator für symmetrische Dreieckimpulse 73 an seinen Ausgängen 77 und 107 die nichtinvertierende und invertierende Spannung U77 und U107 (siehe Ziffer 108, 109, 7) bereit. Die Spannung U77 gelangt an den Umschalteingang 78 des Komparators 79 und die Spannung U107 an den Umschalteingang 78 des Komparators 80. An die Referenzeingänge 97 dieser Komparatoren wird die analoge invertierte Steuerspannung U98 (siehe Ziffer 108, 109, 7) gelegt. Bei Spannungsgleichheit der Spannungen U77, U107 mit U98 schalten die Komparatoren 79 und 80 um. Dadurch erscheinen an den nichtinvertierenden Ausgängen 81 und 82 die pulsweitenmodulierten Spannungen U81 und U82 (siehe Ziffer 110 und 111, 7). An den invertierenden Ausgängen 83 und 84 erscheinen die invertierten Spannungen von U81 und U82 (in 7 nicht dargestellt). 6 shows another construction variant of the symmetrical phase-shifting controller. In this controller variant provides the generator for symmetrical triangular pulses 73 at its exits 77 and 107 the non-inverting and inverting voltage U77 and U107 (see para 108 . 109 . 7 ) ready. The voltage U77 arrives at the changeover input 78 of the comparator 79 and the voltage U107 to the switching input 78 of the comparator 80 , To the reference entrances 97 These comparators will use the analogue inverted control voltage U98 (see para 108 . 109 . 7 ) placed. With voltage equality of the voltages U77, U107 with U98, the comparators switch 79 and 80 around. This will appear at the non-inverting outputs 81 and 82 the pulse width modulated voltages U81 and U82 (see paragraph 110 and 111 . 7 ). At the inverting outputs 83 and 84 the inverted voltages of U81 and U82 (in 7 not shown).
Der in 6 dargestellte Controller arbeitet im wesentlichen analog dem in 4 dargestellten Controller. An den Ausgängen 27, 28 des RS-Flip-Flops werden zwei phasenverschobene Spannungen U27 und U28 (siehe Ziffer 112 und 113, 7) bereitgestellt. Die Phasenverschiebung dieser Spannungen erfolgt um den Betrag +(φ1, φ2, φ3, φ4, φ5, φ6) und –(φ1, φ2, φ3, φ4, φ5, φ6), bezogen auf die Symmetrielinien 72. Die vollständigen Winkel der Phasenverschiebung betragen 2φ1, 2φ2, 2φ3, 2φ4, 2φ5, 2φ6. Der funktionelle Unterschied zwischen den beiden Controllern besteht darin, dass in der ersten Controllervariante (4) die langsam sich ändernde Analogsteuerspannung Ua invertiert wird und in der zweiten Variante die schnell sich ändernde Dreieckspannung U77 invertiert wird (6).The in 6 The controller shown operates essentially analogous to that in 4 represented controller. At the exits 27 . 28 of the RS flip-flop are two phase-shifted voltages U27 and U28 (see paragraph 112 and 113 . 7 ) provided. The phase shift of these voltages takes place by the amount + (φ1, φ2, φ3, φ4, φ5, φ6) and - (φ1, φ2, φ3, φ4, φ5, φ6), with respect to the symmetry lines 72 , The complete angles of the phase shift are 2φ1, 2φ2, 2φ3, 2φ4, 2φ5, 2φ6. The functional difference between the two controllers is that in the first controller variant ( 4 ) the slowly changing analog control voltage Ua is inverted and in the second variant the rapidly changing delta voltage U77 is inverted ( 6 ).
Die aus einem Digital-Analog-Wandler 116 bestehende vorgeschlagene Variante (siehe 8) arbeitet folgendermaßen:
An den Digitaleingang 117 des Digital-Analog-Wandlers 116 wird eine Gruppe digitaler Steuersignale gelegt. Diese Signale enthalten Informationen über die Geschwindigkeit eines oder mehrerer Ultraschallmotoren 1. Außerdem können sie Informationen zur Bewegungsrichtung der Ultraschallmotoren 1 enthalten. Der Digital-Analog-Wandler 116 wandelt die Gruppe digitaler Steuersignale in die an seinem Ausgang 118 anliegende Analogsteuerspannung Ua um, von der die Spannung auf den Eingang 25 des Blocks 9 gelangt. Wenn die Gruppe digitaler Steuersignale Informationen über die Bewegungsrichtung der Ultraschallmotoren 1 enthält, erscheint an den Ausgängen 119, 120 des Wandlers 116 ein Signal, das den entsprechenden Schalter 41 (1, 11, 12, 13) des Umschalters 13 einschaltet. Dadurch wird die entsprechende Bewegungsrichtung eines oder mehrerer der Ultraschallmotoren 1 veranlasst.The from a digital-to-analog converter 116 existing proposed variant (see 8th ) works like this:
To the digital input 117 of the digital-to-analog converter 116 a group of digital control signals is set. These signals contain information about the speed of one or more ultrasonic motors 1 , In addition, they can provide information on the direction of movement of the ultrasonic motors 1 contain. The digital-to-analog converter 116 converts the group of digital control signals into those at its output 118 applied analog control voltage Ua order, from which the voltage on the input 25 of the block 9 arrives. When the group of digital control signals information about the direction of movement of the ultrasonic motors 1 contains, appears at the outputs 119 . 120 of the converter 116 a signal indicating the appropriate switch 41 ( 1 . 11 . 12 . 13 ) of the switch 13 turns. As a result, the corresponding direction of movement of one or more of the ultrasonic motors 1 causes.
In der 9 dargestellten Variante ist der phasenschiebende Controller zweier symmetrischer Rechtecksignale als Formierungseinrichtung für Digitalsignale 123 ausgeführt. Auf den frequenzgebenden Eingang 26 der Formierungseinrichtung 123 wird die Synchronisierungsspannung Uf gelegt. An den Digitaleingang 117 der Formierungseinrichtung 123 wird eine Gruppe digitaler Steuersignale gelegt, die Informationen zur Geschwindigkeit eines oder mehrerer Ultraschallmotoren enthält. Diese Gruppe kann außerdem Informationen zur Bewegungsrichtung der Motoren enthalten. In the 9 the variant shown is the phase-shifting controller of two symmetrical rectangular signals as a forming device for digital signals 123 executed. On the frequency giving input 26 the forming device 123 the synchronization voltage Uf is set. To the digital input 117 the forming device 123 A set of digital control signals is provided containing information about the speed of one or more ultrasonic motors. This group may also contain information about the direction of movement of the motors.
Die Formierungseinrichtung 123 wandelt auf digitalem Wege die Synchronisierungsspannung Uf in zwei symmetrische Rechteckspannungen U27 und U28 um, deren Phasenverschiebung durch die Gruppe der digitalen Steuersignale vorgegeben wird, die an seinem Digitaleingang 117 anliegt. Die Änderung der Phasenverschiebung zwischen den Spannungen U27 und U28 erfolgt symmetrisch – bezogen auf die Symmetrielinie 72 – um den Winkel +(φ1, φ2, φ3) und –(φ1, φ2, φ3), wie in den Ziffern 62 und 63, 65 und 66, 68 und 69 in 3 dargestellt. Wenn die Gruppe digitaler Steuersignale Informationen zur Bewegungsrichtung der Ultraschallmotoren 1 enthalten, erscheint an den Ausgängen 119, 120 der Formierungseinrichtung 123 ein Signal, das einen der Schalter 41 (1, 11, 12, 13) des Ultraschallmotors einschaltet. Dies führt zum Einschalten der entsprechenden Bewegungsrichtung eines der Motoren 1.The forming device 123 digitally converts the synchronization voltage Uf into two square-wave symmetrical voltages U27 and U28 whose phase shift is given by the group of digital control signals present at its digital input 117 is applied. The change of the phase shift between the voltages U27 and U28 is symmetrical - with respect to the symmetry line 72 By the angle + (φ1, φ2, φ3) and - (φ1, φ2, φ3), as in the figures 62 and 63 . 65 and 66 . 68 and 69 in 3 shown. When the group of digital control signals information about the direction of movement of the ultrasonic motors 1 contained, appears at the outputs 119 . 120 the forming device 123 a signal that is one of the switches 41 ( 1 . 11 . 12 . 13 ) of the ultrasonic motor turns on. This leads to switching on the corresponding direction of movement of one of the motors 1 ,
Die Formierungseinrichtung 123 (siehe 9) kann mit dem Digital-Analog-Wandler 124, so wie in 10 abgebildet, verbunden sein. Dabei wird an den Eingang 57 des Digital-Analog-Wandlers 124 die analoge Steuerspannung Ua gelegt, diese wird vom Digital-Analog-Wandler 124 in ein Digitalsignal umgewandelt und an dessen Ausgang 125 gelegt, von dort gelangt es an den Eingang 117 der Formierungseinrichtung 123, die es in eine Gruppe digitaler Steuersignale umwandelt.The forming device 123 (please refer 9 ) can with the digital-to-analog converter 124 , as in 10 pictured, be connected. It will be at the entrance 57 of the digital-to-analog converter 124 The analog control voltage Ua placed, this is from the digital-to-analog converter 124 converted into a digital signal and at its output 125 from there it gets to the entrance 117 the forming device 123 which converts it into a group of digital control signals.
In der in 11 dargestellten Variante der vorgeschlagenen Vorrichtung wird an den Ausgang 16 (Ausgang 13 der Sekundärwicklung des Transformators 10) die Sammelelektrode 4 eines oder mehrerer Ultraschallmotoren 1 angeschlossen. Der Oszillator 2 nur eines Motors ist dabei in Reihe mit dem Element des Rückkopplungskreises 15 geschaltet. Dieser Motor bestimmt die Erregerfrequenz wo der sich selbst synchronisierenden Vorrichtung insgesamt. Die Sammelelektroden 4 der anderen Ultraschallmotoren 1 sind mit dem Ausgang 128 (Ausgang 127 der Zusatzsekundärwicklung des Transformators 10) verbunden. Die Elektroden sind mit keinem Element des Rückkopplungskreises 15 verbunden und haben keinen Einfluss auf die Erregerfrequenz wo der Vorrichtung.In the in 11 illustrated variant of the proposed device is connected to the output 16 (Output 13 the secondary winding of the transformer 10 ) the collecting electrode 4 one or more ultrasonic motors 1 connected. The oscillator 2 only one motor is in series with the element of the feedback loop 15 connected. This motor determines the excitation frequency where the self-synchronizing device as a whole. The collecting electrodes 4 the other ultrasonic motors 1 are with the exit 128 (Output 127 the additional secondary winding of the transformer 10 ) connected. The electrodes are not connected to any element of the feedback loop 15 connected and have no effect on the excitation frequency where the device.
Da in dieser Variante der Vorrichtung durch die Ultraschallmotoren 1 das bewegliche Element 3 in Bewegung versetzt wird, muss die Bewegungsrichtung der Motoren durch eine eindeutige Zuordnung der Erregerelektroden 5, 6 zu den Ausgängen 17, 18, wie es in 11 gezeigt ist, festgelegt werden.As in this variant of the device by the ultrasonic motors 1 the movable element 3 is set in motion, the direction of movement of the motors by a clear assignment of the exciter electrodes 5 . 6 to the exits 17 . 18 as it is in 11 shown.
Bei der in 12 gezeigten Vorrichtung haben die Ultraschallmotoren bewegliche Elemente. Deshalb können sie voneinander unabhängig angesteuert werden. Dazu sind die Sammelelektroden 4 aller Ultraschallmotoren 1 parallel mit den Ausgängen 16 (Ausgang 31 der Sekundärwicklung des Transformators 10) verbinden. Zum sequenziellen Betrieb der Ultraschallmotoren 1 besitzt der Umschalter 13 eine Gruppe unabhängiger Schalter 41. Beim Schließen eines der Schalter 41 ist der Oszillator eines der Motoren in Reihe mit einem Element des Rückkopplungskreises 15 geschaltet. Dieser Oszillator bestimmt die Erregerfrequenz wo der Vorrichtung.At the in 12 As shown, the ultrasonic motors have movable elements. Therefore, they can be controlled independently of each other. These are the collecting electrodes 4 all ultrasonic motors 1 parallel with the outputs 16 (Output 31 the secondary winding of the transformer 10 ) connect. For sequential operation of the ultrasonic motors 1 owns the switch 13 a group of independent switches 41 , When closing one of the switches 41 the oscillator is one of the motors in series with one element of the feedback loop 15 connected. This oscillator determines the excitation frequency where the device.
Die in 13 dargestellte selbstsynchronisierende Steuervorrichtung funktioniert folgendermaßen:
Über den Digitaleingang 135 des Controller-Prozessors 131 wird in seinen Speicher ein Programm aufgespielt, das Informationen über die vorgegebene Position des beweglichen Elementes 3 und seiner Geschwindigkeit enthält. Der Controller-Prozessor 131 stellt an seinem Ausgang 133 ein digitales Steuersignal oder eine Gruppe digitaler Steuersignale bereit, die über die Verbindungsleitung 137 auf den Eingang 57 des Blocks 9 oder an den Eingang 117 der Formierungseinrichtung 116 oder an den Eingang 117 der Formierungseinrichtung 123 gelangen. Außerdem wird am Ausgang 134 des Controllers ein Signal für die Bewegungsrichtung des beweglichen Elementes 3 bereitgestellt. Dieses Signal gelangt über die Verbindungsleitung 138 an den Eingang 46 oder an den Eingang 121 und 122 des Umschalters 13.In the 13 illustrated self-synchronizing control device works as follows:
Via the digital input 135 of the controller processor 131 a program is loaded into its memory containing information about the predetermined position of the movable element 3 and its speed contains. The controller processor 131 puts at its exit 133 provide a digital control signal or group of digital control signals over the trunk 137 on the entrance 57 of the block 9 or to the entrance 117 the forming device 116 or to the entrance 117 the forming device 123 reach. Besides, at the exit 134 of the controller, a signal for the direction of movement of the movable element 3 provided. This signal passes over the connection line 138 to the entrance 46 or to the entrance 121 and 122 of the switch 13 ,
Das Anlegen eines Steuersignals an den Eingang 57 oder den Eingang 117 führt zur Erregung der Vorrichtung auf der Arbeitsfrequenz wo eines der Ultraschallmotoren 1. Das bewegliche Element 3 des Motors beginnt sich in der durch den Controller 131 vorgegebenen Richtung zu bewegen. Durch die Bewegung des beweglichen Elementes 3 stellt der Geber 129 ein Signal zu dessen aktueller Positionslage bereit. Dieses Signal gelangt über die Verbindungs-leitung 136 auf den Eingang 132 des Controllers 131 und wird in ihm verarbeitet, wobei die Bewegungsparameter des beweglichen Elementes 3 mit den vorgegebenen Programmparametern verglichen werden. Während der Bewegung des beweglichen Elementes 3 korrigiert der Controller 131 das am Ausgang 133 anliegende Steuersignal und regelt damit die Geschwindigkeit des beweglichen Elementes 3 oder seine Beschleunigung mit der geforderten Genauigkeit. Beim Erreichen der vorgegebenen Position durch das bewegliche Element 3 schaltet der Controller 131 das Steuersignal ab.The application of a control signal to the input 57 or the entrance 117 leads to the excitation of the device at the working frequency where one of the ultrasonic motors 1 , The moving element 3 the engine starts in the by the controller 131 to move in the given direction. By the movement of the movable element 3 represents the giver 129 a signal to its current position position ready. This signal passes through the connection line 136 on the entrance 132 of the controller 131 and is processed in it, using the movement parameters of the movable element 3 be compared with the predetermined program parameters. During the movement of the moving element 3 the controller corrects 131 that at the exit 133 applied control signal and thus controls the speed of the movable element 3 or its acceleration with the required accuracy. When reaching the predetermined position by the movable element 3 the controller turns off 131 the control signal.
Die Anpassschaltung 139 dient zur Anpassung des durch den Controller 132 bereitgestellten analogen Steuersignals an den Eingang 57 des Blocks 9 oder der Wandlung durch den Controller 131 bereitgestellten Gruppe digitaler Signale mit dem Eingang 117 des Blocks 9 (116, 123).The matching circuit 139 is used to customize the by the controller 132 provided analog control signal to the input 57 of the block 9 or the conversion by the controller 131 provided group of digital signals with the input 117 of the block 9 ( 116 . 123 ).
In der vorgeschlagenen Steuervorrichtung wird die Synchronisierungsfrequenz durch die Phasenverschiebung zwischen der Erregerspannung und den durch den Oszillator 2 fließenden Strom des Ultraschallmotors 1 bestimmt. Die Phasenverschiebung wiederum wird durch die mechanischen Parameter des Oszillators 2 bestimmt, solchen wie der Elastizität des Oszillators des Ultraschallmotors und der durch die Last des Ultraschallmotors 1 in den Oszillator zusätzlich eingebrachte Elastizität. Diese Parameter bestimmen auch die Arbeitsfrequenz wo des Ultraschallmotors. Deshalb führt die Änderung der Temperatur des Oszillators oder der Last zu keiner Verschiebung der Erregerfrequenz der Vorrichtung auf dem Frequenzdiagramm des Ultraschallmotors. Die Frequenz entspricht immer der Arbeitsfrequenz wo des Ultraschallmotors.In the proposed control device, the synchronization frequency is determined by the phase shift between the excitation voltage and that through the oscillator 2 flowing current of the ultrasonic motor 1 certainly. The phase shift, in turn, is determined by the mechanical parameters of the oscillator 2 determined, such as the elasticity of the oscillator of the ultrasonic motor and by the load of the ultrasonic motor 1 additional elasticity introduced into the oscillator. These parameters also determine the working frequency where of the ultrasonic motor. Therefore, the change in the temperature of the oscillator or the load does not result in a shift of the excitation frequency of the device on the frequency diagram of the ultrasonic motor. The frequency always corresponds to the working frequency where of the ultrasonic motor.
Dies stabilisiert die Geschwindigkeit V(n) des beweglichen Elementes 3 des Ultraschallmotors 1 und erweitert den Temperatureinsatzbereich. Die Steuerung des Leistungsverstärkers, d. h. der Geschwindigkeit V(n) des beweglichen Elementes 3 des Ultraschallmotors 1, in der vorgeschlagenen Vorrichtung erfolgt mittels zweier phasenschiebender Rechteckspannungen. Dies ermöglicht einen hohen Wirkungsgrad des Leistungsverstärkers der Vorrichtung. Außerdem ändert sich bei einer Temperaturänderung nicht der Wirkungsgrad des Ultraschallmotors, da die Erregerfrequenz der Vorrichtung ständig der Arbeitsfrequenz des Ultraschallmotors wo entspricht.This stabilizes the speed V (n) of the movable element 3 of the ultrasonic motor 1 and extends the temperature range. The control of the power amplifier, ie the speed V (n) of the moving element 3 of the ultrasonic motor 1 , in the proposed device by means of two phase-shifting rectangular voltages. This allows a high efficiency of the power amplifier of the device. In addition, the efficiency of the ultrasonic motor does not change with a temperature change, since the excitation frequency of the device constantly corresponds to the operating frequency of the ultrasonic motor where.
Außerdem erweitert sich der mechanische Lastbereich des Ultraschallmotors, da in diesem Fall die Erregerfrequenz der Vorrichtung ständig der Arbeitsfrequenz des Ultraschallmotors wo entspricht. Zudem erhöht sich die Betriebsstabilität des Ultraschallmotors in geschlossenen Regelsystemen, da für seine stabile Funktion nur geringere Verstärkungsfaktoren im Regelsystem erforderlich sind. Schließlich erhöht sich die Stabilisierungsgenauigkeit der Geschwindigkeit des beweglichen Elementes und seine Positionierungsgenauigkeit.In addition, the mechanical load range of the ultrasonic motor expands, since in this case the excitation frequency of the device constantly corresponds to the operating frequency of the ultrasonic motor where. In addition, the operating stability of the ultrasonic motor increases in closed-loop control systems, since its stable function requires only lower amplification factors in the control system. Finally, the stabilization accuracy of the speed of the movable member and its positioning accuracy increases.
BezugszeichenlisteLIST OF REFERENCE NUMBERS
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11
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Ultraschallmotorultrasonic motor
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22
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Piezoelektrischer OszillatorPiezoelectric oscillator
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33
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Bewegliches ElementMoving element
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44
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Sammelelektrode des Oszillators 2 Collecting electrode of the oscillator 2
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5, 65, 6
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Erregerelektroden des Oszillators 2 Exciter electrodes of the oscillator 2
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77
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Hilfselektroden des Oszillators 2 Auxiliary electrodes of the oscillator 2
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88th
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LeistungsbrückenverstärkerPower bridge amplifier
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99
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Erregerblock für LeistungsbrückenverstärkerExciter block for power bridge amplifier
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1010
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SummationstransformatorSumming transformer
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11, 1211, 12
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Varianten der AusgangsbandfilterVariants of the output band filter
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1313
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RichtungswahlschalterDirection selector
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1414
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RückkopplungskreisFeedback circuit
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1515
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Element des RückkopplungskreisesElement of the feedback loop
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16, 17, 1816, 17, 18
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Ausgänge zum Anschluss des UltraschallmotorsOutputs for connecting the ultrasonic motor
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19, 2019, 20
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Halbbrückenverstärker des LeistungsbrückenverstärkersHalf-bridge amplifier of the power bridge amplifier
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21, 2221, 22
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Eingänge der Halbbrückenverstärker 19, 20 Inputs of the half-bridge amplifiers 19 . 20
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23, 2423, 24
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Ausgänge der Halbbrückenverstärker 19, 20 Outputs of the half-bridge amplifiers 19 . 20
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2525
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Analogsignaleingang des Erregerblocks 9 Analog signal input of the exciter block 9
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2626
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Frequenzgebender Eingang des Erregerblocks 9 Frequency giving input of the exciter block 9
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27, 2827, 28
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Ausgänge des Blocks 9 Outputs of the block 9
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29, 3029, 30
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Eingänge des Transformators 10 Inputs of the transformer 10
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31, 3231, 32
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Ausgänge des Transformators 10 Outputs of the transformer 10
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33, 3433, 34
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Eingänge des Bandfilters 11 Inputs of the band filter 11
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35, 3635, 36
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Ausgänge des Bandfilters 11 Outputs of the band filter 11
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3737
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Eingang des Filters 12 Input of the filter 12
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3838
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Ausgang des Filters 12 Output of the filter 12
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3939
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Induktivitätsspule des Bandfilters 11 oder 12 Inductance coil of the band filter 11 or 12
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4040
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Kondensator des Bandfilters 11 oder 12 Capacitor of the band filter 11 or 12
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4141
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Schalter des Umschalters 13 Switch of the switch 13
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4242
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Steuerelektroden des Umschalters 13 Control electrodes of the switch 13
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4343
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Sammelelektroden des Umschalters 13 Collecting electrodes of the changeover switch 13
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4444
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Potentialelektroden des Umschalters 13 Potential electrodes of the switch 13
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4545
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Logikelement des Umschalters 13 Logic element of the switch 13
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4646
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Steuereingang oder Gruppe von Eingängen des Logikelementes 45 Control input or group of inputs of the logic element 45
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4747
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Ausgänge des Logikelementes 45 Outputs of the logic element 45
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4848
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Eingang des Rückkopplungskreises 15 Input of the feedback circuit 15
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4949
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Ausgang des Rückkopplungskreises 14 Output of the feedback circuit 14
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5050
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Signalfilter des RückkopplungskreisesSignal filter of the feedback loop
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5151
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Phasenschieberphase shifter
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5252
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Signalverstärker des RückkopplungskreisesSignal amplifier of the feedback circuit
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5353
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Eingang des Elementes des Rückkopplungskreises 15 Input of the element of the feedback circuit 15
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5454
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Ausgang des Elementes Rückkopplungskreises 15 Output of the element feedback loop 15
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5555
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Widerstand des Elementes des Rückkopplungskreises 15 Resistance of the element of the feedback loop 15
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5656
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Kondensator des Elementes des Rückkopplungskreises 15 Capacitor of the element of the feedback circuit 15
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5757
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Eingang für das äußere SteuersignalInput for the external control signal
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5858
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Signaleingang zur Richtungssteuerung des UltraschallmotorsSignal input for directional control of the ultrasonic motor
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5959
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Potentialschiene der SpannungsversorgungPotential rail of the power supply
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6060
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Sammelschiene der SpannungsversorgungBusbar of the power supply
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61...7161 ... 71
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Spannungsverläufevoltage curves
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7272
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Symmetrielinien der symmetrisch phasenschiebenden SpannungSymmetry lines of the symmetrical phase-shifting voltage
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7373
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Generator für symmetrische DreieckimpulseGenerator for symmetrical triangular pulses
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7474
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RechteckimpulsgeneratorRectangular pulse generator
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7575
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Ausgang des Generators 74 Output of the generator 74
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7676
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Integratorintegrator
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7777
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Ausgang des Integrators 76 Output of the integrator 76
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7878
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Umschalteingang des Komparators 79 oder 80 Switching input of the comparator 79 or 80
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79, 8079, 80
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FormierungskomparatorenFormierungskomparatoren
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81, 8281, 82
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Nichtinvertierende Komparatorenausgänge 79, 80 Noninverting comparator outputs 79 . 80
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83, 8483, 84
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Invertierende Ausgänge der Komparatoren 79, 80 Inverting outputs of the comparators 79 . 80
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85...88.85 ... 88th
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Flankendetektorenedge detectors
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89...9289 ... 92
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Ausgänge der Flankendetektoren 85...88 Outputs of the edge detectors 85 ... 88
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93, 9493, 94
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RS-Flip-FlopsRS flip-flop
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9595
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AnalogsignalverstärkerAnalog signal amplifier
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9696
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Nichtinvertierender Verstärkungsausgang des Verstärkers 95 Non-inverting gain output of the amplifier 95
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9797
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Referenzeingänge der Komparatoren 79, 80 Reference inputs of the comparators 79 . 80
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9898
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Invertierender Verstärkungsausgang des Verstärkers 95 Inverting gain output of the amplifier 95
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99...10699 ... 106
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Spannungsverläufevoltage curves
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107107
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Invertierender Ausgang des Generators 73 Inverting output of the generator 73
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108...115108 ... 115
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Spannungsverläufevoltage curves
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116116
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Digital-Analog-WandlerDigital to analog converter
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117117
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Digitaleingang des Wandlers 116 oder der Formierungseinrichtung 123 Digital input of the converter 116 or the forming device 123
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118118
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Analogausgang des Wandlers 116 Analogue output of the converter 116
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119; 120119; 120
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Zusatzausgänge des Wandlers 116 Additional outputs of the converter 116
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121, 122121, 122
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Ausgänge des Umschalters 13 Outputs of the changeover switch 13
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123123
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Formierungseinrichtung für DigitalsignaleForming device for digital signals
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124124
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Analog-Digital-WandlerAnalog to digital converter
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125125
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Digitalausgang des Wandlers 124 Digital output of the converter 124
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126, 127126, 127
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Ausgänge der Zusatzwicklung des Transformators 10 Outputs of the additional winding of the transformer 10
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128128
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Zusatzausgang der SteuervorrichtungAdditional output of the control device
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129129
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Geber für die Position oder die Geschwindigkeit des beweglichen Elementes 3 Encoder for the position or speed of the moving element 3
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130130
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Interpolator des Gebers 129 Interpolator of the encoder 129
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131131
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Controller-Prozessor zur Regelung der Position oder der Geschwindigkeit des beweglichen Elementes 3 Controller processor for controlling the position or velocity of the moving element 3
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132132
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Signaleingang des Controllers 131 für den Geber 129 oder den Interpolator 130 Signal input of the controller 131 for the giver 129 or the interpolator 130
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133133
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Steuersignalausgang des Controllers 131 Control signal output of the controller 131
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134134
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Signalausgang für die Bewegungsrichtung des Controllers 131 Signal output for the direction of movement of the controller 131
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135135
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Digitaleingang des Controllers 131 Digital input of the controller 131
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136136
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Verbindungsleitung des Controllers 131 mit dem Interpolator 130 und dem Geber 129 Connection line of the controller 131 with the interpolator 130 and the giver 129
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137137
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Verbindungsleitung des Controllers 131 mit dem Block 9 Connection line of the controller 131 with the block 9
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138138
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Verbindungsleitung des Controllers 131 mit dem Umschalter 13 Connection line of the controller 131 with the switch 13
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139139
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Anpassschaltung des Controllers 131 an den Block 9 Adaptation of the controller 131 to the block 9
