DE1286627B

DE1286627B - Rueckgekoppelter Hochfrequenzgenerator mit einem piezoelektrischen Schwinger

Info

Publication number: DE1286627B
Application number: DE1964B0075964
Authority: DE
Inventors: Shoh Andrew
Original assignee: Branson Ultrasonics Corp
Current assignee: Branson Ultrasonics Corp
Priority date: 1963-03-18
Filing date: 1964-03-18
Publication date: 1969-01-09
Also published as: US3443130A; US3293456A; GB1062794A; US3526792A

Description

1 2

Die Erfindung bezieht sich auf einen rückgekoppelten erwärmung dienen, an sich schon bekannt, in der Hochfrequenzgenerator mit einem piezoelektrischen Zuleitung zur Belastung einen Rückkopplungstrans-Schwinger im Ausgangskreis eines Verstärkers zur formator anzuordnen.

Ultraschallerzeugung, wie er z. B. bei Ultraschall- Die Erfindung wird im folgenden an Hand schema-

einrichtungen Anwendung finden kann, die zur 5 tischer Zeichnungen an Ausführungsbeispielen näher Reinigung von Gegenständen in einem Flüssigkeitsbad erläutert, dienen. F i g. 1 und 2 zeigen zwei mögliche Prinzipschalt-

Bei den bisher üblichen Hochfrequenzgeneratoren bilder für einen erfindungsgemäßen Hochfrequenzdieser Art ist die vom Schwinger abgegebene Leistung generator; in starkem Maße abhängig von der jeweiligen Belastung io Fig. 3 zeigt den Scheinwiderstandsverlauf eines des Schwingers, beispielsweise von der dem Schwinger piezoelektrischen Schwingers in Abhängigkeit von der zugeordneten Reinigungsflüssigkeit od. dgl. Frequenz.

Es ist Aufgabe der Erfindung, einen rückgekoppelten Der piezoelektrische Schwinger 28 nach den F i g. 1

Hochfrequenzgenerator für einen piezoelektrischen und 2 umfaßt in seinem Ersatzschaltbild eine durch Schwinger zur Ultraschallerzeugung zu schaffen, bei 15 den Kondensator Co angedeutete belastungsunabdem unabhängig vom Belastungszustand des piezo- hängige Scheinwiderstandskomponente, die parallel elektrischen Schwingers ein maximaler Wirkungsgrad geschaltet ist zu einer belastungsabhängigen Scheinder Umwandlung in elektrische Energie in mecha- Widerstandskomponente, welche dargestellt ist durch nische Schwingungsenergie erzielt wird. die Reihenschaltung einer Induktivität 30, eines Kon-

Diese Aufgabe wird, ausgehend von einem Generator ao densators 32 und eines Widerstandes 34. Diese Reihender eingangs erwähnten Art, erfindungsgemäß gelöst schaltung stellt das Ersatzschaltbild der Last dar, an durch einen Rückkopplungstransformator, dessen welche der Schwinger Ultraschallenergie abstrahlt. Primärwicklung in die Zuleitung zu dem Schwinger In Fig. 3 ist der Scheinwiderstand des Schwingers

eingeschaltet ist und dessen Sekundärwicklung mit in Abhängigkeit von der Frequenz dargestellt. Die einem insbesondere einstellbaren Widerstand und dem as Kurve 24 entspricht der Amplitude des Ultraschall-Eingang des Verstärkers parallel geschaltet ist, und der signals für den Fall, daß der Schwinger Energie an eine Sekundärkreis des Rückkopplungstransformators über Last abstrahlt, ohne daß eine Reflexion auftritt. Bei einen Kondensator mit dem Ausgangskreis verbunden der mit fo bezeichneten Frequenz, bei der die Ampliist. Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen der erfin- tude des Scheinleitwertes einen maximalen Wert dungsgemäßen Anordnung ergeben sich aus den 30 besitzt, ist die Amplitude der an die reflexionsfreie Unteransprüchen. Last abgestrahlten Ultraschallenergie ein Maximum.

Durch die erfindungsgemäße Maßnahme stimmt Wenn der Schwinger Energie an eine Last abstrahlt, unabhängig vom Belastungszustand die jeweilige bei der Reflexionen auftreten, wie es bei den meisten Oszillatorfrequenz immer mit der Frequenz des Ultraschallprozessen der Fall ist, beispielsweise auch piezoelektrischen Schwingers überein, bei welchem 35 bei der Einwirkung solcher Wandler auf einen mit dieser einen maximalen Wirkungsgrad der Umwand- einer Reinigungsflüssigkeit gefüllten Behälter, weicht lung elektrischer Energie in mechanische Schwingungs- der elektrische Scheinleitwert des belasteten Schwinenergie aufweist. Es wird bei der erfindungsgemäßen gers von dieser Kurve 24 ab und nimmt etwa die Schaltung, nämlich der über den Kondensator durch Charakteristik nach der Kurve 26 ein. Die verschieden Widerstand fließende Strom, derjenige Teil des 40 denen Spitzen der Scheinleitwertkurve 26 repräsendurch den Transformator in dem Widerstand erzeugten tieren verschiedene Resonanzerscheinungen, die in Stroms kompensiert, welcher der belastungsunabhän- dem belasteten Wandler auftreten. Wenn die Belastung gigen Widerstandskomponente des Schwingers ent- des Wandlers variiert, z. B. infolge von Änderungen spricht. der Standhöhe der zu beschallenden Flüssigkeit,

Bei Hochfrequenzröhrengeneratoren mit einem 45 verlagern sich die Spitzen der Kurve 26 zu anderen magnetostriktiven Schwinger zur Ultraschallerzeugung Frequenzen, und außerdem ändert sich ihre Amplitude, im Belastungskreis, dem die Rückkopplungsspannung Wenn z. B. die Standhöhe der Flüssigkeit ansteigt, über einen Rückkopplungskreis entnommen wird, verlagern sich die Spitzen der Scheinleitwertkurve 26 wurde an sich bereits schon vorgeschlagen, in der zu niedrigeren Frequenzen, und sie werden zahlreicher; Zuleitung zum magnetostriktiven Schwinger eine 50 die Spitzen 26a, 26b und 26c bewegen sich über die Spule anzuordnen, die mit einer im Rückkopplungs- Spitze der Kurve 24 hinweg in Richtung auf niedrigere kreis liegenden Reihenspule gekoppelt ist, derart, daß Frequenzen. Bei einer ständigen Steigerung der zwischen dem die Spule durchfließenden Strom und Standhöhe der Flüssigkeit nähert sich die Kurve 26 dem den Schwinger durchfließenden Strom ein der Kurve 24 an.

frequenzunabhängiger Zusammenhang besteht, wobei 55 Wenn ein Schwinger so belastet wird, daß er eine in den Belastungskreis in Reihe mit dem magneto- Scheinleitwertcharakteristik gemäß Kurve 26 zeigt, striktiven Schwinger und der genannten Spule ein und zwar bei der Frequenz /1, welche der Resonanz-Reihenkondensator aufgenommen ist, der mit den im spitze 26 c? bei maximalem Scheinleitwert entspricht, Belastungskreis liegenden Induktivitäten auf die weist der Schwinger einen hohen Wirkungsgrad auf, Eigenfrequenz des magnetostriktiven Schwingers ab- 60 d. h., er strahlt im wesentlichen eine maximale Ultragestimmt ist. Mit dieser Maßnahme nach diesem schallenergiemenge an die Last ab. Aus diesem Grunde älteren Vorschlag wird damit das gleiche Ergebnis wie ist ein Betrieb bei der Frequenz /1 erwünscht. Wenn durch die erfindungsgemäße Schaltung für piezo- sich die Belastung des Schwingers ändert, so daß sich elektrische Schwinger erreicht, nämlich eine unab- die Spitze 26d zu niedrigeren Frequenzen verlagert hängig vom Belastungszustand bleibende Überein- 65 und ihre Amplitude abnimmt, wobei sich die Spitze Stimmung der Oszillatorfrequenz mit der Eigen- 26a in Richtung auf die Spitze der Kurve 24 verlagert, frequenz des Schwingers. Schließlich ist es bei Leistungs- wird ein hoher Wirkungsgrad bei der der verlagerten generatoren, wie sie beispielsweise zur Hochfrequenz- Spitze 26a entsprechenden Frequenz erzielt.

3 4

Gemäß F i g. 1 wird die Ausgangsspannung des sationskondensators und des Transformators Tl so

Verstärkers 36 von den Ausgangsklemmen 38 und 40 wählt bzw. einstellt, daß
der Primärwicklung 46 eines Transformators Π zu- κκτίι\τλ\

geführt und gelangt über diese Wicklung zu den ^{Cc =} CoI(NIjNl), (2)

Klemmen 42 und 44 des Schwingers 28. 5 ^wobei

Die Sekundärwicklung 48 des Transformators Tl Cc — Kapazität des Kompensationskonden-

ist induktiv mit der Primärwicklung 46 gekoppelt. Ein sators Cc,

einstellbarer Widerstand Rs überbrückt die Enden der co = Kapazität des Kondensators Co und

Sekundärwicklung 48 zwischen den Klemmen 52 _N2jm _{= Verhältnis der} Sekundärwicklungswindun-

^u" . ' » _x ... ., , .„ . , ^l0 gen zu den Primärwicklungswindungen des

Die Transformatorenwicklungen 46 und 48 sind so Tv„„of„,.™„t~,.„ rt

. ι * η τ -»-»ι *·ι· f-i ι irdnaiormdiurs 1i,

gekoppelt, daß die Phase des induzierten Stroms in der

Sekundärwicklung 48 um 180° gegenüber der Phase so hebt der durch den Widerstand Rs fließende

des in der Primärwicklung fließenden Stroms ver- Kompensationsstrom denjenigen Teil des induzierten

schoben wird. Somit induziert der der Primärwick- 15 Stroms auf, welcher dem Erregerstrom entspricht, der

lung 46 an der Klemme 50 zugeführte Strom einen dem belastungsunabhängigen Scheinwiderstand des

Strom, der aus der Sekundärwicklung 48 an der Schwingers zugeführt wird. Der durch den Widerstand

Klemme 52 austritt. fließende resultierende Strom entspricht dann sowohl

Ein verstellbarer Kompensationskondensator Cc bezüglich seiner Phase als auch seiner Stärke dem

liegt zwischen der Verbindungsstelle der Klemmen 38 so durch den belastungsabhängigen Scheinwiderstand

und 42 und der Klemme 56. Der Kondensator Cc des belasteten Schwingers fließenden Strom,

gibt an den Widerstand Rs einen Kompensationsstrom Das Windungsverhältnis N2JN1 des Transformators

ab, der gegenüber demjenigen Teil des induzierten wird so gewählt, daß durch den Widerstand ifo ein

Stroms phasenverschieden ist, welchen der Trans- genügend starker Strom fließt, um eine erhebliche

formatorn dem Widerstand in Abhängigkeit von 45 Rückkopplungsspannung zwischen den Klemmen 56

dem Strom zuführt, welcher durch den belastungs- und 52 zu erzeugen. Die Kapazität des Kompen-

unabhängigen Kondensator Co fließt. sationskondensators Cc wird dann aus Gleichung (1)

Der Höchstwert des Widerstandes Rs entspricht berechnet. Die Schaltung nach F i g. 1 wird dann mit

vorzugsweise folgender Gleichung: einem Prüf kondensator aufgebaut, der die gleiche

30 Kapazität hat wie der gemessene Wert des Konden-

RsI(NlINl) ² <e X (Co). (1) sators Co und an Stelle des eigentlichen Schwingers

zwischen den Klemmen 42 und 44 angeschlossen wird.

Hierin ist ^ⁿ ^'^e Klemmen 38 und 40 wird eine Prüfspannung

angelegt. Die Frequenz dieser Prüfspannung ist

its der maximale Wert des Widerstandes, 35 vorzugsweise die gleiche wie die mittlere Betriebs-

.„,.„ . _Tr , ... . , „,. , ,, , frequenz fo des Schwingers. Der Kompensations-

N2IN1 das Verhältnis der Windungszahl der _kondensator _Cc _{wird dann so} eingestellt, daß eine

Sekundärwicklung zur Windungszahl der _minimale Spannung an dem Widerstand Rs erscheint.

Primärwicklung des Transformators 71, _{Sobald die Schaltung nach F} i g. 1 in dieser Weise

X(Co) der Scheinwiderstand des Kondensators Co 40 eingestellt ist, gleicht der durch den Widerstand Rs

innerhalb des Betriebsfrequenzbereiches. fließende Kompensationsstrom den induzierten Strom

aus, welcher von der belastungsunabhängigen Scheinwiderstandskomponente des belasteten Schwingers

Für einen optimalen Betrieb ist es erwünscht, daß herrührt.

das Glied auf der rechten Seite der Gleichung (1) 45 Gemäß F i g. 1 wird eine Kompensationsindukmindestens um das lOfache größer ist als das linke tivitätüc vorzugsweise zwischen den Verstärker-Glied. Wenn diese Bedingung erfüllt ist, ist der Strom, ausgangsklemmen 38 und 40 geschaltet, um den welcher von dem Kompensationskondensator aus kapazitiven Strom auszugleichen, der dem Verstärker durch den Widerstand fließt, im wesentlichen kapazitiv. durch die Kondensatoren Co und Cc entnommen wird. Die von der Verstärkerausgangsklemme 40 abge- 50 Die am Widerstand Rs erscheinende Rückkopplungswandte Primärwicklungsklemme 50 und die von dem spannung entspricht dem Augenblickswert des be-Kompensationskondensator abgewandte Sekundär- lastungsabhängigen Scheinwiderstandes des belasteten wicklungsklemme 52 sind an eine gemeinsame Erd- Schwingers. Die Rückkopplungsspannung kann daher leitung 54 angeschlossen. dazu benutzt werden, um automatisch die Frequenz Wenn der Verstärker 36 während des Betriebs eine 55 der dem Schwinger zwischen den Klemmen 38 und 40 Wechselspannung abgibt, fließt der gesamte vom zugeführten Erregerspannung so abzustimmen, daß Verstärker an den Schwinger 28 abgegebene Erreger- ständig ein hoher Wirkungsgrad entsprechend dem strom durch die Primärwicklung 46 des Transforma- Augenblickswert der Schwingerbelastung erzielt wird, tors. Hierbei führt der Transformator Tl dem Wider- Die automatische Abstimmung erfolgt in der Weise, stand Rs einen induzierten Strom zu, von dem man 60 daß die am Widerstand Rs erscheinende Rückkoppannehmen kann, daß er einen belastungsunabhängigen lungsspannung zwischen den Verstärkereingangsklem-Teil umfaßt, welcher dem Erregerstrom proportional men 58 und 60 angelegt wird. Der Betrieb des Oszillaist, der dem belastungsunabhängigen Kondensator Co tors wird dadurch eingeleitet und geregelt, daß die des Schwingers 28 zugeführt wird, sowie einen be- Amplitude der den Verstärkereingangsklemmen 58 lastungsabhängigen Teil, welcher dem Erregerstrom 65 und 60 zugeführten Rückkopplungsspannung verstellt proportional ist, der dem belastungsabhängigen Schein- wird, was durch Änderung des Widerstandes Rs widerstand des Schwingers 28 zugeführt wird. erfolgt; eine Vergrößerung dieses Widerstandes führt Wenn man die elektrischen Werte des Kompen- zu einer Erhöhung der Rückkopplungsspannung.

5 6

Für einen optimalen Betrieb hat der Verstärker 36 In vielen Fällen ergeben sich bezüglich des Scheineine im wesentlichen konstante Empfindlichkeit über leitwerts des belasteten Wandlers mehrere Resonanzden Frequenzbereich, innerhalb dessen der Schwinger punkte, wie sie in F i g. 3 als Spitzen 26a, 26b und einen hohen Wirkungsgrad aufweist, wenn die Last 26d dargestellt sind. Es hat sich jedoch gezeigt, daß zwischen ihren betriebsmäßigen Grenzen variiert. 5 dann, wenn der Rückkopplungsgrad richtig eingestellt Dieser Frequenzbereich liegt gemäß F i g. 3 zwischen ist, die Amplitude der auf die belastungsabhängige den Frequenzen fa und fb. Der Verstärker 36 besitzt Komponente des Schwingerstroms zurückzuführenden vorzugsweise auch eine gleichmäßige Phasencharakte- Rückkopplungsgröße ausreicht und die richtige Phase ristik, und zwar im Idealfalle die Phasenverschiebung besitzt, so daß ein Schwingen an einer der höchsten Null zwischen der Eingangsspannung und der Aus- io Spitzen erzwungen wird, z. B. einer der Spitzen 26a gangsspannung innerhalb des gleichen Frequenz- und 26 d, die der Spitze der Kurve 24 am nächsten bereichs. Bei einem Schwinger, bei dem die in F i g. 3 benachbart sind. Somit schwingt der Rückkopplungsbei fo angegebene Resonanz bei etwa 25 kHz eintritt, oszillator von Natur aus mit einer Frequenz, bei der kann die gewünschte Bandbreite für den Verstärker 36 sich ein hoher Wirkungsgrad ergibt, z. B. mit der zwischen den Frequenzen fa und fb nach Fig. 3 15 Frequenz /1 nach Fig. 3.

bis herab zu 10 kHz betragen. Wenn jedoch zwei oder mehr Spitzen der Scheinleit-

Während des Betriebs schwingt der Rückkopplungs- wertkurve 26 nach F i g. 3 relativ hoch sind, wie es oszillator nach F i g. 1 dann, wenn das den Eingangs- z. B. bei den Spitzen 26d und 26a der Fall ist, kann klemmen 58 und 60 zugeführte Rückkopplungssignal der Oszillator intermittierend zunächst bei der einen mit der Verstärkerausgangsspannung phasengleich ist, 20 Resonanzfrequenz und dann bei der anderen Resonanzwobei angenommen ist, daß die Phasenverschiebung frequenz arbeiten, d. h. mit der Frequenz /1 oder der des Verstärkers in der beschriebenen Weise gleich Frequenz/2. Jedoch ist der Wirkungsgrad bei der Null ist. Um die Schwingungen aufrechtzuerhalten, Spitze 26a bzw. der Frequenz/2 im wesentlichen muß die Verstärkung zwischen den Verstärkereingangs- ebenso hoch wie bei der Frequenz/1, so daß ständig klemmen und der Sekundärwicklung 48 mindestens 25 ein hoher Wirkungsgrad erzielt wird, gleich 1 sein. Wenn sich die Schwingerbelastung in der beschrie-

Die Amplitude des Rückkopplungssignals ist pro- benen Weise ändert und wenn sich die Scheinleitwertportional zur Stärke des durch die belastungsabhängige Resonanzspitzen gemäß F i g. 3 verlagern, verschiebt Komponente des . Schwingers fließenden Stroms. sich die Betriebsfrequenz des Oszillators nach F i g. 1 Während des Betriebs an den Spitzen der Schein- 30 augenblicklich entsprechend der Änderung der Bewiderstandskurve 26 nach F i g. 3 nimmt der Schwin- lastung.

ger einen starken Erregerstrom auf, dessen relative Bei der Schaltung nach F i g. 1 wird eine praktisch

Größe der relativen Amplitude der Scheinleitwert- vernachlässigbare geringe Erregerleistung verbraucht, spitzen proportional ist, so daß der Schwinger erheblich um die dem Verstärkereingang zugeführte Rückmehr Ultraschallenergie abstrahlt als beim Betrieb 35 kopplungsspannung zu erzeugen. Die Reihenschaltung, außerhalb der Spitzen der Kurve 26. Wenn dieser die den Kompensationskondensator und den Widerstarke Strom durch die Primärwicklung 46 des stand Rs umfaßt, bietet dem Verstärker einen hohen Transformators fließt, hat die am Widerstand Rs Scheinwiderstand dar, und durch die Primärwicklung erscheinende Rückkopplungsspannung eine große des Transformators wird ein kleiner Scheinwiderstand Amplitude. Der Widerstand Rs wird gewöhnlich so 40 in Reihe mit dem Schwinger geschaltet. Somit wird im eingestellt, daß die Amplitude des Rückkopplungs- wesentlichen die ganze Ausgangsspannung des Versignals genügend groß ist, um ein Schwingen nur an stärkers dazu verwendet, den Schwinger zu erregen, den wenigen größeren Spitzen, z. B. den Spitzen 26a Die in dem Rückkopplungsoszillator entwickelte und 26d und gegebenenfalls an der Spitze 26b, zu Rückkopplungsspannung der automatisch abgestimmbewirken. 45 ten Spannungsquelle nach F i g. 1 variiert gegenüber

Die zum Schwingen nötige Phase des Rückkopp- der Spannung an der gemeinsamen Erdleitung 54. lungssignals wird erreicht, wenn der durch die be- Eine solche Spannung ist geeignet, direkt an einen lastungsabhängige Komponente des Schwingers 28 Verstärker 36 angelegt zu werden, der eine geerdete fließende Strom phasengleich mit der an die Klemmen Eingangsklemme 60 aufweist.

42 und 44 des Schwingers angelegten Erregerspannung 50 Die Schaltung nach F i g. 2 umfaßt einen Gegenist. Es hat sich gezeigt, daß dann, wenn der belastete taktverstärker 62 mit Ausgangsklemmen 64 und 66 Schwinger in seiner Scheinleitwertscharakteristik nur und Eingangsklemmen 68 und 70. Der Gegentakteine einzige große Spitze aufweist, und zwar ähnlich verstärker 62 wird durch eine Eingangsspannung der einzigen Spitze der idealisierten Kurve 24 nach betätigt, die zwischen den Eingangsklemmen 68 und 70, Fig. 3, die Phasengleichheit bei der Frequenz dieser 55 d. h. symmetrisch zur Erdleitung angelegt wird. Eine einzigen Spitze eintritt. Somit arbeitet der Oszillator solche abgeglichene Rückkopplungsspannung kann automatisch in erster Linie bei der dieser einzelnen leicht auf eine Weise entwickelt werden, die dem an hohen Spitze zugeordneten Frequenz, bei der ein hoher Hand von F i g. 1 beschriebenen Verfahren ähnelt, Wirkungsgrad gegeben ist. und zwar mit Hilfe einer Schaltung, die sich von der-

Wenn sich die Belastung des Schwingers ändert, so 60 jenigen nach F i g. 1 nur durch die Verwendung des daß sich die Frequenz verschiebt, bei welcher der hohe Gegentaktverstärkers 62 und eines Transformators T2 Scheinleitwert auftritt, verlagert sich die Frequenz, mit einer in der Mitte angezapften Sekundärwicklung mit der die Schaltung nach F i g. 1 schwingt, äugen- unterscheidet.

blicklich entsprechend der Änderung der Schwinger- In Fig. 2 liegt die Primärwicklung72 des Transbelastung. Auf diese Weise wird der Schwinger 65 formators T2 zwischen der Verstärkerausgangsklemme kontinuierlich automatisch mit derjenigen Frequenz 66 und der Erdungsklemme 44 und ist mit dem Schwinerregt, bei welcher sich ein hoher Wirkungsgrad ger 28 in Reihe geschaltet. Die Sekundärwicklung 74 ergibt. des Transformators ist mit der Primärwicklung 72 in

der gleichen Weise gekoppelt, wie die Wicklungen 46 und 48 des Transformators Ti nach F i g. 1 gekoppelt sind. Die Mittelanzapfung 76 der Sekundärwicklung 74 ist mit einer gemeinsamen Rückleitung 75 verbunden, und der Widerstand Rs ist zwischen der Mittelanzapfung 76 und einer Zwischenanzapfung 78 der Sekundärwicklung 74 angeschlossen. Der Widerstand Rs ist daher mit einem Teil der Sekundärwicklung 74 parallel geschaltet. Zwischen den Verstärkerausgangsklemmen 64 und 66 ist ferner die Kompensationsinduktivität Lc vorgesehen.

Der Kompensationskondensator Cc liegt zwischen der Verbindungsstelle der Klemmen 64 und 42 einerseits und der Zwischenanzapfung 78 andererseits und ist mit dem Widerstand in Reihe geschaltet.

Wenn
wobei

Cc = Col(N5IN3),

(3)

Cc = Kapazität des Kompensationskondensators Cc,

Co = Kapazität des belastungsunabhängigen
Kondensators Co des Schwingers 28,

N5 = Zahl der Sekundärwicklungswindungen des Transformators Tl zwischen den Anzapfungen 76 und 78 und

N3 = Zahl der Primärwicklungswindungen des Transformators Tl,

30

so löscht der dem Widerstand vom Kondensator Cc aus zugeführte Kompensationsstrom denjenigen Teil des Stroms aus, welcher vom Kondensator Co des Schwingers aus durch den Widerstand fließt.

Der Kompensationsstrom, den der Kondensator Cc an den Widerstand abgibt, löscht somit den belastungsunabhängigen Teil des induzierten Stroms im Widerstand und außerdem den belastungsunabhängigen Teil des induzierten Stroms in der Sekundärwicklung des Transformators aus.

Infolgedessen entspricht die resultierende Spannung zwischen den Enden der Sekundärwicklung 74 bezüglich ihrer Phase und Größe dem Teil des Erregerstroms, welcher dem belastungsabhängigen Scheinwiderstand zugeführt wird, der im Schwinger 28 durch die Reihenschaltung repräsentiert wird, welche die Induktivität 30, den Kondensator 32 und den Widerstand 34 umfaßt. Auf diese Weise wird eine abgeglichene Rückkopplungsspannung an der Sekundärwicklung 74 des Transformators nach F i g. 2 entwickelt. Diese abgeglichene Spannung entspricht der zwischen den Klemmen 52 und 56 nach F i g. 1 entwickelten, nicht abgeglichenen Rückkopplungsspannung.

Die abgeglichene Rückkopplungsspannung kann an die Eingangsklemmen 68 und 70 des Gegentaktverstärkers 62 angelegt werden, so daß sich ein mit Rückkopplung arbeitender Oszillator ergibt, der in der gleichen Weise wie die Anordnung nach F i g. 1 arbeitet, um automatisch die Frequenz abzustimmen, bei welcher der Schwinger erregt wird, um einen hohen Wirkungsgrad zu erzielen.

Bei dem Transformator Tl nach F i g. 2 kann das Verhältnis zwischen den Sekundärwicklungswindungen NA und den Primärwicklungswindungen N3 ziemlich groß sein, so daß ein starkes Rückkopplungssignal erzeugt wird. Gegebenenfalls kann man den Widerstand Rs an das Ende der Sekundärwicklung anschließen und auf die Zwischenanzapfung 78 verzichten. Die Zahl der Windungen JV5, die mit dem Widerstand Rs parallel geschaltet sind, ist dann gleich der Hälfte der Zahl der Sekundärwicklungswindungen N4.

Claims

Patentansprüche:

1. Rückgekoppelter Hochfrequenzgenerator mit einem piezoelektrischen Schwinger im Ausgangskreis eines Verstärkers zur Ultraschallerzeugung, gekennzeichnet durch einen Rückkopplungstransformator (Tl; Tl), dessen Primärwicklung (46; 72) in die Zuleitung (40, 50; 66, 44) zu dem Schwinger (28) eingeschaltet ist und dessen Sekundärwicklung (48; 74, 76) mit einem insbesondere einstellbaren Widerstand (Rs) und dem Eingang (58, 60; 68, 70) des Verstärkers (36; 62) parallel geschaltet ist, und der Sekundärkreis des Rückkopplungstransformators über einen Kondensator (Cc) mit dem Ausgangskreis verbunden ist.

2. Generator nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Kondensator (Cc) und das Übersetzungsverhältnis (Nl/Nl) des Transformators (71 bzw. Tl) in bezug auf die belastungsunabhängige Komponente (Co) des Schwingers nach der Beziehung

Cc = CoI(NlINl)

bemessen sind.

3. Generator nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Widerstand (Rs) bemessen ist nach der Beziehung

wobei NlINl das Übersetzungsverhältnis des Transformators und X(Co) der lastunabhängige Blindwiderstandswert des Schwingers ist.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen 809 702/950