DE2261712B2 - Schaltungsanordnung zum Erzeugen von Ultraschallschwingungen - Google Patents
Schaltungsanordnung zum Erzeugen von UltraschallschwingungenInfo
- Publication number
- DE2261712B2 DE2261712B2 DE2261712A DE2261712A DE2261712B2 DE 2261712 B2 DE2261712 B2 DE 2261712B2 DE 2261712 A DE2261712 A DE 2261712A DE 2261712 A DE2261712 A DE 2261712A DE 2261712 B2 DE2261712 B2 DE 2261712B2
- Authority
- DE
- Germany
- Prior art keywords
- oscillator
- circuit
- frequency
- output
- integrator
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Granted
Links
- 239000003990 capacitor Substances 0.000 claims description 20
- 230000001419 dependent effect Effects 0.000 claims description 5
- 238000012937 correction Methods 0.000 claims description 3
- 238000012986 modification Methods 0.000 claims description 3
- 230000004048 modification Effects 0.000 claims description 3
- 238000003754 machining Methods 0.000 description 5
- 238000012545 processing Methods 0.000 description 5
- 230000000284 resting effect Effects 0.000 description 4
- 230000033228 biological regulation Effects 0.000 description 3
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 3
- 230000010355 oscillation Effects 0.000 description 3
- 238000003466 welding Methods 0.000 description 3
- 238000007599 discharging Methods 0.000 description 2
- 239000000463 material Substances 0.000 description 2
- RZVAJINKPMORJF-UHFFFAOYSA-N Acetaminophen Chemical compound CC(=O)NC1=CC=C(O)C=C1 RZVAJINKPMORJF-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- RYGMFSIKBFXOCR-UHFFFAOYSA-N Copper Chemical compound [Cu] RYGMFSIKBFXOCR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 description 1
- 238000004140 cleaning Methods 0.000 description 1
- 238000010276 construction Methods 0.000 description 1
- 229910052802 copper Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000010949 copper Substances 0.000 description 1
- 230000007423 decrease Effects 0.000 description 1
- 238000013461 design Methods 0.000 description 1
- 238000011161 development Methods 0.000 description 1
- 230000018109 developmental process Effects 0.000 description 1
- 238000005553 drilling Methods 0.000 description 1
- 230000009977 dual effect Effects 0.000 description 1
- 230000002349 favourable effect Effects 0.000 description 1
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 description 1
- 230000003071 parasitic effect Effects 0.000 description 1
- 230000000717 retained effect Effects 0.000 description 1
- 239000003381 stabilizer Substances 0.000 description 1
Classifications
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B06—GENERATING OR TRANSMITTING MECHANICAL VIBRATIONS IN GENERAL
- B06B—METHODS OR APPARATUS FOR GENERATING OR TRANSMITTING MECHANICAL VIBRATIONS OF INFRASONIC, SONIC, OR ULTRASONIC FREQUENCY, e.g. FOR PERFORMING MECHANICAL WORK IN GENERAL
- B06B1/00—Methods or apparatus for generating mechanical vibrations of infrasonic, sonic, or ultrasonic frequency
- B06B1/02—Methods or apparatus for generating mechanical vibrations of infrasonic, sonic, or ultrasonic frequency making use of electrical energy
- B06B1/0207—Driving circuits
- B06B1/0223—Driving circuits for generating signals continuous in time
- B06B1/0238—Driving circuits for generating signals continuous in time of a single frequency, e.g. a sine-wave
- B06B1/0246—Driving circuits for generating signals continuous in time of a single frequency, e.g. a sine-wave with a feedback signal
- B06B1/0253—Driving circuits for generating signals continuous in time of a single frequency, e.g. a sine-wave with a feedback signal taken directly from the generator circuit
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B06—GENERATING OR TRANSMITTING MECHANICAL VIBRATIONS IN GENERAL
- B06B—METHODS OR APPARATUS FOR GENERATING OR TRANSMITTING MECHANICAL VIBRATIONS OF INFRASONIC, SONIC, OR ULTRASONIC FREQUENCY, e.g. FOR PERFORMING MECHANICAL WORK IN GENERAL
- B06B2201/00—Indexing scheme associated with B06B1/0207 for details covered by B06B1/0207 but not provided for in any of its subgroups
- B06B2201/50—Application to a particular transducer type
- B06B2201/55—Piezoelectric transducer
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- Apparatuses For Generation Of Mechanical Vibrations (AREA)
- Oscillators With Electromechanical Resonators (AREA)
- Stabilization Of Oscillater, Synchronisation, Frequency Synthesizers (AREA)
- Inductance-Capacitance Distribution Constants And Capacitance-Resistance Oscillators (AREA)
Description
Die Erfindung bezieht sich auf eine Schaltungsanordnung zum Erzeugen von Ultraschallschwingungen mit
einem Oszillator und einem in dessen Ausgangskreis geschalteten Wandler, der auf seiner mechanischen
Eigenfrequenz erregt wird, sowie mit einem Phasendetektor, dessen Eingang mit dem Ausgang des Oszillators
gekoppelt ist und dessen Ausgang mit einem frequenzbestimmenden Glied des Oszillators zur automatischen
Frequenzkorrektur gekoppelt ist, wozu dem Eingang des Phasendetektors vom Oszillatorausgangsstrom und
von der Oszillatorausgaugsspannung abhängige Signale
zugeführt werden, und welche Anordnung weiter mit einer Start-Stop-Anordnung zum Ein- und Ausschalten
des Oszillators versehen ist
Bei z.B. aus der US-PS 34 72 063 bekannten Anordnungen dieser Art werden zum Erhalten einer
kurzen Bearbeitungszeit Wandler hoher Güte von
ίο beispielsweise 150—1000 verwendet Diese Anordnungen
weisen jedoch den Nachteil auf, daß die durchzuführenden Ultraschallbearbeitungen schlecht
reproduzierbar sind, insbesondere bei intermittierendem Betrieb, und zwar wegen der Serienfertigung, und
daß die Anordnung nur für eine beschränkte Anzahl Arten von Ultraschallschweißvorgängen beschränkt
verwendbar ist
Die Erfindung bezweckt nun, eine Anordnung der eingangs erwähnten Art zu schaffen, mit der unter
Beibehaltung einer kurzen Bearbeitungszeit die Reproduzierbarkeit wesentlich erhöht wird und die außerdem
auf einfache Weise zum Durchführen einer Vielzahl verschiedener Arten von Bearbeitungen, wie Schweißen,
Bohren, Reinigen geeignet gemacht werden kann.
Nach der Erfindung wird dazu die Anordnung mit einem Integrator versehen, dessen Ausgangsspannung
dem frequenzbestimmenden Glied des Oszillators zugeführt wird. An diesen Integrator sind ein erster und
ein zweiter Einstellkreis angeschlossen, die jeweils entgegengesetzt gerichtete Einstellströme führen, wobei
an den ersten Einstellkreis ein mit der Start-Stop-Anordnung gekoppelter Schalter angeschlossen ist, mit
dem jeweils nach dem Ausschalten des Oszillators die Integratorspannung auf einen bestimmten Wert gebracht
wird, der über das frequenzbestimmende Glied den Oszillator auf eine definierte Ruhefrequenz
abstimmt, während der zweite Einstellkreis eine intermittierend wirksame Schaltanordnung enthält, die
durch ein impulsförmiges Signal gesteuert wird, das durch den als Impulsdauermodulator ausgebildeten
Phasendetektor erzeugt wird.
Weiterbildungen der Erfindung enthalten die Unteransprüchc.
Die erfindungsgemäße Anordnung kann bei Wandlern vom piezomagnetischen sowie vom piezoelektrischen Typ verwendet werden, die entweder in Parallelresonanz oder in Serienresonanz betrieben werden.
Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in den Zeichnungen dargestellt und werden im folgenden näher beschrieben. Es zeigt
F i g. 1 eine Schaltungsanordnung,
F i g. 2 eine Abwandlung der in F i g. 1 dargestellten Schaltungsanordnung.
Die erfindungsgemäße Anordnung kann bei Wandlern vom piezomagnetischen sowie vom piezoelektrischen Typ verwendet werden, die entweder in Parallelresonanz oder in Serienresonanz betrieben werden.
Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in den Zeichnungen dargestellt und werden im folgenden näher beschrieben. Es zeigt
F i g. 1 eine Schaltungsanordnung,
F i g. 2 eine Abwandlung der in F i g. 1 dargestellten Schaltungsanordnung.
In der Schaltungsanordnung nach Fig. 1 wird die Ultraschallenergie zum Erregen eines Wandlers 1 auf
seiner mechanischen Eigenfrequenz f0 von beispielsweise
20 kHz einem Verstärker 2 entnommen, der durch einen Oszillator 3 mit einer Frequenz, die der genannten
mechanischen Eigenfrequenz ίο praktisch entspricht,
gespeist wird, und welcher Wandler 1 dazu an die Ausgangsklemmen 4,5 des Verstärkers 2 angeschlossen
ist.
Der dargestellte Wandler 1 vom piezoelektrischen Typ wird durch zwei Ringe la und Xb aus piezoelektrischem
Material gebildet, auf die mittels zweier Endteile \d und 1/" ein konstanter Druck ausgeübt wird. Diese
Endteile sind dazu an einem zentralen Bolzen \e
befestigt. Zum Erregen dieses Wandlers sind die Ringe
Xa und Io voneinander sowie von den Endteilen Xd und
l/durch dünne, ringförmige, weichkupferne Elektroden 1Λ, Xk, Xm getrennt. Eine Halterung In bzw. ein
Amplitudenwandler Xp sind an dem Endteil Xf
angeschlossen.
Durch die dargestellte Konstruktion des Wandlers, insbesondere durch die symmetrische Ausbildung der
Endteile, der piezoelektrischen Ringe und des zentralen Bolzens wird erreicht, daß die Eigenfrequenz des
Wandlers einen longitudinalen Schwingungszustand (Modus) bestimmt, und der Wandler eine Güte von
beispielsweise 500—1000 aufweist.
Um bei auftretenden Belastungsänderungen eine genaue Anpassung der Oszillatorfrequenz an die is
Eigenfrequenz des Wandlers zu erhalten, ist die Schaltungsanordnung mit einer automatischen Frequenzkorrektur
(AFR)-Schleife versehen, die einen Phasendetektor 6 enthält, dessen Ausgangskreis mit
einem frequenzbestimmenden Glied 7 des Oszillators 3 gekoppelt ist, während diesem Phasendetektor einerseits
ein von der Spannung zwischen den Ausgangsklemmen 4, 5 abhängiges Signal und andererseits ein
von dem dem Wandler zugeführten Strom abhängiges Signal zugeführt wird. Im dargestellten Ausführungsbei
spiel wird das von der Spannung zwischen den Ausgangsklemmen 4, 5 abhängige Signal nach Phasendrehung
mittels eines phasendrehenden Netzw erks 11 einer Mittelanzapfung eines durch zwei Widerstände 8,
9 gebildeten Spannungsteilers entnommen und das von dem dem Wandler zugeführten Strom abhängige Signal
über einen Widerstand 10 entnommen.
Zum Ein- und Ausschalten des Oszillators 3 ist die Anordnung weiter mit einer Start-Stop-Anordnung 12
versehen, die der Einfachheit halber durch einen Schalter 13 dargestellt ist, der mit zwei Kontakten 14,15
versehen und an den positiven Pol einer Gleichspannungsquelle 16 angeschlossen ist, von welchem Schalter
der Kontakt 14 mit dem Gleichstromkreis des Oszillators 3 gekoppelt ist. Mittels dieses Schalters wird
der Oszillator dadurch eingeschaltet, daß der Kontakt 14 mit dem positiven Pol der Spannungsquelle
verbunden, und er wird dadurch ausgeschaltet, daß der Kontakt 15 des Schalters mit dem positiven Pol
verbunden wird.
In der bisher beschriebenen Schaltungsanordnung folgt die Oszillatorfrequenz der Eigenfrequenz des
Wandlers, die infolge einer Änderung der Belastung verläuft. Durch diese Belastungsänderung schwankt der
Phasenunterschied zwischen dem Oszillatorausgangsstrom und der Spannung, wodurch eine entsprechende
Änderung der Ausgangsspannung des Phasendetektors bewirkt wird, welche die Oszillatorfrequenz derart
ändert, daß der Änderung des Phasenunte.-schiedes entgegengewirkt wird. Um diesen Phasenunterschied
auf einen günstigen Wert einzustellen, ist das phasendrehende Netzwerk 11 vorgesehen, das eine geeignete
Phasendrehung zwischen den beiden Eingangssignal des Phasendetektors herbeiführt. Wird diese Phasendrehung
derart eingestellt (beispielsweise auf Π/2), daß ein Phasenunterschied von null Grad zwischen dem
Oszillatorausgangsstrom und der Oszillatorausgangsspannung erhalten wird, so wird der Wandler 1 genau
auf seiner Eigenfrequenz erregt.
Trotz der Wirkung der AFR-Schleife stellt es sich heraus, daß insbesondere bei intermittierendem Betrieb
der Anordnung bei Verwendung eines Wandlers hoher Güte von beispielsweise 300—1000 die Wirkung nicht
den Anforderungen entspricht,- insbesondere ist die Reproduzierbarkeit der UitraschaJlbearbeitungen ungenügend.
Um mit einer derartigen Anordnung unter Beibehaltung einer kurzen Bearbeitungszeit von beispielsweise
50 ms kein Ultraschallschweißen unter allen Umständen eine genaue Reproduzierbarkeit sämtlicher Ultraschallbearbeitungen
zu verwirklichen, wird der Ausgangskreis des Phasendetektors 6 an einen Frequenzfolger
(18,19, 20,21) angeschlossen, der mit einem Integrator
18 versehen ist, der in diesem Ausführungsbeispie! die
Form eines Kondensators hat, der an das frequenzbestimmende Element 7 des Oszillators 3 angeschlossen
ist. An diesen Integrator 18 sind ein erster und ein
zweiter Einsteilkreis 19,21 angeschlossen, die entgegengesetzt gerichtete Einstellströme führen, wobei an den
ersten Einstellkreis 19 ein mit der Start-Stop-Anordnung 12 gekoppelter Schalter 20 angeschlossen ist mit
dem jeweils nach dem Ausschalten des Oszillators 3 der Integrator 18 auf einen bestimmten Spannungswert
gebracht wird. Durch diesen Spannungswert wird der Oszillator 3 über das frequenzbestimmende Element 7
auf eine definierte Ruhefrequenz abgestimmt, während der zweite Einstellkreis 21 eine intermittierend wirksame
Schaltangsanordnung 33 enthält, die durch ein impulsförmiges Signal gesteuert wird, das durch den als
Impulsdauermodulator ausgebildeten Phasendetektor 6 erzeugt wird.
Im dargestellten Ausführungsbeispiel wird der erste Einstellkreis durch eine Stromquelle 19 gebildet, wobei
der Schalter 20, ebenso wie der als Integrator wirksame Kondensator 18 zwischen den Ausgangsklemmen 22,23
der Stromquelle 19 angeordnet ist. In diesem Ausführungsbeispiel wird die Stromquelle 19 durch einen
Transistor 24, beispielsweise vom pnp-Typ, gebildet, dessen Emitter über einen Emitterwiderstand 25 und
dessen Basis über eine Zener-Diode 26 an den positiven Pol einer Gleichspannungsquelle 27 angeschlossen sind.
Außerdem ist die Basis dieses Transistors 24 über einen Widerstand 28 mit einem Pol mit einem festen
Bezugspotential, in diesem Ausführungsbeispiel mit Erdpotential, verbunden und die Ausgangsklemmen 22,
23 der Stromquelle 19 sind mit dem Kollektor des Transistors 24 bzw. mit dem Pol mit dem festen
Bezugspotential (Erdpotential) verbunden. In dieser Stromquelle ist die Zener-Diode 26 als Stabilisator
wirksam, wodurch die Stromquelle dem Kondensator 18 einen stabilisierten Gleichstrom zuführt.
Der zwischen den Ausgangsklemmen 22,23 vorgesehene Schalter 20 wird dabei durch einen Transistor 29
vom npn-Typ gebildet, dessen Emitterkreis mit der Ausgangsklemme 23 und dessen Kollektorkreis mit der
Ausgangsklemme 22 verbunden sind und wobei zur Beschränkung des Stromes durch den Transistor 29 in
seinen Kollektorkreis ein Kollektorwiderstand 30 geschaltet ist. Zum Umschalten dieses Schalters ist die
Basis des Transistors 29 mit einer Mittenanzapfung eines Spannungsteilers verbunden, der durch eine
Serienschaltung von Widerständen 31 und 32 gebildet wird, weiche Schaltung zwischen dem Kontakt 15 des in
der Start-Stop-Anordnung enthaltenen Schalters 13 und einem Punkt mit festem Potential (Erdpotential)
vorgesehen ist.
In diesem Ausführungsbeispiel wird der zweite Einstellkreis 21 durch einen Transistor 33 vom npn-Typ
gebildet, dessen Kollektor an die Ausgangsklemme 22 der Stromquelle 19 und dessen Emitter über einen
Emitterwiderstand 34 an den neeativen Pol der
Gleichspannungsquelle 27 angeschlossen sind, welcher Transistor 33 intermittierend wirksam ist, wozu die
Basis an den Ausgang des als Impulsdauermodulator ausgebildeten Phasendetektor 6 angeschlossen ist.
Bekanntlich kann dieser Phasendetektor beispielsweise durch zwei Schmitt-Triggerschaltungen gebildet werden,
von denen eine eine erste Impulsreihe I in Abhängigkeit von der Größe des Stromes durch den
Widerstand 10 und die andere eine zweite Impulsreihe V in Abhängigkeit von der Spannung am Widerstand 9
liefern. Diese Impulsreihen werden danach einer Torschaltung zugeführt, der nur dann ein Ausgangsimpuls
entnommen wird, wenn beispielsweise ein Impuls in der Impulsreihe I vorhanden ist und ein Impuls in der
impuisreihe V fehlt, welche impulse unmittelbar der Basis des Transistors 33 zugeführt werden.
Dem Ausgang des Impulsdauermodulators 6 wird nun eine dritte Impulsreihe entnommen, welche die Größe
des Stromes durch den Transistor 33 steuert, und wobei die Dauer der Impulse durch den Phasenwinkel
zwischen dem Oszillatorausgangsstrom und der Oszillatorausgangsspannung bestimmt wird. Sind insbesondere
dieser Strom und diese Spannung in Phase, so wird bei Verwendung des phasendrehenden Netzwerkes 11 mit
einer Phasendrehung von 90° bei einer Periode 2Tder Oszillatorschwingung durch den Impulsdauermodulator
6 beispielsweise ein Impulssignal mit der Periode 7"bei einer Impulsdauer von 772 abgegeben, so daß durch
Verwendung des 90°-phasendrehenden Netzwerkes 11 ein Unterschied zwischen einem positiven und einem
negativen Phasenwinkel zwischen dem Oszillatorausgangsstrom und der Oszillatorausgangsspannung hergestellt
wird. Die Impulsdauer der Ausgangsimpulse des Impulsdauermodulators 6 nimmt zu, wenn die Oszillatorfrequenz
höher wird als die Eigenfrequenz des Wandlers, und diese Impulsdauer nimmt ab im
umgekehrten Fall. Mit der Ausbildung des Phasendetektors 6 als Impulsdauermodulator wird erreicht, daß eine
Änderung des Phasenwinkels zwischen dem Oszillatorausgangsstrom und der Oszillatorausgangsspannung
schnell im Ausgangssignal zum Ausdruck gelangt.
Durch den Schalter 20 wird der Oszillator 3 jeweils nach dem Ausschalten auf eine definierte Ruhefrequenz
eingestellt, d. h. jeweils nach dem Ausschalten des Oszillators 3 wird der Transistor 29 leitend, wodurch der
Kondensator 18 sich entlädt bis zu einer bestimmten, konstanten Spannung, wodurch eine Ruhefrequenz des
Wandlers definiert wird, die unterhalb der mechanischen Eigenfrequenz liegt
Beim Einschalten des Oszillators 3 wird der Strom durch den Transistor 29 unterbrochen und der
Gleichstrom von der Stromquelle 19 dem Kondensator 18 zugeführt Da in diesem Einschaltzeitpunkt die
Oszillatorfrequenz unterhalb der genannten Eigenfrequenz liegt, wird der Strom durch den Transistor 33
durch die Ausgangsimpulse des Impulsdauermodulators 6 während einer Periode der Oszillatorschwingung im
wesentlichen unterbrochen, wodurch die Kondensatorspannung und folglich die Oszillatorfrequenz und damit
die Dauer der Ausgangsimpulse des Impulsdauermodulators 6 zunehmen, bis bei einer Impulsdauer von 772 ein
Gleichgewichtszustand eingetreten ist, wobei im Durchschnitt pro Zeiteinheit durch die Stromquelle 19
ebensoviel Ladung dem Kondensator 18 zugeführt wird,
wie der Einstellkreis 21 ihm entnimmt
Durch Anwendung der erfindungsgemäßen Maßnahmen
wird der Oszillator unter allen Umständen auf die genannte Eigenfrequenz abgestimmt und stabilisiert;
der Oszillator 3 wird nämlich jeweils nach dem Ausschalten über den Schalter 20 auf eine feste
definierte Ruhefrequenz unterhalb der genannten Eigenfrequenz abgestimmt und nach Einschalten in der
Richtung der Eigenfrequenz verstimmt und auf die genannte Eigenfrequenz des Wandlers abgestimmt.
Mit der erfindungsgemäßen Anordnung wird nicht nur eine definierte Ruhefrequenz des Oszillators
verwirklicht, sondern auch eine besonders schnelle Regelung der Oszillatorfrequenz auf die Eigenfrequenz.
Einerseits kommt nämlich die Änderung des Phasenwinkels zwischen dem Oszillatorausgangsstrom und der
Oszillatorausgangsspannung unmittelbar in einer Änderung der Dauer der Ausgangsimpulse des Impulsdauermodulators
zum Ausdruck und andererseits sind die Zeitkonstanten zum Laden und Entladen des Kondensators
18 besonders klein. Denn vom Kondensator aus gesehen wird dieses Laden und Entladen durch die
Stromquellen besorgt, die pro Zeiteinheit einen von der augenblicklichen Kondensatorspannung unabhängigen
Ladestrom dem Kondensator zuführen bzw. von ihm abführen, so daß auch die Geschwindigkeit der
Verstimmung des Oszillators von dieser augenblicklichen Kondensatorspannung unabhängig ist.
Mit den erfindungsgemäßen Maßnahmen wird insbesondere bei Verwendung eines Wandlers hoher
Güte beispielsweise in der Größenordnung von 300—1000 eine besonders gute Reproduzierbarkeit der
durchzuführenden Bearbeitungen erhalten. Einerseits wird nämlich immer gewährleistet, daß der Oszillator
nach dem Einschalten nicht auf einer der vielen parasitären Resonanzfrequenzen des Wandlers stabilisiert
wird, und bewerkstelligt andererseits die schnelle Wirkung des Frequenzfolgers und des Impulsdauermo-
dulators bei einer abrupten Änderung der Belastung und folglich der Eigenfrequenz des Wandlers eine abrupte
Verstimmung der Oszillatorfrequenz, wodurch der Oszillator und der Wandler beispielsweise innerhalb
von 10 Perioden der Oszillatorschwingung wieder auf die Eigenfrequenz abgestimmt sind. Außerdem wird
durch die schnelle Regelung der Oszillatorfrequenz eine genaue Abstimmung des Oszillators auf die Eigenfrequenz
bewirkt. Diese Genauigkeit läßt sich noch dadurch steigern, daß der Emitter des Transistors 33
über den Emitterwiderstand 34 an den negativen Pol der Spannungsquelle 27 gelegt wird. Dadurch wird erreicht
daß durch den Einstellkreis 21 auch beim Fehlen von Ausgangsimpulsen des Impulsdauermodulators 6 ein
Strom mit einem konstanten Wert der kleiner ist als der Ladestrom der dem Kondensator 18 entnommen wird,
wodurch ein noch besser definierter Entladestrom erhalten wird. Der sich aus dieser Regelung ergebende
Phasenfehler beträgt weniger als ein Grad.
Mit den erfindungsgemäßen Maßnahmen wird nicht nur eine genaue Reproduzierbarkeit der Ultraschallbearbeitungen
verwirklicht, sondern auch eine besonders flexibel und universal verwendbare Anordnung erhalten,
weil diese Reproduzierbarkeit der Bearbeitungen für alle möglichen Werte der Belastung sowie für alle
möglichen Belastungsänderungen beibehalten wird. Außerdem wird erreicht, daß für jede Art von
Bearbeitung sowie für jede Art von zu bearbeitendem Material die Größe der benötigten Amplitude auf
einfache Weise dadurch eingestellt werden kann, daß der Widerstand 34 im Einstellkreis 21 als einstellbarer
Widerstand ausgebildet wird. Denn der Phasenwinkel zwischen dem Oszillatorausgangsstrom und der Oszillatorausgangsspannung
wird durch die Größe des
Stromes, der durch den Kreis 21 dem Kondensator 18 entnommen wird, bestimmt, so daß der Oszillator und
damit der Wandler innerhalb der Resonanzkurve des Wandlers auf jede gewünschte Frequenz abgestimmt
werden können, welche Frequenzen innerhalb der Resonanzkurve je eine bestimmte Amplitude der
mechanischen Schwingung des Wandlers kennzeichnen.
In F i g. 2 ist eine Abwandlung des Frequenzfolgers dargestellt, die weitgehend der nach F i g. 1 entspricht
Auch in diesem Ausführungsbeispiel ist die Anordnung mit einem Integrator 18 versehen, an den ein erster und
ein zweiter Einstellkreis angeschlossen sind, an welchen ersten Einstellkreis ein mit der Start-Stop-Anordnung
gekoppelter Schalter 35 angeschlossen isl, während der zweite Einstellkreis die intermittierend wirksame
Schaltungsanordnung 33 enthält.
Der Integrator wird durch einen sogenannten Miller-Integrator gebildet, der aus einem Operationsverstärker 37 mit dem üblichen Vorschaltwiderstand 38
besteht, welcher Verstärker durch einen Kondensator 39 überbrückt wird. Zur Einstellung der Kondensatorspannung fließt im ersten Einstellkreis der Einstellstrom
des positiven Poles der Gleichspannungsquelle 27 über die Widerstände 40 und 38, den Kondensator 39 und den
Operationsverstärker 37 zum negativen Pol der Spannungsquelle 27, während im zweiten Einstellkreis
der Einstellstrom vom Emitter des Transistors 33 über den Operationsverstärker 37, den Kondensator 39 und
den Widerstand 38 zum Kollektor des Transistors 33 fließt
Ebenso wie im Ausführungsbeispiel nach F i g. 1 wird auch hier die Basis des Transistors 33 durch die in der
Dauer modulierten Ausgangsimpulse des Phasendetektors 6 gesteuert Das Fehlen eines derartigen Ausgangs
impulses bedeutet dabei eine Ausgangsspannung von Null Volt, und das Vorhandensein bedeutet eine positive
Ausgangsspannung. Diese Ausgangsimpulse werden über einen Inverter 41, ein NICHT-ODER-Tor 42 und
einen Widerstand 43 der Basis des Transistors 33 zugeführt Für Gleichstromeinstellung ist die Basis
dieses Transistors zugleich über einen Widerstand 44 mit dem negativen Pol der Quelle 27 verbunden.
Auch in diesem Ausführungsbeispiel wird der Oszillator jeweils nach dem Ausschalten auf eine
definierte Ruhefrequenz abgestimmt. Dazu ist der Pol 15 der Start-Stop-Anordnung einerseits mit dem
NICHT-ODER-Tor 42 und andererseits mit der Basis des als Transistor ausgebildeten Schalters 35 verbunden,
während dieser Transistor 35 zusammen mit einem Emitterwiderstand 45 einerseits dem Operationsverstärker 37 parallelgeschaltet ist und der andererseits
über einen zweiten Schalter, der ebenfalls durch einen Transistor 46 mit einem Emitterwiderstand 47 gebildet
ist, an den positiven Pol der Gleichspannungsquelle 27 angeschlossen ist Ebenso wie die Basis des Transistors
35 ist auch die Basis des Transistors 46 mit dem Pol 15 der Start-Stop-Anordnung gekoppelt
Es sei bemerkt, daß durch die schnelle Wirkung des
Impulsdauermodulators sowie des Frequenzfolgers die Bemessung des Widerstandes 30 in F i g. 1 oder 45 in
F i g. 2 derart gewählt werden kann, daß die Ruhefrequenz des Oszillators oberhalb und in der unmittelbaren
Nähe der mechanischen Eigenfrequenz zu liegen kommt Auch kann die Anordnung mit elektrisch dualen
Elementen ausgebildet werden; so kann beispielsweise im Integrator eine Induktivität statt eines Kondensators
verwendet werden.
Claims (6)
1. Schaltungsanordnung zum Erzeugen von Ultraschallschwingungen mit einem Oszillator und
einem in dessen Ausgangskreis geschalteten Wandler, der auf seiner mechanischen Eigenfrequenz
erregt wird; sowie mit einem Phasendetektor, dessen Eingang mit dem Ausgang des Oszillators gekoppelt
ist und dessen Ausgang mit einem frequenzbestimmenden Glied des Oszillators zur automatischen
Frequenzkorrektur gekoppelt ist, wozu dem Eingang des Phasendetektors vom Oszillatorausgangsstrom
und von der Oszillatorausgangsspannung abhängige Signale zugeführt werden und welche
Anordnung weiter mit einer Start-Stop-Anordnung zum Ein- und Ausschalten des Oszillators versehen
ist, dadurch gekennzeichnet, daß die Anordnung mit einem Integrator (18) versehen ist
dessen Ausgangsspannung dem frequenzbestimmenden Glied (7) des Oszillators (3) zugeführt wird,
daß an den Integrator (18) ein erster (19) und ein zweiter (21) Einstellkreis angeschlossen sind, die
jeweils entgegengesetzt gerichtete Einstellströme führen, wobei an den ersten Einstellkreis (19) ein mit
der Start-Stop-Anordnung (12) gekoppelter Schalter (20) angeschlossen ist, mit dem jeweils nach dem
Ausschalten des Oszillators (3) die Integratorspannung auf einen bestimmten Wert gebracht wird, der
über das frequenzbestimmende Glied (7) den Oszillator (3) auf eine definierte Ruhefrequenz
abstimmt, während der zweite Einstellkreis (21) eine intermittierend wirksame Schaltanordnung (33)
enthält, die durch ein impulsföriniges Signal gesteuert wird, das durch den als Impulsdauermodulator
ausgebildeten Phasendetektor (6) erzeugt wird.
2. Schaltungsanordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die definierte Ruhefrequenz
des Oszillators (3) niedriger ist als die mechanische Eigenfrequenz des Wandlers (ί).
3. Schaltungsanordnung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der erste Einstellkreis
durch eine Stromquelle (19) und der Integrator durch einen Kondensator (18) gebildet wird.
4. Schaltungsanordnung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der zweite Einstellkreis
(21) durch einen Transistor (33) mit einem in seinem Emitterkreis liegenden Widerstand (34)
gebildet wird, von welchem Transistor die Basis an den Ausgangskreis des als Impulsdauermodulator
ausgebildeten Phasendetektors (6) angeschlossen ist.
5. Schaltungsanordnung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Emitterwiderstand (34)
einstellbar ist.
6. Abwandlung der Schaltungsanordnung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß der
Integrator ein Miller-Integrator (37,38,39) ist.
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| NL7200003A NL7200003A (de) | 1972-01-03 | 1972-01-03 |
Publications (3)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| DE2261712A1 DE2261712A1 (de) | 1973-07-19 |
| DE2261712B2 true DE2261712B2 (de) | 1979-12-13 |
| DE2261712C3 DE2261712C3 (de) | 1980-08-28 |
Family
ID=19815077
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| DE2261712A Expired DE2261712C3 (de) | 1972-01-03 | 1972-12-16 | Schaltungsanordnung zum Erzeugen von Ultraschallschwingungen |
Country Status (12)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US3819961A (de) |
| JP (1) | JPS527341B2 (de) |
| AT (1) | AT326383B (de) |
| BE (1) | BE793601A (de) |
| CA (1) | CA984955A (de) |
| CH (1) | CH550511A (de) |
| DE (1) | DE2261712C3 (de) |
| FR (1) | FR2167621B1 (de) |
| GB (1) | GB1405187A (de) |
| IT (1) | IT974427B (de) |
| NL (1) | NL7200003A (de) |
| SE (1) | SE375428B (de) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| EP0046636A1 (de) * | 1980-08-25 | 1982-03-03 | Texas Instruments Incorporated | Einrichtung zum Überwachen der Ultraschweissenergie |
| DE4035084A1 (de) * | 1990-11-05 | 1992-05-07 | Jenoptik Jena Gmbh | Anordnung zum messen linearer abmessungen auf einer strukturierten oberflaeche eines messobjektes |
| DE102016211729A1 (de) * | 2016-06-29 | 2018-01-04 | Robert Bosch Gmbh | Verfahren zum Betrieb einer Ultraschallbohrmaschine |
Families Citing this family (44)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| DE2344065C2 (de) * | 1973-08-31 | 1975-10-30 | Siemens Ag, 1000 Berlin Und 8000 Muenchen | Anordnung zum Betätigen von punkterzeugenden Druckelementen in einem Mosaikdruckkopf |
| US3889166A (en) * | 1974-01-15 | 1975-06-10 | Quintron Inc | Automatic frequency control for a sandwich transducer using voltage feedback |
| US4012647A (en) * | 1974-01-31 | 1977-03-15 | Ultrasonic Systems, Inc. | Ultrasonic motors and converters |
| US3967143A (en) * | 1974-10-10 | 1976-06-29 | Oki Electric Industry Company, Ltd. | Ultrasonic wave generator |
| US3975650A (en) * | 1975-01-30 | 1976-08-17 | Payne Stephen C | Ultrasonic generator drive circuit |
| BR7608703A (pt) * | 1975-12-30 | 1977-10-25 | Litton Industries Inc | Circuito eletrico de comando e controle para dispositivos de tratamento dentario ultrassonicos |
| US4227110A (en) * | 1976-11-10 | 1980-10-07 | Westinghouse Electric Corp. | Transducer control system |
| DE2710049C2 (de) * | 1977-03-08 | 1985-03-07 | MEDTRONIC medizinisch-elektronische Gerätegesellschaft mbH, 6390 Usingen | Ultraschall-Zahnbehandlungsgerät |
| DE2721225C2 (de) * | 1977-05-11 | 1981-10-29 | Siemens AG, 1000 Berlin und 8000 München | Schaltungsanordnung zur Frequenz- Selbststeuerung eines Ultraschall- Sendewandlers |
| FR2421513A1 (fr) * | 1978-03-31 | 1979-10-26 | Gaboriaud Paul | Atomiseur ultra-sonique a pilotage automatique |
| DE2847208C2 (de) * | 1978-10-30 | 1983-11-24 | Siegas Metallwarenfabrik Wilhelm Loh Gmbh & Co Kg, 5900 Siegen | Ansteuerschaltung für ein schwingungsfähiges elektromechanisches System |
| US4277710A (en) * | 1979-04-30 | 1981-07-07 | Dukane Corporation | Control circuit for piezoelectric ultrasonic generators |
| JPS58763A (ja) * | 1981-06-25 | 1983-01-05 | Honda Motor Co Ltd | ガスレ−トセンサ |
| US4469974A (en) * | 1982-06-14 | 1984-09-04 | Eaton Corporation | Low power acoustic fuel injector drive circuit |
| GB2156174B (en) * | 1984-03-21 | 1988-01-27 | Plessey Co Plc | Electrical oscillator tuning arrangement |
| EP0173761B1 (de) * | 1984-09-04 | 1988-07-27 | MED Inventio AG | Leistungsgenerator für einen Ultraschallwandler |
| GB8522819D0 (en) * | 1985-09-16 | 1985-10-23 | Mccracken W | Control of vibration energisation |
| JPS61115173U (de) * | 1985-12-20 | 1986-07-21 | ||
| JPH0690101B2 (ja) * | 1986-03-28 | 1994-11-14 | 株式会社長野計器製作所 | 気体圧力計 |
| GB8611510D0 (en) * | 1986-05-12 | 1986-06-18 | Rawson F F H | Ultrasonic devices |
| US4687962A (en) * | 1986-12-15 | 1987-08-18 | Baxter Travenol Laboratories, Inc. | Ultrasonic horn driving apparatus and method with active frequency tracking |
| DD262084A1 (de) * | 1987-07-08 | 1988-11-16 | Weinert E Messgeraetewerk | Schaltungsanordnung zur elektronischen anregung eines feder-masse-schwingers in seiner resonanzfrequenz |
| EP0401802B1 (de) * | 1989-06-07 | 1995-02-08 | Nippondenso Co., Ltd. | Antriebssystem für eine Betätigungsvorrichtung mit piezoelektrischem Element zur Verwendung in einem Kraftfahrzeug |
| US5113116A (en) * | 1989-10-05 | 1992-05-12 | Firma J. Eberspacher | Circuit arrangement for accurately and effectively driving an ultrasonic transducer |
| US5097171A (en) * | 1989-10-24 | 1992-03-17 | Nippondenso Co., Ltd. | Piezo-actuator shock absorber damping force controlling system having abnormality detection function |
| DE4400210A1 (de) * | 1994-01-05 | 1995-08-10 | Branson Ultraschall | Verfahren und Einrichtung zum Betrieb eines Generators zur HF-Energieversorgung eines Ultraschallwandlers |
| US5989275A (en) * | 1997-02-28 | 1999-11-23 | Ethicon Endo-Surgery, Inc. | Damping ultrasonic transmission components |
| US5968060A (en) * | 1997-02-28 | 1999-10-19 | Ethicon Endo-Surgery, Inc. | Ultrasonic interlock and method of using the same |
| US5810859A (en) * | 1997-02-28 | 1998-09-22 | Ethicon Endo-Surgery, Inc. | Apparatus for applying torque to an ultrasonic transmission component |
| AU6357298A (en) | 1997-04-28 | 1998-10-29 | Ethicon Endo-Surgery, Inc. | Methods and devices for controlling the vibration of ultrasonic transmission components |
| US6571643B1 (en) | 1998-08-13 | 2003-06-03 | Electronics For Imaging, Inc. | Ultrasound speed measurement of temperature and pressure effects |
| GB9924158D0 (en) | 1999-10-12 | 1999-12-15 | Lifecare Designs Limited | Nebuliser |
| US6824040B2 (en) * | 2001-03-21 | 2004-11-30 | Forward Technology Industries, Inc. | Method and apparatus for linear vibration welding |
| US20030192532A1 (en) * | 2002-04-12 | 2003-10-16 | Hopkins Andrew David | Nebulizer |
| DE102004020895B4 (de) * | 2004-04-28 | 2012-05-24 | Endress + Hauser Gmbh + Co. Kg | Vorrichtung zur Bestimmung und/oder Überwachung des Füllstandes eines Mediums |
| US20080209650A1 (en) * | 2005-05-03 | 2008-09-04 | Ultreo, Inc. | Oral hygiene devices |
| DE102007013055B4 (de) * | 2007-03-19 | 2015-11-26 | Sauer Ultrasonic Gmbh | Verfahren und Vorrichtung zum Bestimmen der Frequenzkennlinie und zum Betreiben eines Ultraschallwerkzeugs |
| ES2614917T3 (es) * | 2009-07-17 | 2017-06-02 | Nektar Therapeutics | Sistemas y métodos para propulsión en nebulizadores sellados |
| BR112012001170A2 (pt) | 2009-07-17 | 2016-03-01 | Nektar Therapeutics | método e sistema para criar uma pressão de solicitação negativa |
| EP2409664B1 (de) * | 2010-07-22 | 2013-10-30 | W & H Dentalwerk Bürmoos GmbH | Medizinische Behandlungsvorrichtung und Verfahren zur Regelung einer medizinischen Behandlungsvorrichtung |
| CN103302015B (zh) * | 2013-06-26 | 2015-07-15 | 杭州电子科技大学 | 一种由一路方波驱动大功率超声波换能器的电路 |
| IL217513A0 (en) | 2013-09-04 | 2012-02-29 | Nektar Therapeutics | Negatively biased sealed nebulizers systems and methods |
| US10577489B2 (en) | 2015-05-08 | 2020-03-03 | Dow Global Technologies Llc | Process for foaming polyolefin compositions using an azodicarbonamide/citrate mixture as a nucleating agent |
| US20190346692A1 (en) * | 2018-05-09 | 2019-11-14 | Johnson & Johnson Vision Care, Inc. | Electronic ophthalmic lens for measuring distance using ultrasound time-of-flight |
Family Cites Families (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| FR1321200A (fr) * | 1961-05-01 | 1963-03-15 | Bendix Corp | Générateurs ultrasonores perfectionnés |
| US3447051A (en) * | 1965-01-13 | 1969-05-27 | Union Special Machine Co | Control circuit for electro-mechanical devices |
| US3472063A (en) * | 1967-04-17 | 1969-10-14 | Branson Instr | Resonant sensing device |
-
0
- BE BE793601D patent/BE793601A/xx not_active IP Right Cessation
-
1972
- 1972-01-03 NL NL7200003A patent/NL7200003A/xx unknown
- 1972-12-16 DE DE2261712A patent/DE2261712C3/de not_active Expired
- 1972-12-29 SE SE7217150A patent/SE375428B/xx unknown
- 1972-12-29 IT IT55167/72A patent/IT974427B/it active
- 1972-12-29 GB GB6003572A patent/GB1405187A/en not_active Expired
- 1972-12-29 AT AT1116172A patent/AT326383B/de active
-
1973
- 1973-01-02 US US00319982A patent/US3819961A/en not_active Expired - Lifetime
- 1973-01-02 CA CA160,364A patent/CA984955A/en not_active Expired
- 1973-01-03 CH CH1173A patent/CH550511A/de not_active IP Right Cessation
- 1973-01-03 FR FR7300115A patent/FR2167621B1/fr not_active Expired
- 1973-01-04 JP JP48004475A patent/JPS527341B2/ja not_active Expired
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| EP0046636A1 (de) * | 1980-08-25 | 1982-03-03 | Texas Instruments Incorporated | Einrichtung zum Überwachen der Ultraschweissenergie |
| DE4035084A1 (de) * | 1990-11-05 | 1992-05-07 | Jenoptik Jena Gmbh | Anordnung zum messen linearer abmessungen auf einer strukturierten oberflaeche eines messobjektes |
| DE102016211729A1 (de) * | 2016-06-29 | 2018-01-04 | Robert Bosch Gmbh | Verfahren zum Betrieb einer Ultraschallbohrmaschine |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| DE2261712C3 (de) | 1980-08-28 |
| ATA1116172A (de) | 1975-02-15 |
| FR2167621B1 (de) | 1977-04-22 |
| IT974427B (it) | 1974-06-20 |
| DE2261712A1 (de) | 1973-07-19 |
| US3819961A (en) | 1974-06-25 |
| GB1405187A (en) | 1975-09-03 |
| JPS4879613A (de) | 1973-10-25 |
| AT326383B (de) | 1975-12-10 |
| CA984955A (en) | 1976-03-02 |
| FR2167621A1 (de) | 1973-08-24 |
| BE793601A (fr) | 1973-07-02 |
| JPS527341B2 (de) | 1977-03-01 |
| CH550511A (de) | 1974-06-14 |
| SE375428B (de) | 1975-04-14 |
| NL7200003A (de) | 1973-07-05 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| DE2261712C3 (de) | Schaltungsanordnung zum Erzeugen von Ultraschallschwingungen | |
| DE3142034C2 (de) | Leistungssparender Regelschaltkreis für eine lichtemittierende Diode | |
| DE1562321C3 (de) | Schaltungsanordnung zur Umsetzung eines Eingangssignals in breitenmodulierte Impulse als Ausgangssignal | |
| DE2201156B2 (de) | Tonsignalgenerator | |
| DE3614155C2 (de) | Funktionsgenerator für NMR-Geräte | |
| DE3136028C2 (de) | Schaltungsanordnung für einen magnetostriktiven Ultraschallschwinger | |
| DE2415629C3 (de) | Schaltungsanordnung zum zeitweiligen, von der Größe der veränderlichen Betriebsspannung abhängigen Blockieren eines Stromzweiges | |
| DE1050814B (de) | ||
| DE1159013B (de) | Schaltungsanordnung zur Erzeugung einer Dreieckspannung aus zwei sinusfoermigen Spannungen | |
| DE1512353C3 (de) | Dreie ^spannungsgenerator | |
| DE1131729B (de) | Unsymmetrischer astabiler Transistor-Multivibrator | |
| DE1244847B (de) | Freischwingender Multivibrator | |
| DE2012082C3 (de) | Vorrichtung zur Erzeugung einer impulsmodulierten Trägerwelle hoher Frequenz | |
| AT237037B (de) | Vorrichtung zum Erzeugen frequenzmodulierter Schwingungen | |
| DE2029123C3 (de) | Schaltungsanordnung für die elektroerosive Bearbeitung | |
| EP0446571B1 (de) | Einschleifen-PLL-Schaltung | |
| DE1295633B (de) | Multivibrator zur Erzeugung von Rechteckspannungen sehr niedriger Frequenz | |
| AT222778B (de) | Gesteuerter Generator zur Elektroerosion | |
| DE2444250A1 (de) | Spannungsgesteuerter oszillator zur erzeugung einer rechteckfoermigen impulsfolge | |
| DE1136738B (de) | Kippanordnung | |
| DE2827960A1 (de) | Schaltungsanordnung zur erzeugung von ausgangsimpulsen mit einstellbarer taktfrequenz | |
| DE1812652A1 (de) | Elektronischer Umschalter | |
| DE2657977B1 (de) | Impulsformer | |
| DE1125479B (de) | Impulsgenerator | |
| DE2031671B2 (de) | Schaltungsanordnung fuer einen transistorschaltverstaerker insbesondere fuer den antrieb zeithaltender geraete |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| OD | Request for examination | ||
| C3 | Grant after two publication steps (3rd publication) | ||
| 8339 | Ceased/non-payment of the annual fee |