DE2423592C3 - Ausgangsschaltung für einen Ultraschallgenerator - Google Patents
Ausgangsschaltung für einen UltraschallgeneratorInfo
- Publication number
- DE2423592C3 DE2423592C3 DE19742423592 DE2423592A DE2423592C3 DE 2423592 C3 DE2423592 C3 DE 2423592C3 DE 19742423592 DE19742423592 DE 19742423592 DE 2423592 A DE2423592 A DE 2423592A DE 2423592 C3 DE2423592 C3 DE 2423592C3
- Authority
- DE
- Germany
- Prior art keywords
- circuit
- output transformer
- converter
- compensation coil
- coil
- 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.)
- Expired
Links
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
- B06B2201/57—Electrostrictive transducer
-
- 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
- B06B2201/70—Specific application
- B06B2201/72—Welding, joining, soldering
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- Inverter Devices (AREA)
- Lining Or Joining Of Plastics Or The Like (AREA)
- Amplifiers (AREA)
Description
(L + Lv) C] =
und
r>
- (C1 f C2'),. - *·
wobei
L = Induktivität der Kompensationsspule L,
Lrr = Induktivität der Sekundärspule Ti',
Lt2- — Induktivität der Sekundärspule T2,
Q = Kapazität des Wandlers Q,
C2 = Kapazität des Kondensators C2',
ω = Kreisfrequenz und
Z = Impedanz des Wandlers Ci.
2. Ausgangsschaltkreis eines Ultraschallgenerators, insbesondere zum Schweißen von Kunststoffkörpern,
mit einem Ausgangstransformator, der eine im Gegentakt geschaltete Primärwicklung und eine
Sekundärwicklung aufweist, die einen Wandler w ansteuert und im Sekundärkreis mit einer Rückkopplungsanordnung
versehen ist, welche auf die Basis von einen Leistungsoszillator steuernden
Transistoren einwirkt, dadurch gekennzeichnet, daß der Ausgangstransformator (T) in einer Brückenschaltung
(T,'. C1; C2', L) eine Sekundärspule (Ti')
aufweist, die außer dem Wandler (Ci) eine in der Brückendiagonale liegende Kompensationsspule (L)
speist, welche mit einem Kondensator (C2') abgeglichen ist, daß die Rückkopplungsanordnung zwei in
Reihe geschaltete Spulen (Fi1 F2) aufweist, von denen
eine (Fi) auf die Kompensationsspule (L) gewickelt ist und die andere (F2) auf der Sekundärseite des
Ausgangstransformators (T) liegt, und daß die Schaltelemente der Brückenschaltung folgenden
Gleichungen genügen:
(L + L7-.) Ci = 1
wobei
C2'
/nduktutät der Kompensationsspule L,
Induktivität der Sekundärspule Ti', Kapazität des Wandlers Ci,
Kapazität des Kondensators C2', Kreisfrequenz und
Impedanz des Wandlers C\.
Impedanz des Wandlers C\.
3. Schaltkreis nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Kompensationsspule (L) auf
einen Eisenkern mit großer Reluktanz gewickelt ist
4. Schaltkreis nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Ausgangstransformator
(T) auf einen Magnetkern mit der Reluktanz Null gewickelt ist.
Die Erfindung betrifft einen Ausgangsschaltkreis eines Ultraschallgenerators, insbesondere zum Schweißen
von Kunststoffkörpern, mit einem Ausgangstransformator, der eine im Gegentakt geschaltete Primärwicklung
und eine Sekundärwicklung aufweist, die einen Wandler ansteuert und im Sekundärkreis mit einer
Rückkopplungsanordnung versehen ist, weiche auf die Basis von einen Leistungsoszillator steuernden Transistoren
einwirkt
Eine derartige Schaltung ist aus der US-PS 35 26 792 bekannt Mit der bekannten Schaltung soll erreicht
werden, daß die mechanische Leistungsfähigkeit des Wandlers anwächst, wenn der ί Iltrasc'iallgeber in einem
Medium mit größerem Widerstand arbeitet. Dies wird bei der bekannten Schaltung dadurch erreicht, daß in
den Sekundärkreis ein Rückkopplungstransformator eingeschaltet wird, dessen Sekundärwicklung die
Steuertransistoren des Leistungsoszillators beaufschlagt. Parallel zum Wandler ist noch eine Kapazität
zur Kompensation des Wandlers geschaltet Bei diesem Gerät ist jedoch die Leistungssteigerung des Wandlers
mit einer Phasenverschiebung verknüpft weiche sich für gewisse Anwendungszwecke, beispielsweise der Verwendung
des Ausgangsschaltkreises für einen Ultraschallgeber zur Verschweißung von Kunststoffgegenständen,
als störend erweist
Aufgabe der Erfindung ist es, einen Ausgangsschaltkreis für einen Ultraschallgenerator vorzuschlagen, der
zum Zeitpunkt der Leistungserhöhung keine Phasenverschiebung einführt.
Bei einer ersten Ausführungsform der Erfindung wird diese Aufgabe dadurch gelöst, daß der Ausgangstransformator
zwei Sekundärwicklungen aufweist, von denen in einer Brückenschaltung die eine außer dem Wandler
eine in der Brückendiagonale liegende Kompensationsspule speist und die andere an das andere Ende der
Kompensationsspule angeschlossen und mit einem Kondensator abgeglichen ist, daß die Rückkopplungsanordnung zwei in Reihe geschaltete Spulen aufweist,
Von denen eine auf die Kompensationsspule gewickelt ist und die andere auf der Sekundärseite des
Ausgangstransformators liegt, und daß die Schattele-
mente der BrOclcenschaltung folgenden Gleichungen
genügen:
[L + LT.) Cf =
wobei
Ln- -Ζ-τν
=
Q -C2' -ω Z
Q -C2' -ω Z
[L + LTi) ,„ =
(C1 +
= Z
Induktivität der Kompensationsspule L,
Induktivität der Sekundärspule Ti',
Induktivität der Sekundärspule 7V,
Kapazität des Wandlers Q,
Kapazität des Kondensators C2,
iireisfrequenz und
Impedanz des Wandlers C,.
Induktivität der Sekundärspule Ti',
Induktivität der Sekundärspule 7V,
Kapazität des Wandlers Q,
Kapazität des Kondensators C2,
iireisfrequenz und
Impedanz des Wandlers C,.
In einer weiteren Ausführungsform der Erfindung wird die der Erfindung zugrunde liegende Aufgabe
dadurch gelöst daß der Ausgangstransformator in einer Brückenschaltung eine Sekundärspule aufweist, die
außer den Wandler eine in der Brückendiagonale liegende Kompensationsspule speist, welche mit einem
Kondensator abgeglichen ist, daß die Rückkopplungsanordnung zwei in Reihe geschaltete Spulen aufweist,
von denen eine auf die Kompensationsspule gewickelt ist und die andere auf der Sekundärseite des
Ausgangstransformators liegt, und daß die Schaltelemente der Brückenschaltung folgenden Gleichungen
genügen:
(L f LTl-)
wobei
Ln- -G -C2'
=
ω Z
ω Z
I
(C1 + C2').
(C1 + C2').
= Z
Induktivität der Kompensationsspule L,
Induktivität der Sekundärspule Tj-,
Kapazität des Wandlers Ci,
Kapazität des Kondensators Ci,
Kreisfrequenz und
Impedanz des Wandlers G.
Induktivität der Sekundärspule Tj-,
Kapazität des Wandlers Ci,
Kapazität des Kondensators Ci,
Kreisfrequenz und
Impedanz des Wandlers G.
In weiterer Ausführung der Erfindung ist die Kompensatronsspule auf einen Eisenkern mit großer
Reluktanz gewickelt
Zweckmäßigerweise ist der Ausgangstransformator auf einen Magnetkern mit der Reluktanz Null gewickelt.
Die Erfindung ermöglicht in vorteilhafter Weise eine Leistungssteigerung proportional zu auf den Schweißkopf
angelegten Last Die Verbesserung der Leistung wird in allen Fällen durch eine gleichzeitige Steigerung
des Stromes und der Spannung auf den Schweißkopf erreicht, obwohl die Impedanz steigt Die gleichzeitige
Steigerung des Stromes und der Spannung auf den Kopf wird in allen Fällen ohne Phasenänderung verwirklicht
Weiter bietet die Erfindung in vorteilhafter Weise die Möglichkeit, bei rein reaktiver Last schnelle Transistoren,
epitaktische Tecnnik oder multiepitaktische Technik zu verwenden. D;c auf die Primärseite des
Ausgangstransformators übertragene Impedanz ist in allen Fällen verarbeitbar zu einer Widerstandslast, so
daß die Verluste des Leistungstransistors praktisch auf Null reduziert sind. Man sieht den Vorteil der Schaltung
infolge einer Benutzung eines schnellen Transistors unmittelbar daran, daß in allen vorliegenden Fällen bei
der benutzten Frequenz eine viel größere dynamische Verstärkung als mit langsamen Transistoren homogener
Basis erzielt werden kann.
Nachfolgend wird die Erfindung anhand der Beschreibung eines bevorzugten Ausführungsbeispiels nähei
erläutert Die Zeichungen zeigen in
F i g. 1 in Kurve 1 die vom Generator abgegebene Leistung PaIs Funktion der Last C und in Kurve 2 die
Änderung der Leistung PaIs Funktion der Last C,
Fig.2 ein bevorzugtes Ausführungsbeispiel der erfindungsgemäßen Schaltung,
Fig.3 eine Variante der in Fig.2 angegebenen
Schaltung.
Gemäß dem in Fig. 2 wiedergegebenen Ausführungsbeispiel der erfindungsgemäßen Schaltung trägt
der Ausgangstransformator T des -Generators eine übliche, im Gegen takt geschaltete Primär spule und auf
der Sekundärseite zwei Spulen Ti'und T2.
Die erste der zwei Spulen T\ speist den Schweißkopf,
der zum Beispiel von einem elektrostriktiven Wandler Ci gebildet wird, der von einer Spule L mit
entsprechender Reluktanz kompensiert wird, in der Weise, daß die nachstehende Gleichung erfüllt ist:
(L + LT.) Cf = 1
worin bedeutet:
L den Wert der Induktivität der Kompensationsspule L des Schweißkcpfes,
LT] den Wert der Induktivität der Spule Ti' des
Sekundärkreises des Ausgangstransformators T,
Ci die Kapazität des Schweißkopfes (Wandler Ci).
Die zweite Wicklung T2' speist die Kompensationsspule (L) und eine Kapazität C2 mit beträchtlichem
Wertgegenüber(Ci) nach folgender Beziehung:
-(L + Ln) =
1
(C, + C2').
(C, + C2').
in welcher bedeutet:
Lr2- den Wert der Induktivität für die Spule der
Sekundärwicklung T2 des Transformators,
C2 die Kompensationskapazität und
ω die Kreisfrequenz,
Z u'.e Impedanz des Schweißkopfes.
C2 die Kompensationskapazität und
ω die Kreisfrequenz,
Z u'.e Impedanz des Schweißkopfes.
Das Wesen der Erfindung liegt also darin, daß man
einen Ausgangstransformator Tbenutzt dessen Sekundärkreis aus zwei Wicklungen Ti' und T2 besteht, die
man als eine abgewichene Brücke ansehen kann, wenn man die Schaltung des Sekundärkreises alleine mit den
Belastungen prüft, welchen sie angeschlossen ist Zusätzlich zu dieser Schaltung wird durch die Erfindung
ein »feed-back«-System geschaffen, das aus zwei in Serie geschalteten Wicklungen Fi und F2 besteht wobei
Fi mit der Wicklung der Kompensationsspule L und F2
mit dem Sekundärkreis des Ausgangstransformators T gekoppelt ist, wodurch eine Verbesserung der vom
Generator abgegebenen Leistung erzielt wird, die
proportional der Impedanzsteigerung des Schweißkopfes
ist.
Tatsächlich ist die Kompensationsspule L auf einen Eisenkern mit großer Reluktanz gewickelt (beträchtliche
Spaltbreite). Der Ausgangstransformälof T ist auf
einen magnetischen Kern mit der Reluktanz Null gewickelt (Spaltbreile Null), damit die Leistungstransistoren
ini Impulsbetrieb arbeiten.
Während der Durchführung der Schweißung wächst die Impedanz des Kopfes gemäß dem Druck, den man
auf das zu Schweißende Stück ausübt. Diese Steigerung der Impedanz führt zu einer stärken Erhöhung der
Spannung auf der Wicklung Fi, während die Spannung
iin den Klemmen der Wicklung F2 praktisch konstant
bleibt. Die Differenz dieser beiden Spannungen wird auf
(die Basis Btr des Transistors des Oszillators gegeben
und, da das Signal der Impedanzänderung des Kopfes proportional ist, gibt der Oszillator eine Leistung ab, die
ifiä! der impedanz des Kopfes isü Durch die
Linie 2 in F i g. 4 ist die Kurve der Leistungsveränderung
als Funktion der Last wiedergegeben.
In der in Fig.3 wiedergegebenen Variante der
Schaltung findet man die gleichen Komponenten, der einzige Unterschied liegt darin, daß man die Sekundärwicklung
Ti weggelassen hat. Es kommt so zu einer Überlagerung des durch den Wandler fließenden
Stromes mit dem Strom, der durch die Kapazität Ti fließt in der gleichen Wicklung T\\ Dies läßt sich jedoch
nur dann vertreten, falls der Ultraschallgeber nur vergleichsweise schwache Leistungen abzugeben
braucht.
Die erfindungsgemäße Schaltung kann gleichermäßen für einen elektrostriktiven, magnetoslriktiven oder
Wandler anderer Art verwendet werden. Die Art der verwendeten Schaltung oberhalb des Ausgangstransformators
Tkärin eine Gegentäktschallung parallel oder in Serie oder eine Kombination beider sein.
Hierzu 2 Blatt Zeichnungen
Claims (1)
1. Ausgangsschaltkreis eines Ultraschallgenerators, insbesondere zum Schweißen von Kunststoffkörpern,
mit einem Ausgangsttransformator, der eine im Gegentakt geschaltete Primärwicklung und
eine Sekundärwicklung aufweist, die einen Wandler ansteuert und im Sekundärkreis mit einer Rückkopplungsanordnung
versehen ist, welche auf die iu Basis von einen Leistungsoszillator steuernden
Transistoren einwirkt, dadurch gekennzeichnet,
daß der Ausgangstransformator (T) zwei Sekundärwicklungen (Ti', Ti') aufweist, von
denen in einer Brückenschaltung (Ti', Q; T2', C2; L)
die eine (Ti') außer dem Wandler (Ci) eine in der Brückendiagonalen liegende Kompensationsspule
(L) speist und die andere (T2') an das andere Ende
der Kompensationsspule (L) angeschlossen und mit einem Kondensator (C2') abgeglichen ist, daß die
Rückkoppiungsanordnung zwei in Reihe geschaltete
Spulen (Fi, F2) aufweist, von denen eine (Fi) auf die
Kompensationsspule (L) gewickelt ist und die andere
(F2) auf der Sekundärseite des Ausgangstransformators
liegt, und daß die Schaltelemente der Brückenschaltung folgenden Gleichungen genügen:
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
FR7415196A FR2269381B1 (de) | 1974-05-02 | 1974-05-02 |
Publications (3)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
DE2423592A1 DE2423592A1 (de) | 1975-11-20 |
DE2423592B2 DE2423592B2 (de) | 1978-04-27 |
DE2423592C3 true DE2423592C3 (de) | 1979-01-04 |
Family
ID=9138372
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
DE19742423592 Expired DE2423592C3 (de) | 1974-05-02 | 1974-05-15 | Ausgangsschaltung für einen Ultraschallgenerator |
Country Status (4)
Country | Link |
---|---|
DE (1) | DE2423592C3 (de) |
FR (1) | FR2269381B1 (de) |
GB (1) | GB1506174A (de) |
IT (1) | IT1029158B (de) |
Families Citing this family (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
DE2726249C2 (de) * | 1977-06-10 | 1986-09-11 | Otto Siebeck GmbH, 6930 Eberbach | Ultraschallwellen-Generator |
FR2505211B1 (fr) * | 1981-05-11 | 1986-08-29 | Mabille Pierre | Generateur d'ultrasons |
DE3317387A1 (de) * | 1983-05-13 | 1984-11-15 | INSTA Elektro GmbH & Co KG, 5880 Lüdenscheid | Treiberschaltung fuer piezoschwinger |
-
1974
- 1974-05-02 FR FR7415196A patent/FR2269381B1/fr not_active Expired
- 1974-05-15 DE DE19742423592 patent/DE2423592C3/de not_active Expired
-
1975
- 1975-02-26 GB GB812075A patent/GB1506174A/en not_active Expired
- 1975-02-27 IT IT8333075A patent/IT1029158B/it active
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
FR2269381B1 (de) | 1976-10-15 |
DE2423592A1 (de) | 1975-11-20 |
DE2423592B2 (de) | 1978-04-27 |
IT1029158B (it) | 1979-03-10 |
FR2269381A1 (de) | 1975-11-28 |
GB1506174A (en) | 1978-04-05 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
DE3634979A1 (de) | Anordnung zur erhoehung der ausgangsleistung eines mit niedriger spannung betriebenen verstaerkers, insbesondere fuer autoradios | |
DE3618221C1 (de) | Schaltnetzteil mit einem primaer getakteten Gleichspannungswandler | |
DE2423592C3 (de) | Ausgangsschaltung für einen Ultraschallgenerator | |
DE2246513A1 (de) | Regleranordnung | |
DE1065883B (de) | ||
DE1010989B (de) | Magnetische Kippschaltung | |
DE2647146C2 (de) | Spannungsregler | |
DE2062605C3 (de) | Vertikalablenkschaltung | |
DE1079730B (de) | Schalt- und Steuerdrossel mit mindestens zwei Wicklungen | |
DE2115661B2 (de) | Schaltverstärker | |
DE959282C (de) | Phasenempfindlicher Wechselstrom-Magnetverstaerker | |
DE2543445C3 (de) | Schaltregler | |
DE2641599C3 (de) | Schaltungsanordnung zum Betrieb eines dreipoligen Hall-Effekt-Bauelementes | |
DE2840439C2 (de) | Zwei Ausgangsspannungen unterschiedlicher Polarität liefernder Gleichspannungsschaltregler | |
DE1638016C3 (de) | Schaltungsanordnung zur Gleichspannunsgsstabilisierung mit frequenzabhängigem Innenwiderstand | |
DE2514863A1 (de) | Schalteranordnung fuer mit einer induktivitaet belastete schalter | |
DE2940885C2 (de) | Transformator mit veränderbarer Ausgangsspannung | |
DE1513237C (de) | Auf Stromschwankungen ansprechende, mittels Transistoren und eines Steuertransformators spannungsstabilisierte Gleichspannungsquelle | |
DE1513876C (de) | Anordnung zur selbsttätigen Regelung einer Wechselspannung | |
DE2103091B2 (de) | Zerhacker-Modulator mit Feldeffekttransistoren | |
DE1488394A1 (de) | Statischer Induktionsregler mit zwei Transformatoren mit getrenntem oder geteiltem Magnetfluss | |
DE2734292B2 (de) | Anordnung zur Spannungssteuerung | |
EP0463188A1 (de) | Induktiver Annäherungsschalter mit geringer Temperaturabhängigkeit | |
DE1109254B (de) | Anordnung zur Steuerung oder Regelung der Drehzahl eines Gleichstrom-nebenschlussmotors | |
DE1051331B (de) | Magnetverstaerker |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
C3 | Grant after two publication steps (3rd publication) | ||
EHJ | Ceased/non-payment of the annual fee |