DE3013964A1 - Circuits for stabilising ultrasonic generator and preventing drying - in prodn. of aerosols for breathing machines - Google Patents
Circuits for stabilising ultrasonic generator and preventing drying - in prodn. of aerosols for breathing machinesInfo
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Abstract
Description
Die Erfindung betrifft einen Ultraschallgenerator zur Er-The invention relates to an ultrasonic generator for
zcuguncj einer Flüssigkeitssuspension in einem Gas mit einem Schwinysystem, das aus einem die Flüssigkeit zerstäubenden mechanischen Schwinger und einer den Schwinger mit einem elektrischen Hochfrequenzsignal mit veränderbarer Leistung erregenden Oszillatorschaltung besteht, und mit einer den Schwinger beim Trockenlaufen vor einer Selbstbeschädigung bewahrenden Schutzvorrichtung.zcuguncj a liquid suspension in a gas with a Schwinysystem, that consists of a mechanical oscillator that atomizes the liquid and one the Exciting transducers with an electrical high-frequency signal with variable power There is an oscillator circuit, and with one the oscillator when running dry a self-harming protective device.
Derartige Ultraschallgeneratoren kommen unter anderem in der Medizintechnik zur Anwendung, wo sie beispielsweise als Aerosolerzeuger dazu verwendet werden, die einem künstlich beatmeten Patienten zugeführte Luft in definierter Weise zu befeuchten, um eine schädigende Austrocknung der Atemwege des Patienten zu verhindern. Die Menge der pro Zeiteinheit in den suspendierten Zustand übergeführten Flüssigkeit, d.h. also der Feuchtigkeitsgehalt der dem Patienten zugeführten Atemluft hängt von der von dem mechanischen Schwinger abgegebenen Ultraschall-Leistung und somit von der diesem Schwinger in Form eines elektrischen Hochfrequenzsignals zugeführten elektrischen Leistung ab, wobei als weiterer Parameter die Viskosität der jeweils zu zerstäubenden Flüssigkeit miteingeht. Da für jeden Patienten der Feuchtigkeitsgehalt der Atemluft individuell eingestellt wird und die Viskosität der im wesentlichen aus Wasser bestehenden zu zerstäubenden Flüssigkeit beispielsweise durch die Zugabe unterschiedlicher Mengen von ätherischen Ölen unterschiedliche Werte annehmen kann, ist es erforderlich, bei in der Praxis zum Einsatz kommenden Geidten dieser Art eine Verstellmöglichkeit für die dem mechanischen Schwinger zugeführte elektrische Hochfrequenzenergie vorzusehen.Such ultrasonic generators are used, among other things, in medical technology for use where they are used, for example, as aerosol generators, the air supplied to an artificially ventilated patient in a defined manner moisten to prevent damaging dehydration of the patient's airways. The amount of liquid transferred into the suspended state per unit of time, i.e. the moisture content of the breathing air supplied to the patient depends on the ultrasonic power emitted by the mechanical transducer and thus from which is fed to this oscillator in the form of an electrical high-frequency signal electrical power, with the viscosity of each as a further parameter liquid to be atomized is included. As for each patient the moisture content the breathing air is adjusted individually and the viscosity of the essentially Liquid to be atomized consisting of water, for example by adding different amounts of essential oils can have different values, it is necessary, in the case of geids of this kind used in practice an adjustment option for the electrical supplied to the mechanical transducer Provide high frequency energy.
Nach dem Stand der Technik geschieht dies zum Beispiel dadurch, daß der Arbeitspunkt eines das aktive Bauelement des den mechanischen Schwinger ansteuernden Verstärkerteils der Oszillatorschaltung bildenden Transistors durch Änderung des Basisgleichstroms verändert wird. Beispielsweise wird dieser Basisgleichstrom vom Emitterstrom eines weiteren Transistors geliefert, dessen Kollektor auf konstantem Potential liegt, und dessen Basispotential im normalen Betriebszustand mit Hilfe eines durch ein von Hand verstellbares Potentiometer veränderbaren Spannuncjstellers auf verschiedene Wert eingesteZ1t werden kann.According to the prior art, this is done, for example, in that the operating point of the active component of the one that controls the mechanical oscillator Amplifier part of the oscillator circuit forming transistor by change of Base direct current is changed. For example, this base direct current is from Emitter current supplied by another transistor whose collector is constant Potential is, and its base potential in the normal operating state with the help a tension adjuster that can be changed by a manually adjustable potentiometer can be set to different values.
Diese hekannte Vorrichtung weist jedoch den Nachteil auf, daß der Arbeitspunkt des Verstärkertransistors und damit die dem mechanischen Schwinger zugeführte Hochfrequenzleistung bzw. die von dem Schwinger abgegebene Ultraschalleistung nicht nur von der Stellung des Potentiometers sondern auch von einer Reihe von Störgrößen, wie zum Beispiel der Betriebstemperatur der Vorrichtung abhängt, so daß eine eindeutige und stabile Einstellung der pro Zeiteinheit in den Suspensionszustand übergeführten Flüssigkeitsmenge nicht möglich ist.However, this known device has the disadvantage that the Working point of the amplifier transistor and thus that of the mechanical oscillator supplied high-frequency power or the ultrasonic power emitted by the transducer not only from the position of the potentiometer but also from a number of disturbance variables, such as the operating temperature of the device depends, so that a unique and stable adjustment of the suspension per unit of time Amount of liquid is not possible.
Weiterhin ergibt sich beim Betrieb von derartigen Aerosolerzeugern ein Problem daraus, daß der im allgemeinen aus einem Barium-Titanat-Kristall bestehende mechanische Schwinger, der mit einer seiner Flächen einen Teil der Wand des die zu zerstäubende Flüssigkeit enthaltenen Gefäßes bildet, durch diese Flüssigkeit gekühlt und sehr starklsdämpft wird. Dies hat zur Folge, daß im sogenannten Naßbetrieb zur Erzeugung einer bestimmten Schwingungsamplitude eine wesentliche höhere Hochfrequenzleistung zugeführt werden muß, als dies ohne diese Flüssigkeitsbedämpfung, d.h. also im Trockenbetrieb erforderlich wäre. Läuft nun der mechanische Schwinger nach einer bestimmten Berjiebsdauer deswegen trocken, weil die ihn bedeckende Flüssigkeitsmenge vollständig zerstäubt worden ist, so fällt die zuvor durch diese Flüssigkeit ausgeübte Bedämpfung weg, was ohne weitere Maßnahmen zu einer Zerstörung des dann mit einer weit größeren Amplitude arbeitenden Schwingers führen würde.Furthermore, the operation of such aerosol generators results a problem in that it generally consists of a barium titanate crystal mechanical oscillator, which with one of its faces part of the wall of the The liquid contained in the liquid to be atomized forms through this liquid is cooled and very strongly steamed. This has the consequence that in so-called wet operation a significantly higher high-frequency power to generate a certain oscillation amplitude must be supplied than this without this liquid damping, i.e. in dry operation would be required. The mechanical transducer now runs after a certain period of operation dry because the amount of liquid covering it is completely atomized has been, the damping previously exerted by this liquid is no longer applicable, which without further measures would result in a destruction of the then with a much larger one amplitude working oscillator.
Damit das Bedienungspersonal einen solchen Aerosolerzeuger nicht ständig überwachen muß, um den Schwinger vor einer Selbstbeschädigung bzw. Selbstzerstörung zu bewahren, ist es bereits bekannt, eine Schutzvorrichtung vorzusehen, die eine solche Beschädigung oder Zerstörung des Schwinger bei Trockenlauf verhindern soll. Nach dem Stand der Technik umfaßt eine solche Schutzvorrichtung einen in dem die zu zerstäubende Flüssigkeit während des Zerstäubungsvorganges enthaltenden Behälter angeordneten Schwimmer, der dann, wenn der Behälter leerläuft, auf dessen Boden absinkt und dadurch einen elektrischen Schalter schließt, durch den die Basis des oben erwähnten zweiten Transistors auf ein diesen Transistor sperrendes Potential gelegt wird. Dadurch erhält der Transistor des den mechanischen Schwinger ansteuernden Verstärkerteils der Oszillatorschaltung- keinen Basisstrom mehr und die Zufuhr von Hochfrequenzenergie an den mechanischen Schwinger wird unterbrochen.So that the operating personnel do not have to constantly use such an aerosol generator Must monitor the transducer from self-harm or self-destruction To preserve, it is already known to provide a protective device that has a to prevent such damage or destruction of the transducer when running dry. According to the prior art, such a protection device comprises one in which the Container containing liquid to be atomized during the atomization process arranged float, which then, when the container runs empty, on its bottom sinks and thereby closes an electrical switch through which the base of the above-mentioned second transistor to a potential that blocks this transistor is placed. This gives the transistor the one that controls the mechanical oscillator Amplifier part of the oscillator circuit - no more base current and the supply of High frequency energy to the mechanical transducer is interrupted.
In der Praxis hat sich gezeigt, daß diese im Prinzip sehr einfache Anordnung nur eine geringe Zuverlässigkeit aufweist, so daß der z-um Schließen des Abschalt-Schalters dienende Schwimmer sehr häufig nicht verwendet und stattdessen eine Bedienungsperson mit der ständigen Überwachung des Aerosolerzeugers beauftragt wird.In practice it has been shown that this is very simple in principle Arrangement has only a low reliability, so that the z-order closing of the Shut-off switch serving floats very often not used and instead an operator is entrusted with the constant monitoring of the aerosol generator will.
Demgegenüber liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, einen Ultraschallgenerator der eingangs beschriebenen Art mit einem möglichst geringen technischen Aufwand so weiterzubilden, daß ein zuverlässiger automatischer Schutz des Schwingers gegen Selbstzerstörung bei Trockenlauf gewährleistet wird.In contrast, the invention is based on the object of an ultrasonic generator of the type described above with the least possible technical effort so that a reliable automatic protection of the transducer against Self-destruction in case of dry running is guaranteed.
Zur Lösung dieser Aufgabe sieht die Ertindung vor, daß eine das Tlochfrequenzsitjnal im Naßbetrieb auf die jeweils eingestellte Leistung stabilisierende Schaltungsanordnung vorgesehen ist und daß die Schutzvorrichtung für den Schwinger eine die durch den Übergang zwischen Naß-und Trockenbetrieb bedingten Änderungen wenigstens eines elektrischen Parameters im Schwingsystem erkennende Detektorschaltung umfaßt.To solve this problem, the invention provides that the Tlochfrequenzsitjnal in wet operation on each set power stabilizing Circuit arrangement is provided and that the protective device for the oscillator one of the changes caused by the transition between wet and dry operation Detector circuit recognizing at least one electrical parameter in the oscillating system includes.
Diesererfindungsgemäßen Anordnung liegt die Überlegung zugrunde, daß durch die Stabilisierung der im Naßbetrieb an den meclnischen Schwinger angelegten Hochfrequenzleistung auch andere, im Schwingsystem auftretende elektrische Größen, wie z.B. ochfrequenzströme und Hochfrequenzspannungen, die Gleichstromaufnahme der Oszillatorschaltung usw. stabilisiert werden und daß es durch die hierdurch erfolgende Beseitigung der bei den dem Stand der Technik entsprechenden Geräten während des Naßbetriebs auftretenden Drift- und Störeffekte möglich wird, die mit dem Trockenlaufen des Schwingers verbundenen Änderungen einer oder mehrerer dieser elektrischen Größen mit sehr großer Zuverlässigkeit zu erkennen und hieraus in eindeutiger Weise Signale zu gewinnen, mit deren Hilfe rechtzeitig weitere zum Schutz des Schwingers vor der im Trockenbetrieb bestehenden Gefahr einer Selbstzerstörung dienende Maßnahmen automatisch eingeleitet bzw.This inventive arrangement is based on the consideration that through the stabilization of the mechanical transducer applied in wet operation High-frequency power also other electrical quantities occurring in the oscillating system, such as high-frequency currents and high-frequency voltages, the direct current consumption of the Oscillator circuit, etc. are stabilized and that it is due to the resultant Elimination of the devices corresponding to the state of the art during the Drift and disruptive effects that occur during wet operation are possible with dry running of the oscillator associated changes in one or more of these electrical quantities can be recognized with great reliability and signals from this in an unambiguous manner to win, with the help of which more in good time to protect the transducer from the In dry operation there is a risk of self-destructive measures automatically initiated or
durchgeführt werden können.can be carried out.
Dabei ergibt sich gl.eichzeitig der weitere Vorteil, daß durch die das Hochfrequenzsignal im Naßbetrieb auf die jeweils eingestellte Leistung stabilisierende Schaltungsanordnung auch über längere Betriebszeiten hinweg eine sehr gute Konstanz der abgegebenen Ultraschalleistung und damit der pro Zeiteinheit vernebelten bzw. zerstäubten Flüssigkeitsmenge, d.h. also des Feuchtigkeitsgehaltes der dem Patienten zugeführten Atemluft gewährleistet wird.At the same time there is the further advantage that the stabilizing the high-frequency signal in wet operation to the power set in each case Circuit arrangement a very good constancy even over longer periods of operation the emitted ultrasonic power and thus the nebulized or atomized amount of liquid, i.e. the moisture content of the patient supplied breathing air is guaranteed.
Es sei daran erinnert, daß grundsätzlich zwei Arten von Oszillatorschaltungen bei den in Rede stehenden Ultraschallgeneratoren anwendbar sind, nämlich sowohl selbsterregte als auch fremdgesteuerte Oszillatoren.It should be remembered that there are basically two types of oscillator circuits are applicable to the ultrasonic generators in question, namely both self-excited as well as externally controlled oscillators.
Im ersten Fall bildet der die Ultraschalleistung abgebende Schwinger gleichzeitig das- frequenzbestimmende Element, d.h. er ist mit einem die Dämpfungsverluste ausgleichenden Verstärker, der gleichzeitig praktisch die gesamte Oszillatorschaltung bildet, zu einem rückgekoppelten, selbstschwingenden Kreis zusammengeschaltet. Im zweiten Fall fehlt die Rückkopplung zwischen dem mechanischen Schwinger und dem ihn ansteuernden Verstärker, der stattdessen hochfrequenzmäßig von einem ein eigenes frequenzbestimmendes Bauelement, beispielsweise einen Schwingquarz umfassenden Schwingkreis angesteuert wird.In the first case, the transducer which emits the ultrasonic power forms at the same time the frequency-determining element, i.e. it is with one the attenuation losses compensating amplifier, which at the same time practically the entire oscillator circuit forms, interconnected to form a feedback, self-oscillating circle. in the In the second case, there is no feedback between the mechanical oscillator and the the amplifier driving it, which instead has its own radio frequency-wise frequency-determining component, for example an oscillating circuit comprising an oscillating crystal is controlled.
Beiden Arten von Oszillatorschaltungen ist jedoch gemeinsam, daß sie einen den die Ultraschalleistung abgebenden Schwinger ansteuernden Verstärkerteil aufweisen, der durch seinen Betriebszustand die an den Schwinger abgegebene Hochfrequenzleistung definiert. Der Gedanke, gerade diese Leistung zu stabilisieren und zur Erkennung des Übergangs zwischen Naß- und Trockenbetrieb geeignete, sich entsprechend ändernde elektrische Größen innerhalb der Oszillatorschaltung und insbesondere innerhalb ihres Verstärkerteils zu überwachen und auszuwerten, ist daher in beiden Fällen gleichermaßen anwendbar. In diesem Sinn ist es zu verstehen, wenn im folgenden nur allgemein von der Oszillatorschaltung bzw. dem den mechanischen Schwinger unmittelbar ansteuernden Verstärkerteil der Oszillatorschaltung gesprochen wird, ohne auf einen speziellen Schaltungsaufbau im einzelnen einzugehen.What both types of oscillator circuits have in common, however, is that they an amplifier part which controls the transducer emitting the ultrasonic power have the high-frequency power delivered to the transducer due to its operating state Are defined. The thought of stabilizing and recognizing precisely this performance suitable for the transition between wet and dry operation, changing accordingly electrical quantities within the oscillator circuit and in particular within Monitoring and evaluating your amplifier section is therefore essential in both cases equally applicable. In this sense it is to be understood if only in the following generally from the oscillator circuit or the mechanical oscillator directly driving amplifier part of the oscillator circuit is spoken without referring to a special circuit structure to go into detail.
Die dem mechanischen Schwinger zugeführte Hochfrequenzleistung kann auf verschiedene Weise variiert und daher auch durch die Beeinflussung ganz verschiedener elektrischer Parameter stabilisiert werden. So ist es zum Beispiel möglich, an den mechanischen Schwinger ein impulsförmig moduliertes Hochfrequenzsignal anzulegen, d.h. ein beispielsweise sinusförmiges Signal, dessen Amplitude mit vorgegebener Folgefrequenz zwischen einem festen Maximalwert und dem Wert Null wechselt, wobei die Folgefrequenz hiedriger als die Hochfrequenz des Sinussignals ist. In diesem Fall kann die an den Schwinger angelegte Hochfrequenzleistunq dadurch verändert werden, daß man das Tastverhältnis der Modulationsimpulse variiert. Erfindungsgemäß ist für einen solchen Fall bevorzugt vorgesehen, daß die zur Stabilisierung der eingestellten Leistung dienende Schaltungsanordnung einen über ein Stellglied das Impuls-Pausen-Verhältnis der Oszillatorschaltung im Naßbetrieb beeinflussenden Regler umfaßt.The high frequency power supplied to the mechanical transducer can varies in different ways and therefore also very different due to the influence electrical parameters be stabilized. This is how it is, for example possible to send a pulse-shaped modulated high-frequency signal to the mechanical transducer to apply, i.e. a sinusoidal signal, for example, the amplitude of which has a predetermined Repetition frequency alternates between a fixed maximum value and the value zero, where the repetition frequency is higher than the high frequency of the sinusoidal signal. In this This can change the high-frequency power applied to the transducer be that one varies the duty cycle of the modulation pulses. According to the invention is preferably provided for such a case that the stabilization of the Set power serving circuit arrangement via an actuator the Pulse-pause ratio of the oscillator circuit in the wet mode influencing controller includes.
Eine andere Möglichkeit zur Variation der an dem mechanischen Schwinger abgegebenen Hochfrequenzleistung besteht darin, daß an ihm zwar ununterbrochen ein Hochfrequenzsignal anliegt, dessen Amplitude jedoch veränderbar ist.Another way to vary the amount on the mechanical transducer emitted high-frequency power consists in the fact that although it is uninterrupted High-frequency signal is present, the amplitude of which, however, can be changed.
Für diesen wegen seiner Einfachheit besonders bevorzugten Fall sieht die Erfindung vor, daß die zur Stabilisierung der eingestellten Leistung dienende Schaltungsanordnung einen über ein Stellglied die Amplitude des an den mechanischen Schwinger angelegten elektrischen Hochfrequenzsignals im Naßbetrieb beeinflussenden Regler umfaßt.Looks for this case particularly preferred because of its simplicity the invention proposes that the stabilization of the set power is used Circuit arrangement a via an actuator the amplitude of the mechanical Vibrator applied electrical high-frequency signal in wet operation influencing Includes regulator.
Den beiden eben genannten Alternativen ist der Gedanke gemeinsam, zur Stabilisierung der an den mechanischen Schwinger abgegebenen Hochfrequenzleistung und damit der zur Aerosolerzeugung zur Verfügung stehenden Ultraschallleistung einen Regelkreis zu verwenden, der unabhängig von der Art der auftretenden Störgrößen die erforderliche Konstanz der Regelgröße, hier also der abgegebenen Leistung sicherstellt.The two alternatives just mentioned have in common the idea to stabilize the high-frequency power delivered to the mechanical transducer and thus the ultrasonic power available for aerosol generation Use a control loop that is independent of the nature of the disturbance variables that occur ensures the required constancy of the controlled variable, in this case the output power.
In beiden Fällen ist es zweckmäßig, dem Regler als Ist-Wert die am Schwinger anliegende Hochfrequenzspannung iiber eine erste Gleichrichterschaltung und als Sollwert eine von Hand einstellbare stabilisierte Gleichspannung zuzuführen. Somit kann der Regler den erforderlichen Sollwert-Istwert-Vergleich auf einfache Weise dadurch durchführen, daß er zwei Gleichspannungen zueinander in Beziehung setzt, von denen die eine zur Einstellung des im jeweiligen Anwendungsfall gewünschten Leistungspegels von Hand veränderbar ist und von denen die andere durch eine mit geringem schaltungstechnischen Aufwand realisierbare Gleichrichteranordnung aus einem mit der Regelgröße in einem eindeutigen Zusammenhang stehenden elektrischen Parameter, nämlich der Amplitude der am Schwinger abfallenden Hochfrequenzspannung abgeleitet wird. Auch läßt sich durch diese unmittelbare Verknüpfung von Regelgröße und \ii Ist-Wert-Gewinnung verwendetem Signal eine besonders gute Regelgenauigkeit erzielen.In both cases it is advisable to give the controller the am High-frequency voltage applied to the oscillator via a first rectifier circuit and to supply a manually adjustable stabilized DC voltage as a setpoint. In this way, the controller can easily make the required setpoint / actual value comparison Way by putting two DC voltages in relation to each other sets, one of which is used to set the desired setting in the respective application Power level can be changed by hand and the other of which can be changed by one with Rectifier arrangement that can be realized with little circuitry effort an electrical one that is clearly related to the controlled variable Parameter, namely the amplitude of the high-frequency voltage drop across the transducer is derived. This direct linkage of the controlled variable and \ ii actual value extraction signal used a particularly good control accuracy achieve.
Die zur Änderung der Hochfrequenzleistung erforderliche Amplitudenänderung der von der Oszillatorschaltung an den Schwinger angelegten Hochfrequenzschwingung läßt sich besonders einfach durch die Anderung der Versorgungsgleichspannung der Oszillatorschaltung bzw. des Verstärkerteils erzielen. Daher ist vorzugsweise als Stellglied eine die Versorungsspannung des den Schwinger ansteuernden Verstärkerteils der Oszillatorschaltung verändernde Schaltungsanordnung vorgesehen.The change in amplitude required to change the high frequency power the high-frequency oscillation applied to the oscillator by the oscillator circuit can be made particularly easy by changing the DC supply voltage of the Achieve oscillator circuit or the amplifier part. Therefore, preferably as Actuator is the supply voltage of the amplifier part which controls the oscillator the oscillator circuit changing circuit arrangement is provided.
Für all die Fälle, in denen zumindest der Verstärkerteil der Oszillatorschaltung mit einer höheren Gleichspannung versorgt wird,als die übrige Elektronik, ist vorteilhafterweise vorgesehen, daß die die Versorgungsspannung des Verstärkerteils der Oszillatorschaltung verändernde Schaltungsanordnung zwischen den Verstärkerteil und den negativen Versorgungsspannungsanscllluß geschaltet ist. nadurch kann nämlich diese Schaltungsanordnunq auf demselben Versorgunqsspannungsniveau betrieben werden, wie die frigen Schaltungsteile,und es wird der schaltungstechnische Aufwand vermieden, der erforderlich wäre, um mit dem von dem an der niedrigen Versorgungsspannung liegenden Naßbetriebsregler abgegebenen Signal ein unmittelbar an die hohe Maximalversorgungsspannung des Verstärkerteils der Oszillatorschaltung angebundenes Stellglied zu betätigen.For all those cases where at least the amplifier part of the oscillator circuit is supplied with a higher DC voltage than the rest of the electronics, is advantageous provided that the the supply voltage of the amplifier part of the oscillator circuit changing circuit arrangement between the amplifier part and the negative Supply voltage connection is switched. As a result, this circuit arrangement can namely operated at the same supply voltage level as the previous circuit parts, and it avoids the circuit complexity that would be required to work with the one output by the wet operation controller that is connected to the low supply voltage Signal on directly to the high maximum supply voltage of the amplifier section to operate the actuator connected to the oscillator circuit.
Daraus ergibt sich in Verbindung damit, daß der Verstärkerteil der Oszillatorschaltung als aktives Bauelement einen Transistor umfaßt, an dessen Kollektor-Emitter-Strecke die Versorgungsspannung anliegt und dessen Basis über einen VJiderstand mit dem positiven Pol der Versorgungsspannung verbunden ist, der weitere Vorteil, daß eine automatische Anpassung des für diesen Transistor erforderlichen Basisstroms erreicht wird. Dieser Basisstrom muß groß sein, wenn am Verstärkerteil eine große Versorgungsspannung anliegt und der Transistor mit voller Leistung arbeitet, und kann kleiner werden, wenn zur Verringerung der abgegebenen Hochfrequenz leistung die am Verstärkerteil wirksame Versorgungsspannung dadurch verringert wird, daß durch das Stellglied das Emitterpotential des Transistors erhöht wird, was wegen des konstant bleibenden Kollektor-Potentials nicht nur eine Verringerung der Kollektor-Emitter-Spannung sondern auch eine Verkleinerung der die Größe des Basisstroms definierend( Basis-Emitter-Spannung zur Folge hat.It follows in connection with this that the amplifier part of the Oscillator circuit comprises a transistor as an active component, on its collector-emitter path the supply voltage is applied and its base connected to the positive pole of the supply voltage is connected, the further advantage that a automatic adaptation of the base current required for this transistor is achieved will. This base current must be large if there is a large supply voltage on the amplifier section is applied and the transistor is working at full power, and can become smaller, if to reduce the output high frequency power on the amplifier part effective supply voltage is reduced by the fact that the actuator The emitter potential of the transistor is increased, which is because of the constant Collector potential does not just reduce the collector-emitter voltage but also a reduction in the size of the base current defining (base-emitter voltage has the consequence.
Vorzugsweise besteht die die Versorgungsspannung der Oszillatorschaltung verändernde Schaltungsanordnung aus zwei in Art einer Darlington-Schaltung miteinander verbundenen Transistoren, von denen der eine mit seiner Emitter-Kollektor-Strecke in der von ds Oszillatorschaltuna zum negativen Pol der Versorgungsspannung führenden Leitung liegt. Somit läßt sich dadurch, daß mall diesen Transistor mehr in den leitenden oder mehr in den gesperrten Zustand treibt, der an ihm abfallende Teil cler Versorgungsspannung und damit auch der für die Oszillatorschaltung bzw. ihren Verstärkerteil verbleibende Rest innerhalb eines weiten Bereiches variieren.Preferably there is the supply voltage of the oscillator circuit changing circuit arrangement of two in the manner of a Darlington pair with each other connected transistors, one of which with its emitter-collector path in the one leading from the oscillator circuit to the negative pole of the supply voltage management lies. Thus it can be that mall this transistor drives more into the conductive or more into the blocked state, the one falling off of it Part of the supply voltage and thus also that for the oscillator circuit or the remainder of their amplifier part can vary within a wide range.
Wie bereits erwähnt, besteht eine wesentliche Idee der Erfindung darin, das Trockenlaufen des mechanischen Schwingers nicht wie beim Stand der Technik durch eine Überwachung des Flüssigkeitsstandes in dem betreffenden Behälter sondern dadurch zu erkennen, daß mit dem übergang zwischen Naß- und Trockenbetrieb auftretende Änderungen geeigneter elektrischer Größen im Schwingsystem, d.h. entweder am Schwinger selbst oder in der ihn ansteuernden Oszillatorschaltung durch eine Detektoreinrichtung erfaßt und in der richtigen Weise ausgewertet werden.As already mentioned, an essential idea of the invention consists in the mechanical oscillator does not run dry as in the prior art a monitoring of the liquid level in the container in question but through it to recognize that changes occur with the transition between wet and dry operation suitable electrical quantities in the oscillation system, i.e. either on the transducer itself or in the oscillator circuit driving it by a detector device recorded and evaluated in the right way.
Hinsichtlich der Auswahl und der Art und Weise der Überwachung dieser elektrischen Größen bestehen verschiedene Möglichkeiten. Im einfachsten Fall kann z.B. nur ein einziger elektrischer Parameter untersucht werden, wobei es sich entweder um einen Gleichstrom- oder Gleichspannungswert oder um ein Hochfrequenzslgnal handeln kann. Im letzteren Fall besteht die Alternative, entweder die Amplitude oder aber die Phasenlage des Signals auf in Verhindung mit dem Trockenlaufen des Schwingers auftretende Änderungen hin zu untersuchen.Regarding the selection and the way of monitoring these There are various possibilities for electrical quantities. In the simplest case it can E.g. only a single electrical parameter can be examined, whereby it is either be a direct current or direct voltage value or a high frequency signal can. In the latter case there is the alternative, either the amplitude or else the phase position of the signal in relation to the oscillator running dry to investigate any changes that occur.
Trotz des geringfügig größeren schlaltungstechnischen Aufwandes wird es erfindungsgemäß zur Gewinnung absolut einheutiger und zuverlässiger Kriterien bevorzuyt, daß die Detektorschaltung zur Erkennung der relativen Änderungen von zwei verschiedenen, am Schwingsystem abgegriffenen Hochfrequenzsignalen ausgebildet ist. Hierfür sind beispielsweise die am Schwinger anliegende HoctlErequenzspannung und der in den Schwinger fließende Hochfrequenzstrom oder alternativ eine in der Oszillatorschaltung abfallende Hochfrequenzspannung und ein in der Oszillatorschaltung fließender Hochfrequenzstrom geeignet. Bevorzugt wird jedoch eine Mischform in der Weise verwendet, daß der Detektorschaltung ein die am Schwinger abfallende Hochfrequenzspannung und ein einen im Verstärkerteil der Oszillatorschaltung fließenden Hochfrequenzstrom wiedergebendes Signal zugeführt sind, wobei es sich in der Praxis als besonders günstig erwiesen hat, wenn das eine der der Detektorschaltung zugeführten Signale den in den Transistor des Verstärkerteils der Oszillatorschaltung fließenden llochfrequenz-Emitter-Strom wiedergibt.Despite the slightly larger circuitry effort, it according to the invention to obtain absolutely unified and reliable criteria vorzuyt that the detector circuit to detect the relative changes of two different ones, tapped on the oscillating system High frequency signals is trained. For example, the Hoctl frequency voltage applied to the transducer is used for this purpose and the high frequency current flowing into the transducer or alternatively one in the Oscillator circuit falling high frequency voltage and a in the oscillator circuit flowing high frequency current suitable. However, a mixed form in the is preferred Way used that the detector circuit a dropping at the oscillator high-frequency voltage and a high frequency current flowing in the amplifier part of the oscillator circuit reproducing signal are supplied, which in practice is particularly has proven beneficial if one of the signals fed to the detector circuit the hole frequency emitter current flowing into the transistor of the amplifier part of the oscillator circuit reproduces.
Da es sich in all diesen Fällen um den Vergleich von zwei Hochfrequenzsignalen handelt, besteht auch hier die Alternative, entweder Verschiebungen der relativen Phasenlage oder relative Amplitudenänderungen dieser beiden Signale als Kennzeichen für das Trockenlaufen des mechanischen Schwingers auszuwerten. Der Amplitudenvergleich wird besonders einfach, wenn die Detektorschaltung -aus einem Gleichspannungskomperator besteht, dem die beiden ausgewählten Hochfrequenzsignale jeweils über eine Gleichrichterschaltung zugeführt sind.Since in all these cases it is a matter of comparing two high-frequency signals acts, there is also the alternative here, either shifting the relative Phase position or relative changes in amplitude of these two signals as a characteristic for the mechanical oscillator to run dry. The amplitude comparison becomes particularly simple if the detector circuit consists of a DC voltage comparator consists, to which the two selected high-frequency signals each via a rectifier circuit are supplied.
Der Naßbetrieb-Regler erhält, wie bereits ausführlich dargestellt, seine Ist-Wert-Information dadurch, daß ihm die am Schwinger anliegende Hochfrequenzspannung über einen Gleichrichter zugeführt wird. Ein besonders einfacher SchalLungsaufbau ergibt sich somit dadurch, daß diese Gleichrichterschal. tuny mit der dem Gleichsnannungskomparator der Detektorschaltung vorgeschalteten Gleichrichterschaltung identisch ist.As already explained in detail, the wet operation controller receives its actual value information in that it receives the high-frequency voltage applied to the transducer is fed through a rectifier. A particularly simple formwork structure thus results from the fact that this rectifier scarf. tuny with that of the equal-voltage comparator the rectifier circuit upstream of the detector circuit is identical.
Somit erhält also bei dieser Ausführungsform der erfindungsgemäßen Vorrichtung die Detektorschaltung zwei Gleichspannungssignale zugeführt, von denen das eine die Amplitude der am mechanischen Schwinger abfallenden lIochfrequenzspannung und das andere die Amplitude des in den Emitter des den Schwinger ansteuernden Transistors des Verstärkerteils der Oszillatorschaltung fließenden Stroms darstellt. Das Verhältnis dieser beiden Gleichspannungen stellt ein ausgezeichnetes Kriterium dafür dar, ob der Schwinger durch eine ausreichende Flüssigkeitsmenge bedämpft wird oder im trockenen Zustand schwingt. Dabei ist von besonderer Bedeutung, daß dieses Kriterium eine eindeutige Aussage unabhängig von der Hochfrequenzleistung liefert, mit der der Schwinger angesteuert wird. Es ist also möglich, durch eine entsprechende Sollwert-Vorgabe für den Naßbetrieb-Regler die an den mechanischen Schwinger angelegte Hochfrequnezleistung und damit auch die von ihm abgegebene Ultraschall-Leistung innerhalb weiter Grenzen zu variieren, ohne daß dadurch der Aussagewert des am Ausgang des Gleichspannungskomparators der Detektorschaltung erscheinenden Signals beeinträchtigt würde. Durch einfache schaltungstechnische Maßnahmen läßt sich nun der Gleichspannungskomparator so ausbilden, daß das an seinem Ausgang erscheinende Signal unabhängig von der an den Schwinger abgegebenen ochfrequenzleistung in digitaler Weise von einem ersten auf einen zweiten Wert umspringt, wenn die den Eingängen des Gleichspannungskomparators zugeführten Signale durch ihre relative Änderung den Übergang vom Naßbetrieb zum Trockenbetrieb anzeigen und umgekehrt. Durch dieses Umspringen des Ausgangssignals des somit gleichzeiLig auch als Steuerstufe ausgebildeten Komparators können dann weitere Maßnahmen ausgelöst werden, die dazu dienen, den Schwinger vor einer Selbstzerstörung im Trokkenbetrieb zu bewahren. Alternativ hierzu können Komparator und Steuerstufe auch voneinander getrennt aufgebaut werden.Thus, in this embodiment, the inventive Device supplied to the detector circuit two DC voltage signals, of which one is the amplitude of the high-frequency voltage dropping across the mechanical oscillator and the other the amplitude of the transistor driving the oscillator into the emitter represents the current flowing in the amplifier part of the oscillator circuit. The relationship of these two DC voltages is an excellent criterion for whether the transducer is dampened by a sufficient amount of liquid or when it is dry State swings. It is of particular importance that this criterion is a provides a clear statement regardless of the high-frequency power with which the Oscillator is controlled. It is therefore possible by specifying a corresponding setpoint value for the wet operation controller the high frequency power applied to the mechanical transducer and thus also the ultrasonic power it emits within wide limits to vary without thereby affecting the informative value of the output of the DC voltage comparator the signal appearing on the detector circuit would be adversely affected. By simple circuit-related measures, the DC voltage comparator can now be designed in such a way that that the signal appearing at its output is independent of that to the transducer output och frequency power in digital manner from a first to a second Value changes when the input of the DC voltage comparator Signals through their relative change the transition from wet operation to dry operation show and vice versa. This switching of the output signal of the thus simultaneously Further measures can then also be initiated as a comparator designed as a control stage which serve to prevent the transducer from self-destruct in dry operation to preserve. As an alternative to this, the comparator and control stage can also be mutually exclusive be set up separately.
Es wurde bereits dargelegt, daß wegen der durch die zu vernebelnde Flüssigkeit ausgeübten Bedämpfung des Schwingers diesem während des Naßbetriebs im allgemeinen eine Hochfrequenzleistung zugeführt werden muß, die ihn bei Wegfall der Bedämpfung zu übermäßigen, zu einerBeschädigung bzw. Zerstörung des Schwingers führenden Schwingungsamplituden anregen würde. Da die Höhe dieser Hochfrequenzleistung durch die Sollwert-Vorgabe für den Naßbetrieb-Regler vorgegeben ist und dieser Regler versucht, ihren Wert konstant zu halten, ist erfindungsgemäß vorgesehen, daß zwischen den Naßbetrieb-Regler und das Stellglied ein durch die Steuerstufe gesteuerter, beim Auftreten des ersten Wertes geschlossener und beim Auftreten des zweiten Wertes geöffneter Schalter geschaltet ist, wobei nach dem öffnen dieses Schalters dafür gesorgt wird, daß das Stellglied so angesteuert wird, daß es die an den Schwinger angelegte Hochfrequenzleistung in eiiier die Zerstörungsgefahr beseitigenden Weise ändert.It has already been stated that because of the to be nebulized Liquid damping of the oscillator this during wet operation In general, a high-frequency power must be supplied to it when it is no longer available excessive damping, damage or destruction of the transducer would excite leading vibration amplitudes. Because the amount of this high frequency power is specified by the setpoint specification for the wet operation controller and this controller tries to keep their value constant, the invention provides that between the wet mode controller and the actuator a controlled by the control stage, closed when the first value occurs and more closed when the second value occurs open switch is switched, after opening this switch for this it is ensured that the actuator is controlled in such a way that it affects the transducer applied high-frequency power in a manner that eliminates the risk of destruction changes.
Diese Ansteuerung des Stellgliedes kann auf verschiedene Weise erfolgen. So ist es möglich, die Zufuhr von Hochfrequenzleistung zum Schwinger völlig zu unterbrechen, indem man beispielsweise die Versorgungsspannung der Oszillatorschaltung soweit verringert, daß diese aufhört zu schwingen. Dies hat allerdings auch zur Folge, daß das Kriterium wegfällt, mit dessen Hilfe das Trockenlaufen des Schwingers erkannt wurde. Um hier nicht zu einem instabiler; Hin- und Herschalten zwischen einem eine hohe Hochfrequenzleistung abgebenen Schwingzustand und einem nichtschwingenden Zustand zu kommen, muß dafür gesorgt werden, daß das Stellglied nachdem der Verbindungsschalter zum Naßbetrieb-Regler geöffnet worden ist, mit Sicherheit in dem die llochfrequenz-Leistungszufuhr zum Schwinger unterbindenden Zustand gehalten wird.This control of the actuator can take place in various ways. It is thus possible to completely interrupt the supply of high-frequency power to the transducer, by, for example, the supply voltage of the oscillator circuit so far reduces that it stops vibrating. However, this also has the consequence that the criterion with the help of which the oscillator is running dry is no longer applicable became. In order not to become an unstable here; Switching back and forth between one vibrational state emitted high high frequency power and a non-vibratory state to come, it must be ensured that the actuator after the connection switch has been opened to the wet operation regulator, with certainty in which the hole frequency power supply is held to the vibrator-inhibiting state.
Dies hätte aber zur Folge, daß erstens der Aerosolerzeuger nicht einfach dadurch wieder in den normalen Betriebszustand zurückgeführt werden kann, daß man dem Schwinger durch Nachgießen neue Flüssigkeit zuführt, und daß zweitens die Gefahr besteht, daß sich das Gerät aufgrund irgendeiner kurzfristig auftretenden Störspannung selbsttätig abschaltet und in diesem abgeschalteten Zustand verbleibt, obwohl der Schwinger nicht trockengelaufen ist.However, this would mean, firstly, that the aerosol generator is not easy can thereby be returned to the normal operating state that one adds new liquid to the transducer by replenishing it, and secondly, the danger there is that the device is due to some short-term interference voltage switches off automatically and remains in this switched-off state, although the Transducer did not run dry.
Zur Vermeidung solcher Zuverlässigkeitsrisiken ist daher bei einer besonders bevorzugten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Ultraschallgenerators ein zweiter Regler vorgesehen, dessen Ausgang über einen ebenfalls von der Steuerstufe gesteuerten, beim Auftreten des ersten Wertes geöffneten und beim Auftreten des zweiten Wertes geschlossenen Schalter mit dem Stellglied verbunden ist und der das Stellglied so ansteuert, daß die Amplitude des an den mechanischen Schwinger angelegten Hochfrequenzsignals auf einem niedrigen, eine Beschädigung des Schwingers ausschließenden Wert gehalten wird.In order to avoid such reliability risks, a particularly preferred embodiment of the ultrasonic generator according to the invention a second regulator is provided, the output of which is also via a control stage controlled, opened when the first value occurs and when the second value closed switch is connected to the actuator and the Actuator controls so that the amplitude of the applied to the mechanical oscillator High frequency signal at a low level, excluding damage to the transducer Value is held.
Die grundlegende Idee dieser Variante ist es, den mechanischen Schwinger bei einem durch die Detektorschaltung erkannten Trockenlaufen nicht einfach stillzulegen, sondern auf einem Leistungsniveau weiterschwingen zu lassen, das der verringerten Bedämpfung so angepaßt ist, daß es zu keiner Beschädigung oder Zerstörung des Schwingers kommen kann. Dies bietet den Vorteil, daß auch nach dem Umschalten in den Trockenbetrieb der Detektorschaltung immer noch die richtige Information darüber zur Verfügung steht, ob der Schwinger bedämpft ist oder nicht. Aufgrund dieser weiterhin vorhandenen Information ist es nicht erforderlich, die Umschaltung in der oben erwähnten Weise selbstblockierend vorzunehmen, so daß es genügt, in dem Aerosolerzeuger einfach wieder Flüssigkeit nachzufüllen, um von der reduzierten wieder zur vollen Schwingleistung zurückzukehren. Außerc1em kann die Schaltung dann, wenn sie aufgrund eines Störsignals "versehentlich" vom Naß- auf den Trockenbetrieb umgeschaltet hat, selbsttätig und ohne irgendwelche Risiken wieder zur vollen Leistungsabgabe zurückkehren, sobald das Störsignal wegfällt.The basic idea of this variant is the mechanical transducer not simply shut down in the event of dry running detected by the detector circuit, but to let it continue to oscillate at a performance level that of the reduced Damping is adapted so that there is no damage or destruction of the oscillator can come. This has the advantage that even after switching to dry mode the detector circuit still has the correct information available about it indicates whether the transducer is damped or not. Because of this still existing Information is not required to switch in the above-mentioned manner make self-blocking, so that it is enough to simply put in the aerosol generator again to refill liquid to get from the reduced again return to full vibration power. In addition, the circuit can then, if it "accidentally" switched from wet to dry mode due to an interfering signal has, automatically and without any risks, to full output again return as soon as the interfering signal disappears.
Bevorzugt ist dem zweiten Regler als Ist-Wert die an dem mit dem Stellglied verbundenen Versorgunqsspannungseinganq des Verstärkerteils der Oszillatorschaltung vorhandene Gleichspannung und als Soll-Wert ein einstellbarer Teilbetrag der an dem anderen Versorgungsspannungseingang des Verstärkerteils vorhandenen Gleichspannung zugeführt. Durch diese schaltungsmäßig sehr einfachen Maßnahmen wird praktisch die Versorgungsgleichspannung des Verstärkerteils der Oszillatorschaltung als Regelgröße verwendet und durch den Regler auf einem vorbestimmten niedrigen Wert gehalten. Da die Höhe der vom Verstärkerteil an den Schwinger abgegebenen Hochfrequenzleistung mit dieser Versorgungsspannung in einem eindeutigen Zusammenhang steht, führt dies zu dem gewünschten Ergebnis, zumal im Trockenbetrieb eine weit geringere Regelgenauigkeit als im Naßbetrieb erforderlich ist.For the second controller, the actual value is preferably that of the one with the actuator connected supply voltage input of the amplifier part of the oscillator circuit existing DC voltage and an adjustable partial amount of the an DC voltage present on the other supply voltage input of the amplifier section fed. This circuit-wise very simple measures is practically the DC supply voltage of the amplifier part of the oscillator circuit as a controlled variable is used and kept at a predetermined low value by the controller. Because the amount of high-frequency power delivered by the amplifier section to the transducer is clearly related to this supply voltage, this leads to the desired result, especially since a much lower control accuracy in dry operation than is necessary in wet operation.
Um zu vermeiden, daß es in dem kurzen Zeitraum, während dessen die Detektorschaltung vom Naß- auf den Trockenbetrieb oder vom Trocken- auf den Naßbetrieb umschaltet, zu undefinierten, eine Schwingneigung der gesamten Schaltung heraufbeschwörenden Verhältnissen kommt, ist vorzugsweise eine das Stellglied während des Umschaltvorganges mit einem definierten Eingangssignal versorgende Schaltungsanordnung vorgesehen.In order to avoid it in the short period during which the Detector switching from wet to dry operation or from dry to wet operation switches to undefined ones, conjuring up a tendency to oscillate in the entire circuit Conditions comes, is preferably one of the actuator during the switching process provided with a defined input signal supplying circuit arrangement.
Bei den hier in Rede stehenden Ultraschallgeneratoren besteht die Möglichkeit, daß es aufgrund irgendeines Defektes zu einem Aussetzen der Oszillatorschwingungen kommt. Würde ein solcher Fehler während des Naßbetriebes auftreten, so würde der betreffende Regler zunächst einfach feststellen, daß der Ist-Wert der Amplitude der am mechanischen Schwinger anliegenden Hochfrequenzspannung nicht dem vorgegebenen Soll-Wert entspricht und würde versuchen, die Versorgungsgleichspannung des Verstärkerteils der Oszillatorschaltung zu erhöhen, um hier wieder zu einem Ausgleich zu gelangen. Da aber die Oszillatorschaltung nicht mehr schwingt, würden diese Regelversuche ohne Erfolg bleiben und es könnte zu einer Beschädigung bzw. Zerstörung der Transistoren des Stellgliedes und/oder des den Verstärkerteil versorgenden Netzgerätes kommen.In the case of the ultrasonic generators under discussion here, there is Possibility of suspension of the oscillator oscillations due to some defect comes. Would such an error occurs during wet operation, the controller in question would initially simply determine that the actual value of the The amplitude of the high-frequency voltage applied to the mechanical oscillator is not the same corresponds to the specified setpoint value and would try to use the DC supply voltage of the amplifier part of the oscillator circuit to increase here again to one Compensation to arrive. But since the oscillator circuit no longer oscillates, would these control attempts remain unsuccessful and damage or loss could result. Destruction of the transistors of the actuator and / or the one supplying the amplifier part Power supply come.
Um dies zu vermeiden, werden bei einer bevorzugten Ausführungsform die beiden dem Gleichspannungskomparator vorgeschalteten Gleichrichterschaltungen mit solchen unterschiedlichen Vorspannungen betrieben, daß bei einem Wegfall der Hochfrequenzsignale der Gleichspannungskomparator Eingangssignale erhält, die einem Trockenbetrieb entsprechen. Setzt also aus irgendeinem Grund die Ansteuerung des Schwingers aus, so fällt sowohl die an ihm anliegende Hochfrequenzspannung als auch der in den Emitter des Verstärkertransistors fließende Hochfrequenzstrom weg.To avoid this, in a preferred embodiment the two rectifier circuits connected upstream of the DC voltage comparator operated with such different biases that if the High-frequency signals the DC voltage comparator receives input signals that are a Dry operation. So, for some reason, the Oscillator from, then both the high-frequency voltage applied to it and the high-frequency current flowing into the emitter of the amplifier transistor.
Dadurch geben die beiden zugehörigen Gleichrichterschaltungen aufgrund der speziell gewählten Vorspannungen Signale ab, die der Detektorschaltung ein Trockenlaufen des Schwingers simulieren. Dadurch schaltet die Detektorschaltung vom Naßbetriebregler auf den Trockenbetriebregler um,und da letzterer seinen Ist-Wert nicht von einem Hochfrequenzsignal,sondern von dem zwischen Stellglied und Verstärkerteil herrschenden Gleichspannungspotential ableitet,ist die oben erwähnte Beschädigungs- bzw. Zerstörungsgefahr gebannt.This gives the two associated rectifier circuits due the specially selected bias voltages from signals that run dry in the detector circuit simulate the transducer. This switches the detector circuit of the wet mode controller to the dry mode controller, and since the latter does not change its actual value from one High-frequency signal, but rather from the one prevailing between the actuator and the amplifier part Discharge direct voltage potential is the above-mentioned risk of damage or destruction banned.
Besonders vorteilhaft läßt sich die erfindungsgemäße Schaltung in Verbindung mit Kristallschwingern verwenden, da bei diesen die (;efa1ir einer durch Trockenlaufen bedingten Selbstzerstörlin<j }rfXs)nders {3ruß ist.The circuit according to the invention can be particularly advantageously shown in Use in connection with crystal oscillators, as with these the (efa1ir a self-destructive caused by running dry <j} rfXs) nders {3ruß is.
Die Erfindung wird im folgenden anhand eines Ausführungsbeispiels unter Bezugnahme auf die Zeichnung beschrieben; in dieser zeigt: Fig. 1 ein schematisches Blockdiagramm eines erfindungsgemäßen Ultraschallgenerators, Fig. 2 ein detai.llierteXs Schaltbild einer nach dem Diagramm in Fig. 1 aufgebauten Ausführungsform, Fig. 3 eine die EingangskennLinien des Gleichspannungskomparators der Detektorschaltung wiedergebende graphische Darstellung und Fig. 4 ein mit Dimensionierungsangaben für die verwendeten Bauteile versehenes Schaltbild eines besonders bevorzugten Hochfrequenzteils des erfindungsgemäßen Ultraschallgenerators.The invention is illustrated below using an exemplary embodiment described with reference to the drawing; in this shows: Fig. 1 a schematic Block diagram of an ultrasonic generator according to the invention, FIG. 2 a detailed illustration Circuit diagram of an embodiment constructed according to the diagram in FIG. 1, FIG. 3 one of the input characteristics of the DC voltage comparator of the detector circuit reproducing graphical representation and FIG. 4 with dimensioning information Circuit diagram of a particularly preferred high-frequency part provided for the components used of the ultrasonic generator according to the invention.
Gemäß Fig. 1 umfaßt ein erfindungsgemäßer Ultraschallgenerator ein Schwingsystem 10, das im vorliegenden Fall aus einem als Kristallschwinger dargestellten mechanischen Schwinger 11 und einer Oszillatorschaltung 12 besteht, die mit dem mechanischen Schwinger zu einem selbstschwingenden Serienresonanzkreis zusammengeschaltet ist. Die Gleichstromversorgung der Oszillatorschaltung 12 erfolgt über die Leitungen 14 und 15, wobei die Leitung 14 unmittelbar an eine beispielsweise positive Versorgungsspannung V1 angeschlosse. ist, während die Leitung 15 über ein Stellglied 17 mit der Systemmasse verbunden ist. Die Drossel 16 ist hier nur in symbolischer Weise eingezeichnet, um anzudeuten, daß Maßnahmen ergriffen werden, damit auf der Leitung 15 im Bereich der Oszillatorschaltung 12 fließende Hochfrequenzströme nicht zum Stellglied 17 und der zwischen der Drossel 16 und dem Stellglied 17 abgezweigten Leitung 18 gelangen.According to FIG. 1, an ultrasonic generator according to the invention comprises a Oscillating system 10, which in the present case consists of a crystal oscillator shown mechanical oscillator 11 and an oscillator circuit 12 is made with the mechanical oscillator interconnected to form a self-oscillating series resonance circuit is. The oscillator circuit 12 is supplied with direct current via the lines 14 and 15, the line 14 being connected directly to a, for example, positive supply voltage V1 connected. is, while the line 15 via an actuator 17 to the system ground connected is. The throttle 16 is shown here only symbolically, to indicate that action is being taken to keep line 15 in the area the oscillator circuit 12 does not flow high-frequency currents to the actuator 17 and the line 18 branched off between the throttle 16 and the actuator 17 arrive.
Die von der Oszillatorschaltung 12 an den mechanischen Schwinger 11 angelegte Hochfrequenzspannung wird durch einen Gleichrichter 20 gleichgerichtet und einer Detektorschaltung 23 zugeführt, die außerdem vom Gleichrichter 21 ein die Amplitude des in die Oszillatorschaltung 12 fließenden hochfrequenten Verstärkerstransdarstellendes Signal erhält. Die Detektorschaltung 23 umfaßt einen in Fig. 1 nicht dargestellten Komparator, der die von den Gleichrichtern 20 und 21 abgegebenen Signale miteinander vergleicht und dann, wenn sich deren relative Größe ändert, über eine in Fig. 1 ebenfalls nicht dargestellte Steuerstufe ein sich sprungartig änderndes Signal abgibt, mit dessen Hilfe die beiden Schalter 30 und 31 betätigt werden können. Weiterhin ist das Ausgangssignal des Gleichrichters 20 dem Ist-Wert-Eingang eines Reglers 25 zugeführt, der an seinem anderen Eingang eine durch eine symbolisch als Potentiometer 28 dargestellte Schaltungsanordnung stabilisierte und von Hand verstellbare Gleichspannung als Soll-Wert erhält.The from the oscillator circuit 12 to the mechanical oscillator 11 applied high frequency voltage is through a rectifier 20th rectified and fed to a detector circuit 23, which is also from the rectifier 21 a, the amplitude of the high frequency flowing into the oscillator circuit 12 Receives the signal representing the amplifier. The detector circuit 23 includes one Comparator, not shown in FIG. 1, which the rectifiers 20 and 21 compares the output signals with each other and if their relative Size changes, via a control stage also not shown in FIG. 1 emits suddenly changing signal, with the help of which the two switches 30 and 31 can be operated. Furthermore, the output signal of the rectifier 20 is fed to the actual value input of a controller 25, which has a stabilized by a circuit arrangement shown symbolically as a potentiometer 28 and receives manually adjustable DC voltage as a target value.
Wie in Fig. 1 durch den Doppelpfeil A dargestellt, lassen sich die Schalter 30 und 31, die selbstverständlich auch als elektronische Schalter ausgebildet sein können, aus der dargestellten Stellung in eine Lage bringen, in der der Schalter 31 geöffnet und der Schalter 30 geschlossen ist.As shown in Fig. 1 by the double arrow A, the Switches 30 and 31, which of course also take the form of electronic switches can be, bring from the position shown in a position in which the switch 31 is open and the switch 30 is closed.
In diesem Zustand ist dann der Ausgang des Reglers 25 mit dem Eingang des Stellgliedes 17 verbunden, das von ihm so gesteuert wird, daß es durch eine entsprechende Änderung der am Verstärkerteil der Oszillatorschaltung 12 abfallenden Versorcrungsspannung eventuell auftretenden Änderungen der von diesem Verstcirkertei.l an den mechanischen Schwinger 11 abgegebenen flochfrequenzleistung gerade entgegenwirkt. Das Schwingsystem 10, der Regler 25 und das Stellglied 17 bilden also einen durch den Schalter 30 schließ- bzw. auf trennbaren ersten Regelkreis, mit dessen Hilfe im sogenannten Naßbetrieb, d.h. dann, wenn der mechanische Schwinger 11 von einer ausreichenden Flüssigkeitsmenge bedeckt und dadurch entsprechend stark bedämpft ist, die an den Schwinger 11 abgegebene Hochfrequenz leistung und damit auch die für die Erzeugung eines Flüssigkeitsnebels zur Verfügung stehende Ultraschall-Leistung auf dem durch die von Hand verstellbare Schaltungsanordnung 28 vorgegebenen Wert gehalten wird.The output of the controller 25 is then in this state with the input of the actuator 17 connected, which is controlled by him so that it is through a corresponding change of the falling at the amplifier part of the oscillator circuit 12 Supply voltage possibly occurring changes of this amplifier unit The floch frequency power output to the mechanical oscillator 11 just counteracts it. The oscillation system 10, the controller 25 and the actuator 17 thus form one through the switch 30 closes or separable first control loop, with the help of which in so-called wet operation, i.e. when the mechanical oscillator 11 is from a covered with a sufficient amount of liquid and thus strongly damped is the high frequency delivered to the oscillator 11 power and thus also the one available for the generation of a liquid mist Ultrasonic power on the by the manually adjustable circuit arrangement 28 predetermined value is maintained.
Daneben ist ein zweiter Regelkreis vorgesehen, der die Schwinganordnung 10, den Regler 26 und das Stellglied 17 umfaßt und durch den Schalter 31 geschlossen bzw. geöffnet werden kann. Dieser zweite Regelkreis dient dazu, im sogenannten Trockenbetrieb, d.h. dann, wenn der mechanische Schwinger 11 nicht mehr durch eine zu zerstäubende Flüssigkeit in seiner Schwingungsamplitude bedämpft wird, die dem Schwinger zugeführte Hochfrequenzleistung auf einem ungefährlichen, eine Selbstbeschädigung mit Sicherheit ausschließenden niedriqeren Wert zu halten. Zu diesem Zweck wird dem Regler 26 ats Ist-Wertngdas zwischen dem Stellglied 17 und dem zugehörigen Versorgungsspannungseingang der Oszil-19 latorschaltung 12 vorhandene Gleichspannungspotet als Soll-Wert ein durch eine symbolisch als Potentiometer dargestellte Schaltungsanordnung 29 einstellbarer Bruchteil der Versorgungsspannung V1 zugeführt. Dieser Bruchteil ist so gewählt, daß der ihm entsprechende Gleichspannungsabfall an der Oszillatorschaltung 12 und die hiermit gekoppelte an den Schwinger 11 angelegte Hochfrequenzleistung genügend klein sind, um den Schwinger auch bei einem längerfristigen Trockenbetrieb keiner Beschädigungsgefahr auszusetzen.In addition, a second control circuit is provided that controls the oscillating arrangement 10, the controller 26 and the actuator 17 and closed by the switch 31 or can be opened. This second control circuit is used in so-called dry operation, that is, when the mechanical oscillator 11 is no longer being sputtered by a Liquid is damped in its oscillation amplitude, which is supplied to the oscillator High frequency performance on a non-dangerous, self-harm with certainty to keep the exclusive lower value. For this purpose, the controller 26 ats Actual value between the actuator 17 and the associated supply voltage input the oscillator circuit 12 present DC voltage potentiometer as a target value adjustable by a circuit arrangement 29 shown symbolically as a potentiometer Fraction of the supply voltage V1 supplied. This fraction is chosen so that the corresponding DC voltage drop across the oscillator circuit 12 and the high-frequency power thus coupled to the oscillator 11 is sufficient are small, so that the transducer does not have to be operated on for a longer period of time in dry conditions Exposure to risk of damage.
Arbeitet die gesamte Anordnung im Naßbetrieb, ist also der Schwinger 11 in seiner Schwingungsamplitude durch eine ausreichende Flüssigkeitsmenge bedämpft, so erkennt dies die Detektor schaltung 23 anhand der ihr über die Gleichrichter 20 und 21 zugeführten Signale, aufgrund derer sie den Schalter 30 geschlossen hält, so daß der Regler 25 mit dem Stellglied 17 verbunden ist. Läuft nun der mechanische Schwinger 11 trocken, so ändert sich zunächst die an ihm anliegende Hochfrequenzspannung und damit auch das vom Gleichrichter 20 abgegebene Signal noch nicht, da ja der Regler 25 für eine Konstanz dieser Werte sorgt. Aufgrund der beim Trockenlaufen wegfallenden Bedämpfung sinkt jedoch der in die Leitung 15 der Oszillatorschaltung 12 fließende Hochfrequenzstrom stark ab, so daß das vom Gleichrichter 21 abgegebene Gieichspannungssignai seinen Wert im Vergleich zu dem vom Gleichrichter 20 abgegebenen Signal sehr stark ändert. Diese Änderung wird von der Detektorschaltung 23 erkannt, die daraufhin den Wert bzw. die Amplitude ihres Ausgangssignals sprunghaft ändert, wodurch der Schalter 30 geöffnet und der Schalter 31 geschlossen wird. Gleichzeitig wirl eine mit dem Ausgang der Detektorschaltung 23 verbundene Anzeigevorrichtung 35 aktiviert, die beispielsweise durch ein optisches oder akustisches Signal einer Bedienungsperson einen Hinweis darauf liefert, daß der Aerosolerzeuger keine Flüssigkeit mehr enthält.If the entire arrangement works in wet mode, it is the oscillator 11 damped in its oscillation amplitude by a sufficient amount of liquid, so this detects the detector circuit 23 based on you via the rectifier 20 and 21 supplied signals, on the basis of which it keeps the switch 30 closed, so that the controller 25 is connected to the actuator 17. The mechanical one is now running Schwinger 11 dry, then the one adjacent to it changes first High-frequency voltage and thus also the signal emitted by the rectifier 20 not, since the controller 25 ensures that these values are constant. Due to the However, the attenuation in line 15 of the oscillator circuit, which eliminates the need for dry running, decreases 12 flowing high-frequency current from strong, so that the output from the rectifier 21 Gieichspannungssignai its value compared to that output by the rectifier 20 Signal changes very much. This change is recognized by the detector circuit 23, which then changes the value or the amplitude of its output signal abruptly, whereby the switch 30 is opened and the switch 31 is closed. Simultaneously wirl a display device connected to the output of the detector circuit 23 35 activated, for example by an optical or acoustic signal Operator provides an indication that the aerosol generator is not liquid contains more.
Durch das Schließen des Schalters 31 tritt der oben beschriebene zweite Regelkreis in Aktion und schützt den mechanischen Schwinyer 11 vor einer Beschädigung. Mit dem Eingang des Stellgliedes 17 ist auch noch die Schaltungsanordnung 33 verbunden, die dazu dient, während des Umschaltens der Schalter 30 und 31 am Eingang des Stellgliedes eine definierte Spannung und damit insgesamt einen definierten Zustand des Gesamtsystems aufrechtzuerhalten.By closing the switch 31, the second described above occurs Control loop in action and protects the mechanical Schwinyer 11 from damage. The circuit arrangement 33 is also connected to the input of the actuator 17, which is used during the switching of the switches 30 and 31 at the input of the actuator a defined voltage and thus overall a defined state of the overall system maintain.
Die Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Ultraschallgenerators, deren detailliertes Schaltbild in Fig. 2 wiedergegeben ist, besitzt denselben prinzipiellen Aufbau, wie er im Zusammenhang mit Fig. 1 beschrieben wurde. Die entsprechenden Schaltungseinheiten sind jeweils durch gestrichelte Linien zusammengefaßt und mit denselben Bezugszeichen versehen, wie sie auch in Fig. 1 verwendet wurden.The embodiment of an ultrasonic generator according to the invention, the detailed circuit diagram of which is shown in FIG. 2 has the same principle Structure as described in connection with FIG. 1. The corresponding Circuit units are each summarized by dashed lines and with The same reference numerals are provided as were also used in FIG. 1.
So besteht auch hier die Schwinganordnung 10 aus einem Kristall-Schwinger 11, und einer ihn ansteuernden Oszillatorschaltung 1 2.Here, too, the oscillating arrangement 10 consists of a crystal oscillator 11, and an oscillator circuit driving it 1 2.
Die Oszillatorschaltung umfaßt als aktives Verstärker-Bauelement einen Transistor 40, der mit seiner Kollektor-Emitter-Strecke an der Gleich-Versorgungsspannun liegt und der mit seinem Kollektor über den Kondensator 41 und mit seiner Basis direkt mit dem mechanischen Schwinger 11 und einem hierzu parallel geschalteten Widerstand 42 verbunden ist. Diese Anordnung bildet eine selbstschwingende Oszillatorschaltung in Serienresonanz, wobei der Gleichspannungs-Abschluß des Emitters des Transistors 40 einerseits über einen Kondensator 47 mit der Basis des Transistors und andererseits über einen Kondensator 48 mit dem Kollektor dieses Transistors verbunden ist. In der Kollektorleitung des Transistors 40 ist eine Drossel 45 angeordnet, die dazu dient, einen Kurzschluß der Hochfrequenzspannung über die Stromversorgung zu verhindern. Um den positiven Versorgungsspannungsanschluß V1 von Hochfrequenz freizuhalten, ist zwischen ihn und die Systemmasse ein Kondensator 46 geschaltet.The oscillator circuit comprises an active amplifier component Transistor 40, which with its collector-emitter path on the DC supply voltage lies and with its collector via the capacitor 41 and with its base directly to the mechanical oscillator 11 and a parallel connected thereto Resistor 42 is connected. This arrangement forms a self-oscillating oscillator circuit in series resonance, the DC voltage termination of the emitter of the transistor 40 on the one hand via a capacitor 47 to the base of the transistor and on the other hand is connected via a capacitor 48 to the collector of this transistor. In the collector line of the transistor 40, a choke 45 is arranged, which for this purpose serves to prevent a short circuit of the high frequency voltage across the power supply. To keep the positive supply voltage connection V1 free of high frequency, a capacitor 46 is connected between it and the system ground.
Die Auskopplung der vom Transistor 40 an den mechanischen Schwinger 11 angelegten Hochfrequenzspannung erfolgt über einen Kondensator 49, der dieses Signal an den aus zwei Widerständen 57 und 58 bestehenden Eingangsspannungsteiler der Gleichrichterschaltung 20 weitergibt, die eine als Gleichrichter dienende Diode 56 und einen Ladekondensator 71 umfaßt.The decoupling of the transistor 40 to the mechanical oscillator 11 applied high-frequency voltage takes place via a capacitor 49, which this Signal to the input voltage divider consisting of two resistors 57 and 58 the rectifier circuit 20 passes on a diode serving as a rectifier 56 and a charging capacitor 71 comprises.
In die Emitterleitung des Transistors 40 ist die Primärwicklung 38 eines zur Auskoppelung des hier fließenden Hochfrequenzstromes dienenden Übertragers 37 qelegt, dessen Sekundärwicklung 39 mit den beiden Enden des Einyangswiderstandes 61 dr zweiten Gleichrichterschaltung 21 verist, bunden die eine als Gleichrichter dienende Diode 60 und einen Ladekondensator 112 umfaßt,wobei die Anode der Diode 60 mit dem einen Anschluß des Widerstandes 61 und deren Kathode über einen Widerstand 62 mit dem anderen Anschluß des Widerstandes 61 verbunden ist.The primary winding 38 is in the emitter line of the transistor 40 a transformer used to decouple the high-frequency current flowing here 37 qelegt, the secondary winding 39 of which with the two ends of the Einyangswiderstandes 61 dr second rectifier circuit 21 verist, tied one as a rectifier serving diode 60 and a charging capacitor 112, wherein the The anode of the diode 60 with one connection of the resistor 61 and its cathode connected to the other terminal of the resistor 61 via a resistor 62 is.
Die gegenüber dem Blockschaltbild aus Fig. 1 neu hinzugekommene Schaltungsanordnung 22 umfaßt einen aus den Widerständen 67,68 und 69 bestehenden Spannungsteiler, der mit seinem einen Ende an der Systemmasse und mit seinem anderen Ende an einer Gleichspannung liegt, die von der Versorgungsspannung V1 (z.B. 45 V) abgezweigt und durch eine Zenerdiode 65 und deren Strombegrenzungswiderstand 66 stabilisiert ist. Die am Verbindungspunkt zwischen den Widerständen 67 und 68 des Spannungsteilers abgreifbare, höhere Gleichspannung (z.B. 0,55 V) ist über einen Widerstand 59 der Kathode der Gleichrichterdiode 56 der Gleichrichterschaltung 20 zugeführt, während die zwischen den Widerständen 68 und 69 abgreifbare, niedrigere Gleichspannung (z.B. 0,48 V) an den Verbindungspunkt der Widerstände 61 und 62 der Gleichrichterschaltung 21 gelegt ist. Hierdurch werden die Gleichrichterschaltungen 20 und 21 mit unterschiedlichen Vorspannungen betrieben, die bewirken, daß dann, wenn aus irgendeinem Grund die ihnen von der Oszillatorschaltung 12 her zugeführten Hochfrequenzsignale ausfallen, an ihren Ausgängen Gleichspannungspegel anliegen, die einen Trockenbetrieb des erfindungsgemäßen Aerosolerzeugers simulieren.The circuit arrangement that has been added compared to the block diagram from FIG. 1 22 comprises a consisting of the resistors 67, 68 and 69 voltage divider, the one end to the system ground and the other end to a DC voltage which is branched off from the supply voltage V1 (e.g. 45 V) and replaced by a Zener diode 65 and its current limiting resistor 66 is stabilized. The one at the connection point higher DC voltage that can be tapped off between resistors 67 and 68 of the voltage divider (e.g. 0.55 V) is the cathode of the rectifier diode 56 via a resistor 59 fed to the rectifier circuit 20, while the one between the resistors 68 and 69 tappable lower DC voltage (e.g. 0.48 V) at the connection point of the resistors 61 and 62 of the rectifier circuit 21 is applied. This will be the rectifier circuits 20 and 21 operated with different bias voltages, which then if for some reason the them from the oscillator circuit 12 supplied high frequency signals fail, at their outputs DC voltage level apply that simulate dry operation of the aerosol generator according to the invention.
Das von der Diode 56 der Gleichrichterschaltung 20 abgegebene, zur Hochfrequenzspannung am mechanischen Schwinger 11 proportionale Gleichspannungssignal gelangt über einen als Impedanzwandler geschalteten Differenzverstärker 70, dessen Signaleingang über den Ladekondensator 71 mit der Systemmasse verbunden ist, einerseits an die Detektorschaltung 23 und andererseits an die Anode einer Entkoppeldiode 75 des Naßbetriebreglers 25, deren Kathode über einen Serienwiderstand 76 mit dem invertierenden Eingang eines Differenzverstärkers 77 verbunden ist. Der nichtinvertierende Eingang dieses Differenzverstärkers 77 ist mit einem veränderbaren Widerstand 85 verbunden, der mit einem festen Widerstand 86 zum Aufbau eines Spannungsteilers in Reihe geschaltet ist, dessen eines Ende mit der Systemmasse und dessen anderes Ende mit einer Gleichspannung in Verbindung steht, die von einer zweiten Versorgungsspannung V2 (z.B. 24 V) abgeleitet und durch eilJu Zenerdiode 83 und deren Strombegrenzungswiderstand 84 stabilisiert ist. Mit Hilfe dieser Spannungsteilerschaltung 28 kann der Soll-Wert für den Regler 25 verändert und somit die vom mechanischen Schwinger 11 abgegebene Ultraschalleistung im Naßbetrieb auf -einen gewünschten Wert eingestellt werden.The output from the diode 56 of the rectifier circuit 20, for High-frequency voltage on the mechanical oscillator 11 proportional DC voltage signal arrives via a differential amplifier 70 connected as an impedance converter, its Signal input is connected to the system ground via the charging capacitor 71, on the one hand to the detector circuit 23 and on the other hand to the anode of a decoupling diode 75 of the wet operation controller 25, the cathode of which has a series resistor 76 is connected to the inverting input of a differential amplifier 77. Of the non-inverting input of this differential amplifier 77 is variable with a Resistor 85 connected to a fixed resistor 86 to build a voltage divider is connected in series, one end of which with the system ground and the other End is connected to a DC voltage from a second supply voltage V2 (e.g. 24 V) and derived through eilJu Zener diode 83 and its current limiting resistor 84 is stabilized. With the help of this voltage divider circuit 28, the target value changed for the controller 25 and thus the output from the mechanical oscillator 11 Ultrasonic power in wet operation can be set to a desired value.
Der Ausgang des Differenzverstärkers 77 ist in der üblichen Weise über einen Kondensator 81 und einen damit in Reihe geschalteten Widerstand 80 auf den invertierenden Eingang gegengek<pelt, der überdies über einen Widerstand 78 mit der Systemmasse verbunden ist.The output of differential amplifier 77 is in the usual manner via a capacitor 81 and a resistor 80 connected in series therewith the inverting input, which is also connected via a resistor 78 is connected to the system ground.
Der zweite, die an den mechanischen Schwinger 11 im Trockenbetrieb abgegebene Hochfrequenzleistung stabilisierende Regler 26 besteht im wesentlichen aus einem Differenzverstärker 96, dessen nichtinvertierendem Eingang über einen aus den Widerständen 90, 91 und 92 bestehenden Spannungsteiler die am negativen Versorgungsspannungseingang der Oszillatorschaltung 12 vorhandene Gleichspannung als Ist-Wert zugeführt ist, wobei der zwischen den Verbindungspunkt der Widerstände 90 und 91 und die Systemmasse geschaltete Kondensator 93 zur Ausfilterung von eventuell noch vorhfindenen tiochfrequenzanteilen dient.The second, attached to the mechanical transducer 11 in dry mode Output high-frequency power stabilizing regulator 26 consists essentially from a differential amplifier 96, whose non-inverting input has a consisting of the resistors 90, 91 and 92 voltage divider on the negative Supply voltage input of the oscillator circuit 12 present DC voltage is supplied as an actual value, with the between the connection point of the resistors 90 and 91 and the system ground switched capacitor 93 for filtering out any still existing high frequency components is used.
Der invertierende Eingang des Differenzverstärkers 96 ist einerseits mit dessen Ausgang über den üblichen Gegenkopplungs ,widers tand 94 und einen damit in Reihe liegenden Kondensator 95 verbunden und andererseits an den Mittelpunkt eines aus den Widerständen 105 und 106 aufgebauten Spannungsteilers gelegt, der mit seinem einen Ende an die Systemmasse und mit seinem anderen Ende an den Sileifkontakt . eines veränderbaren Widerstandes 104 angeschlossen ist, der seinerseits mit dem Widerstand 103 einen Spannungsteiler bildet, der mit seinem einen Ende an der Versorgungsspannung V1 und mit seinem anderen Ende an einer durch eine Zenerdiode 101 und deren mit seinem anderen Ende mit der Systemmasse verbundenen Strombegrenzungswiderstand 102 definierten Gleichspannung liegt.The inverting input of the differential amplifier 96 is on the one hand with its output via the usual negative feedback, opposed 94 and one with it connected in series capacitor 95 and on the other hand to the center point a voltage divider composed of resistors 105 and 106 is placed, the one end to the system ground and the other end to the cable contact . a variable resistor 104 is connected, which in turn with the Resistor 103 forms a voltage divider, one end of which is connected to the supply voltage V1 and at its other end to one through a Zener diode 101 and its with current limiting resistor 102 connected to its other end to system ground defined DC voltage.
Die aus den Bauelementen 101 bis 106 gebildete Spannungsteileranordnung dient dazu, dem Regler 26 einen Soll-Wert vorzugeben, der einen einstellbaren Bruchteil der am positiven Versorgungsspannungseingang der Oszillatorschaltung 12 anliegenden Gleichspannung V1 darstellt.The voltage divider arrangement formed from the components 101 to 106 is used to specify a setpoint value for the controller 26, which is an adjustable fraction that is present at the positive supply voltage input of the oscillator circuit 12 Represents DC voltage V1.
Wie bereits erwähnt, gelangt das vom Gleichrichter 20 abgegebene und durch den Differenzverstärker 70 in seiner Leistung verstärkte Signal nicht nur an den Naßbetriebregler 25, sondern auch an den einen Eingang der Detektorschaltung 23. Hier wird sie zunächst dem oberen Ende eines aus den Serienwiderständen 113 und 114 bestehenden Spannungsteilers zugeführt, der mit seinem unteren Ende mit der Systemmasse verbunden ist. Der Widerstand 113 ist als Potentiometer ausgebildet, dessen Abgriff mit der Anode einer Diode 115 verbunden ist, deren Kathode an den Verbindungspunkt von zwei in Reihe geschalteten Widerständen 118 und 119 gelegt ist. Das andere Ende des Widerstandes 118 ist mit dem Mittelpunkt eines aus den Reihenwiderständen 116 und 117 gebildeten Spannungsteilers verbunden, der zwischen der niedrigeren Versorgungsspannung V2 und der Systemmasse liegt. Das zweite Ende des Widerstandes 119 ist dagegen mit dem nichtinvertierenden Eingang eines Komparators 110 verbunden. Dem invertierenden Eingang dieses Komparators 110 wird über einen Widerstand 111 das zu dem im Emitter des Transistors 40 fließenden Hochfrequenzstrom proportionale Ausgangssignal der Gleichrichterschaltung 21 zugeführt, das durch den Ladekondensator 112 von noch vorhandenen Hochfrequenzanteilen befreit wird.As already mentioned, the output from the rectifier 20 and signal not only amplified in its power by the differential amplifier 70 to the wet operation controller 25, but also to one input of the detector circuit 23. Here it is first the upper end of one of the series resistors 113 and 114 existing voltage divider supplied to the lower end with connected to the system ground. The resistor 113 is designed as a potentiometer, whose tap is connected to the anode of a diode 115, the cathode of which is connected to the Connection point of two resistors 118 and 119 connected in series is. The other end of the resistor 118 is connected to the center of one of the Series resistors 116 and 117 formed voltage divider connected between the lower supply voltage V2 and the system ground. The second ending of resistor 119, however, is connected to the non-inverting input one Comparator 110 connected. The inverting input of this comparator 110 is Via a resistor 111, the high-frequency current flowing in the emitter of transistor 40 is connected to the high-frequency current proportional output signal of the rectifier circuit 21 supplied by the charging capacitor 112 is freed from high-frequency components that are still present.
Das zuvor beschriebene, dem nichtinvertierenden Eingang des Komparators 110 vorgeschaltene Dioden-Widerstands-Netzwerk dient dazu, den nahezu linearen Verlauf der Kennlinie des Spannunysgleichrichters durch Unterdrückung der kleinen Spannungen im Anlaufgebiet der Gleichrichterkennlinie so zu arerzerren, daß er dem Verlauf der wesentlich stärker nichtlinearen Kennlinie des Stromgleichrichters entspricht. Dies dient insbesondere dazu, für die Eingangslinien des Komparators 110 in etwa den in Fig. 3 wiedergegebenen und weiter unten noc genauer erläuterten Verlauf zu erzielen.The one previously described, the non-inverting input of the comparator 110 upstream diode-resistor network serves to ensure the almost linear course the characteristic of the voltage rectifier by suppressing the small voltages to arerzerren in the starting area of the rectifier characteristic so that it follows the course corresponds to the significantly more non-linear characteristic of the current rectifier. This is used in particular for the input lines of the comparator 110 approximately the course reproduced in FIG. 3 and explained in more detail below achieve.
Der Ausgang des Komparators 110 ist über den Widerstand 120 gleichstrommäßig auf den nichtinvertierenden Eingang zurückgekoppelt, so daß sich eine Hysterese seiner Schaltfunktion ergibt.The output of the comparator 110 is direct current via the resistor 120 fed back to the non-inverting input so that there is a hysteresis its switching function results.
Das bedeutet, daß dann, wenn die dem gleichgerichteten Strom proportionale Spannung Vi größer als die gleichgerichtete Hochfrequenzspannung Vu ist, die Ausgangsspannung des Komparators 110 ungefähr 0 Volt beträgt, und dann, wenn die dem gleichgerichteten Strom proportionale Spannung Vi kleiner als die gleichgerichtete Hochfrequenzspannung Vu wird, was einem Trockenlaufen des mechanischen Schwingers entspricht, sprungartig auf etwa +24 Volt ansteigt und umgekehrt.This means that if the rectified current is proportional Voltage Vi is greater than the rectified high frequency voltage Vu, the output voltage of the comparator 110 is approximately 0 volts, and when the rectified Current proportional voltage Vi smaller than the rectified high frequency voltage Vu becomes abrupt, which corresponds to the mechanical oscillator running dry increases to about +24 volts and vice versa.
Diese heiden Pegel des vom Komparator 110 abgegebenen Ausgangssignals sind so gewählt, daß in dem einen Fall (O Volt = Naßbetrieb) die Diode 79 des Reglers 25 gesperrt ist, so daß dieser Regler arbeitet und mit seinem Ausgangssignal über die Entkopplungsdiode 128 und die noch zu beschreibende Schaltung 33 auf den Eingang des Stellgliedes 17 so einwirkt, daß dieses die an den mechanischen Schwinger 11 abgegebene Hochfrequenzleistung auf einem der durch die Spannungsteilerschaltung 28 festgelegten Sollwertvorgabe entsprechenden Wert hält. Andererseits wird der Regler 26 in diesem Betriebszustand durch die Diode 97 außer Funktion gesetzt. Im anderen Fall (Ausgangsspannung des Komparators 110 ungefähr + 24 Volt =Trockenbetrieb) wird der Regler 25 über die Diode 79 gesperrt und außer Betrieb gesetzt, während der Regler 26 über die Diode 97 eingeschaltet wird und nun seinerseits über die Entkopplungsdiode 127 und die Schaltung 33 auf das Stellglied 17 so einwirkt, daß dieses die an der Oszillatorschaltung 12 abfallende Versorgungsspannung und damit auch die von der Oszillatorschaltung an den mechanischen Schwinger 11 abgegebene Hochfrequenzleistung auf einen niedrigen, ungefährlichen Wert begrenzt.These two levels of the output signal emitted by the comparator 110 are chosen so that in the one case (0 volts = wet operation) the diode 79 of the controller 25 is blocked so that this controller works and with its output signal over the decoupling diode 128 and the still to be described circuit 33 to the input of the actuator 17 acts so that this acts on the mechanical oscillator 11 delivered high-frequency power on one of the voltage divider circuit 28 holds the corresponding value specified. On the other hand, the In this operating state, regulator 26 is rendered inoperative by diode 97. in the other case (output voltage of the comparator 110 approximately +24 volts = dry operation) the controller 25 is blocked via the diode 79 and put out of operation while the controller 26 is switched on via the diode 97 and now in turn via the Decoupling diode 127 and the circuit 33 acts on the actuator 17 so that this the dropping at the oscillator circuit 12 supply voltage and thus also the output from the oscillator circuit to the mechanical oscillator 11 Radio frequency power limited to a low, safe level.
Die beiden Dioden 79 und 97 übernehmen hier also in Verbindung mit den Polaritäten der durch sie angesteuerten Eingänge der Differenzverstärker 77 bzw. 96 und den zugehörigen Widerständen 78 bzw. 92 die Funktion der in Fig. 1 gesondert dargestellten Schalter 30 und 31. Das Ausführungsbeispiel nach Fig. 2 liefert also ein Beispiel dafür, wie diese Schalter als elektronische Schalter ausgebildet sein können. Da sie hier allerdings in sehr starkem Maße in die Regler 25 und 26 miteinbezogen sind, erschien es nicht sinnvoll, sie irl der Fig. 2 als gesonderte Baugruppe darzustellen.The two diodes 79 and 97 take over here in connection with the polarities of the inputs of the differential amplifiers 77 controlled by them and 96 and the associated resistors 78 and 92, the function of that shown in FIG. 1 separately shown switches 30 and 31. The embodiment of FIG. 2 thus provides an example of how these switches can be designed as electronic switches can. However, since they are included here to a very large extent in controllers 25 and 26 are, it did not make sense to represent them irl of FIG. 2 as a separate assembly.
Die am Ausgang des Komparators 110 herrschende Spannung dient auch noch dazu, über den Spannungsteiler 123, 124 die Basis eines Treibertransistors 122 anzusteuern, der mit seinem Emitter unmittelbar an der Systemmasse liegt und in dessen Kollektorleitung ein Lämpchen 125 geschaltet ist. Diese Anzeigevorrichtung 35 dient dazu, der Bedienungsperson anzuzeigen, wenn die Detektorschaltung 23 ein Trockenlaufen des mechanischen Schwingers festgestellt und vom Naßbetriebregler 25 auf den Trockenbetriebregler 26 umgeschaltet hat.The voltage prevailing at the output of the comparator 110 also serves in addition, the base of a driver transistor via the voltage divider 123, 124 122, which is directly connected to the system ground with its emitter and a lamp 125 is connected in the collector line. This display device 35 is used to indicate to the operator when the detector circuit 23 is on Dry running of the mechanical oscillator detected and by the wet operation controller 25 has switched to the dry mode controller 26.
Bei diesem Umschalten könnte es vorkommen, daß der Oszillator 12 für einige Millisekunden aufhört zu schwingen, wodurch dann auch das von der Detektorschaltung 23 untersuchte Kriterium wegfallen würde; somit könnte die gesamte Schaltung in einen undefinierten Zustand geraten. Um dies zu vermeiden, ist zwischen den Verbindungspunkt der Entkopplungsdioden 127 und 128 und den Eingang des Stellgliedes 17 eine Schaltungsanordnung 33 geschaltet, die im wesentlichen aus zwei in Reihe geschalteten Widerständen 130 und 131, einem vom Verbindungspunkt dieser Widerstände zur Systemmasse führenden Widerstand 132 und einer parallel zu diesem Widerstand 132 angeordneten Serienschaltung aus einem Widerstand 133 und einem Kondensator 134 besteht. Dieser Kondensator 134 dient als Ladekondensator, der dafür sorgt, daß der Übergang der Ansteuerung des Stellgliedes 17 vom Naßbetriebregler 25 auf den Trockenbetriebregler 26 nicht abrupt sondern gleitend erfolgt. Dadurch kann es nicht mehr zu einem wenn auch nur kurzzeitigen Aussetzen der Oszillatorschwingungen kommen.During this switching, it could happen that the oscillator 12 for stops oscillating for a few milliseconds, which then also causes the detector circuit 23 examined criterion would be omitted; thus the entire circuit could be in get into an undefined state. To avoid this, is between the connection point the decoupling diodes 127 and 128 and the input of the actuator 17 a circuit arrangement 33, which essentially consists of two series-connected resistors 130 and 131, one leading from the connection point of these resistors to the system ground Resistor 132 and a series circuit arranged in parallel with this resistor 132 consists of a resistor 133 and a capacitor 134. This capacitor 134 serves as a charging capacitor, which ensures that the transition of the control of the Actuator 17 from the wet operation controller 25 to the dry operation controller 26 is not abrupt but takes place smoothly. As a result, it can no longer be an even if only briefly The oscillator vibrations are suspended.
Das Stellglied 17 schließlich umfaßt eine von den Transistoren 152 und 153 gebildeten Darlington-Konfiguration, wobei der Transistor 152 in der Gleichstromversorgungsleitung des Oszialltors 12 angeordnet ist. Seinen Basisstrom erhält er von einem von den Widerständen 154 und 155 gebildeten Spannungsteiler, der den Emitterwiderstand eines Transistors 153 bildet, der mit seinem Kollektor an der niedrigeren Versorgungsspannung V2 liegt und an seiner Basis die von der Schaltungsanordnung 33 kommenden Signale erhält.Finally, the actuator 17 comprises one of the transistors 152 and 153 formed Darlington configuration, with transistor 152 in the DC power supply line of Oszialltors 12 is arranged. It gets its base current from one of the resistors 154 and 155 formed voltage divider, which the emitter resistance of a transistor 153 forms, which is connected to the lower supply voltage V2 with its collector and receives the signals coming from the circuit arrangement 33 at its base.
Diese Signale stammen, wie bereits ausführlich erläutert, von einem der beiden Regler 25 bzw. 26 und bewirken, daß in Abhängigkeit davon, ob zur Vergrößerung oder Verkleinerung der an den mechanischen Schwinger 11 abgegebenen Hochfrequenzleistung die am Transistor 40 der Oszillatorschaltung 12 abfallende Betriebsspannung vergrößert oder verkleinert werden soll, der Transistor 152 weiter in den leitenden oder weiter in den gesperrten Zustand gesteuert wird, was zur Folge hat, daß an ihm ein kleinerer oder ein größerer Teil der insgesamt zur Verfügung stehenden Versorgungsspannung V1 abfällt.As already explained in detail, these signals come from one the two controllers 25 and 26 and cause that depending on whether to enlarge or reduction of the high-frequency power delivered to the mechanical oscillator 11 the operating voltage dropping across transistor 40 of oscillator circuit 12 is increased or is to be reduced in size, the transistor 152 further into the conductive or further is controlled in the locked state, which has the consequence that a smaller or a larger part of the total supply voltage available V1 drops.
In diesem Zusammenhang sei nochmals darauf hingewiesen, daß die eben erwähnte Vergrößerung,1Vzw. Verkleinerung der an dem mechanischen Schwinger abgegebenen Hochfrequenzleistung aus drei grundsätzlich verschiedenen Gründen erforderlich sein kann, nämlich entweder weil eine Umschaltung vom Trockenbetrieb-Regler 26 auf den Naßbetrieb-Regler 25 oder umgekehrt stattgefunden hat, oder weil die Sollwert-Vorgabe für die vom mechanischen Schwinger abzugebende Ultraschalleistung durch ein Verstellen des von Hand betätigbaren Potentiometers 85 erfolgt ist, oder weil einer beginnenden, auf Störeinflüssen beruhenden Tendenz zur Verringerung bzw. Vergrößerung der Hochfrequenz leistung entgegengewirkt werden soll.In this context it should be pointed out again that the mentioned enlargement, 1Vzw. Reduction of the output to the mechanical oscillator Radio frequency power may be required for three fundamentally different reasons can, namely either because a switchover from the dry mode controller 26 to the Wet operation controller 25 or vice versa has taken place, or because the setpoint specification for the ultrasonic power to be emitted by the mechanical transducer by adjusting of the manually operable potentiometer 85 has occurred, or because an incipient, tendency to decrease or increase the high frequency due to interference performance should be counteracted.
In Fig. 3 sind in Form eines Diagramms die an den beiden Eingängen des Gleichspannungskomparators 110 der Detektorschaltung 23 anliegenden Spannungen Vi und Vu gegeneinander aufgetragen. Wie bereits erwähnt, handelt es sich hierbei um Gleichspannungen, die in einem eindeutigen Zusammenhang mit dem in der Emitterlaietsuiansistors 40 fließenden Hochfrequenzstrom bzw. mit der am mechanischen Schwinger 11 abgreifbaren Hochfrequenzspannung stehen.In Fig. 3 are in the form of a diagram at the two inputs of the DC voltage comparator 110 of the detector circuit 23 applied voltages Vi and Vu plotted against each other. As already mentioned, this is what it is to DC voltages, which are clearly related to that in the Emitterlaietsuiansistors 40 flowing high-frequency current or with that on the mechanical oscillator 11 can be tapped High frequency voltage.
Da zur Anpassung der vom mechanischen Schwinger 11 abgegebenen Ultraschalleistung an die verschiedenen Anwendungsfälle, die am Schwinger 11 abfallende Hochfrequenzspannung mit Hilfe des Potentiometers 85 auf die verschiedensten Werte eingestellt werden kann, ist im Diagramm der Fig. 3 die zu dieser Hochfrequenzspannung proportionale Gleichspannung V auf der Abszisse aufgeu tragen. Man sieht, daß zu jedem Wert von Vu zwei verschiedene Werte von Vi gehören, die zwei deutlich voneinander verschiedenen Hochfrequenz-Emitterströmen des Transistors 40 entsprechen. Der größere dieser beiden Werte ergibt sich jeweils dann, wenn der mechanische Schwinger 11 durch eine ausreichende Menge der zu vernebelnden Flüssigkeit bedämpft ist, während der kleinere der beiden Vi-Werte einem unbedämpften mechanischen Schwinger entspricht. Man erhält also die beiden in Fig. 3 wiedergegebenen Kennlinien, von denen die obere dem Naßbetrieb und die untere dem Trockenbetrieb des erfindungsgemäßen Aerosolerzeugers entspricht. Geht man davon aus, daß die beiden Eingänge des Gleichspannungskomparators 110 dieselbe Empfindlichkeit besitzen, so verläuft die Schaltschwelle dann, wenn man für die beiden Koordinatenachsen denselben Maßstab verwendet, in der dargestellten Weise unter einem Winkel von 450.As to adapt the ultrasonic power emitted by the mechanical oscillator 11 to the various applications, the high-frequency voltage dropping across the transducer 11 can be set to various values using potentiometer 85 can, in the diagram of FIG. 3 is the one proportional to this high-frequency voltage DC voltage V plotted on the abscissa. It can be seen that for every value of Vu belongs to two different values of Vi, the two clearly different from each other High-frequency emitter currents of the transistor 40 correspond. The bigger of the two Values are obtained when the mechanical oscillator 11 has sufficient Amount of liquid to be nebulized is steamed, while the smaller of the two Vi values corresponds to an undamped mechanical oscillator. So you get the two characteristic curves shown in Fig. 3, of which the upper is the wet operation and the lower corresponds to the dry operation of the aerosol generator according to the invention. It is assumed that the two inputs of the DC voltage comparator 110 are the same Have sensitivity, then the switching threshold runs when you look for the the same scale is used for both coordinate axes, in the manner shown at an angle of 450.
Dieim Diagramm wiedergegebene Form der Naß- und Trockenkennlinien beruht insbesondere auf der Wirkung des dem nichtinvertierenden Eingang des Differenzverstärkers 110 vorgeschalteten Dioden-Widerstands-Netzwerkes 113 bis 119 sowie den unterschiedlichen Vorspannungen der Gleichrichter 20 und 21. Dieses Netzwerk ist so ausgelegt, daß die eine der beiden Kennlinien vollständig oberhalb und die andere vollständig unterhalb der Schaltschwelle liegt, da nur so für jeden eingestellten Wert von Vu ein eindeutiger Betriebszustand für die Gesamtschaltung erzielt werden kann. Würde eine der Kennlinien die gestrichelt gezeichnete Schaltschwelle überkreuzen oder beide Kennlinien auf derselben Seite der Schaltschwelle liegen, so könnte das Gerät in völlig zufälliger Weise und unabhängig von der Tatsache, ob der mechanische Schwinger von Flüssigkeit bedeckt ist oder nicht, zwischen den beiden Kennlinien hin-und herspringen, wodurch nicht nur ein vernünftiger Betrieb nicht mehr gewährleistet sondern auch eine Zerstörungsgefahr für den Schwinger gegeben wäre.The shape of the wet and dry characteristics shown in the diagram is based in particular on the effect of the non-inverting input of the differential amplifier 110 upstream diode-resistor network 113 to 119 and the different Bias voltages of rectifiers 20 and 21. This network is designed so that one of the two characteristic curves completely above and the other completely below the switching threshold lies, as this is the only way to have a unique value for each set value of Vu Operating state for the entire circuit can be achieved. Would be one of the characteristics cross the switching threshold shown in dashed lines or both characteristics on the same side of the switching threshold, the device could be completely random Way and regardless of whether the mechanical vibrator of liquid is covered or not, jump back and forth between the two characteristic curves, whereby not only is a reasonable operation no longer guaranteed, but also a risk of destruction for the Schwinger would be given.
Zwar ist es möglich, durch eine geeignete Dimensionierung des Dioden-Widerstandsnetzwerkes 113 bis 119 den in Fig. 3 wiedergegebenen idealisierten linearen Kennlinienverlauf zu erzielen, doch ist dies nicht unbedingt erforderlich.It is possible, by appropriately dimensioning the diode resistor network 113 to 119 show the idealized linear characteristic curve shown in FIG. 3 to achieve, but this is not absolutely necessary.
Auch bei geknickt oder wellig verlaufenden Kennlinien arbeitet die Anordnung einwandfrei, solange es nicht zu einer Überschneidung der Kennlinien untereinander oder mit der Schaltschwelle kommt.The works even with kinked or wavy characteristics The arrangement is flawless as long as there is no overlapping of the characteristic curves or comes with the switching threshold.
In der Praxis wird man versuchen, die Kennlinien in ihrem unteren Bereich möglichst weit an den Nullpunkt anzunähern, um auch diese niedrigen Leistungsbereiche ausnutzen zu können. Allerdings sind hier gewisse Grenzen gesetzt, da insbesondere dann, wenn man mit den Gleichrichtern 20 und 21 nur den in Fig. 2 dargestellten, geringen Schaltungsaufwand treiben will, den Gleichspannungen V. und V ein Rauschanteil überlagert ist, der 1 u bei zu großer Annäherung der Kennlinien an die Schaltschwelle dazu führen würde, daß die Schaltung in undefinierter Weise von einer Kennlinie zur anderen wechselt.In practice an attempt will be made to keep the characteristic curves in their lower Range as close as possible to the zero point in order to also use these low power ranges to be able to exploit. However, there are certain limits here, in particular then, if you only use the rectifiers 20 and 21 shown in Fig. 2, wants to drive low circuit complexity, the DC voltages V. and V has a noise component superimposed on it, which is 1 u if the characteristics are too close to the switching threshold would lead to the circuit in an undefined manner changes from one characteristic to the other.
Dieses Rauschen ist im Naßbetrieb wesentlich stärker aLs im Trockenbetrieb, weil hier aus dem vom Schwinger 11 erzeugten Nebel einzelne Tröpfchen wieder in die FlUssigkeit zurückfallen und damit durch eine Art "Mikrofoneffekt" ein Störsignal erzeugen, das im Trockenbetrieb nicht auftreten kann.This noise is much stronger in wet operation than in dry operation, because here individual droplets from the mist generated by the oscillator 11 are back in the liquid fall back and thus a kind of "microphone effect" creates an interfering signal that cannot occur in dry operation.
Dem in Fig. 4 wiedergegebenen Schaltbild einer besonders bevorzugten Ausführungsform des Hochfrequenzteiis eines erfindungsgemäßen Ultraschallgenerators ist zu entnehmen, daß die Oszillatorschaltung 12, die Gleichrichterschaltungen 20 und 21 und die Vorspannungserzeugungsschaltung 22 in einem gemeinsamen hochfrequenzdichten Gehäuse untergebracht sind, wobei alle Leitungen über Durchführungskondensatoren 51,52,53,54 und 55 herausgeführt werden. Den in Fig. 2 dargestellten Ladekondensatoren 71 und 112 sind somit die Durchführungskondensatoren 55 und 54 parallel geschaltet, so daß sich deren Kapazität entsprechend erhöht.The circuit diagram shown in FIG. 4 is a particularly preferred one Embodiment of the high frequency part of an ultrasonic generator according to the invention it can be seen that the oscillator circuit 12, the rectifier circuits 20 and 21 and the bias generating circuit 22 in a common high frequency density Housing are housed, with all lines via feed-through capacitors 51,52,53,54 and 55 are led out. The charging capacitors shown in FIG 71 and 112, the feed-through capacitors 55 and 54 are connected in parallel, so that their capacity increases accordingly.
Die in Fig. 4 dargestellte Drossel 36 kann ebenso wie der Kondensator 50 gegebenenfalls weggelassen werden.The choke 36 shown in FIG. 4, like the capacitor 50 can be omitted if necessary.
Der Übertrager 37 besteht aus einem Kern M 33, 14 0 x 8, einem Spulenkörper, einem Anschlußträger und einem Bügel.The transformer 37 consists of a core M 33, 14 0 x 8, a coil body, a connection carrier and a bracket.
Die Wicklung 1 besteht aus 40 Windungen CuL 0,18 in zwei Lagen, während die Wicklung 2 eine Windung CuL 0,4 umfaßt, so daß sich ein Ubertragungsverhältnis 40:1 ergibt. Bei den Kodensatoren 41,47 und 48 handelt es sich um Kunststoff-Vielschicht-Kodensatoren.The winding 1 consists of 40 turns CuL 0.18 in two layers, while the winding 2 comprises one turn CuL 0.4, so that there is a transmission ratio 40: 1 results. The encoders 41, 47 and 48 are multilayer plastic encoders.
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