DE3625461A1 - Erregerkreis fuer einen ultraschall-zerstaeuber - Google Patents
Erregerkreis fuer einen ultraschall-zerstaeuberInfo
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Description
Die Erfindung bezieht sich auf einen Erregerkreis für
einen Ultraschall-Zerstäuber mit einem Ultraschall-
Schwinger.
Es sind Inhalatoren zur Behandlung der Atemwege und des
Rachenraumes bekannt, in denen das Inhalat auf durch
Ultraschall erregten Schwingern vernebelt wird, die
auch als Ultraschall-Zerstäuber bezeichnet werden. Der
durch die Zerstäubung entstehende Nebel mit vorzugsweise
etwa konstanter Tröpfchengröße wirkt je nach Tröpfchen
durchmesser beim Inhalieren im Nasen-Rachenraum auf die
Schleimhäute oder im tieferen Bereich der Atmungsorgane
auf die Gefäßoberflächen der Lunge ein. Bei der Behand
lung von Erkrankungen, wie beispielsweise Erkältungen,
Schnupfen, Halsschmerzen, Husten, Asthma und Bronchitis
mit ihren vielfältigen Symptomen ist die Tröpfchengröße
von der Anregungsfrequenz abhängig. Entsprechend der
Größe der erzeugten Einzeltröpfchen haben aber die
Aerosole nur einen vorbestimmten Einwirkungsbereich.
Von dem im Inhalator fest eingebauten Schwinger wird
ein Inhalatnebel mit vorbestimmtem Durchmesser seiner
Tröpfchen erzeugt, der entweder auf den Nasenraumbe
reich, den Halsbereich oder den Lungenbereich einwirkt.
Für die Erzeugung von Aerosolen mit unterschiedlicher
Tröpfchengröße sind somit auch verschiedene Frequenzen
erforderlich.
Der Erfindung liegt nun die Aufgabe zugrunde, eine An
regungselektronik für einen Ultraschall-Zerstäuber an
zugeben, mit dem eine vorbestimmte Betriebsfrequenz
einfach, schnell und mit hoher Auflösung eingestellt
werden kann.
Ein bekannter Ultraschallgenerator mit einem Ultraschall-
Schwinger ist mit einer Anregungselektronik versehen,
die eine den Ultraschall-Schwinger speisende trans
formatorlose Gegentaktendstufe enthält. Sie besteht aus
einem Transistor und einem ersten, mit dem Emitter des
ersten Transistors verbundenen Widerstand, aus einem
zweiten Transistor und einem zweiten, mit dem Emitter
des zweiten Transistors verbundenen, in Reihe zu dem
ersten Widerstand liegenden zusätzlichen Widerstand.
Die Basis des zweiten Transistors ist unter Bildung
einer komplementär-symmetrischen Schaltung mit der
Basis des ersten Widerstandes gekoppelt. Ein Netz
transformator dient zur Abgabe einer benötigten
Spannung an den Ultraschall-Schwinger. Die Einrich
tung enthält ferner einen Vollweggleichrichter, einen
Glättungskondensator, ein Solenoid-betätigtes Ventil,
das mit einer Wechselspannungsquelle elektrisch verbun
den ist, mit dem das Inhalat gesteuert wird. Es ist
ferner eine Verzögerungsschaltung vorgesehen, die
parallel zu dem Ventil liegt und einen normalerweise
geschlossenen Ruhekontakt hat, der eine vorbestimmte
Zeitspanne nach dem Ingangsetzen der Zerstäubungsein
richtung geöffnet wird. Eine vorbestimmte Zeitspanne
nach der Inbetriebnahme der Zerstäubungseinrichtung
fließt ein hoher Treiberstrom durch den Schwinger, was
mechanische Schwingungen mit großer Amplitude zur Folge
hat, so daß die Hystereseprobleme, die in der Anfangs
stufe der Zerstäubung auftreten, vermieden werden. Nach
einer vorbestimmten Zeitspanne wird dann der normale
niedrige Treiberstrom geführt, so daß sich die Zerstäu
bung stabilisieren und weiterlaufen kann. Diese An
regungselektronik erfordert jedoch einen verhältnis
mäßig großen Aufwand (deutsche Auslegeschrift
26 00 890).
Es sind ferner verschiedene Methoden der Frequenz
synthese mit digitalen Phase-Locked Loops PLL bekannt.
Mittels eines PLL kann man eine Ausgangsfrequenz erzeu
gen, die um einen beliebigen Faktor N größer oder klei
ner ist als eine gegebene Referenzfrequenz. Wählt man
als Referenzquelle einen hochstabilen Oszillator
(Frequenznormal), so kann man mit der PLL-Technik
beliebig viele andere Frequenzen erzeugen, deren Stabi
lität ebenso groß ist wie diejenige des Frequenznormals
(Best: "Theorie und Anwendungen des Phase-locked
Loops", Fachschriftenverlag Aargauer Tagblatt AG,
Aarau/Schweiz 1976, Seiten 81 bis 84).
Die erwähnte Aufgabe wird nun erfindungsgemäß gelöst
mit den kennzeichnenden Merkmalen des Anspruchs 1. Mit
dieser Ausführungsform erhält man einen Ultraschall-
Zerstäuber, mit dem die Zerstäubung von kleinsten Flüssig
keitsvolumina in einem hohen Frequenzbereich mit klei
nen Tröpfchendurchmessern ohne mechanisches Tröpfchen
filter und mit geringer Anregungsleistung möglich ist.
Der Einschwingvorgang der Regelschleife wird durch das
Verzögerungsglied ausgeblendet. Die Ankopplung erfolgt
ohne Flüssigkeitsmedium innerhalb kurzer Zeit, lage
unabhängig mit einem leichten, kleinen, transportablen,
netzunabhängigen und einfach zu reinigendem hygieni
schen Gerät. Diese Gestaltung der Anregungselektronik
ermöglicht eine fest eingestellte, quarzstabile Fre
quenz ohne Änderung der Bauteile bei spezieller Schwin
geranpassung nur durch einfache Schalter bei geringem
Bauteileaufwand und geringem Platz-und Energiebedarf.
Durch die integrierte Zeitschaltung wird ein Überhitzen
und damit eine Zerstörung des Schwingers verhindert.
Zur weiteren Erläuterung der Erfindung wird auf die
Zeichnung Bezug genommen, in deren Figur ein Ausfüh
rungsbeispiel eines Erregerkreises für einen Ultra
schall-Zerstäuber gemäß der Erfindung schematisch ver
anschaulicht ist.
In der dargestellten Ausführungsform ist zur Flüssig
keitszerstäubung ein Ultraschall-Schwinger 2 vorgese
hen, der vorzugsweise ein piezoelektrisches Schwing
system enthalten kann, das mit einer elektrischen
Wechselspannung in Resonanz erregt wird und bei dem ein
Piezoschwinger als Longitudinalschwinger zur Amplitu
dentransformation mit einem mechanischen Biegeschwinger
als zweistufiger Koppelschwinger ausgebildet ist. Zur
Anregung des Ultraschall-Schwingers 2 ist ein Phase-
Locked-Loop PLL 4 mit einer Frequenzabstimmung 6 vor
gesehen, dem ein spannungsgesteuerter Oszillator 8
sowie ein Spannungsregler 10 zugeordnet ist. Mit dem
Phase-Locked-Loop 4 kann bekanntlich eine Ausgangsfre
quenz erzeugt werden, die um einen beliebigen Faktor
größer ist als eine gewählte Referenzfrequenz. Wählt
man als Referenzquelle den hochstabilen Quarzoszillator
30, ein sogenanntes Frequenznormal, so kann man mit dem
Phase-Locked-Loop 4 beliebig viele andere Frequenzen
erzeugen, deren Stabilität ebenso groß ist wie diejeni
ge eines Quarzoszillators 30. Mit dem spannungsgesteuer
ten Oszillator 8 können in Verbindung mit dem Phase-
Locked-Loop 4 sehr hohe und zugleich stabile Frequenzen
im Bereich von etwa 0,5 bis 5 MHz erzeugt werden. Die
Ausgangsleitung des Phase-Locked-Loops 4 enthält ein
Verzögerungsglied 12, das vorteilhaft aus einem vor
zugsweise elektronischen Schalter 13 bestehen kann,
dem ein Zeitschalter 14 zugeordnet ist. Mit diesem
Verzögerungsglied 12 kann in einfacher Weise der
Einschwingvorgang der Anregungselektronik überbrückt
werden. Das Ausgangssignal kann dem Schwinger 2 vor
zugsweise über eine Leistungsendstufe 16 zugeführt
werden, der eine Spannungsversorgung zugeordnet ist,
die beispielsweise aus einem Akkumulator 18 bestehen
kann, der auch als Energiequelle für den Zeitschalter
14 dient. Für den Zeitschalter 14 sowie den Spannungs
regler 10 ist außerdem eine Spannungsüberwachung 22
vorgesehen.
Mit dieser Anregungselektronik ist die Zerstäubung von
sehr kleinen Flüssigkeitsvolumina, beispielsweise
V < 100 µl, mit sehr kleinen Tröpfchendurchmessern
von beispielsweise dM 50 und < 50 µm möglich. Die
Elektronik benötigt nur eine geringe Anregungsleistung,
die im allgemeinen 30 W nicht wesentlich überschreitet
und vorzugsweise kleiner als 30 W sein kann. Das ge
samte Gerät hat nur ein geringes Gewicht von höchstens
etwa 300 g und nur eine geringe Ausdehnung, die etwa
300 · 200 · 20 mm nicht wesentlich überschreitet. Durch
die integrierte Zeitschaltung der Verzögerungsstufe 12
wird der Einschwingvorgang des Regelkreises überbrückt
und damit eine Zerstörung des Schwingers durch Über
hitzung verhindert.
Claims (3)
1. Erregerkreis für einen Ultraschall-Zerstäuber mit
einem Ultraschall-Schwinger, dadurch ge
kennzeichnet, daß zur Anregung des Ultra
schall-Schwingers (2) ein Phase-Locked-Loop PLL (4) mit
einer Frequenzabstimmung (6) vorgesehen ist, dem ein
spannungsgesteuerter Oszillator (8) zugeordnet ist
und dessen Ausgangsleitung ein elektronisches Verzöge
rungsglied (12) enthält.
2. Erregerkreis nach Anspruch 1, dadurch ge
kennzeichnet, daß als Verzögerungsglied
(12) ein elektronischer Schalter (13) vorgesehen ist,
dem ein elektronischer Zeitschalter (14) zugeordnet
ist.
3. Erregerkreis nach Anspruch 1 oder 2, dadurch
gekennzeichnet, daß dem Phase-Locked-
Loop (4) eine elektronische Leistungsstufe (16) nachge
schaltet ist.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DE19863625461 DE3625461A1 (de) | 1986-07-28 | 1986-07-28 | Erregerkreis fuer einen ultraschall-zerstaeuber |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DE19863625461 DE3625461A1 (de) | 1986-07-28 | 1986-07-28 | Erregerkreis fuer einen ultraschall-zerstaeuber |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
DE3625461A1 true DE3625461A1 (de) | 1988-02-04 |
Family
ID=6306122
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
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DE19863625461 Ceased DE3625461A1 (de) | 1986-07-28 | 1986-07-28 | Erregerkreis fuer einen ultraschall-zerstaeuber |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
DE (1) | DE3625461A1 (de) |
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