DE3641058A1 - Schaltungsanordnung zur speisung eines ultraschallgebers, insbesondere fuer ein zahnsteinentfernungsgeraet - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine Schaltungsanordnung zur Speisung eines Ultraschallgebers, insbesondere für ein Zahn­ steinentfernungsgerät, mit einem magnetostriktiven Wandler, welcher eine Erregerspule aufweist, und mit einer Steuer­ einrichtung, welche die Speisung der Erregerspule mit Er­ regersignalen bewirkt, deren Impulsrate auf die Resonanz­ frequenz des magnetostriktiven Wandlers einstellbar ist.

Es ist bereits ein Ultraschallgenerator mit einem magneto­ striktiven Wandler sowie mit einem Oszillator bekannt (DE-OS 29 29 646), der ein ein periodisches An- und Ab­ schalten des Wandlers bewirkendes Signal liefert und dessen Frequenz durch eine Regelspannung auf die Resonanzfrequenz des magnetostriktiven Wandlers nachregelbar ist. Zur Er­ zeugung der Regelspannung dient dabei ein Integrations­ glied, welches im Takte des Ab- und Anschaltens des Wand­ lers geladen und/oder entladen wird und welches aus der Summe einer festen Spannung und der Rückschlag­ spannung, die am Wandler bzw. an dessen Wicklung beim periodischen Ab- und Anschalten des Wandlers auftritt, die Regelspannung gewinnt. Durch diese Maßnahme ist es zwar möglich, bei Bekanntsein der Resonanzfrequenz des magnetostriktiven Wandlers diesen bei dieser Frequenz betreiben zu können. Wenn sich die Resonanz­ frequenz des magnetostriktiven Wandlers jedoch ändert, wie durch Alterungseinflüsse, dann arbeitet der bekannte Ultraschallgenerator nicht mehr in der gewünschten Weise.

Der Erfindung liegt demgemäß die Aufgabe zugrunde, die eingangs genannte Schaltungsanordnung so weiterzubilden, daß auf relativ einfache Weise der magnetostriktive Wand­ ler stets bei seiner Resonanzfrequenz betrieben wird.

Gelöst wird die vorstehend aufgezeigte Aufgabe bei einer Schaltungsanordnung der eingangs genannten Art erfindungs­ gemäß dadurch, daß der Erregerspule des magnetostriktiven Wandlers zu Beginn jeder Inbetriebsetzung zunächst Er­ regerimpulse mit unterschiedlichen Impulsraten zugeführt werden, daß der die Erregerspule jeweils durchfließende Strom ermittelt wird, daß die Impulsrate derjenigen Er­ regerimpulse bestimmt wird, bei der der magnetostriktive Wandler in Resonanz ist, und daß anschließend die Abgabe der Erregerimpulse mit der betreffenden bestimmten Impuls­ rate fortgesetzt wird.

Die Erfindung bringt den Vorteil mit sich, daß mit insge­ samt relativ geringem schaltungstechnischen Aufwand aus­ gekommen werden kann, um den magnetostriktiven Wandler im Betrieb stets bei seiner Resonanzfrequenz betreiben zu können, d. h. bei optimalen Betriebsbedingungen. Dazu wird gemäß der Erfindung mit jeder Inbetriebsetzung zunächst in einer Einmeß- bzw. Abgleichphase die jeweils gerade vorliegende Resonanzfrequenz des magnetostriktiven Wandlers ermittelt, und in der daran sich anschließenden Betriebsphase wird der magnetostriktive Wandler dann bei dieser Resonanz­ frequenz betrieben. Dies bedeutet, daß bei der vorliegen­ den Erfindung eine manuelle bzw. feste Einstellung der Frequenz entfällt, bei der der magnetostriktive Wandler arbeiten soll. Im übrigen können die üblicherweise für einen magnetostriktiven Wandler der angegebenen Art verwendeten Lamellenbündel ausgetauscht und durch neue Lamellenbündel ersetzt werden, ohne daß eine kompli­ zierte Neueinstellung des magnetostriktiven Wandlers damit verbunden ist. In jedem Falle wird die maximale Leistung von dem Ultraschallgeber und insbesondere von dem Zahnsteinentfernungsgerät abgegeben, in welchem der magnetostriktive Wandler verwendet ist. Überdies spielt eine Drift infolge von Temperatureinflüssen überhaupt keine Rolle.

Von Vorteil ist ferner, daß bei Verwendung des magneto­ striktiven Wandlers in einem Zahnsteinentfernungsgerät Lamellenbündel unterschiedlicher magnetostriktiver Wandler verschiedener Behandlungseinheiten ausgetauscht werden können, und dennoch wird in jedem Falle der jeweilige magnetostriktive Wandler bei maximaler Lei­ stung betrieben.

Gemäß einer zweckmäßigen Ausgestaltung der Erfindung erfolgt eine Anzeige in dem Fall, daß festgestellt wird, daß die Resonanzfrequenz des magnetostriktiven Wandlers außerhalb eines festgelegten Impulsraten­ bereiches liegt. Durch diese Maßnahme kann auf relativ einfache Weise eine Anzeige in dem Fall erhalten wer­ den, daß beispielsweise bei einem den magnetostrikti­ ven Wandler verwendeten Zahnsteinentfernungsgerät dessen Behandlungsspitze nicht angezogen ist oder das Lamellenbündel des betreffenden Wandlers defekt ist.

Zweckmäßigerweise werden der Erregerspule des magneto­ striktiven Wandlers Impulse mit einer vorgegebenen An­ zahl von Impulsraten in aufeinanderfolgend kleineren Impulsratenbereichen zugeführt werden. Hierdurch er­ gibt sich der Vorteil, daß auf relativ einfache Weise die Resonanzfrequenz des magnetostriktiven Wandlers sehr genau bestimmt werden kann.

Vorzugsweise dient zur Ermittlung des die Erreger­ spule jeweils durchfließenden Stromes ein zu dieser Erregerspule in Reihe liegender Widerstand, mit dem eine Spannungsauswerteschaltung verbunden ist, die ein der an dem Widerstand jeweils abfallenden Spannung entsprechendes digitales Signal an die Steuereinrichtung abgeben. Hierdurch ergibt sich der Vorteil einer relativ einfachen Möglichkeit der Er­ mittlung des die Erregerspule jeweils durchfließenden Stromes und der Gewinnung einer für die Steuerein­ richtung maßgebenden Steuergröße.

Die Spannungsauswerteschaltung weist zweckmäßiger­ weise einen mit dem Widerstand verbundenen Spannungs- Frequenz-Wandler auf, der Impulse mit einer der an dem Widerstand jeweils abfallenden Spannung ent­ sprechenden Impulsrate an einen Zähler abgibt, welcher die innerhalb einer vorgegebenen Zeitspanne auftre­ tenden Impulse zählt und dessen am Ende dieser Zeit­ spanne jeweils erreichte Zählerstellung in der Steuer­ einrichtung übernommen wird. Hierdurch ergibt sich der Vorteil einer relativ einfach realisierbaren Spannungsauswerteschaltung.

Eine andere zweckmäßige Ausbildung der Spannungsaus­ werteschaltung umfaßt eine an dem Widerstand ange­ schlossene Gleichspannungsunterdrückungsschaltung, welche aus der an dem Widerstand jeweils abfallenden Spannung die Gleichspannungsanteile unterdrückt und der eine Tiefpaßschaltung nachgeschaltet ist, welcher ein Analog-Digital-Wandler nachgeschaltet ist, der ausgangsseitig mit der Steuereinrichtung verbunden ist. Hierdurch ergibt sich ebenfalls ein relativ geringer schaltungstechnischer Aufwand hinsichtlich der Realisierung der Spannungsauswerteschaltung.

Von Vorteil bei der zuletzt betrachteten zweckmäßigen Weiterbildung der Erfindung ist es, wenn die Gleich­ spannungsunterdrückungsschaltung einen Verstärker aufweist. Diese Maßnahme bringt den Vorteil mit sich, daß die von Gleichspannungsanteilen befreite auszu­ wertende Spannung einen für die Auswertung aus­ reichenden Pegel aufweist.

Vorzugsweise ist die Steuereinrichtung ausgangsseitig mit einem weiteren Zähler verbunden, der derart be­ trieben ist, daß er ausgangsseitig Impulse mit einer durch den Wert des jeweiligen digitalen Signals be­ stimmten Impulsrate zur Erregung der Erregerspule des magnetostriktiven Wandlers abgibt. Hierdurch ergibt sich der Vorteil einer relativ einfach realisierbaren Steuereinrichtung. Diese Steuereinrichtung braucht nämlich lediglich die ihr eingangsseitig zugeführten digitalen Signale für die Ansteuerung des genannten weiteren Zählers heranzuziehen.

Zweckmäßigerweise ist bei der gerade betrachteten Ausführungsform der Erfindung mit der Steuereinrich­ tung ferner eine Impulssteuereinrichtung verbunden, welche die Wirksamkeit der von dem genannten weiteren Zähler abgegebenen Impulse festlegt. Diese Maßnahme bringt den Vorteil mit sich, daß mit einer besonders einfachen Steuerung des erwähnten weiteren Zählers ausgekommen werden kann, dessen jeweils abgegebene Impulse durch die Impulssteuereinrichtung wirksam gemacht sind.

Zweckmäßigerweise ist der Impulssteuereinrichtung eine Impulsbreitensteuereinrichtung nachgeschaltet, welche die Breite der von der Impulssteuereinrichtung jeweils abgegebenen Impulse einzustellen gestattet. Durch diese Maßnahme gelingt es auf besonders einfache Weise, die Intensität des magnetostriktiven Wandlers steuern zu können.

Zweckmäßigerweise ist mit der Steuereinrichtung ein Stellglied verbunden, welches an die Steuereinrich­ tung eine Einstellspannung abgibt, durch die die Intensität der an die Erregerspule des magneto­ striktiven Wandlers jeweils abgegebenen Impulse einstellbar ist. Diese Maßnahme dient vorzugsweise dazu, die Breite der von der Impulssteuereinrichtung abgegebenen Impulse mittels der Impulsbreitensteuer­ einrichtung einzustellen.

Von Vorteil ist es schließlich, wenn die Erregerspule des magnetostriktiven Wandlers im Kollektorkreis eines Transistors liegt, in dessen Emitterkreis der genannte Widerstand liegt und dessen Basis die Er­ regerimpulse zugeführt werden. Hierdurch ergibt sich nämlich eine besonders einfache Möglichkeit der Speisung der Erregerspule und der Ermittlung des diese jeweils durchfließenden Stromes.

Anhand von Zeichnungen wird die Erfindung nachstehend beispielsweise näher erläutert.

Fig. 1 zeigt in einem Blockdiagramm eine Ausführungs­ form der Schaltungsanordnung gemäß der Erfindung.

Fig. 2 zeigt in einem Blockdiagramm eine Spannungs­ auswerteschaltung, die anstelle einer bei der Schaltungsanordnung gemäß Fig. 1 verwendeten Spannungsauswerteschaltung verwendet werden kann.

Fig. 3a) bis d) zeigen Signal- bzw. Impulsverläufe, auf die im Zusammenhang mit der Erläuterung der in Fig. 1 gezeigten Schaltungsanordnung Bezug genommen wird.

Fig. 4a) bis d) zeigen Signal- bzw. Impulsverläufe, auf die im Zusammenhang mit der Erläuterung der in Fig. 2 gezeigten Schaltungsanordnung Bezug genommen wird.

In Fig. 1 ist in einem Blockschaltbild eine Schal­ tungsanordnung zur Speisung eines Ultraschallgebers gezeigt, der insbesondere für ein Zahnsteinent­ fernungsgerät dienen soll und der einen magneto­ striktiven Wandler mit einer Erregerspule 1 aufweist. Die Erregerspule 1 liegt im Kollektorkreis eines Transistors 2, bei dem es sich im vorliegenden Fall um einen pnp-Transistor handelt. Im Emitterkreis des Transistors 2 ist ein Widerstand 3 vorgesehen, der ein ohmscher Widerstand ist und der hier als Meßwiderstand dient. Dieser Widerstand 3 liegt mit seinem der Verbindung mit dem Emitter des Transistors 2 abgewandten Ende an Erde bzw. auf Massepotential. Die Erregerspule 1 liegt mit ihrem der Verbindung mit dem Kollektor des Transistors 2 abgewandten Ende an einem Schaltungspunkt, der eine Spannung von +U von bei­ spielsweise 12 V führen kann.

Am Schaltungspunkt 4 zwischen dem Emitter des Transistors 2 und dem Widerstand 3 ist eine Spannungs­ auswerteschaltung angeschlossen, die gemäß Fig. 1 einen Spannungs-Frequenz-Umsetzer (U-f-Umsetzer) 5 und einen diesem Umsetzer 5 nachgeschalteten Zähler 6 umfaßt. Die Aufgabe der Spannungsauswerteschaltung besteht darin, die an dem Widerstand 3 jeweils ab­ fallende Spannung zu ermitteln und ein dieser Spannung entsprechendes digitales Signal abzugeben, und zwar an eine Steuereinrichtung 7. Dazu gibt der Spannungs-Frequenz-Wandler 5 ausgangsseitig Impulse mit einer der an den Widerstand 3 jeweils abfallenden Spannung entsprechenden Impulsrate an den Zähleingang T des Zählers 6 ab, der diese Impulse zählt. Der Zäh­ ler 6 wird von der Steuereinrichtung 7 her an einem Eingang G gesondert freigegeben, und an einem ein­ gang CLR erhält der Zähler 6 Rückstellsignale zuge­ führt, die ihn jeweils in eine definierte Ausgangs­ zählerstellung, insbesondere die Null-Zählerstellung bringen. Der Zähler 6 kann somit während einer vorge­ gebenen Zeitspanne auftretende Impulse von dem Spannungs-Frequenz-Wandler 5 her zählen. Seine am Ende dieser Zeitspanne jeweils erreichte Zähler­ stellung wird dann in der Steuereinrichtung 7 über­ nommen. Diese Zählerstellung, die N Bits umfaßt, stellt das erwähnte digitale Signal dar, welches von der Spannungsauswerteschaltung, d. h. von dem Zähler 6 an die Steuereinrichtung 7 abgegeben wird.

Die Steuereinrichtung 7 ist ausgangsseitig mit einem weiteren Zähler 8 verbunden, der von der Steuerein­ richtung 7 derart betrieben wird, daß er ausgangs­ seitig Impulse mit einer durch den Wert des je­ weiligen digitalen Signals - vom Ausgang des Zäh­ lers 6 her - bestimmten Impulsrate zur Verfügung stellt. Diese Impulse werden gemäß Fig. 1 der Basis des Transistors 2 zugeführt; sie dienen damit zur Erregung der Erregerspule 1 des magneto­ striktiven Wandlers.

Mit der Steuereinrichtung 7 ist ferner eine Impuls­ steuereinrichtung 9 verbunden, welche während einer festgelegten Zeitspanne T Impulse bestimmter Dauer abgibt, die in Verbindung mit den vom Ausgang des weiteren Zählers 8 abgegebenen Erregerimpulsen dazu dienen, die Dauer festzulegen, während der die von dem weiteren Zähler 8 insgesamt abgegebenen Erreger­ impulse wirksam sind, d. h. zu einer Erregung der Erregerspule 1 führen. Dabei ist vorzugsweise der Impulssteuereinrichtung 9 eine Impulsbreitensteuer­ einrichtung 10 nachgeschaltet, welche die Breite der von der Impulssteuereinrichtung jeweils abgegebenen Impulse einzustellen gestattet, wie dies in Fig. 1 durch gestrichelte Linien angedeutet ist. Die Ein­ stellung der Breite der von der Impulssteuereinrich­ tung 9 abgegebenen Impulse in der Impulsbreitensteuer­ einrichtung erfolgt ebenso wie die Festlegung der von der Impulssteuereinrichtung 9 abzugebenden Impulse sowie deren Impulsfolge durch die Steuereinrichtung 7.

Mit der Steuereinrichtung 7 ist gemäß Fig. 1 ein Stellglied 11 verbunden, bei dem es sich beispiels­ weise um ein Potentiometer handeln kann, welches mittels eines Fußschalters einstellbar ist und welches eine seiner jeweiligen Einstellung entsprechende Aus­ gangsspannung abgibt, die beispielsweise zwischen 0 und 10 V liegen kann.

Mit der Steuereinrichtung 7 ist schließlich noch eine Anzeigeeinrichtung 13 verbunden, die durch eine Glühlampe oder durch eine Leuchtdiode gebildet sein kann und die zur Anzeige eines Fehlerzustandes heran­ gezogen werden kann, worauf weiter unten noch einge­ gangen werden wird.

In Fig. 2 ist eine andere Ausführungsform der im Zusammenhang mit Fig. 1 erwähnten Spannungsaus­ werteschaltung gezeigt. Die in Fig. 2 dargestellte Spannungsauswerteschaltung weist eingangsseitig einen Verstärker 20 auf, dem ausgangsseitig eine Gleich­ spannungsunterdrückungsschaltung nachgeschaltet ist, der ausgangsseitig eine Tiefpaßschaltung 22 nachfolgt. Dieser Tiefpaßschaltung 22 ist ein Analog-Digital- Wandler 23 nachgeschaltet. Die in Fig. 2 dargestellte Spannungsauswerteschaltung kann anstelle der im Zusammenhang mit Fig. 1 erläuterten Spannungsauswerte­ schaltung zwischen dem Schaltungspunkt 4 und der Steuereinrichtung 7 angeordnet sein. An dieser Stelle sei angemerkt, daß der Verstärker 20 bei der in Fig. 2 dargestellten Schaltungsanordnung ggfs. auch entbehrlich ist, und zwar dann, wenn dieser Spannungs­ auswerteschaltung eine auszuwertende Spannung mit relativ hoher Amplitude zugeführt wird.

Im folgenden wird die Arbeitsweise der Schaltungsan­ ordnung gemäß der Erfindung unter Bezugnahme auf die in Fig. 3 und 4 dargestellten Impuls- bzw. Signaldiagramme erläutert werden. Zunächst sei auf die Arbeitsweise der in Fig. 1 gezeigten Schaltungsanordnung näher eingegangen.

Zu Beginn jeder Inbetriebsetzung der Schaltungsan­ ordnung gemäß der Erfindung wird zunächst in einer Einmeß- bzw. Abgleichphase die Resonanzfrequenz des magnetostriktiven Wandlers ermittelt, dessen Erregerspule 1 zu speisen ist. Dazu werden der Er­ regerspule 1 des magnetostriktiven Wandlers zu Be­ ginn jeder Inbetriebsetzung zunächst Erregerimpulse mit unterschiedlichen Impulsraten zugeführt. Hierzu gibt die Steuereinrichtung 7 zunächst entsprechende Zähl- bzw. Einstellsignale an den Zähler 8 sowie an die Impulssteuereinrichtung 9 ab. Die Impulssteuer­ einrichtung 9 gibt mit einer zeitlichen Folge von T aufeinanderfolgende Impulse ab, während deren jeweiliger Dauer am Schaltungspunkt 12 gemäß Fig. 1 die vom Ausgang des Zählers 8 abgegebenen Impulse als Erregerimpulse für die Erregerspule 1 wirksam sind. An dieser Stelle sei bemerkt, daß die Zeit­ spanne T und die Impulsdauer d hier konstant gehalten werden. Es ist aber durchaus möglich, die Dauer T und die Zeitspanne d zu verändern.

Die zu Beginn jeder Inbetriebsetzung der Schaltungs­ anordnung gemäß der Erfindung der Erregerspule 1 zugeführten Erregerimpulse mit unterschiedlichen Impulsraten führen dazu, daß - abgesehen vom Resonanz­ fall des die betreffende Erregerspule aufweisenden magnetostriktiven Wandlers - an dem Widerstand 3 gemäß Fig. 1 zunächst Spannungen U 3 mit einem Verlauf auftre­ ten, wie er aus Fig. 3a) über die Zeit t ersichtlich ist. Die am Schaltungspunkt 12 gemäß Fig. 1 auftretenden Impulse sind hinsichtlich ihres Spannungsverlaufs über die Zeit t in Fig. 3b) mit U 12 veranschaulicht.

Wenn die Erregerimpulse mit einer Impulsrate auftreten, bei der der magnetostriktive Wandler in Resonanz ist, dann tritt am Widerstand 3 gemäß Fig. 1 eine Spannung U 3 r auf, deren Verlauf in Fig. 3c) angedeutet ist. Die dabei am Schaltungspunkt 12 gemäß Fig. 1 auftretenden zugehörigen Erregerimpulse sind hinsichtlich ihres Spannungsverlaufs U 12 r in Fig. 3d) angedeutet.

Ein Vergleich der in Fig. 3a) und 3c) gezeigten Spannungsverläufe am Widerstand 3 läßt erkennen, daß im Resonanzfall des magnetostriktiven Wandlers die am Widerstand 3 insgesamt abfallende Spannung höher ist als im Nichtresonanzfall. Eine genaue Unter­ suchung der Verhältnisse zeigt, daß die am Widerstand 3 abfallende Spannung dann ihr Maximum hat, wenn der er­ wähnte magnetostriktive Wandler in Resonanz ist.

Bezüglich der unterschiedlichen Amplituden der in Fig. 3b) und 3d) dargestellten Impulse sei angemerkt, daß diese ebenfalls zur Steuerung der Intensität und damit der Amplitude des magnetostriktiven Wandlers ausgenutzt werden können.

Die im Zusammenhang mit Fig. 3b) erwähnte Abgleich- bzw. Einmeßphase der Schaltungsanordnung gemäß der Erfindung führt dazu, daß die Resonanzfrequenz des magnetostriktiven Wandlers ermittelt wird, und zwar aus der maximalen Spannung, die am Widerstand 3 gemäß Fig. 1 im Resonanzfall des magnetostriktiven Wandlers abfällt. In der anschließenden Betriebsphase wird dann mit dieser Resonanzfrequenz weitergearbeitet, d. h., daß der Erregerspule 1 des magnetostriktiven Wandlers anschließend Erregerimpulse mit der Impuls­ rate zugeführt werden, bei der die Resonanz des be­ treffenden magnetostriktiven Wandlers festgestellt worden ist.

Die Ermittlung des vorstehend erwähnten Resonanzfalls erfolgt dadurch, daß das Maximum des Zählerstandes des Zählers 6 in verschiedenen Zählerzyklen ermittelt wird. Dazu wird, wie bereits erwähnt, ein vorgege­ bener Frequenzbereich in vorgegebenen Frequenzschrit­ ten durchfahren. So kann bei einer ersten Einmessung beispielsweise der Frequenz- bzw. Impulsratenbereich von 17 kHz bis 19 kHz in Schritten von 20 Hz durchfahren werden. Dabei werden pro Dauer d Impulse von 10 Impulsraten in dem Zähler 6 gezählt und abgespeichert. Um die Resonanzfrequenz des magnetostriktiven Wandlers noch genauer zu bestimmen, wird dann in einer zweiten Einmessung in einem kleineren Frequenzbereich ge­ arbeitet, wobei das Maximum der vorhergehenden Messung dazu mittig liegt. Bei dieser zweiten Ein­ messung wird beispielsweise der Frequenz bzw. Impuls­ ratenbereich von z. B. 17,5 kHz bis 18 kHz in Schritten von 50 Hz durchfahren (10 Impulsraten). Bei einer ge­ gebenenfalls weiteren Einmessung wird beispielsweise im Bereich von 17,7 kHz bis 17,9 kHz in Schritten von 20 Hz gearbeitet (10 Impulsraten). Der so schließlich ermittelte Resonanzwert wird dann in der erwähnten Betriebsphase weiterbenutzt. Diese Betriebsphase schließt sich automatisch an die er­ läuterte Abgleich- bzw. Einmeßphase an.

Aus der vorstehenden Erläuterung dürfte ersichtlich sein, daß im Zuge der Abgleich- bzw. Einmeßphase zunächst in einer Grobmessung und dann in einer oder mehreren Feinmessungen die Resonanzfrequenz des magne­ tostriktiven Wandlers bestimmt wird und daß dann der Erregerspule des magnetostriktiven Wandlers Erreger­ impulse mit einer Impulsrate zugeführt werden, bei der dieser magnetostriktive Wandler in Resonanz ist. Damit wird zu Beginn jeder Inbetriebnahme des den magneto­ striktiven Wandler aufweisenden Geräts mit wenigen Meßzyklen ausgekommen, um anschließend den betreffen­ den Wandler bei seiner optimalen Frequenz betreiben zu können. Sollte es indessen nicht möglich sein, den magnetostriktiven Wandler innerhalb eines festgelegten Frequenzbereiches in Resonanz zu bringen, so kann die Steuereinrichtung 7 in diesem Fall eine Anzeige über die mit ihr verbundene Anzeigeeinrichtung 13 liefern.

Wird bei der in Fig. 1 dargestellten Schaltungsan­ ordnung anstelle der dort vorgesehenen Spannungsaus­ werteeinrichtung mit dem Spannungs-Frequenz-Wandler 5 und dem Zähler 6 die in Fig. 2 dargestellte Spannungs­ auswerteschaltung verwendet, so ergeben sich den vor­ stehend in Verbindung mit Fig. 3 erläuterten Ver­ hältnissen ähnliche Verhältnisse, wie sie aus Fig. 4 ersichtlich sind. In Fig. 4a) ist der Spannungsver­ lauf U 24 der am Schaltungspunkt 24 in Fig. 2 auf­ tretenden impulsförmigen Spannungen für den Fall ge­ zeigt, daß der magnetostriktive Wandler nicht in Resonanz ist. Die betreffenden impulsförmigen Spannungen entsprechen dabei den am Widerstand 3 gemäß Fig. 1 auftretenden Spannungen, allerdings in der Amplitude verstärkt und von Gleichspannungsanteilen befreit.

In Fig. 4b) ist die am Schaltungspunkt 25 gemäß Fig. 2 auftretende Ausgangsgleichspannung U 25 veranschau­ licht, die unter den in Fig. 4a) gezeigten Verhält­ nissen auftritt.

In Fig. 4c) ist der Verlauf der Amplitude U 24 r der Spannung am Schaltungspunkt 24 gemäß Fig. 2 für den Resonanzfall des magnetostriktiven Wandlers veran­ schaulicht.

In Fig. 4d) ist schließlich der Verlauf der Spannung U 25 r am Schaltungspunkt 25 gemäß Fig. 2 für die in Fig. 4c) angenommenen Verhältnisse ver­ anschaulicht.

Ein Vergleich der Fig. 4a) und 4c) läßt deutlich erkennen, daß bei Resonanz des magnetostriktiven Wandlers die am Schaltungspunkt 24 gemäß Fig. 2 auf­ tretende impulsförmige Spannung einen deutlich anderen Verlauf hat als im sonstigen Fall. Ein Vergleich der in Fig. 4b) und 4d) gezeigten Spannungsverläufe läßt erkennen, daß bei Resonanz des magnetostriktiven Wandlers die am Schaltungspunkt 25 auftretende Gleich­ spannung deutlich größer als im Nichtresonanzfall ist.

Im Zusammenhang mit den in Fig. 4 dargestellten Ver­ hältnissen sei noch angemerkt, daß während der Dauer der in Fig. 4a) und 4c) gezeigten impulsförmigen Spannungsverläufe dem Transistor 2 gemäß Fig. 1 Impulse unterschiedlicher Impulsraten zugeführt werden, wie dies im Zusammenhang mit Fig. 3 erläutert worden ist. Der bei der Schaltungsanordnung gemäß Fig. 2 vorge­ sehene Analog-Digital-Wandler 23 kann somit auf die ihm eingangsseitig zugeführten Spannungen unter­ schiedlicher Amplituden ausgangsseitig Digitalsignale abgeben, die an unterschiedlichen Zählerstellungen des bei der Schaltungsanordnung gemäß Fig. 1 vorge­ sehenen Zähler 6 entsprechen.

Im vorstehenden ist die Arbeitsweise der Erfindung unter der Annahme erläutert worden, daß die Steuer­ einrichtung 7 gemäß Fig. 1 die ihr von der jeweiligen Spannungsauswerteschaltung zugeführten digitalen Signale für eine direkte Ansteuerung des Zählers 8 sowie der Impulssteuereinrichtung 9 heranzieht. Mit dem in Fig. 1 angedeuteten Stellglied 11 kann dabei die Wirksamkeit der so der Erregerspule 1 des magneto­ striktiven Wandlers zuzuführenden Erregerimpulse ver­ ändert werden, wie dies beispielsweise im Zusammen­ hang mit der Impulsbreitensteuereinrichtung 10 gemäß Fig. 1 bzw. in Verbindung mit den in Fig. 3d) darge­ stellten Impulsen erwähnt worden ist. Es ist jedoch auch möglich, die erläuterten Maßnahmen zur Steuerung der Intensität der der Erregerspule 1 des magneto­ striktiven Wandlers zuzuführenden Erregerimpulse gemeinsam auszuführen.

Claims (12)

1. Schaltungsanordnung zur Speisung eines Ultra­ schallgebers, insbesondere für ein Zahnsteinent­ fernungsgerät, mit einem magnetostriktiven Wandler, welcher eine Erregerspule (1) aufweist, und mit einer Steuereinrichtung (7), welche die Speisung der Erregerspule (1) mit Erregerimpulsen bewirkt, deren Impulsrate auf die Resonanzfrequenz des magnetostriktiven Wandlers einstellbar ist, dadurch gekennzeichnet,
daß der Erregerspule (1) des magnetostriktiven Wandlers zu Beginn jeder Inbetriebsetzung zunächst Erregerimpulse mit unterschiedlichen Impulsraten zugeführt werden,
daß der die Erregerspule (1) jeweils durchfließende Strom ermittelt wird,
daß die Impulsrate derjenigen Erregerimpulse be­ stimmt wird, bei der der magnetostriktive Wandler in Resonanz ist, und
daß anschließend die Abgabe der Erregerimpulse mit der betreffenden bestimmten Impulsrate fortge­ setzt wird.

2. Schaltungsanordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Erregerspu­ le (1) des magnetostriktiven Wandlers Impulse mit einer vorgegebenen Anzahl von Impulsraten in aufeinander­ folgend kleineren Impulsratenbereichen zugeführt werden.

3. Schaltungsanordnung nach Anspruch 1 oder 2, da­ durch gekennzeichnet, daß zur Ermittlung des die Erregerspule (1) jeweils durch­ fließenden Stromes ein zu der Erregerspule (1) in Reihe liegender Widerstand (2) vorgesehen ist, mit dem eine Spannungsauswerteschaltung (5, 6; 20, 21, 22, 23) verbunden ist, die ein der an dem Widerstand (3) je­ weils abfallenden Spannung entsprechendes digitales Signal an die Steuereinrichtung (7) abgibt.

4. Schaltungsanordnung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Spannungsaus­ werteschaltung einen mit dem Widerstand (3) ver­ bundenen Spannungs-Frequenz-Wandler (5) aufweist, der Impulse mit einer der an dem Widerstand (3) jeweils abfallenden Spannung entsprechenden Impuls­ rate an einen Zähler (6) abgibt, welcher innerhalb einer vorgegebenen Zeitspanne (d) auftretende Impulse zählt und dessen am Ende dieser Zeitspanne jeweils erreichte Zählerstellung in der Steuereinrichtung (7) übernommen wird.

5. Schaltungsanordnung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Spannungsaus­ werteschaltung eine an dem Widerstand (3) angeschlos­ sene Gleichspannungsunterdrückungsschaltung (21) um­ faßt, welche aus der an dem Widerstand (3) jeweils abfallenden Spannung die Gleichspannungsanteile unterdrückt, und daß der Gleichspannungsunterdrückungsschaltung (21) eine Tiefpaßschaltung (22) und dieser ein Analog- Digital-Wandler (23) nachgeschaltet ist, der aus­ gangsseitig mit der Steuereinrichtung (7) verbunden ist.

6. Schaltungsanordnung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Gleich­ spannungsunterdrückungsschaltung einen Verstärker (20) aufweist.

7. Schaltungsanordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Steuereinrichtung (7) ausgangsseitig mit einem weiteren Zähler (8) verbunden ist, der derart betrieben ist, daß er ausgangsseitig Impulse mit einer durch den Wert des jeweiligen digitalen Signals bestimmten Impulsrate zur Erregung der Erregerspule (1) des magnetostriktiven Wandlers abgibt.

8. Schaltungsanordnung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß mit der Steuerein­ richtung (7) ferner eine Impulssteuereinrichtung (9) verbunden ist, welche die Wirksamkeit der von dem ge­ nannten weiteren Zähler (8) abgegebenen Impulse fest­ legt.

9. Schaltungsanordnung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß der Impulssteuer­ einrichtung (9) eine Impulsbreitensteuereinrichtung (10) nachgeschaltet ist, welche die Breite der von der Impulssteuereinrichtung (9) jeweils abgegebenen Impulse einzustellen gestattet.

10. Schaltungsanordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß mit der Steuereinrichtung (7) ein Stellglied (11) verbunden ist, welches an die Steuereinrichtung (7) eine Einstellspannung abgibt, durch die die Intensität der an die Erregerspule (1) des magnetostriktiven Wandlers jeweils abgegebenen Impulse einstellbar ist.

11. Schaltungsanordnung nach einem der Ansprüche 3 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß die Erregerspule (1) des magnetostriktiven Wand­ lers im Kollektorkreis eines Transistors (2) liegt, in dessen Emitterkreis der Widerstand (3) liegt und dessen Basis die Erregerimpulse zugeführt werden.

12. Schaltungsanordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet, daß eine Anzeige in dem Fall erfolgt, daß festgestellt wird, daß die Resonanzfrequenz des magnetostriktiven Wandlers außerhalb eines festgelegten Impulsratenbe­ reiches liegt.