DK153608B - Piezo-elektrisk transducer - Google Patents

Description

DK 153608B

i

Opfindelsen angår en piezo-elektrisk transducer af den i krav l's indledning angivne art.

Det er kendt at sammenklæbe et par piezo-keramiske ele-5 menter til dannelse af en piezo-elektrisk transducer, og at tilføre en afbøjningspænding til elementerne for derved at få dem til at bøje sig på tværs af deres længderetning. De individuelle keramiske elementer, som udgør den piezo-elektriske transducer, er fremstillet af poly-10 krystallinsk materiale med stor dielektricitetskonstant.

Dette materiale har piezo-elektriske egenskaber, når det polariseres ved at det udsættes for en stærk ensrettende spænding.

15 Hvis et par elektrisk polariserede piezo-keramiske elementer, som er indskudt imellem indre og ydre elektroder, er klæbet til hinanden ved deres respektive indre elektroder, og en spænding påføres imellem de sammenklæbede indre elektroder og den udvendige elektrode for 20 hvert element, således at spændingen er i polarisationsretningen for et element og modsat polarisationsretningen for det andet element, multipliceres bøjningseffekten i forhold til,' hvad der er opnåelig med blot et enkelt piezo-keramisk element. Hvor der imidlertid i et 25 hvilket som helst tilfælde kræves en kraftig bøjning, skal tilsvarende store afbøjningsspændinger påføres. En sådan stor afbøjningsspænding har tilbøjelighed til, når den tilføres i en retning modsat et piezo-keramisk eller -elektrisk elements polariseringsretning, at depolarise-30 re elementet og reducere dets fremtidige evne til at bøjes eller afbøjes.

En af de anvendelser af en piezo-elektrisk transducer, som kræver store afbøjninger, er ved understøtning af et 35 2

DK 153608S

magnethoved i en båndoptager eller VTR, således at en drivspænding eller et signal, når magnethovedet bevæges langs et spor på et registreringsmedium, i hvilket video eller andre informationssignaler kræves, kan tilføres 5 til den pieso-elektriske transducer til afbøjning af magnethovedet i en retning på tværs af sporets længde, f. eks. således at der opnås optimal positionering af magnethovedet i forhold til registreringssporet.

10 Der har været foreslået arrangementer til at opnå afbøjninger med stor amplitude af en piezo-elektrisk transducer uden depolarisering af denne, f. eks. som beskrevet i USA patenterne nr. 4 099 211 og nr. 4 106 065. I sådanne arrangementer gives de sammenklæbede piezo-kera-15 miske elementer den samme polariseringsretning, og afbøjningsspændingerne, som tilføres til de piezo-keramis-ke elementer, har polariteter i samme retning som polariseringsretningen for elementerne, til hvilke afbøjningsspændingerne påføres. Nærmere betegnet bliver en 20 jævnspænding tilført til hvert piezo-keramisk element, således at den tilførte spænding er i elementets polariseringsretning, og en afbøjningsvekselspænding overlejres på jævnspændingen til at styre afbøjningen af den piezo-elektriske transducer, idet størrelsen af forspæn-25 dingen er tilstrækkelig stor til at sikre, at den tilførte nettospænding til hvert piezo-keramisk element hele tiden har en polaritet i det pågældende elements polariseringsretning.

30 Det tidligere kendte arrangement til at undgå depolarisering af den piezo-elektriske transducer er uheldig, især når den indgår i monteringen af et magnethoved på en roterende del af en styretromle i en videobåndoptager eller VTR. Ved en sådan anvendelse bliver drivspændin-35 3

DK 153608B

gerne eller signalerne til at afbøje den piezo-elektris-ke transducer og dermed bevæge magnethovedet på tværs i forhold til registreringssporet nærmere betegnet påført gennem to drivforstærkere og respektive forspændingskil-5 der til de respektive ydre elektroder af de piezo-kera-miske elementer, som har deres sammenklæbede indre elektroder tilsluttede jord. Bortset fra den uønskede deraf følgende udgift til tilvejebringelse af de to drivforstærkere og tilhørende forspændingskilder kræver det belt) skrevne arrangement af tidligere kendt art således en noget kompliceret opbygning for elektrisk at isolere magnethovedet fra den piezo-elektriske transducer. Desuden kræves to slæberinge til at overføre drivspændingerne fra kilderne til den roterende del af styretromlen.

15 På grund af de til de piezo-keramiske elementer tilførte jævnspændingsforspændinger til undgåelse af depolarise-ring har længden af den piezo-elektriske transducer endvidere en tilbøjelighed til at ændre sig over et længere tidsrum med det uheldige resultat til følge, at positio-20 nen af magnethovedet i forhold til styretromlens rundt-gående overflade ændrer sig.

Fra DE-OS nr. 2 537 760 kendes især fra fig. 12 en pie-zo-elektrisk transducer af den indledningsvis angivne 25 art. I denne kendte transducer er ingen af elektroderne imidlertid jordforbundet. Derfor opstår der interferens imellem de af magnethovedet optagne signaler og den til transduceren førte AC drivspænding.

30 Opfindelsen har til formål at tilvejebringe en piezo-elektrisk transducer af den indledningsvis angivne art, som ikke er behæftet med denne ulempe.

Dette opnås ifølge opfindelsen ved, at den piezo-elek-35 4

DK 153608B

triske transducer er ejendommelig ved det i krav l's kendetegnende del angivne.

Som anført heri er den ydre elektrode af ét af de piezo-5 elektriske elementer jordforbundet og kilden for drivspændingen tilfører denne drivspænding imellem jord og det andet piezo-elektriske elements ydre elektrode. Dette gør det muligt at fastgøre magnethovedet direkte på den jordforbundne ydre elektrode/ således at transduce-10 ren kan afbøjes til en korrekt sporingsposition uden at påvirke niveauet af signalet, som optages med magnethovedet på transduceren. Det betyder, at der ikke er nogen mulighed for interferens imellem signalet, der gengives med magnethovedet, og den til transduceren førte driv-15 spænding, fordi den ene side af magnethovedet er jordforbundet.

Tilvejebringelsen af det angivne drivkredsløb for transduceren ifølge opfindelsen medfører den yderligere for-20 del, at man undgår væsentlig depolarisering af mindst ét af transducerens piezo-elektriske elementer ved fiksering af spændingen ved de indre elektroder.

Opfindelsen skal i det følgende nærmere beskrives med 25 henvisning til tegningen, hvorpå: fig. 1 er et skematisk sidebillede af en piezo-elektrisk transducer ifølge kendt teknik, og som er vist i en stor målestok, 30 fig. 2 er et skematisk sidebillede svarende til fig. 1, men viser afbøjningen af transduceren, når en driv- eller afbøjningsspænding tilføres dertil, 35 5

DK 153608B

fig. 3 er et skematisk sidebillede, som viser en anden piezo-elektrisk transducer og et drivkredsløb dertil af den tidligere kendte art til brug ved afbøjning af et magnethoved, som er understøttet af transduceren, f.

5 eks. i en videobåndoptager, fig. 4 er et andet skematisk sidebillede svarende til fig. 3, men viser en anden kendt teknik til undgåelse af depolarisering af de elektrisk polariserede elementer i 10 transduceren, fig. 5 er et skematisk billede svarende til fig. 4, men viser en udførelsesform ifølge opfindelsen, 15 fig. 6 er et diagrammæssigt billede, der viser et automatisk hovedsporingssystem til en videobåndoptager, som indeholder en transducer ifølge opfindelsen og drivkredsløb dertil, og 20 fig. 7 er et kredsløbsdiagram, som viser detaljer af en del af det i fig. 6 viste system.

Af fig. 1 på tegningen fremgår det, at en eksisterende piezo-elektrisk transducer 10 består af et par piezo-25 elektriske eller piezo-keramiske plader 11 og 12, som kan være langstrakte og er indskudt imellem indre og ydre elektroder, henholdsvis 13 og 15 og indre og ydre elektroder, henholdsvis 14 og 16, idet elementerne eller pladerne 11 og 12 er klæbet til hinanden ved de respek-30 tive indre elektroder 13 og 14. Desuden er de piezo-keramiske elementer eller plader 11 og 12 vist elektrisk polariseret i en fælles retning, som er repræsenteret ved pilene, henholdsvis 17 og 18. Når et elektrisk potential fra en kilde 19 påføres over hvert af de piezo-35

DK 153608E

6 keramiske elementer 11 og 12, f. eks. imellem de ydre og indre elektroder 15 og 13, og imellem de ydre og indre elektroder 16 og 14, som vist på fig. 2, udvider elementet 11 sig og elementet 12 trækker sig sammen således, 5 at transduceren bøjer sig på tværs af dens længderetning i en udstrækning, som afhænger af styrken af det elektriske felt, som påføres dertil. Hvis polariteten af spændingen, som tilføres fra kilden 19 til transduceren 10 vendes, vil bøjningsretningen forblive modsat den i 10 fig. 2 viste. Det er imidlertid klart, at den til det ene eller det andet af de piezo-keramiske elementer 11 og 12 i hvert tilfælde påførte spænding er i en retning, som er modsat den elektriske polarisering deraf. Hvis således potentialet eller drivspændingen, som tilføres 15 fra kilden 19 til transduceren 10, gøres relativ stor for derved at opnå en stor afbøjning, kan en sådan spænding medføre depolarisering af elementerne 11 eller 12, som er polariseret i en retning modsat retningen, i hvilken den store spænding er påført dertil.

20 I en særlig eksisterende anvendelse for transduceren 10A, som er vist på fig. 3, bliver de piezo-keramiske elementer 11A og 12A igen indskudt imellem de indre elektroder henholdsvis 13A og 14A og de ydre elektroder, 25 henholdsvis 15A og 16A og bliver klæbet sammen ved deres respektive indre elektroder 13A og 14A, men de piezo-keramiske elementer 11A og 12A er i dette tilfælde vist elektrisk polariseret i modsatte retninger, som angivet ved pilene 17A og 18A. Desuden er transduceren 10A un-30 derstøttet ved den ene ende, f. eks. ved 20, og et magnethoved 21 er monteret ved den anden eller frie ende af transduceren 10A ved hjælp af en isolator 22, som holder hovedet 21 i afstand fra den ydre elektrode 15A. Et drivkredsløb ifølge kendt teknik til afbøjning af trans-35

DK 153608B

7 duceren 10A er vist indeholdende en kilde 19A af en vekselspænding, som er forbundet ved de modstående sider til ydre elektroder 15A og 16A. Det førnævnte drivkredsløb er i stand til at afbøje transduceren 10A skiftevis 5 op og ned og derved frembringe tilsvarende bevægelser af magnethovedet 21 ved dets frie ende. Der har imidlertid vist sig vanskeligheder med at montere hovedet 21 på transduceren 10A på grund af behovet for tilvejebringelse af isolatoren 22 imellem hovedet 21 og elektroden 15A 10 for derved at isolere video eller andre informationssignaler, som frembringes af hovedet 21 fra driv- eller afbøjningssignalet, som tilføres transduceren 10A fra kilden 19A. Det vil yderligere forstås, at polariteten af en sådan driv- eller afbøjningsspænding i hver halvperi-15 ode for den fra kilden 19A til transduceren 10A tilførte vekselspænding er i en retning, som har tilbøjelighed til at depolarisere enten det piezo-keramiske element 11A eller det piezo-keramiske element 12A. Hvis endvidere strukturen 20, ud fra hvilken transduceren 10A er un-20 derstøttet, f. eks. er en roterende del af en båndstyretromle i skrueskanderende videobåndoptager eller VTR, så kræves to slæberinge, angivet skematisk ved 23 og 24 på fig. 3, til at overføre driv- eller afbøjningsspændingen fra kilden 19A til den roterende tromledel, og dermed 25 til de ydre elektroder 15A og 16A af transduceren.

For at undgå depolariseringsvirkningen, som er forbundet med arrangementet i fig. 3, er det blevet foreslået som vist i fig. 4 og detaljeret beskrevet i USA patenterne 30 nr. 4 099 211 og nr. 4 106 065 at tilvejebringe en transducer 10B med piezo-keramiske elementer 11B og 12B, som er elektrisk polariseret i samme eller fælles retning som angivet ved pilene 17B og 18B, og i hvilke indre elektroder 13B og 14B, ved hvilke elementerne 11B og 35 8

DK 153608B

12B er klæbet sammen, er jordforbundet som ved 25, f. eks. ved hjælp af en struktur 20B, hvortil den ene ende af bladet 10B er understøttet. Yderligere er kilden 19B for en drivvekselspænding ved det i fig. 4 viste tidli-5 gere kendte arrangement forbundet til jord ved en side, f. eks. ved 26, mens den anden side af kilden 19B er forbundet til den ydre elektrode 15B gennem en drivforstærker 27 og en jævnspændingskilde 28 i serie, og i parallel dermed gennem et seriekredsløb af en drivforstær-10 ker 29 og en jævnspændingskilde 30 til den ydre elektrode 16B.

Jævnspændingskilderne 28 og 30 er vist med modsat polaritet således at de respektive jævnspændinger, som til-15 føres derfra til elementerne 11B og 12B, vil virke i polariseringsretningerne for de piezo-keramiske elementer henholdsvis 11B og 12B. Yderligere er jævnspændingen for hver af kilderne 28 og 30 fortrinsvis valgt som 1/2 Vmax, hvor Vmax er den maksimale spidsværdiudgangsspæn-20 ding fra de respektive drivforstærkere 27 eller 29. Selv om udgangsspændingen fra forstærkeren 27 eller 29 er 1/2 Vmax eller -1/2 Vmax, kan spændingen, som tilføres til elementet 11B eller 12B, derfor ikke vendes i forhold til polariseringsretningen for sidstnævnte.

25 .

Selv om det tidligere kendte arrangement, som er beskrevet i forbindelse med fig. 4, er i stand til at undgå depolarisering af piezo-keramiske elementer 11B og 12B, er et sådant arrangement endnu bebyrdet med et antal 30 ulemper. I tilfældet, hvor transduceren 10B benyttes til at understøtte et magnethoved 21B og afbøje sidstnævnte som svar på drivspændingen eller signalet fra kilden 19B, skal en isolator 22B nærmere betegnet tilvejebringes imellem hovedet 21B og den udvendige elektrode 15B, 35 9

DK 153608B

således at det med hovedet 21B reproducerede signal er elektrisk isoleret fra drivsignalet, og monteringsstrukturen for hovedet 21 bliver derfor uønskeligt kompliceret. I det tilfælde, hvor strukturen 20B, med hvilken 5 transduceren 10B er understøttet, yderligere er en roterende del af en båndstyretromle, kræves igen to slæbe-, ringe 23B og 24B som vist i fig. 4 til at overføre drivsignalerne til de ydre elektroder, henholdsvis 15B og 16B for transduceren. Behovet for at tilvejebringe to 10 drivforstærkere 27 og 29 og to jævnspændingskilder 28 og 30 er en yderligere ulempe ved det i fig. 4 viste kredsløb, fordi det er forbundet med mere indviklet opbygning og større udgifter. På grund af jævnspændingsforspændingerne, som kontinuerligt tilføres de piezo-keramiske 15 elementer 11B og 12B, har den samlede længde af transduceren 10B yderligere tilbøjelighed til at vokse over en udstrakt tidsperiode. Hvis transduceren 10B benyttes til at montere magnethovedet 21B i forhold til en roterende del af båndstyretromlen i en VTR, vil den nævnte for-20 øgelse af længden af transduceren 10B uønskeligt ændre den udstrækning, til hvilken hovedet 21B rager forbi den rundtgående overflade af båndstyretromlen.

På fig. 5 ses det, at en piezo-elektrisk transducer 10C 25 ifølge opfindelsen har sit par af piezo-elektriske eller -keramiske elementer eller plader 11C og 12C elektrisk polariseret i modsatte retninger som angivet ved pilene 17C og 18C, og sådanne elementer 11C og 12C er klæbet sammen ved deres indre elektroder 13C og 14C.

30 I drivkredsløbet ifølge opfindelsen er en kilde 19C af en vekselspænding tilsluttet ved den ene ende side til jord, f. eks. ved 26C, mens den anden side af drivspændingskilden 19C er forbundet til den udvendige elektrode 35

DK 153608 B

10 15C af transduceren 10C. Den anden ydre elektrode 16C af transduceren 10C er jordforbundet, f. eks. ved 25C gennem strukturen 20C, ved hvilken den ene ende af transduceren 10C er understøttet. Eftersom den ydre elektrode 5 16C er jordforbundet, kan et magnethoved 21C, f. eks.

til at gengive videosignaler, være direkte eller simpelt hen fastgjort til den frie ende af transduceren ved den ydre elektrode 16C deraf uden risiko for, at der vil være nogen forstyrrelse imellem video- eller andre in-10 formationssignaler gengivet med hovedet 21C og drivsignalet til afbøjning af transduceren 10C.

Ifølge opfindelsen er drivkredsløbet for transduceren 10C generelt yderligere forsynet med organer til ved en 15 relativt lille maksimalværdi at fiksere spændingen ved de sammenklæbede indre elektroder 13C og 14C i det mindste som svar på en polaritet af drivspændingen fra kilden 19C modsat retningen, i hvilken et af de piezo-elek-triske elementer 11C og 12C er polariseret for derved at 20 undgå en faktisk depolarisering af i det mindste det pågældende element. I det tilfælde, hvor drivspændingen fra kilden 19C er en vekselspænding, er fikseringsorganet fortrinsvis effektivt i forhold til begge polariteter af spændingen ved de sammenklæbede indre elektroder 25 13C og 14C for derved at undgå en faktisk depolarisering af begge elementerne 11C og 12C.

I den på fig. 5 ifølge opfindelsen viste udførelsesform udgøres ovennævnte fikseringsorganer af en diode 31 og 30 en zenerdiode 32, som er serieforbundet imellem de sammenklæbede indre elektroder 13C og 14C og den udvendige elektrode 15C, og en diode 33 og en zener-diode 34, som er serieforbundet imellem indre elektroder 13C og 14C og den udvendige elektrode 16C eller jordforbindelsen ved 35 11

DK 153608B

25C. Dioderne 31 og 33 er indrettet til at lede i retningerne, i hvilke de respektive elementer 12C og 11C er polariseret. Fortrinsvis er zener-dioderne 32 og 34 valgt med en zener-spænding Vz, som er imellem 1/3 Émax 5 og 1/2 Emax, idet Emax er maksimalværdien af spændingen, som kan påføres elementet 11C eller 12C i retningen, i-hvilken sidstnævnte polariseres til dannelse af en i det væsentlige lineær relation imellem den resulterende afbøjning og den påførte spændingsværdi.

10 I det tilfælde, hvor transduceren 10C benyttes til at montere hovedet 21C på en roterende del af båndstyretromlen i en VTR, kan en sådan roterende del af tromlen være af metal og jordforbundet, og dioderne 31 og 33 og 15 zener-dioderne 32 og 34 kan udgøre en del af kredsløbsdele, som er monteret på den roterende styretromledel med det resultat til følge, at der kun kræves en enkelt slæbering 23C for at tilføre drivspændingen eller signalet fra kilden 19C til transduceren 10C.

20

Dioderne 31 og 33 og zener-dioderne 32 og 34 virker som en spændingsdeler, således at en spænding på ± 1/2E tilføres til hver af de piezo-elektriske elementer eller plader 11C og 12C, hvis drivspændingen fra kilden 19C er 25 ±E. Når en sådan spænding ± 1/2E er lavere end zener- spændingen V2, dvs. ±E < ±2VZ, er hver af zener-dioderne 32 og 34 i dens afbrudte tilstand, således at transduceren 10C drives med spændingen ±E. Hvis drivspændingen ±E er højere end ±2VZ, gøres den ene eller den anden af 30 zener-dioderne 32 og 34 ledende, således at spændingen af den ledende zener-diode påføres ved ±VZ. Når drivspændingen er +E > +2VZ, forspændes dioden 31 i spærreretningen, således at zener-dioden indtager sin afbrudte tilstand, mens dioden 33 forspændes i lederetningen med 35

DK 153608 E

12 det resultat til følge, at zener-dioden 34 indtager sin ledende tilstand. Spændingen ved overgangspunktet imellem zener-dioderne 32 og 34 bliver derfor påført ved +VZ. Skønt spændingen, som tilføres til det piezo-elek-5 triske element 12C, er modsat polariseringsretningen deraf, sikrer den beskrevne påføring, at en sådan spænding opretholdes ved konstant, relativ lav værdi Vz.

Samtidig bliver spændingen (E - Vz) tilført til det pie-zo-elektriske element 11C i polariseringsretningen af 10 sidstnævnte til opnåelse af opadgående afbøjning af transduceren 10C.

Når drivspændingen er -E < -2VZ, er dioden 33 forspændt i spærreretningen for at få zener-dioden 34 til at be-15 finde sig i sin spærretilstand, mens dioden 31 er forspændt i lederetningen for at opnå, at zener-dioden 32 er ledende. Derfor bliver den konstante relativt lave spænding Vz, som er modsat polariseringsretningen af elementet 11C, påført til sidstnævnte, og spændingen (E 20 - Vz) bliver påført til det andet element 12C for udad gående afbøjning af transduceren 10C.

Det bemærkes, at afbøjningsfølsomheden af transduceren 10C ifølge opfindelsen er konstant uanset værdien af 25 drivspændingen. Nærmere bestemt bliver spændingen 1/2E påført til hvert af elementerne 11C og 12C, når den absolutte værdi af drivspændingen E er lavere end 2VZ.

Derfor svarer den resulterende afbøjning af transduceren 10C til den absolutte værdi E af drivspændingen. Når den 30 absolutte værdi af drivspændingen E er højere end 2VZ, bliver zener-spændingen Vz påført til et af elementerne 11C og 12C, og spændingen (E - Vz) tilført til den anden af pladerne 11C og 12C. Derfor afbøjes et af elementerne 11C og 12C i overensstemmelse med spændingen Vz, mens 35 13

DK 153608B

det andet af elementerne 11C og 12C afbøjes i overensstemmelse med spændingen (E - Vz), således at den totale afbøjning af transduceren 10C svarer til spændingen E.

5 Eftersom zener-spændingen Vz er en relativt lav værdi/ f. eks. mellem 1/3 Emax og 1/2 Emax, som tidligere be-· skrevet, er det klart, at påføringen af en sådan lav spænding til det ene eller det andet af elementerne 11C og 12C i retningen modsat polariseringsretningen ikke 10 vil bevirke nogen væsentlig depolarisering af et sådant element.

Hvis en af polariteterne af vekselspændingen fra kilden 19C har en i det væsentlige begrænset absolut værdi, kan 15 enten seriekredsløbet for dioden 31 og zener-dioden 32 eller seriekredsløbet af dioden 33 og zener-dioden 34 udelades fra drivkredsløbet ifølge opfindelsen.

Med henvisning til fig. 6, hvorpå dele, som svarer til 20 de tidligere beskrevne dele i forbindelse med fig. 5 er identificeret med samme henvisningstal, fremgår det, at transduceren 10C og et drivkredsløb derfor ifølge opfindelsen er vist påført et automatisk hovedsporingssystem i en skrueskanderende videobåndoptager. Den viste video-25 båndoptager har en styretromle, som er vist med punkterede linier og generelt angivet ved henvisningstallet 35, og som indeholder en roterbar øvre tromledel af ledende metal, som danner understøtningen 20C for transduceren 10C. Styretromlen 35 indeholder yderligere en 30 stationær nedre tromledel 36 med en radialt åbnende rundtgående spalte 37, som er begrænset imellem tromledelene 20C og 36. Transduceren 10C ifølge opfindelsen er fastgjort ved dets basis eller indre ende til bunden af den roterbare øvre tromledel 20C, f. eks. ved hjælp af 35 14

DK 153608B

en monteringskonsol 38, som udgør en ledende bane imellem en ydre elektrode 16C af transduceren 10C og det ledende metal i tromledelen 20C. Transduceren 10C er i længderetningen således dimensioneret, at magnethovedet 5 21C i form af en plade, monteret ved den frie eller ydre ende af bladet, når det er monteret på den i det foregående nævnte måde i forhold til den roterende tromledel 20C, strækker sig gennem spalten 37 og er bevægelig i lodret retning eller i retningen parallelt med rota-10 tionsaksen for tromledelen 20C som svar på afbøjningen af transduceren 10C ved påføring af et drivsignal Sf • dertil. Et magnetbånd (ikke vist) er indrettet til at svøbes i skrueform, dvs. danne en vinkel i forhold til spalten 37's plan, omkring en væsentlig del, f. eks. den 15 ene halvdel af periferien af tromlen 35, således at hovedet 21C ved rotation af hovedet 21C med den øvre tromledel 20C skanderer skråt over magnetbåndet og samtidigt bevæges eller svinges i retning vinkelret på skanderingsretningen som svar på afbøjningen af transduceren 20 10C.

I et automatisk hovedsporingssystem, i hvilket opfindelsen kan benyttes, er en strain gauge 39 fastgjort som vist på fig. 6 og 7 til overfladen af transduceren 10C, 25 som dannes ved den ydre elektrode 16C for derved at blive variabelt spændingspåvirket som svar på afbøjningen af sidstnævnte og at samvirke med et tilhørende kredsløb 40 til frembringelse af et afbøjningsdetekteringssignal Sg, som indikerer udstrækningen og retningen af afbøj-30 ningen af hovedet 21C fra en hvilestilling. I det automatiske hovedsporingssystem i fig. 6 er afbøjningssignalfrembringelseskredsløbet 40 og en gengivelsesforstærker 41 til forstærkning af udgangssignalet fra hovedet 21C indeholdt i et kredsløb 42, som er passende anbragt 35 15

DK 153608B

inden for den roterende øvre tromledel 20C af styretromlen 35.

Som vist i fig. 7 bliver signalerne, som gengives med 5 hovedet 21C, efter at være blevet forstærket med geaigi-velsesforstærkeren 41, overført fra den roterende fcrom-ledel 20C som et reproduceret signal Sa ved hjælp af en roterende transformer 43. På fig. 7 er en strain gauge 39 vist både i dens aktuelle position på den ydre elek-10 trode 16C af transduceren 10C og i en position, hvor den er fjernet fra sidstnævnte, f. eks. ved 39', for lettere at vise dens forbindelse til det tilhørende afbøjnings-detekterende kredsløb 40. Strain gaugen 39 kan være af modstands-trådtypen, til hvilken en konstant strøm til-15 føres ved hjælp af en felteffekttransistor 44, som er forbundet til en passende spændingskilde (ikke vist) ved hjælp af en slæbering, angivet ved 45. Det er klart, at afbøjningen af transduceren 10C medfører en tilsvarende ændring i modstanden af strain gaugen 39 og hermed i 20 spændingen over strain gaugen, som repræsenterer afbøjnings-detekteringssignalet. Et sådant afbøjnings-detekteringssignal eller en sådan spænding forstærkes med en forstærker 46, som omfatter en operationsforstærker 47, modstande 48 og 49 og en kondensator 50. Udgangen fra 25 operationsforstærkeren 47 tilføres, som afbøjnings-detekteringssignal Sg, til en slæbering 51 til påføring gennem sidstnævnte til den øvrige del af sporingssystemet, som er vist i fig. 6. En anden slæbering 52 kan være tilvejebragt til jordforbindelse, idet den tidligere 30 nævnte slæbering 23C er tilvejebragt til at modtage det elektriske drivsignal Sf for transduceren 10C.

Det er klart, at strain gaugen 39 p.g.a. jordforbindelsen af den ydre elektrode 16C af transduceren 10C kan 35

“I

DK 153608B

16 være passende monteret på den ydre elektrode 16C uden overlejring af afbøjnings-detekteringssignalet Sg, hvilket svarer til afbøjningen af hovedet 21C fra dets hvilestilling, på drivsignalet Sf for transduceren 10C.

5 Jordforbindelsen af den udvendige elektrode 16C af det dobbeltformede blad 10C tillader naturligvis som tidligere beskrevet også, at gengivelseshovedet 21C passende kan monteres direkte på en sådan ydre elektrode uden overlejring af de gengivne video eller andre informa-10 tionssignaler på enten afbøjnings-detekteringssignalet eller drivsignalet. Endvidere fungerer kredsløbet med dioderne 31 og 33 og zener-dioderne 32 og 34, som ligeledes er indeholdt i kredsløbet 42 på fig. 7 og gennem hvilket drivsignalet Sf tilføres til transduceren 10C på 15 fig. 7 som tidligere beskrevet med henvisning til fig. 5 til undgåelse af depolarisering af de piezo-keramiske elementer 11C og 12C, mens det sikres, at transduceren har ensartet følsomhed over for drivsignalet og alle de øvrige fordele, som er nævnt ovenfor i forbindelse med 20 fig. 5.

Af fig. 6 fremgår det, at gengivelsessignalet Sa i det automatiske hovedsporingssystem, til hvilket opfindelsen passende anvendes, opnås gennem den roterende transfor-25 mator 43 fra gengivelsesforstærkeren 41, og hvilket signal Sa, der konventionelt er et frekvensmoduleret signal, tilføres til et indhylningsdetekteringskredsløb 53.

Som herefter beskrevet bliver signalet Sa amplitudemoduleret med et oscillationssignal Sc med en fast frekvens 30 fc, som kan være omkring 450 Hz. Amplitudevariationerne i udgangssignalet eller indhylningssignalet Sf, fra ind-hylningsdetekteringskredsløbet 53 repræsenterer blandt andet sporingsfejl, som eksisterer imellem bevægelsesbanen for hovedet 21C og en registreringsspor på et mag- i i 35 ; 17

DK 153608B

netbånd, som styres med tromlen 35 og skanderes med hovedet. Indhylningssignalet S5 indeholder også uønskede frekvenskomposanter i tilknytning til sporingsfejlinformationen ved oscillationssignalfrekvensen fc, f. eks.

5 frekvenskomposanter ved de primære og sekundære resonansfrekvenser og ved antiresonansfrekvensen af transduceren 10C og forskellige andre frekvenskomposanter, som skyldes indsvingningsforløb. Sådanne uønskede frekvenskomposanter, som ugunstigt ville indvirke på detekterin-10 gen af og korrektionen for sporingsfejl imellem hovedets 21C skanderingsbane og et registreringsspor på magnetbåndet, elimineres ved at lade indhylningssignalet S^ passere gennem et båndpasfilter 54, som er indrettet til at lade et frekvensbånd centreret ved frekvensen fc pas-15 sere, hvilken frekvens indeholder sporingsfejlinformation. Det resulterende udgangssignal S^' fra båndpasfiltret 54, som endnu indeholder ovennævnte uønskede frekvenskomposanter, bliver tilført til den ene indgang af en multiplikator eller en balanceret modulator 55. Af-20 bøjnings-detekteringssignalet Sg, som opnås gennem slæberingen 51 fra detekteringskredsløbet 40, tilføres til et andet båndpasfilter 56, som har i det væsentlige samme karakteristik som filtret 54, således at filtret 56 også er tilpasset til at lade et bånd af frekvenser cen-25 treret omkring svingningsfrekvensen fc passere. Det resulterende udgangssignal Sg' fra filtret 56 indeholder endnu de uønskede frekvenskomposanter af f. eks. kompo-santer ved den første og anden resonansfrekvens og anti-resonans-frekvenser af transduceren 10C og forskellige 30 andre frekvenskomposanter, som skyldes indsvingningsforløb, i tilknytning til komposanten ved svingningsfrekvensen fc. Signalet Sg eller Sg' repræsenterer afbøjningen af hovedet 21C fra dets hvilestilling i stedet for stillingen af hovedet i forhold til midten af et 35 18

DK 153608B

spor, som skanderes, således at signalet Sg', når det tilføres til en anden indgang af multiplikatoren eller den balancerede modulator 55, ikke indeholder nogen information med hensyn til sporingsfejl. Det er desuden 5 klart, at frekvensen, fasen og amplituden af de uønskede frekvenskomposanter, der er indeholdt i det afbøjningsindikerende signal Sg’, i det væsentlige svarer til henholdsvis frekvensen, fasen og amplituden af de tilsvarende uønskede frekvenskomposanter, som er 10 indeholdt i indhylningssignalet Sb*, som opnås fra filtret 54.

Som følge af det i det foregående anførte har et udgangssignal Sj fra multiplikatoren eller den balancerede 15 modulator 55, som repræsenterer forskellen eller summen af frekvenserne af signalerne, som tilføres de to indgange af multiplikatoren 55 derfra elimineret komposan-terne af svingningsfrekvenserne fc og komposanterne af de uønskede frekvenser, f. eks. første og anden ordens-20 resonans og anti-resonansfrekvenser fra transduceren 10C.

Udgangssignalet Sj fra multiplikatoren 55 indeholder informationen med hensyn til sporingsfejlene og lige-25 ledes en frekvenskomposant med frekvensen 2fc, som frembringes med multiplikatoren 55, og som elimineres med et båndelimineringsfilter 57. Filteret 57 kan være effektivt til blokering af passagen af frekvenskomposanter i et relativt smalt bånd centreret ved frekvensen 30 2fc derigennem. Som en følge af det foregående danner udgangssignalet fra båndelimineringsfilteret 57 et sporingsfejlsignal Sfc, som repræsenterer hovedets 21C afvigelse fra centerlinien af et registreringsspor, som skanderes. Sporingsfejlsignalet S^ tilføres til et 35 19

DK 153608B

additionskredsløb 58, i hvilket det adderes til et oscillationssignal Sc, som opnås fra en oscillator 59. Udgangssignalet eller det sammensatte signal Se fra additionskredsløbet 58 tilføres et drivkredsløb eller for-5 stærker 60, som danner et tilsvarende drivsignal Sf, som tilføres gennem slæberingen 23C til den ydre elektrode 16C af transduceren 10C og til spændings- delingfikseringskredsløbet ifølge opfindelsen, hvilket kredsløb udgøres af dioderne 31 og 33 zener-dioderne 32 og 34. Det 10 er klart, at et sådant drivsignal Sf driver transduceren 10C således, at hovedets 21C nulposition, når det svinges i retningen på tværs af retningen langs et registreringsspor, svarer til midten af et sådant spor set i tværretningen.

15

Som skematisk angivet på fig. 6 kan additionskredsløbet 58 yderligere modtage et signal Sf med trekantet bølgeform, som det er kendt, tilføres ved den langsomme gengivelseshastighed for videobåndoptageren for at kompen-20 sere for vinkelafvigelse af det roterende hoveds 21C

bane i forhold til den langsgående retning af hvert registreringsspor på magnetbåndet, som kommer af den kendsgerning, at hastigheden af båndets langsgående fremføring ved langsom gengivelse er forskellig £ra den 25 normale hastighedsfremføring af båndet under optagelse af hvert registreringsspor.

Det skal bemærkes, at depolarisering af piezo-elektriske eller keramiske elementer i transduceren ifølge opfin-30 delsen undgås uden behov for at tilvejebringe et kompliceret og kostbart drivkredsløb, f. eks. med de to drivforstærkere 27 og 29 og de to jævnspændingskilder 28 og 30, som krævedes ved de tidligere kendte kredsløb i fig.

4. Når yderligere transduceren ifølge opfindelsen kan 35 20

DK 153608B

monteres på en roterende del, f. eks. en roterende del af båndstyretromlen i en VTR, kræves blot den enkelte slæbering 23C for at overføre drivsignalet til transduceren 10C. Når opfindelsen benyttes ved et automatisk 5 hovedsporingssystem, som beskrevet med henvisning til fig. 6 og 7, er der ikke behov for at tilvejebringe isolation imellem magnethovedet 21C og den jordforbundne ydre elektrode 16C af transduceren, og strain gaug'en 39 kan fastgøres direkte på den jordforbundne elektrode 16C 10 af transduceren 10C uden at være påvirket af det elektriske felt.

15 20 25 30 35

Claims (6)

1. Piezo-elektrisk transducer (10C) omfattende et mag-5 nethoved (21C) monteret på et par piezo-elektriske elementer (lie,12C), som har modsatte positive og negative polariteter, og som hver er indskudt imellem en respektiv indre elektrode og ydre elektrode og er klæbet sammen ved deres respektive indre elektroder, så de respek-10 tive polariteter har modsatte retninger, et drivkredsløb til at tilføre en drivspænding (Sf) fra en drivspændingskilde (19C) til de piezo-elektriske elementers elektroder til afbøjning af transduceren, hvilken kilde (19C) er forbundet over de piezo-elektriske elementers 15 ydre elektroder, og et spændingsdelende netværk med ydre terminaler forbundet til drivspændingskilden (19C) og de piezo-elektriske elementers ydre elektroder og en spændingsdelende terminal koblet til de sammenklæbede indre elektroder, hvilket spændingsdelende netværk indeholder 20 ulineære elementer, som er således tilsluttet, at spændingen ved den spændingsdelende terminal bliver fikseret ved en maksimal værdi, som er lille i forhold til en de-polariseringsspænding, som svar på en polaritet af drivspændingen modsat den retning, i hvilken et respektivt 25 af de piezo-elektriske elementer er polariseret, for derved at undgå faktisk depolarisering af et sådant element, kendetegnet ved, at den ydre elektrode (16C) af ét af de piezo-elektriske elementer (12C) er jordforbundet, at kilden (19C) for drivspændingen (Sf) 30 er forbundet mellem jord og det andet piezo-elektriske elements (11C) ydre elektrode (15C), og at magnethovedet (21C) er fastgjort til den ydre elektrode (16C), som er jordforbundet, for at eliminere interferens imellem informationssignaler, der gengives med magnethovedet, og 35 DK 153608B drivspændingen (Sf).

2. Piezo-elektrisk transducer ifølge krav 1, kendetegnet ved, at nævnte spændingsdelende netværk til 5 fiksering af spændingen ved de indre elektroder (13C, 14C) indeholder et ensrettende element (31,33), som er forbundet til drivspændingskilden (19C) og er shuntforbundet med hvert af de nævnte piezo-elektriske elementer (11C, 12C) for at frembringe strøm gennem hvert piezo-10 elektrisk element i et sådant elements polariseringsretning og strøm gennem det respektive ensrettende element i en retning, som er modsat en polariseringsretning (17C, 18C) for nævnte element (11C, 12C), og et spændingsbegrænsende element (32,34) i serie med det ensret-15 tende element (31,33).

3. Piezo-elektrisk transducer ifølge krav 2, kendetegnet ved, at nævnte ensrettende element er en diode (31, 33), og nævnte spændingsbegrænsende element er 20 en zener-diode (32, 34).

4. Piezo-elektrisk transducer ifølge krav 3, kendetegnet ved, at hver zener-diode (32, 34) har en ze-ner-spænding (Vz), som er valgt således, at den er imel- 25 lem en trediedel og halvdelen af den maksimale spænding (Emax)/ som kan føres til dens tilhørende element (11C, 12C) i nævnte retning (17C, 18C), og i hvilken den er polariseret.

5. Piezo-elektrisk transducer ifølge ethvert af de fore gående krav, kendetegnet ved, at nævnte drivspænding (Sf) er en vekselspænding, og at det spændingsdelende netværk ved nævnte maksimumværdi (Vz), som er lille i forhold til depolariseringsværdien, klipper 35 DK 153608B spændingen imellem de sammenklæbede indre elektroder (13C, 14C) og den ydre elektrode (15C), som ikke er jordforbundet/ som svar på polariteten af drivspændingen (Sf) modsat den retning (17C), i hvilken det piezo-elek-5 triske element (11C) imellem de indre elektroder (13C, 14C) og den ydre elektrode (15C), som ikke er jordforbundet, er polariseret, for derved at undgå en væsentlig depolarisering af dette piezo-elektriske element (12C).

6. Piezo-elektrisk transducer ifølge krav 5, kende tegnet ved, at det spændingsdelende netværk til at klippe spændingen desuden indeholder et ensrettende element (33 eller 31), som er shuntforbundet med det andet piezo-elektriske element (12C), for at der gennem dette 15 andet element (12C) kan gå strøm i samme retning, som elementet (12C) er polariseret, og en spændingsbegrænser (34 eller 32) i serie med det ensrettende element (33 eller 31). 20 25 G 30 35