EP0014868B1 - Schwingungserzeuger für einen Ultraschall-Flüssigkeitszerstäuber - Google Patents

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EP0014868B1
EP0014868B1 EP80100481A EP80100481A EP0014868B1 EP 0014868 B1 EP0014868 B1 EP 0014868B1 EP 80100481 A EP80100481 A EP 80100481A EP 80100481 A EP80100481 A EP 80100481A EP 0014868 B1 EP0014868 B1 EP 0014868B1
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vibration generator
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    • B06B—METHODS OR APPARATUS FOR GENERATING OR TRANSMITTING MECHANICAL VIBRATIONS OF INFRASONIC, SONIC, OR ULTRASONIC FREQUENCY, e.g. FOR PERFORMING MECHANICAL WORK IN GENERAL
    • B06B1/00—Methods or apparatus for generating mechanical vibrations of infrasonic, sonic, or ultrasonic frequency
    • B06B1/02—Methods or apparatus for generating mechanical vibrations of infrasonic, sonic, or ultrasonic frequency making use of electrical energy
    • B06B1/0207—Driving circuits
    • B06B1/0223—Driving circuits for generating signals continuous in time
    • B06B1/0238—Driving circuits for generating signals continuous in time of a single frequency, e.g. a sine-wave
    • B06B1/0246—Driving circuits for generating signals continuous in time of a single frequency, e.g. a sine-wave with a feedback signal
    • B06B1/0253—Driving circuits for generating signals continuous in time of a single frequency, e.g. a sine-wave with a feedback signal taken directly from the generator circuit
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B05—SPRAYING OR ATOMISING IN GENERAL; APPLYING FLUENT MATERIALS TO SURFACES, IN GENERAL
    • B05B—SPRAYING APPARATUS; ATOMISING APPARATUS; NOZZLES
    • B05B17/00—Apparatus for spraying or atomising liquids or other fluent materials, not covered by the preceding groups
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    • B05B17/0607—Apparatus for spraying or atomising liquids or other fluent materials, not covered by the preceding groups operating with special methods using ultrasonic or other kinds of vibrations generated by electrical means, e.g. piezoelectric transducers
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
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    • B06B2201/55—Piezoelectric transducer
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    • B06B2201/70—Specific application
    • B06B2201/77—Atomizers

Definitions

  • the invention relates to a vibration generator for an ultrasonic liquid atomizer, consisting of a push-pull oscillator circuit containing an amplifier with inductive feedback and a piezoceramic atomizer element with an inductive feedback to the input of the amplifier.
  • Such vibrators for an ultrasonic liquid atomizer are used in inhalation devices, fuel atomizer systems, humidifiers, paint atomizers and similar devices.
  • they can consist of a separate oscillator and adapter circuit for the piezoceramic atomizer element that does not influence these circuit parts, but on the other hand, due to its selective properties, this atomizer element can be part of the oscillator and adapter circuit.
  • a feedback high-frequency generator with a piezoelectric oscillator is known (DE-AS 1 286 627), the input-side control pulses of which are derived indirectly from the supply circuit for the piezoelectric oscillator.
  • a transformer is used, through whose primary winding the supply current for the piezoelectric oscillator is conducted and through whose secondary winding the control signals for the inputs of the high-frequency generator are derived.
  • An adjustable capacitance is arranged to correct the vibration behavior of the piezoelectric vibrator.
  • Vibration generators for an ultrasonic liquid atomizer are described in DE-OS 25 24 862 and 21 29 665. Such circuits work with a voltage supply derived from the mains voltage (220/110 V) with operating voltages of around 40 volts. Your component requirements are large and sometimes require special transducer designs. In operation, fluctuations in load show incorrect origins of the vibration generator in relation to the atomizer resonance of the piezoceramic atomizer element, which lead to the vibration of the vibration generator being chipped off or hindering the safe oscillation of this generator in the start-up phase. The excitation of other vibration modes of the atomizer element which are not suitable for atomization and which impede the safe handling of a liquid atomizer is possible as well as undesirable.
  • the object of the invention is to provide a circuit which swings safely at low operating voltages, detunes only significantly under load (for example less than 5%) and manages with a few active and passive components, and is excited exclusively on the atomizer resonance and is suitable for battery or accumulator operation.
  • a feedback-inductance-tunable, frequency-selective resonant circuit for tuning the supply circuit to the atomizer frequency is arranged, which in the coordinated case drives the amplifier in phase with the load current flowing through it.
  • the oscillation condition for this one frequency band-limited by the selective sensor and possible in the piezoceramic atomizer of the oscillation generator circuit is fulfilled, but at the same time that for the piezoceramic Atomizer element also possible other vibration modes are damped.
  • the oscillation generator circuit thus oscillates only at the desired frequency, which is limited by the selective sensor element, even if it is adjacent to the atomizing frequency, but outside the selection range of the sensor, a resonance frequency or mode that is more easily excitable without this selection means.
  • the amplifier is designed with differential inputs and differential outputs and on the output side contains the primary side of a feedforward transformer as a symmetrical load and the secondary side of the feedforward transformer is loaded by a selective connection of piezoceramic atomizer element and a series connection of this via resonance transformers coupled parallel resonance circuit, via whose primary winding the voltage to be fed back is tapped, which drives the differential inputs of the amplifier in a push-pull manner to excite vibrations.
  • a reliable vibration generator circuit with a piezoceramic atomizer element can be achieved with just a few components.
  • a special design of the atomizer element for deriving the positive feedback voltage is not necessary for this.
  • the Mitkopplungsbe Serving to simplify vibrations is achieved by appropriate polarity (decoupling in opposite directions to the input winding) of the positive feedback transformer.
  • a configuration of the circuit is used in which an adaptation choke is connected in parallel with the atomizer element.
  • the matching choke which is parallel to the atomizer element, becomes more important because the high load currents of the oscillating circuit at the finite internal resistance of the control circuit with its voltage source lead to voltage drops in the event of resonance.
  • the atomizer resonance With the series resonance character closely adjacent vibration mode, with the parallel resonance character is shifted such that it lies outside the bandwidth of the current sensor, which it would otherwise influence; it proves even more important here that a resonance increase in the atomizer mode also takes place in the event of voltage dips.
  • the frequency of the generated vibration is determined in a band-limited manner by the parallel resonance circuit, which is matched to the atomizer frequency of the piezoceramic atomizer element. This achieves a safe start-up and safe operation of the circuit on the atomizer resonance, from which it hardly deviates even under load. A avoidance of the vibration generator to a different vibration mode of the atomizer element is avoided.
  • the parallel resonant circuit which is located in the supply circuit of the piezoceramic transducer via an autotransformer, a potential-isolating transformer or a capacitive coupling, can be capacitively or inductively adjusted, or the adjustment can consist of a combination of both methods. This minimizes the adjustment work when changing the transducer, in the cheapest method for an adjustment process of an element.
  • the reliability and susceptibility of the vibration generator to failure increases with the small number of components and balancing elements that are prone to failure.
  • the amplifier is formed by a differential amplifier circuit of two transistors, which contains the primary side of the positive feedback transformer, which has a supply voltage applied to a center tap, as a collector circuit.
  • a vibration generator can be constructed with a minimum of components, which, thanks to its push-pull arrangement, manages with low operating voltages and is very reliable due to its symmetrical structure. If you want to do without the symmetrical structure, a circuit arrangement is also possible in which only one collector of the differential amplifier is loaded by the primary side of the positive feedback transformer.
  • a diode is arranged between the bases of the differential amplifier transistors in the reverse direction, polarized against a fixed potential, and by rectifying part of the positive feedback voltage simultaneously leads to the symmetry of the amplifier control and provides the basic control current.
  • this arrangement prevents the accumulation of charges in the base zones of the transistors from causing the switching times to be extended.
  • the amplifier has a differential amplifier input consisting of two transistors, the two bases of which are driven in a push-pull manner and one of which is separated from the common emitter point by a diode which is polarized in the reverse direction, via a series resistor from the supply voltage source with the starting current for both Bases of the differential amplifier transistors is supplied. It is quite irrelevant whether the base resistance provided for starting the circuit is designed symmetrically for both bases of the differential amplifier, symmetrically via a center tap on the primary side of the resonance transformer for the parallel resonant circuit, or asymmetrically feeding the starting current at any point on the base circuit.
  • the circuit arrangement of the diodes which are polarized in the reverse direction which receives the base current of the transistors via rectification of the feedback part of the oscillator signal, ensures an independent basic supply of the differential amplifier.
  • the ultrasonic liquid atomizer operates from an operating voltage of 1 volt, which is of great importance for battery devices or operation on accumulators .
  • Simplified manufacturing conditions can be achieved from the training of the resonance transformer of the parallel resonant circuit by using an easier-to-manufacture autotransformer.
  • Simplified manufacturing conditions can be achieved from the training of the resonance transformer of the parallel resonant circuit by using an easier-to-manufacture autotransformer.
  • a parallel resonant circuit formed from an untapped coil and a capacitance in the current path is sufficient as a selective current sensor.
  • Fig. 1 shows a vibrator for an ultrasonic liquid atomizer.
  • Fig. 2 shows the discrete structure of a vibration generator for an ultrasonic liquid atomizer with a low supply voltage.
  • a vibration generator for an ultrasonic liquid atomizer is shown.
  • the direction of winding on the secondary side of the positive feedback transformer 14 is selected such that one, the oscillation, via the taps on the resonant circuit Exciting positive feedback of the amplifier 11 arises.
  • the atomizer resonance of the piezoceramic atomizer element 15 is set by the adjustable inductance of the parallel resonant circuit 18 coupled via resonance transmitters.
  • FIG. 2 shows a vibration generator for an ultrasonic liquid atomizer with an amplifier circuit, which consists of two npn-Si transistors 21, 22 in differential amplifier arrangements, the collectors of which are connected to the positive supply voltage 24 via a tapped primary winding of the positive feedback transformer 23.
  • the positive feedback transformer 23 is loaded by the parallel connection of the atomizer element 25 with its matching choke 26 and the parallel resonant circuit 28 connected in series via the resonance transformer 27.
  • the positive feedback voltage is tapped across the primary winding of the resonance transformer 27 and applied to the bases of the differential amplifier transistors 21, 22.
  • the phase of this positive feedback voltage is achieved by the winding sense of the secondary winding of the positive feedback transformer.
  • the resistor 29 between the positive supply voltage terminal and the base of the transistor 21 supplies the base current of the differential amplifier which is necessary for starting the circuit and which, in the event of operation, establishes its base potential via the diodes 30, 31 by rectifying part of the positive feedback voltage.
  • the control of the bases with respect to the common emitter point is symmetrized by the respective conductive diode.
  • the common emitter point of the differential amplifier which is connected to the two anodes of the diodes 30 and 31, which are polarized in the reverse direction between the emitter and the base of the transistors, is at the negative terminal of the supply voltage 24, which can be a minimum value of approximately 1 volt.
  • the starting resistor can be divided into two symmetrical resistors which are assigned to the respective bases, and it can also act as a single resistor 29 at each point of the circuit which is connected on the secondary side to the positive feedback transformer and is in galvanic connection with the bases of the differential amplifier .

Description

  • Die Erfindung betrifft einen Schwingungserzeuger für einen Ultraschall-Flüssigkeitszerstäuber, bestehend, aus einer einen Verstärker enthaltenden Gegentaktoszillatorschaltung mit induktiver Mitkopplung und einem piezokeramischen Zerstäuberelement mit einer induktiven Rückkopplung an den Eingang des Verstärkers.
  • Solche Schwingungserzeuger für einen Ultraschall-Flüssigkeitszerstäuber finden Anwendung in Inhalationsgeräten, Brennstoffzerstäubersystemen, Luftbefeuchtern, Farbzerstäubern und ähnlichen Geräten. Sie können einmal aus einer getrennten Oszillator- und Anpaßschaltung für das diese Schaltungsteile nicht beeinflussende piezokeramische Zerstäuberelement bestehen, zum anderen aber kann dieses Zerstäuberelement aufgrund seiner selektiven Eigenschaften Teil der Oszillator- und Anpaßschaltung sein.
  • Es ist ein rückgekoppelter Hochfrequenzgenerator mit einem piezoelektrischen Schwinger bekannt (DE-AS 1 286 627), dessen eingangsseitige Steuerimpulse aus dem Versorgungsstromkreis für den piezoelektrischen Schwinger mittelbar abgeleitet werden. Zur Optimierung des Schwingungsverhaltens zum Reinigen von Gegenständen in einem Flüssigkeitsbad wird ein Übertrager verwendet, über dessen Primärwicklung der Versorgungsstrom für den piezoelektrischen Schwinger geführt wird und über dessen Sekundärwicklung die Steuersignale für die Eingänge des Hochfrequenzgenerators abgeleitet werden. Eine verstellbare Kapazität ist angeordnet, um das Schwingungsverhalten des piezoelektrischen Schwingers zu korrigieren. Die Problemstellung und die Lösung bei dieser bekannten Anordnung trifft nicht entscheidend die Belange, welche durch vorliegenden Anmeldungsgegenstand gelöst werden sollen.
  • Schwingungserzeuger für einen Ultraschall-Flüssigkeitszerstäuber wie sie gegenwärtig üblich sind beschreiben die DE-OS 25 24 862 und 21 29 665. Derartige Schaltungen arbeiten mit einer von der Netzspannung (220/110 V) abgeleiteten Spannungsversorgung mit Betriebsspannungen um etwa 40 Volt. Ihr Bauteilebedarf ist groß und erfordert mitunter besondere Schwingerkonstruktionen. Im Betrieb zeigen sich bei Belastungsschwankungen Fehlabstammungen der Schwingungserzeuger bezogen auf die Zerstäuberresonanz des piezokeramischen Zerstäuberelementes, die zum Abrießen der Schwingung des Schwingungserzeugers führen oder in der Anlaufphase ein sicheres Anschwingen dieses Generators behindern. Ebenso möglich wie unerwünscht ist die Erregung anderen nicht zur Zerstäubung geeigneter Schwingmoden des Zerstäuberelementes, welche die sichere Handhabung eines Flüssigkeitszerstäubers behindern.
  • Um diesen nachteiligen Eigenschaften entgegenzutreten besteht die Aufgabe der Erfindung darin, eine Schaltung anzugeben, die bei kleinen Betriebsspannungen sicher anschwingt, unter Belastung sich nur wesentlich (beispielsweise kleiner 5 %) verstimmt und mit wenigen aktiven und passiven Bauelementen auskommt, ausschließlich auf der Zerstäuberresonanz angeregt wird und für Batterie-oder Akkumulatorbetrieb tauglich ist.
  • Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß im Versorgungsstromkreis des piezokeramischen Zerstäuberelementes ein die Rückkopplungsinduktivität einbeziehender, abstimmbarer frequenzselektiver Schwingkreis zum Abstimmen des Versorgungsstromkreises auf Zerstäuberfrequenz angeordnet ist, der im abgestimmten Falle gleichphasig zu dem durch ihn fließenden Laststrom den Verstärker mitkoppelnd ansteuert.
  • Erreicht wird hierdurch, daß bei der durch den Mitkopplungstransformator bewirkten Phasenbeziehung und der im Verstärker und dem genannten Fühler erzeugten Schleifenverstärkung die Schwingbedingung für diese eine, durch den selektiven Fühler bandbegrenzte und im piezokeramischen Zerstäuber mögliche Frequenz der Schwingungserzeugerschaltung erfüllt wird, gleichzeitig jedoch die für das piezokeramische Zerstäuberelement ebenso möglichen weiteren Schwingungsmoden bedämpft werden. Die Schwingungserzeugerschaltung schwingt somit nur auf der gewollten, durch das selektive Fühlerorgan bandbegrenzten Frequenz, auch dann wenn sich benachbart zur Zerstäuberfrequenz, jedoch außerhalb des Selektionsbereiches des Fühlers liegend, eine ohne dieses Selektionsmittel leichter erregbare Resonanzfrequenz oder -Modus befindet.
  • Eine Weiterbildung der Erfindung ist darin zu sehen, daß der Verstärker mit Differenzeingängen und Differenzausgängen ausgeführt ist und ausgangsseitig die Primärseite eines Mitkopplungstransformators als symmetrische Last enthält und die Sekundärseite des Mitkopplungstransformators belastet ist durch eine selektive Beschaltung aus piezokeramischen Zerstäuberelement und einem hierzu in Serie liegenden über Resonanzübertrager angekoppelten Parallelresonanzkreis, über dessen Primärwicklung die rückzukoppelnde Spannung abgegriffen wird, die zur Schwingungsanregung die Differenzeingänge des Verstärkers gegentaktmäßig ansteuert.
  • Damit erreicht man mit wenigen Bauelementen eine betriebssichere Schwingungserzeugerschaltung mit einem piezokeramischen Zerstäuberelement. Für die Auslegung des Mitkopplungstransformators erwiesen sich beispielsweise Übersetzungsverhältnisse um 1/18 und für die Güte des Parallelresonanzkreises etwa Q=50 als günstig, damit die Schaltung sicher anschwingt und bei Belastung sich nur unwesentlich von der Sollfrequenz verstimmt. Eine Sonderbauform des Zerstäuberelementes zum Herleiten der Mitkopplungsspannung ist hierfür nicht notwendig. Die Mitkopplungsbedienung zur Schwingungsanfachung erzielt man durch entsprechende Polung (zur Eingangswicklung gegensinnige Auskopplung) des Mitkopplungstransformators. Zur Verbesserung der Eigenschaften für niedrige Versorgungsspannungen dient eine Ausgestaltung der Schaltung, bei der dem Zerstäuberelement eine Anpassungsdrossel parallelgeschaltet ist.
  • Bei kleinen Versorgungsspannungen oder Spannungsquellen niedrigen Innenwiderstandes gewinnt die Anpassungsdrossel, die zum Zerstäuberelement parallelliegt an Bedeutung, da die hohen Lastströme der Schwingschaltung am endlichen Innenwiderstand der Ansteuerschaltung mit deren Spannungsquelle im Resonanzfall zu Spannungseinbrüchen führt. Durch diese Drossel wird ein der Zerstäuberresonanz, mit Serienresonanzcharakter eng benachbarter Schwingungsmodus, mit Parallelresonanzcharakter derart verschoben, daß er außerhalb der Bandbreite des Stromfühlers liegt, den er andernfalls beeinflussen würde; wichtiger erweist sich hierbei noch, daß eine Resonanzüberhöhung im Zerstäubermodus auch bei Spannungseinbrüchen stattfindet.
  • Um einen so ausgeführten Schwingungserzeuger bezüglich der Funktionssicherheit im Zerstäuberbetrieb fortzubilden wird dafür gesorgt, daß die Frequenz der erzeugten Schwingung bandbegrenzt bestimmt wird durch den Parallelresonanzkreis, der auf die Zerstäuberfrequenz des piezokeramischen Zerstäuberelementes abgestimmt ist. Erreicht wird damit ein sicheres Anschwingen und ein sicherer Betrieb der Schaltung auf der Zerstäuberresonanz von der er auch unter Belastung kaum abweicht. Ein Ausweichen des Schwingungserzeugers auf einen anderen Schwingungsmodus des Zerstäuberelementes wird damit vermieden. Der Parallelschwingkreis, der über einen Spartransformator, einen potentialtrennenden Transformator oder eine kapazitive Ankopplung im Versorgungsstromkreis des piezokeramischen Schwingers liegt kann kapazitiv oder induktiv abgeglichen werden, oder der Abgleich kann aus einer Kombination beider Verfahren bestehen. Damit wird beim Wechsel des Schwingers die Abgleicharbeit minimiert, im günstigsten Verfahren auf einen Abgleichvorgang eines Elementes. Mit der geringen Zahl störanfälliger Bau- und Abgleichelemente steigt die Zuverlässigkeit und Störanfälligkeit des Schwingungserzeugers.
  • Eine vorteilhafte Weiterbildung des Erfindungsgegenstandes besteht darin, daß der Verstärker durch eine Differenzverstärkerschaltung zweier Transistoren gebildet wird, die die Primärseite des Mitkopplungstransformators, der eine an einer Mittenanzapfung angelegte Versorgungsspannung besitzt, als Kollektorbeschaltung enthält. Dergestellt kann mit einem Minimum an Bauteilen ein Schwingungserzeuger aufgebaut werden, der durch seine Gegentaktanordnung mit niedrigen Betriebsspannungen auskommt und durch einen symmetrischen Aufbau sehr betriebssicher ist. Will man auf den symmetrischen Aufbau verzichten, ist ebenso eine Schaltungsanordnung möglich bei der nur ein Kollektor des Differenzverstärkers durch die Primärseite des Mitkopplungsübertragers belastet ist.
  • Zur verbesserten Ausgestaltung des Schwingungserzeugers erweist es sich vorteilhaft, daß zwischen den Basen der Differenzverstärkertransistoren je eine Diode gegen ein festes Potential in Sperr-Richtung gepolt angeordnet ist und durch Gleichrichtung eines Teiles der Mitkopplungsspannung gleichzeitig zur Symmetrie der Verstärkeransteuerung führt und den Basissteuerstrom bereit stellt.
  • Fernerhin wird mit dieser Anordnung vermieden, daß durch Ladungsanhäufungen in den Basiszonen der Transistoren Verlängerungen der Schaltzeiten auftreten.
  • Gemäß einer weiteren Ausgestaltung des Erfindungsgegenstandes besitzt der Verstärker einen aus zwei Transistoren bestehenden Differenzverstärkereingang, dessen beide Basen gegentaktmäßig angesteuert werden und von denen die eine durch eine in Sperr-Richtung gepolte Diode vom gemeinsamen Emitterpunkt getrennt über einen Vorwiderstand von der Versorgungsspannungsquelle mit dem Anlaufstrom für beide Basen der Differenzverstärkertransistoren versorgt wird. Dabei ist es ziemlich unerheblich, ob der für den Anlauf der Schaltung vorgesehene Basis-Widerstand symmetrisch für beide Basen des Differenzverstärkers ausgeführt, symmetrischen über einen Mittenanzapf der Primärseite des Resonanzübertragers für den Parallelschwingkreis vorgesehen oder asymmetrisch an einem beliebigen Punkt des Basisstromkreises den Anlaufstrom einspeist. Für eine eigenständige Basisversorgung des Differenzverstärkers sorgt im Generatorbetrieb die Schaltungsanordnung der jeweils in Sperr-Richtung gepolten Dioden, die über eine Gleichrichtung des rückgekoppelten Teiles des Oszillatorsignales den Basisstrom der Transistoren erhält.
  • Sofern der Verstärkerteil des Schwingungserzeugers mit Versorgungsspannungen in der Größenordnung von 1 Volt auskommt, wie dies für einen Differenzverstärker der oben beschriebenen Art der Fall ist, arbeitet der Ultraschall-Flüssigkeitszerstäuber ab 1 Volt Betriebsspannung, was für Batteriegeräte oder einen Betrieb an Akkumulatoren von großer Bedeutung ist.
  • Vereinfachte Fertigungsbedingungen lassen sich aus der Fortbildung des Resonanzübertragers des Parallelschwingkreises durch Anwendung eines leichter zu fertigenden Spartransformators erreichen.
  • Vereinfachte Fertigungsbedingungen lassen sich aus der Fortbildung des Resonanzübertragers des Parallelschwingkreises durch Anwendung eines leichter zu fertigenden Spartransformators erreichen.
  • Bei Betriebsbedingungen mit größeren Spannungen, und damit vielfach zusammenhängend, mit höherem Innenwiderstand genügt als selektiver Stromfühler ein aus einer unangezapften Spule und einer Kapazität gebildeter Parallelschwingkreis im Strompfad.
  • Fig. 1 zeigt einen Schwingungserzeuger für einen Ultraschall-Flüssigkeitszerstäuber.
  • Fig. 2 zeigt den diskreten Aufbau eines Schwingungserzeugers für einen Ultraschall-Flüssigkeitszerstäuber mit niedriger Versorgungsspannung.
  • In Fig. 1 ist ein Schwingungserzeuger für einen Ultraschall-Flüssigkeitszerstäuber dargestellt. Der Verstärker 11, der einen Differenzeingang 12a, b und einen Differenausgang 13a, b besitzt, treibt über den Mitkopplungstransformator 14 eine frequenzselektive Beschaltung, die aus dem piezokeramischen Zerstäuberelement 15, der hierzu parallelliegenden Anpassungsdrossel 16, den zur Parallelschaltung aus diesen beiden Bauelementen in Serie liegenden, durch Resonanzübertrager 17 angekoppelten Parallelschwingkreis 18 und der Steuerleitungen der von der Primärseite des Resonanzübertragers 17 abgeleiteten Mitkopplungssteuerspannung für den Differenzeingang 12 des Verstärkers 11 besteht. Die Versorgungsspannung, eine Batterie oder Akkumulator 19, liegt zwischen dem Aschluß 20a für die positive und den Anschluß 20b für die negative Betriebsspannung des Verstärkers 11. Der Wicklungssinn der Sekundärseite des Mitkopplungstransformators 14 ist derart gewählt, daß über den Abgriffe am Schwingkreis eine, die Schwingung erregende Mitkopplung des Verstärkers 11 entsteht. Die Zerstäuberresonanz des piezokeramischen Zerstäuberelements 15 wird durch die abgleichbare Induktivität des über Resonanzübertrager angekoppelten Parallelschwingkreises 18 eingestellt.
  • In Fig. 2 wird ein Schwingungserzeuger für einen Ultraschall-Flüssigkeitszerstäuber mit einer Verstärkerschaltung dargestellt, die aus zwei npn-Si-Transistoren 21, 22 in Differenzverstärkeranordnungen besteht, deren Kollektoren über eine mittenangezapfte Primärwicklung des Mitkopplungstransformators 23 mit der positiven Versorgungsspannung 24 verbunden ist. Sekundärseitig ist der Mitkopplungstransformator 23 durch die Parallelschaltung aus Zerstäuberelement 25 mit seiner Anpassungsdrossel 26 und dem hierzu in Serie liegenden über den Resonanzübertrager 27 angeschlossenen Parallelschwingkreis 28 belastet. Über der Primärwicklung des Resonanzübertragers 27 wird Mitkopplungsspannung abgegriffen und auf die Basen der Differenzverstärkertransistoren 21, 22 gegeben. Die Phase dieser Mitkopplungsspannung wird durch den Wicklungssinn der Sekundärwicklung des Mitkopplungstransformators erreicht. Der Widerstand 29 zwischen der positiven Versorgungsspannungsklemme und der Basis der Transistors 21 liefert den für den Schaltungsanlauf nötigen Basisstrom des Differenzverstärkers, der sich im Betriebsfalle selbst über die Dioden 30, 31 durch Gleichrichtung eines Teiles der Mitkopplungsspannung sein Basispotential herstellt. Gleichzeitig wird die Ansteuerung der Basen bezüglich dem gemeinsamen Emitterpunkt durch die jeweils leitende Diode symmetriert. Der gemeinsame Emmitterpunkt des Differenzverstärkers, der mit den beiden Anoden der zwischen Emitter und Basis der Transistoren jeweils in Sperr-Richtung gepolten Dioden 30 und 31 verbunden ist, liegt an der negativen Klemme der Versorgungsspannung 24, die als Minimalwert etwa 1 Volt betragen kann. Statt der Ankopplung des Parallelresonanzkreises 28 durch den Resonanzübertrager 27 sind auch andere Anordnungen denkbar; so kann statt des mit zwei getrennten Wicklungen ausgeführten Transformators auch ein Spartransformator Verwendung finden. Ebenso denkbar ist eine Anordnung, die statt dieses induktiven Spannungsteilers eine Ausführung mit einem kapazitiven Spannungsteiler verwendet. Des weiteren sind für den Anlaufwiderstand 29 Varianten möglich, die denselben Zweck wie den im dargestellten Beispiel erzielen. So kann der Anlaufwiderstand in zwei symmetrische Widerstände, die den jeweiligen Basen zugeordnet sind aufgeteilt sein, weiterhin kann er als ein einzelner Widerstand 29 an jedem Punkt der Schaltung, die sekundärseitig am Mitkopplungstransformator angeschlossen ist und mit den Basen des Differenzverstärkers in galvanischer Verbindung steht, angreifen.

Claims (10)

1. Schwingungserzeuger für einen Ultraschall-Flüssigkeitszerstäuber, bestehend aus einer einen Verstärker enthaltenden Gegentaktoszillatorschaltung mit induktiver Mitkopplung und einem piezokeramischen Zerstäuberelement mit einer induktiven Rückkopplung an den Eingang des Verstärkers, dadurch gekennzeichnet, daß im Versorgungsstromkreis des piezokeramischen Zerstäuberelementes ein die Rückkopplungsinduktivität einbeziehender, abstimmbarer frequenzselektiver Schwingkreis zum Abstimmen des Versorgungsstromkreises auf Zerstäuberfrequenz angeordnet ist, der im abgestimmten Falle gleichphasig zu dem durch ihn fließenden Laststrom den Verstärker mitkoppelnd ansteuert.
2. Schwingungserzeuger nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Verstärker ( 1 1; 21, 22) mit Differenzeingängen und Differenzausgängen ausgeführt ist und ausgangsseitig die Primärseite eines Mitkopplungstransformators (14; 23) als symmetrische Last enthält und die Sekundärseite des Mitkopplungstransformators (14; 23) belastet ist durch eine selektive Beschaltung aus piezokeramischen Zerstäuberelement (15; 25) und einem hierzu in Serie liegenden, durch Resonanz übertrager angekoppelten Parallelresonanzkreis (18; 28) über dessen Primärwicklung die rückzukoppelnde Spannung abgegriffen wird, die zur Schwingungsanregung die Differenzeingänge des Verstärkers (11; 21, 22) gegentaktmäßig ansteuert.
3. Schwingungserzeuger nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß dem Zerstäuberelement (15; 25) eine Anpassungsdrossel (16; 26) parallelgeschaltet ist.
4. Schwingungserzeuger nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Frequenz der erzeugten Schwingung bandbegrenzend bestimmt wird durch den Parallelresonanzkreis (18; 28).
5. Schwingungserzeuger nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Verstärker (11; 21, 22) durch eine Differenzverstärkerschaltung zweier Transistoren (21, 22) gebildet wird, die die Primärseite des Mitkopplungstransformators (23), der eine an einer Mittenanzapfung angelegte Versorgungsspannung (24) besitzt als Kollektorbeschaltung enthält.
6. Schwingungserzeuger nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen die Basen der Differenzverstärkertransistoren je eine gegen ein festes Potential in Sperr-Richtung gepolte Diode (30, 31) zur Symmetrierung der Verstärkeransteuerung und zur Gewinnung des Basissteuerstromes angeordnet sind.
7. Schwingungserzeuger nach Anspruch 5 oder 6, dadurch gekennzeichnet, daß der Verstärker (11; 21, 22) einen aus zwei Transistoren (21, 22) bestehenden Differenzverstärkereingang besitzt, dessen beide Basen gegentaktmäßig angesteuert werden und von denen die eine durch eine in Sperr-Richtung gepolte Diode (30) vom gemeinsamen Emitterpunkt getrennt über einen Vorwiderstand (29) von der Versorgungsspannungsquelle (24) mit dem Anlaufstrom für beide Basen der Differenzverstärkertransistoren (21, 22) versorgt wird.
8. Schwingungserzeuger nach einem der vorgenannten Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die minimale Versorgungsspannung (19; 24) in der Größenordnung von 1 Volt vorzugsweise bei Si-Transistoren beträgt.
9. Schwingungserzeuger nach einem der Ansprüche 2-8, dadurch gekennzeichnet, daß der Resonanzübertrager) 17; 27) des Parellelschwingkreises (18; 28) als Spartransformator ausgebildet ist.
10. Schwingungserzeuger nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Schwingkreis im Versorgungsstromkreis der Zerstäuberelementes ein Parallelresonanzkreis ist.
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Families Citing this family (11)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4582654A (en) * 1984-09-12 1986-04-15 Varian Associates, Inc. Nebulizer particularly adapted for analytical purposes
US4642581A (en) * 1985-06-21 1987-02-10 Sono-Tek Corporation Ultrasonic transducer drive circuit
GB2291605B (en) * 1991-11-12 1996-05-01 Medix Ltd A nebuliser and nebuliser control system
EP1095712A1 (de) * 1999-10-26 2001-05-02 Telsonic Ag Verfahren zum Regeln der Spannungsversorgung für einen Ultraschallkonverter und Ultraschallgenerator
US8006918B2 (en) * 2008-10-03 2011-08-30 The Proctor & Gamble Company Alternating current powered delivery system
FR2962032B1 (fr) 2009-12-23 2019-11-15 L'oreal Composition pour colorer les fibres keratiniques comprenant au moins un derive d'orthodiphenol, un agent oxydant, une argile et un agent alcalinisant
US20110232312A1 (en) * 2010-03-24 2011-09-29 Whirlpool Corporation Flexible wick as water delivery system
US9143100B2 (en) * 2013-09-30 2015-09-22 Texas Instruments Incorporated Method and circuitry for multi-stage amplification
WO2016183084A1 (en) * 2015-05-11 2016-11-17 Stryker Corporation System and method for driving an ultrasonic handpiece with a linear amplifier
CA3008817A1 (en) * 2015-12-18 2017-06-22 Stryker Corporation Ultrasonic surgical tool system including a tip capable of simultaneous longitudinal and torsional movement and of substantially torsional oscillations
KR20230074636A (ko) 2016-05-31 2023-05-30 스트리커 코포레이션 누설 제어권선 및 커패시터를 갖는 변압기를 포함하는 제어 계기반

Family Cites Families (12)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE1207487B (de) * 1960-10-04 1965-12-23 Philips Nv Hochfrequenzroehrengenerator mit piezomagnetischem Schwinger
NL249559A (de) * 1960-10-04
US3293456A (en) * 1963-03-18 1966-12-20 Branson Instr Ultrasonic cleaning apparatus
FR1558281A (de) * 1967-03-21 1969-02-28
DE2129665C3 (de) * 1970-06-30 1981-02-12 Siemens Ag, 1000 Berlin Und 8000 Muenchen Vorrichtung zum Zerstäuben von Flüssigkeiten mit einem piezoelektrisch angeregten Schwingungssystem
US3681626A (en) * 1971-11-11 1972-08-01 Branson Instr Oscillatory circuit for ultrasonic cleaning apparatus
US3813616A (en) * 1973-03-22 1974-05-28 Blackstone Corp Electromechanical oscillator
US4012647A (en) * 1974-01-31 1977-03-15 Ultrasonic Systems, Inc. Ultrasonic motors and converters
US3989042A (en) * 1974-06-06 1976-11-02 Tdk Electronics Company, Limited Oscillator-exciting system for ultrasonic liquid nebulizer
US3967143A (en) * 1974-10-10 1976-06-29 Oki Electric Industry Company, Ltd. Ultrasonic wave generator
GB1537058A (en) * 1975-05-20 1978-12-29 Matsushita Electric Ind Co Ltd Ultrasonic generators
FR2421513A1 (fr) * 1978-03-31 1979-10-26 Gaboriaud Paul Atomiseur ultra-sonique a pilotage automatique

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