HU207915B - Circuit arrangement for detecting resonant frequency of piezoresistiv converters, favourably for ultrasonic therapy apparatuses - Google Patents

Circuit arrangement for detecting resonant frequency of piezoresistiv converters, favourably for ultrasonic therapy apparatuses Download PDF

Info

Publication number
HU207915B
HU207915B HU718890A HU718890A HU207915B HU 207915 B HU207915 B HU 207915B HU 718890 A HU718890 A HU 718890A HU 718890 A HU718890 A HU 718890A HU 207915 B HU207915 B HU 207915B
Authority
HU
Hungary
Prior art keywords
frequency
output
power amplifier
oscillator
piezoresistive
Prior art date
Application number
HU718890A
Other languages
Hungarian (hu)
Other versions
HU907188D0 (en
HUT61142A (en
Inventor
Tibor Lang
Original Assignee
Orvosi Mueszer Kisszoevetkezet
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Orvosi Mueszer Kisszoevetkezet filed Critical Orvosi Mueszer Kisszoevetkezet
Priority to HU718890A priority Critical patent/HU207915B/en
Publication of HU907188D0 publication Critical patent/HU907188D0/en
Publication of HUT61142A publication Critical patent/HUT61142A/en
Publication of HU207915B publication Critical patent/HU207915B/en

Links

Landscapes

  • Apparatuses For Generation Of Mechanical Vibrations (AREA)
  • Surgical Instruments (AREA)

Abstract

A találmány tárgya kapcsolási elrendezés piezorezisztív átalakítók rezonanciafrekvenciájának automatikus megkeresésére, előnyösen ultrahangterápiás készülékeknél. A találmány lényege, hogy a piezorezisztív átalakítót (1) meghajtó teljesítményerősítő (2) rezonanciafrekvencián előállított szélsőértéket biztosító jelét ellenőrző jelként felhasználva, egy digitális adatfeldolgozó és vezérlő egység (4) egy programozható frekvenciájú oszcillátor (3) kimeneti jelét úgy állítja be, hogy a teljesítményerősítő (2) kimenetre csatlakoztatott piezorezisztív átalakítót (1) meghajtó jel frekvenciája megegyezzen a piezorezisztív átalakító (1) saját rezonanciafrekvenciájával. 1. ábra I_______I HU 207 915 B A leírás terjeáelme: 4 oldal (ezen belül 1 lap ábra)Field of the Invention The present invention relates to a circuit arrangement for automatically detecting the resonance frequency of piezoresistive transducers, preferably for ultrasound therapy devices. It is an object of the present invention to use a digital signal processing oscillator (3) output signal of a programmable frequency oscillator (3) as a signal to control the output signal of the power amplifier (2) at the piezo-resistive converter (1) at a resonant frequency, so that a power amplifier oscillator (3) is output so that the power amplifier (2) The frequency of the drive signal of the piezo-resistive converter (1) connected to the output is the same as the resonance frequency of the piezo-resistive converter (1). Figure 1 I_______I EN 207 915 B Description description: 4 pages (including 1 page figure)

Description

A találmány kapcsolási elrendezés piezorezisztív átalakítók rezonanciafrekvencájának megkeresésére, előnyösen ultrahangterápiás készülékeknél.The present invention provides a circuit arrangement for finding the resonance frequency of piezoresistive transducers, preferably in ultrasound therapy devices.

Az ultrahangterápiás berendezések legkritikusabb pontja a piezorezisztív átalakító megfelelő illesztése a teljesítményerősítő fokozathoz, illetve hogy a végerősítő kimenetén megjelenő jel frekvenciája megegyezzen a piezorezisztív átalakító rezonanciafrekvenciájával. A piezorezisztív átalakítók hatásfoka annál jobb, minél jobban megközelíti a nagyfrekvenciás teljesítményerősítő kimeneti jelének frekvenciája az átalakító saját rezonanciafrekvenciáját. Ez idáig a legnagyobb probléma abból adódott, hogy a piezorezisztív átalakítók gyártási pontatlansága kb. 5%, ezzel szemben a kellő hatásfok és illesztettség eléréséhez a teljesítményerősítő kimeneti jelének frekvenciája max. 0,1%-kal térhet el a piezorezisztív átalakító rezonanciafrekvenciájától. Az eddig gyártott ultrahangterápiás készülékek egy pontosan beállított frekvencián működtek, mivel rendkívül fontos a frekvencia stabil értéken tartása. Ehhez azonban szükség volt a piezorezisztív átalakítók egyazon frekvenciára hangolására, amit az átalakító elé ragasztott hangolólapocska vastagságával lehetett beállítani. Ez szélsőséges esetekben jelentős meddő energia termelését eredményezte, ami az átalakítók felmelegedésében jelentkezett. Terápiás készülékek esetében ez a melegedés azonban nem engedhető meg, így az átalakítók jelentős része kárba ment, növelve az átalakítók, és ezáltal a készülék árát. Nem volt megoldott a piezorezisztív átalakítók - valamint a ragasztóanyag öregedéséből adódó frekvenciaváltozás kiküszöbölése, valamint nem volt lehetséges az ultrahangos kezelőfejek tetszőleges cseréje sem, mert ugyan a piezorezisztív átalakítók egyazon frekvenciára lettek hangolva, de a páciens és a kezelőfej kontaktusát érzékelőáramköri részt minden átalakítóhoz külön be kellett állítani. Ezért a készülékek kismértékben különböztek egymástól, ami nem tette lehetővé a kezelőfejek tetszőleges cseréjét a készülékek utánszabályozása nélkül. Ilyen kialakításúak az alábbi ultrahangterápiás készülékek:The most critical point in ultrasound therapy equipment is to properly match the piezoresistive transducer to the power amplifier stage and to match the frequency of the signal at the output of the amplifier to the resonant frequency of the piezoresistive transducer. The better the efficiency of the piezoresistive transducer, the closer the output frequency of the high frequency power amplifier is to the resonant frequency of the converter itself. The biggest problem so far has been the fact that the manufacturing inaccuracy of piezoresistive converters is approx. 5%, while the power amplifier output signal frequency is max. It may deviate by 0.1% from the resonance frequency of the piezoresistive transducer. The ultrasound devices manufactured so far operated at a precisely set frequency, since it is extremely important to keep the frequency stable. However, this required tuning the piezoresistive transducers to the same frequency, which could be adjusted by the thickness of the tuning pad glued to the transducer. In extreme cases, this resulted in significant waste energy production, which occurred as the converters warmed up. However, in the case of therapeutic devices, this warming cannot be allowed, so a significant part of the converters are wasted, increasing the price of the converters and thus the device. The piezoresistive transducers - and the frequency change due to the aging of the adhesive - were not solved, nor could any replacement of the ultrasonic probes be possible, because the piezoresistive transducers were tuned to the same frequency, but the patient and the transducer must contact each other separately. set. Therefore, the devices differed slightly, which did not allow any change of the control heads without any adjustment of the devices. The following ultrasound therapy devices are designed in this way:

IMPULSAPHON-U, HMIMPULSAPHON-U, HM

ULTRON AUTÓMAT, OMSZÖV SONOPULS 646, ENRAFULTRON MY AUTOMATIC SONOPULS 646, ENRAF

ERBOSONAT, ERBEERBOSONAT, ERBE

A találmány célja ezen hátrányok kiküszöbölésére irányul egy olyan kapcsolási elrendezés megvalósításával, amelyben a piezorezisztív átalakító mindenkor a saját rezonanciafrekvenciáján működik, ezáltal nem lép fel meddő teljesítmény, a kezelőfej nem melegszik fel, tehát az átalakító hatásfoka maximális. Az átalakítók gyártási pontatlanságából, valamint öregedéséből eredő rezonanciafrekvencia eltérés nem jelentkezik hibaként, mivel a teljesítményerősítő mindenkor az átalakítóra jellemző munkapontban működik.The object of the present invention is to overcome these drawbacks by providing a circuit arrangement in which the piezoresistive converter always operates at its own resonant frequency, thereby preventing any wasteful power, and thus not maximizing the efficiency of the converter. The difference in resonance frequency resulting from the manufacturing inaccuracy and aging of the converters is not a malfunction because the power amplifier always operates at the operating point typical of the converter.

A találmány tehát olyan kapcsolási elrendezés piezorezisztív eszközök rezonanciafrekvenciájának megkeresésére, előnyösen ultrahangterápiás készülékeknél, amely oszcillátort, ennek kimenetére csatlakozó teljesítményerősítőt, és a teljesítményerősítő kimenetére csatlakozó piezorezisztív átalakítót tartalmaz, oly módon megvalósítva, hogy a teljesítményerősítőnek a piezorezisztív átalakító rezonanciafrekvenciáján szélsőértéket biztosító ellenőrzójel kimenete van, továbbá az oszcillátor programozható frekvenciájú oszcillátor, melynek programozható bemenete egy adatfeldolgozó és vezérlő egység kimenetére csatlakozik, az adatfeldolgozó és vezérlő egység bemente egy A/D átalakítón keresztül a teljesítményerősítő ellenőrzőjel kimenetére van kötve.The invention thus provides a circuit arrangement for finding the resonance frequency of piezoresistive devices, preferably for ultrasound therapy devices, which comprises an oscillator, a power amplifier connected to its output, and a piezoresistive transducer connected to the output of the power amplifier, such that the power amplifier the oscillator is a programmable frequency oscillator whose programmable input is connected to the output of a data processing and control unit, the input of the data processing and control unit being connected to an output of the power amplifier control signal via an A / D converter.

A találmányt az 1. ábra alapján ismertetjük részletesen. Az 1. ábrán a kapcsolási elrendezés tömbvázlata látható. Az (1) piezorezisztív átalakítót vezérlő (2) teljesítményerősítő (6) szélsőértéket biztosító ellenőrzőjel kimenete az (5) anaióg-digitál átalakító bemenetére csatlakozik. Az (5) anaióg-digitál átalakító kimenete a (4) adatfeldolgozó és vezérlő egység bemenetére van kötve. A (4) adatfeldolgozó és vezérlő egység kiemente a programozható frekvenciájú (3) oszcillátor (7) programozó bemenetére csatlakozik. A programozható frekvenciájú (3) oszcillátor a (2) teljesítményerősítő bemenetére van kötve.The invention will now be described in detail with reference to FIG. Figure 1 is a block diagram of a circuit layout. The output of the power amplifier (6) controlling the piezoresistive converter (1) which controls the piezoresistive converter (2) is connected to the analog-to-digital converter input (5). The output of the analog-to-digital converter (5) is connected to the input of the data processing and control unit (4). The data processing and control unit (4) is connected to the programming input (7) of the programmable frequency oscillator (3). The programmable frequency oscillator (3) is connected to the input of the power amplifier (2).

A kapcsolási elrendezés az alábbiak szerint működik:The circuit layout works as follows:

Az ultrahangterápiás készülékek esetén az (1) piezorezisztív átalakítóra legáltalánosabban transzformátoros csatolással juttatják a jelet. A transzformátoros csatolás szekunder körébe csatlakozik az (1) piezorezisztív átalakító. A primer oldal vezérlését a (2) teljesítményerősítő végzi, amelyre jellemző, hogy segítségével igen széles teljesítménytartományban szabályozható az (1) piezorezisztív átalakítóra jutó jel. Ha tehát a (2) teljesítményerősítő transzformátoros csatolással juttatja a jelet az (1) piezorezisztív átalakítóra, akkor a transzformátor primer oldalán átfolyó áramerősség a frekvencia függvényében szélsőértéket mutat az (1) piezorezisztív átalakító rezonenciafrekvenciáján. Az áramerősséget feszültséggé alakítva a (6) szélsőértéket biztosító ellenőrzőjel kimenetén megjelenő jel feldolgozhatóvá válik.In the case of ultrasound therapy devices, the signal (1) is most commonly applied to the piezoresistive converter by means of a transformer coupling. The piezoresistive converter (1) is connected to the secondary circuit of the transformer coupling. The primary side is controlled by the power amplifier (2), characterized in that it can control the signal to the piezoresistive converter (1) over a very wide power range. Thus, if the power amplifier (2) transmits the signal to the piezoresistive converter (1) by means of a transformer coupling, the current flowing through the primary side of the transformer as a function of frequency shows an extreme value of the resonant frequency of the piezoresistive converter (1). By converting the current to a voltage, the signal at the output of the control signal providing the extreme value (6) can be processed.

A fent leírt módon a (2) teljesítményerősítőből kapott frekvenciafüggő - a (6) szélsőértéket biztosító ellenőrzőjel kimenetről nyert - jelet az (5) analóg-digitál átalakítóra vezetve az (1) piezorezisztív átalakító frekvenciától való függése, azaz a rezonanciafrekvencia értéke digitálisan feldolgozható jellé válik.As described above, the frequency-dependent signal obtained from the power amplifier (2) obtained from the output of the control signal providing the extreme value (6) to the analog-to-digital converter (5) becomes dependent on the piezoresistive converter frequency (1). .

Ezt az adatfeldolgozást végzi el a (4) adatfeldolgozó és vezérlő egység.This data processing is performed by the data processing and control unit (4).

A (4) adatfeldolgozó és vezérlő egység részletezésre azért nem került, mert megvalósítására számos lehetőség kínálkozik.The data processing and control unit (4) is not detailed because there are several possibilities for its implementation.

Feladatai a következőek.Its tasks are as follows.

A programozható frekvenciájú (3) oszcillátor (7) programozó bemenetére kerülő jelet generál, aminek hatására a programozható frekvenciájú (3) oszcillátor egy meghatározott frekvenciát állít elő. Ez a frekvencia az (1) piezorezisztív átalakító gyártási szórásából adódó legalacsonyabb érték alatt kell legyen. A programozható frekvenciájú (3) oszcillátor által generált jelet a (2) teljesítményerősítő felerősítve az (1) piezorezisz2The programmable frequency oscillator (3) generates a signal to the programming input of the oscillator (7), which causes the programmable frequency oscillator (3) to generate a specific frequency. This frequency should be below the lowest value resulting from the manufacturing standard deviation of the piezoresistive converter (1). The signal generated by the programmable frequency oscillator (3) is amplified by the power amplifier (2) in the piezorescence (1).

HU 207 915 Β tív átalakítóra juttatja. Az erre a frekvenciája jellemzó' jel kerül a (6) szélsőértéket biztosító ellenőrzőjel kimenetről átalakításra az (5) analóg-digitál átalakító segítségével. A most már digitális jelet a (4) adatfeldolgozó és vezérlő egység egy memória áramkörben eltárolja, vagyis minden egyes frekvenciához hozzárendel egy digitális értéket.EN 207 915 Β converter. The signal characteristic of this frequency is converted from the output of the control signal providing the extreme value (6) by means of the analog-to-digital converter (5). The now digital signal is stored in a memory circuit by the data processing and control unit (4), that is, it assigns a digital value to each frequency.

Ezután a (4) adatfeldolgozó és vezérlő egység egy újabb jelet állít elő, ami viszont az előbbi frekvenciánál nagyobb értéket generál a programozható frekvenciájú (3) oszcillátor kimenetén, és a fent leírtak alapján ismét hozzárendel egy digitális értéket. Ezt a folyamatot addig ismétli, míg az (1) piezorezisztív átalakító gyártási szórásából adódó érték maximumát meg nem haladja a generált frekvencia.Thereafter, the data processing and control unit (4) generates a new signal which in turn generates a value higher than the former frequency at the output of the programmable frequency oscillator (3) and reassigns a digital value as described above. This process is repeated until the maximum value of the manufacturing standard deviation of the piezoresistive converter (1) is not exceeded by the generated frequency.

A fent leírt folyamat következtében a (4) adatfeldolgozó és vezérlő egység memóriájában eltárolt értékek jellemzik az (1) piezorezisztív átalakító frekvenciafüggését.As a result of the process described above, the values stored in the memory of the data processing and control unit (4) characterize the frequency dependence of the piezoresistive converter (1).

A (4) adatfeldolgozó és vezérlő egység következő feladata az eltárolt digitális értékek közül megkeresni a szélső értéket, mert ez az az érték, ahol az (1) piezorezisztív átalakító rezonanciafrekvenciája van. Tehát a (2) teljesítményerősítő kialakításától függően meg kell keresni a (4) adatfeldolgozó és vezérlő egység memóriájában eltárolt értékek közül a minimumot vagy a maximumot. Az ehhez tartozó frekvencia értéke adja az (1) piezorezisztív átalakító rezonanciafrekvenciáját.The next task of the data processing and control unit (4) is to find the extreme value from the stored digital values, since this is the value where the piezoresistive converter (1) has the resonance frequency. Thus, depending on the design of the power amplifier (2), it is necessary to look for the minimum or maximum values stored in the memory of the data processing and control unit (4). The corresponding frequency value gives the resonance frequency of the piezo-resistive converter (1).

Ezt az értéket ismét eltárolja a (4) adatfeldolgozó és vezérlő egység, és most már ezt a frekvenciát kényszeríti a programozható frekvenciájú (3) oszcillátoron keresztül a (2) teljesítményerősítőre és így az (1) piezorezisztív átalakítóra. Ezután már széles teljesítménytartományban vezérelhetjük a (2) teljesítményerősítőt, azaz az (1) piezorezisztív átalakítóra kerülő jel nagyságát, mert a vezérlőjel frekvencia értéke addig nem változik meg, amíg újra el nem végeztetjük a rezonanciafrekvencia meghatározását.This value is again stored by the data processing and control unit (4) and now forces this frequency through the programmable frequency oscillator (3) to the power amplifier (2) and thus to the piezoresistive converter (1). The power amplifier (2), i.e. the magnitude of the signal to be applied to the piezoresistive converter (1), can now be controlled over a wide power range, since the frequency of the control signal does not change until the resonance frequency is determined again.

Tehát a találmány szerinti kapcsolási elrendezés legnagyobb előnye, hogy a piezorezisztív átalakító mindenkor a legoptimálisabb munkapontban működik, így elkerülhetővé válik az ultrahangos kezelőfejek káros felmelegedése és a fel nem használható átalakítók selejtezése. Segítségével megvalósítható az ultrahangos kezelőfejek tetszőleges cseréje a készülékeken történő bárminemű bevatkozás nélkül.Thus, the greatest advantage of the circuit arrangement according to the invention is that the piezoresistive transducer always operates at its optimum operating point, thus avoiding harmful heating of the ultrasonic probes and the disposal of unused transducers. It allows any replacement of the ultrasonic probes to be carried out without any intervention on the devices.

Claims (2)

1. Kapcsolási elrendezés piezorezisztív átalakítók rezonanciafrekvenciájának megkeresésére, előnyösen ultrahangterápiás készülékeknél, amely oszcillátort, ennek kimenetére csatlakozó teljesítményerősítőt és a teljesítményerősítő kimenetére csatlakozó piezorezisztív átalakítót tartalmaz, azzal jellemezve, hogy a teljesítményerősítőnek (2) a piezorezisztív átalakító (1) rezonanciafrekvenciáján szélsőértéket biztosító ellenőrzőjel kimenete (6) van, továbbá az oszcillátor (3) programozható frekvenciájú oszcillátor, amelynek programozó bemenete (7) egy adatfeldolgozó és vezérlő egység (4) kimenetére csatlakozik, az adatfeldolgozó és vezérlő egység (4) bemenete egy A/D átalakítón (5) keresztül a teljesítményerősítő (2) szélsőértéket biztosító ellenőrzőjel kimenetére (6) van kötve.A circuit arrangement for finding the resonance frequency of piezoresistive transducers, preferably for ultrasound therapy devices, comprising an oscillator, a power amplifier connected to its output and a piezoresistive transducer connected to the output of a power amplifier, characterized in that 6), furthermore, the oscillator (3) is a programmable frequency oscillator whose programming input (7) is connected to the output of a data processing and control unit (4), the input of the data processing and control unit (4) via an A / D converter (5). the power amplifier (2) is connected to the output (6) of a control signal providing an extreme value. 2. Az 1. igénypont szerinti kapcsolási elrendezés, azzal jellemezve, hogy az adatfeldolgozó és vezérlő egység (4) a piezorezisztív átalakító (1) rezonanciafrekvenciáján a bemenetére érkező digitalizált szélső értékű jel hatására a kimenetén az oszcillátort (3) a rezonanciafrekvenciára programozó jelet biztosító egység.Circuit arrangement according to claim 1, characterized in that the data processing and control unit (4) is a unit for programming an oscillator (3) at the output of the oscillator (3) at the output of a digitalized extreme signal at its input at the resonance frequency of the piezoresistive converter (1). .
HU718890A 1990-11-19 1990-11-19 Circuit arrangement for detecting resonant frequency of piezoresistiv converters, favourably for ultrasonic therapy apparatuses HU207915B (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
HU718890A HU207915B (en) 1990-11-19 1990-11-19 Circuit arrangement for detecting resonant frequency of piezoresistiv converters, favourably for ultrasonic therapy apparatuses

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
HU718890A HU207915B (en) 1990-11-19 1990-11-19 Circuit arrangement for detecting resonant frequency of piezoresistiv converters, favourably for ultrasonic therapy apparatuses

Publications (3)

Publication Number Publication Date
HU907188D0 HU907188D0 (en) 1991-05-28
HUT61142A HUT61142A (en) 1992-11-30
HU207915B true HU207915B (en) 1993-06-28

Family

ID=10972221

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
HU718890A HU207915B (en) 1990-11-19 1990-11-19 Circuit arrangement for detecting resonant frequency of piezoresistiv converters, favourably for ultrasonic therapy apparatuses

Country Status (1)

Country Link
HU (1) HU207915B (en)

Also Published As

Publication number Publication date
HU907188D0 (en) 1991-05-28
HUT61142A (en) 1992-11-30

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US4156157A (en) Alternate constant current or voltage generator for an ultrasonic generator
US3489930A (en) Apparatus for controlling the power supplied to an ultrasonic transducer
US5063489A (en) Switching regulator having improved switching control arrangement
US4001798A (en) Self-contained sensor
US5126930A (en) Switched mode power supply controller having a stand-by state using a frequency divided burst mode
US20020071290A1 (en) Power supply for both AC and DC
TWI354499B (en) Power supply of phantom power supplied microphones
GB1575316A (en) Control circuit for ultrasonic dental equipment
US6650232B1 (en) Sounder control system
US20180019621A1 (en) Wireless sensor and machine tool including the same
JPH0365277A (en) Ultrasonic generator with piezoelectric convertor
CN112754604A (en) Ultrasonic knife host, ultrasonic knife system and automatic matching method for impedance of transducer of ultrasonic knife system
US5181019A (en) Weighted transducer and driving circuit with feedback
HU207915B (en) Circuit arrangement for detecting resonant frequency of piezoresistiv converters, favourably for ultrasonic therapy apparatuses
RU2123229C1 (en) Device for transmitting variable-phase and variable-frequency power signals from moving unit to fixed one
US4882525A (en) Method for controlling the working frequency of an electro-acoustic vibrating device
JP2005538609A5 (en)
US5581516A (en) Low power transmitter providing selectable waveform generation
US4271462A (en) Power converter and regulation apparatus
US4672527A (en) Method and apparatus for supplying a system for processing electrical signals
US3906301A (en) Computerized lighting system
JP4275100B2 (en) Closed loop transmitter control for power amplifier in EAS system
US4251847A (en) DC Converter
JPH0241982Y2 (en)
KR102163992B1 (en) Ultrasound generating device with respective frequency filter

Legal Events

Date Code Title Description
HMM4 Cancellation of final prot. due to non-payment of fee