JPS6012616Y2 - 超音波振動子駆動回路 - Google Patents

Description

【考案の詳細な説明】 本考案は超音波洗浄機、超音波加工機等に用いられる磁
歪型或は電歪型の超音波振動子を駆動する回路に関する
。

従来、一般の超音波振動子駆動回路は、超音波振動子の
振動にもとづいて発生する信号を電力増幅回路へそのま
ま正帰還して発振する構成となっていたので、発振開始
時においては振動検出素子から電力増幅回路へ正帰還す
る信号レベルが直ちに充分な値とはならず、従ってスム
ーズに安定した発振を開始することができないという欠
点があった。

また、従来上記欠点を解決しようとしたものとして実公
昭５１−９２２１号公報にみられるように、常時発振し
ている補助発振回路を設け、前記振動検出素子からの帰
還信号が充分でない場合にもその補助発振回路からの信
号により超音波振動子を駆動しようとする優れた超音波
振動子駆動回路が存在した。

ところで、前記補助発振回路は超音波振動子の共振周波
数に等しくする必要があるが、超音波洗浄機、超音波加
工機等においては超音波振動子の負荷の変動により前記
共振周波数もまた大きく変動するため、前記補助発振回
路として単に引き込み現象を生じやすい通常の発振回路
を使用して、その回路を超音波振動子からの信号を供給
したとしてもそれには限界があり、必要な周波数範囲ま
で超音波振動子の共振周波数の変化に追従できない。

そこで、本考案の目的は、振動検出素子からの信号が充
分でないときは無安定マルチバイブレータからその自走
周波数の信号を電力増幅回路を介して超音波振動子へ供
給するとともに、振動検出素子からの信号が充分なレベ
ルになったときは、その信号により前記無安定マルチバ
イブレータから出力される信号を超音波振動子の共振周
波数に広帯域にわたって同期させ得る超音波振動子駆動
回路を提供しようとするにある。

以下、本考案の実施例を図面を参照して説明する。

図面において、１は電歪型の超音波振動子であり、その
一方の電極板２は接地され、他方の電極板３は電力増幅
回路４の出力端子に接続されている。

５は超音波振動子１の振動を検出する電歪型の振動検出
素子であり、その一方の電極板は前記電極板２と共通に
設けられ、他方の電極板６は互いに逆方向に直列に接続
されたツェナーダイオード７．８を介してトランジスタ
９のベースに接続されている。

このトランジスタ９のコレクタは抵抗１０を介して正の
電源（＋）■に接続され、エミッタ及びベースは夫々抵
抗１１．１２を介して接地され、更にコレクタはコンデ
ンサ１３及び可変抵抗１４を介してエミッタに接続され
ている。

このトランジスタ９、抵抗１０乃至１２、コンデンサ１
３及び可変抵抗１４により移相回路１５が構成されてい
る。

１６はトランジスタであり、そのコレクタは抵抗１７を
介して電源（＋）■に、ベースは抵抗１８を介してコン
デンサ１３と可変抵抗１４との共通接続点に夫々接続さ
れ、エミッタは接地されている。

１９は無安定マルチバイブレータであり、その一方のト
ランジスタ２０のコレクタ及びベースは抵抗２１．２２
を介して夫々電源（＋）■に接続され、エミッタは接地
されており、他方のトランジスタ２３のコレクタは抵抗
２４を介して電源（＋）■に接続されるとともにコンデ
ンサ２５を介してトランジスタ２０のベースに接続され
、ベースは抵抗２６を介して電源（＋）■に接続される
とともにコンデンサ２７を介してトランジスタ２０のコ
レクタに接続され、エミッタは接地されている。

更にこのトランジスタ２３のベースは前記トランジスタ
１６のコレクタに接続され、コレクタはスイッチ２８を
介して電力増幅回路４の入力端子に接続されている。

上記構成において、次にその動作を説明する。

まず、スイッチ２８が開放状態にある場合、無安定マル
チバイブレータ１９は超音波振動子１の共振周波数にて
発振すべく、その回路素子の値が選択されており、その
出力信号はスイッチ２８に出力されている。

ところがこのスイッチ２８は開放状態にあり電力増幅回
路４は超音波振動子１へ駆動信号を供給しないため超音
波振動子１は停止状態にあり、従って振動検出素子５か
ら移相回路１５及びトランジスタ１６等を介して無安定
マルチバイブレータ１９へ信号は供給されない。

上記状態において、スイッチ２８が閉成されると、無安
定マルチバイブレーク１９から電力増幅回路４を介して
駆動信号が超音波振動子１へ供給される。

この超音波振動子１の振動初期において未だその振動が
充分でないときは、振動検出素子５からの信号のレベル
が低くツェナーダイオード７．８を通過することができ
ないので、無安定マルチバイブレータ１９は超音波振動
子１の共振周波数に等しく予め定められた自走周波数に
て発振を続ける。

この後、超音波振動子１の振動が充分大きくなると、振
動検出素子５からの信号のレベルが高くなり、ツェナー
ダイオード７．８を通過し無安定マルチバイブレータ１
９に同期信号として供給される。

ところで、通常の無安定マルチバイブレークはその無安
定マルチバイブレータの自走周波数以上では同期するが
、自走周波数以下では同期しない。

ところが、本回路においては振動検出素子５からの信号
は無安定マルチバイブレータ１９の出力側のトランジス
タ２３のベースに供給されているので、無安定マルチバ
イブレータ１９の自走周波数に関係なくトランジスタ２
３は振動検出素子からの信号をそのまま増幅して電力増
幅回路４へ出力する。

従って、超音波振動子１の負荷の状態の変化によりその
共振周波数が大きく変化したとしても無安定マルチバイ
ブレータ１９は正確に振動検出素子５からの信号を増幅
して電力増幅回路４へ供給し、その実質的な周波数追尾
範囲に限界はない。

尚、移相回路１５は周知の如く、可変抵抗１４の調整に
より伝送されるべき信号の位相を変化させ、超音波振動
子１の振動と電力増幅回路４からの信号との位相を完全
に一致させるものである。

以上に詳述の通り、本実施例は超音波振動子１の駆動初
期において、振動検出素子５からの信号のレベルが充分
でないときは常時発振している無安定マルチバイブレー
タ１９からその自走周波数の信号を電力増幅回路４を介
して超音波振動子１へ供給するとともに、振動検出素子
５からの信号のレベルが充分なレベルになったとき、そ
の信号により無安定マルチバイブレータ１９の出力側の
トランジスタ２３の動作を制御するようにしたので、無
安定マルチバイブレータ１９からの出力信号は低周波か
ら高周波にわたって超音波振動子１の振動に同期するこ
とができる。

上述の通り、本考案は超音波振動子をスムーズに安定し
た振動状態とすることができるとともに超音波振動子の
共振周波数の変化に対しても広範囲にわたって完全に周
波数追尾することができ、その奏する効果は大きい。

【図面の簡単な説明】 図面は本考案の一実施例を説明するためのブロック回路
図である。 図中、１は超音波振動子、４は電力増幅回路、５は振動
検出素子、１９は無安定マルチバイブレークである。

Claims (1)

1. 【実用新案登録請求の範囲】 超音波振動子と、 その超音波振動子の共振周波数にほぼ等しい自走周波数
   の無安定マルチバイブレータと、その無安定マルチバイ
   ブレータからの信号を増幅して前記超音波振動子に供給
   する電力増幅回路と、 前記超音波振動子の振動を検出する振動検出手段と、 その振動検出手段からの信号を前記無安定マルチバイブ
   レータの出力側のトランジスタのベースに供給する伝送
   回路とを備えたことを特徴とする超音波振動子駆動回路
   。