JPS63304185A - 超音波発振回路 - Google Patents
超音波発振回路Info
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- JPS63304185A JPS63304185A JP62138988A JP13898887A JPS63304185A JP S63304185 A JPS63304185 A JP S63304185A JP 62138988 A JP62138988 A JP 62138988A JP 13898887 A JP13898887 A JP 13898887A JP S63304185 A JPS63304185 A JP S63304185A
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- 230000010355 oscillation Effects 0.000 claims abstract description 25
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 9
- 238000001514 detection method Methods 0.000 description 2
- 230000005540 biological transmission Effects 0.000 description 1
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 1
- 238000000034 method Methods 0.000 description 1
- 230000003287 optical effect Effects 0.000 description 1
- 238000010408 sweeping Methods 0.000 description 1
Abstract
(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。
め要約のデータは記録されません。
Description
【発明の詳細な説明】
〔産業上の利用分野〕
この発明は、超音波振動子を効率良く駆動するための超
音波発振回路に関する。
音波発振回路に関する。
一般に、超音波振動子の共振周波数付近におけるインピ
ーダンスおよび位相の周波数特性は第７図に示すように
なる。すなわち、位相が零になる周波数が２点あり、そ
の２点のうち低い周波数においてインピーダンスは最低
値に、高い周波数においてインピーダンスは最高値にな
る。ここで、超音波振動子に効率良く電力を伝送するた
めには、インピーダンスが低（なる周波数で駆動するの
が有利である。
ーダンスおよび位相の周波数特性は第７図に示すように
なる。すなわち、位相が零になる周波数が２点あり、そ
の２点のうち低い周波数においてインピーダンスは最低
値に、高い周波数においてインピーダンスは最高値にな
る。ここで、超音波振動子に効率良く電力を伝送するた
めには、インピーダンスが低（なる周波数で駆動するの
が有利である。
このようなことから、例えば特開昭４８−７９６１３号
公報、同５２−２７６２５号公報、同５２−１２３２２
５号公報、同５６−７６６９号公報、同５９−８７０７
８号公報、実開昭５９−１８０７７４号公報等において
、超音波振動子に加わる電圧と電流との位相差を検出し
、それが所定の値となるように発振周波数を制御するよ
うにしたものが提案されている。
公報、同５２−２７６２５号公報、同５２−１２３２２
５号公報、同５６−７６６９号公報、同５９−８７０７
８号公報、実開昭５９−１８０７７４号公報等において
、超音波振動子に加わる電圧と電流との位相差を検出し
、それが所定の値となるように発振周波数を制御するよ
うにしたものが提案されている。
しかしながら、上述した従来例においては電圧と電流と
の位相差のみによって発振周波数を制御するようにして
いるため、位相差が所定の値、例えば零であってもイン
ピーダンスが高くなる点で駆動してしまうという問題が
ある。
の位相差のみによって発振周波数を制御するようにして
いるため、位相差が所定の値、例えば零であってもイン
ピーダンスが高くなる点で駆動してしまうという問題が
ある。
また、超音波振動子の共振周波数は、振動子自身の共振
周波数に加え、振動子に接続された超音波伝達体の機械
的共振点の影響を受けるため複数の共振点を持ち、した
がって同じ位相差の点が複数ある。このため、位相差の
みでは目標とする周波数帯域で共振周波数を制御するこ
とが困難であるという問題がある。
周波数に加え、振動子に接続された超音波伝達体の機械
的共振点の影響を受けるため複数の共振点を持ち、した
がって同じ位相差の点が複数ある。このため、位相差の
みでは目標とする周波数帯域で共振周波数を制御するこ
とが困難であるという問題がある。
この発明は、このような従来の問題点に着目してなされ
たもので、超音波振動子を常に目標とする周波数帯域で
、電圧と電流の位相差が最も小さく、インピーダンスが
最小となるような周波数で駆動し得るよう適切に構成す
ることにより、超音波振動子に効率良（電力を伝送する
ようにした超音波発振回路を提供することを目的とする
。
たもので、超音波振動子を常に目標とする周波数帯域で
、電圧と電流の位相差が最も小さく、インピーダンスが
最小となるような周波数で駆動し得るよう適切に構成す
ることにより、超音波振動子に効率良（電力を伝送する
ようにした超音波発振回路を提供することを目的とする
。
〔問題点を解決するための手段および作用］第１図はこ
の発明の概念図を示すものである。
の発明の概念図を示すものである。
電圧制御発振器ｌの出力は駆動回路２で増幅し、これに
より整合トランス３を介して超音波振動子４を駆動する
。この超音波振動子４の駆動電流は電流検出器５で検出
し、これと超音波振動子４に加わる電圧との位相差を位
相差検出器６で検出してその位相差に対応する電圧に基
いて電圧制御発振器１の発振周波数を制御すると共に、
位相差検出器６で検出した位相差と所定の基準値とを比
較器７において比較し、位相差が基準値を越えたときの
出力により電圧設定器８を介して電圧制御発振器１の入
力電圧を予め定めた値に設定し、これにより電圧制御発
振器１の発振周波数を電圧設定器８での設定電圧に対応
する発振周波数にリセットして再度位相差に応じてスィ
ーブさせる。
より整合トランス３を介して超音波振動子４を駆動する
。この超音波振動子４の駆動電流は電流検出器５で検出
し、これと超音波振動子４に加わる電圧との位相差を位
相差検出器６で検出してその位相差に対応する電圧に基
いて電圧制御発振器１の発振周波数を制御すると共に、
位相差検出器６で検出した位相差と所定の基準値とを比
較器７において比較し、位相差が基準値を越えたときの
出力により電圧設定器８を介して電圧制御発振器１の入
力電圧を予め定めた値に設定し、これにより電圧制御発
振器１の発振周波数を電圧設定器８での設定電圧に対応
する発振周波数にリセットして再度位相差に応じてスィ
ーブさせる。
第２図はこの発明の第１実施例を示すものである。この
実施例では電圧制御発振器１１の出力を駆動回路１２で
増幅し、これにより整合トランス１３を介して超音波振
動子１４を駆動すると共に、その駆動電流を電流検出器
１５で電圧に変換して、その位相と超音波振動子１４に
加わる電圧の位相との差を位相差検出器１６で検出して
、その位相差に応じた電圧を出力させる。位相差検出器
１６の出力電圧は抵抗１７を介して電圧制御発振器１１
に印加すると共に、コンパレータ１８の非反転入力端子
に印加する。コンパレータ１８の反転入力端子には基準
電圧Ｅｖを印加し、このコンパレータ１８の出力により
抵抗１９を介してＦＥＴ２０のゲートを制御するように
する。ＦＥＴ２０のドレインは抵抗２１を介して電圧制
御発振器１１と抵抗１７との接続点２２に接続し、ソー
スは接地する。
実施例では電圧制御発振器１１の出力を駆動回路１２で
増幅し、これにより整合トランス１３を介して超音波振
動子１４を駆動すると共に、その駆動電流を電流検出器
１５で電圧に変換して、その位相と超音波振動子１４に
加わる電圧の位相との差を位相差検出器１６で検出して
、その位相差に応じた電圧を出力させる。位相差検出器
１６の出力電圧は抵抗１７を介して電圧制御発振器１１
に印加すると共に、コンパレータ１８の非反転入力端子
に印加する。コンパレータ１８の反転入力端子には基準
電圧Ｅｖを印加し、このコンパレータ１８の出力により
抵抗１９を介してＦＥＴ２０のゲートを制御するように
する。ＦＥＴ２０のドレインは抵抗２１を介して電圧制
御発振器１１と抵抗１７との接続点２２に接続し、ソー
スは接地する。
第３図は電圧制御発振器１１の入出力特性を示すもので
、発振周波数は入力端子の増加に応じて高くなる。また
、第４図は位相差検出器１６の入出力特性を示すもので
、横軸は電圧に対する電流の位相差を表わす。この実施
例ではコンパレータ１８における基準電圧Ｅｖを、位相
差がπ／２のときの位相差検出器１６の出力電圧Ｅより
も若干低くする。
、発振周波数は入力端子の増加に応じて高くなる。また
、第４図は位相差検出器１６の入出力特性を示すもので
、横軸は電圧に対する電流の位相差を表わす。この実施
例ではコンパレータ１８における基準電圧Ｅｖを、位相
差がπ／２のときの位相差検出器１６の出力電圧Ｅより
も若干低くする。
次に、第５図に示す超音波振動子１４の位相およびイン
ピーダンスの周波数特性を参照しながら動作を説明する
。
ピーダンスの周波数特性を参照しながら動作を説明する
。
電圧制御発振器１１、駆動回路１２、電流検出器１５お
よび位相差検出器１６は一種のＰＬＬ回路を構成してお
り、電圧■と電流■との位相差が零になるような周波数
で動作するようになっている。ここで位相差が零になる
のはＰ点であり、このときインピーダンスは最も低くな
り、効率良く電力を伝送することができる。回路が安定
に動作しているとき、超音波振動子１４はＰ点で発振を
維持し、この状態ではコンパレータ１８の出力はローレ
ベルでＦＥＴ２０はカットオフ状態にあり、超音波振動
子工４に加わる負荷が多少変動して発振周波数が変化し
ても、ＰＬＬ回路としてフィードバックがかかりＰ点を
目標に追尾発振を行う。
よび位相差検出器１６は一種のＰＬＬ回路を構成してお
り、電圧■と電流■との位相差が零になるような周波数
で動作するようになっている。ここで位相差が零になる
のはＰ点であり、このときインピーダンスは最も低くな
り、効率良く電力を伝送することができる。回路が安定
に動作しているとき、超音波振動子１４はＰ点で発振を
維持し、この状態ではコンパレータ１８の出力はローレ
ベルでＦＥＴ２０はカットオフ状態にあり、超音波振動
子工４に加わる負荷が多少変動して発振周波数が変化し
ても、ＰＬＬ回路としてフィードバックがかかりＰ点を
目標に追尾発振を行う。
この安定状態から急激な負荷変動によって発振周波数が
Ｑ点よりも高い点に移ると、コンパレータ１８の出力は
ハイレベルとなり、ＦＥＴ２０がオンして電圧制御発振
器１１の入力電圧は抵抗１７および２１の比によって決
まる設定電圧となって、位相差がπ／２のときの位相差
検出器１６の出力電圧Ｅよりも低くなる。これにより、
電圧制御発振器１１の発振周波数は設定電圧に対応する
Ｏ点にリセットされ、改めて０点からＰ点を目標に追尾
動作が行われる。
Ｑ点よりも高い点に移ると、コンパレータ１８の出力は
ハイレベルとなり、ＦＥＴ２０がオンして電圧制御発振
器１１の入力電圧は抵抗１７および２１の比によって決
まる設定電圧となって、位相差がπ／２のときの位相差
検出器１６の出力電圧Ｅよりも低くなる。これにより、
電圧制御発振器１１の発振周波数は設定電圧に対応する
Ｏ点にリセットされ、改めて０点からＰ点を目標に追尾
動作が行われる。
したがって、この実施例によれば超音波振動子は常に目
標とする予め設定した０点からＱ点の間の周波数帯域で
、電圧と電流との位相差が最も小さく、インピーダンス
が最小となる周波数で駆動されることになり、効率良く
電力伝送することができる。
標とする予め設定した０点からＱ点の間の周波数帯域で
、電圧と電流との位相差が最も小さく、インピーダンス
が最小となる周波数で駆動されることになり、効率良く
電力伝送することができる。
第６図はこの発明の第２実施例を示すものである。この
実施例では、超音波振動子１４に加わる電圧および電流
検出器１５で検出した駆動電流に対応する電圧を２値化
回路２５および２６でそれぞれ２値化し、それらの出力
をＭＣ４０４４より成る位相差検出回路１６に供給して
位相差に応じた出力電圧を得、これをローパスフィルタ
２７を介して電圧制御発振器１１およびコンパレータ１
８の非反転入力端子にそれぞれ印加するようにしたもの
で、その他の構成は第１実施例と同様である。
実施例では、超音波振動子１４に加わる電圧および電流
検出器１５で検出した駆動電流に対応する電圧を２値化
回路２５および２６でそれぞれ２値化し、それらの出力
をＭＣ４０４４より成る位相差検出回路１６に供給して
位相差に応じた出力電圧を得、これをローパスフィルタ
２７を介して電圧制御発振器１１およびコンパレータ１
８の非反転入力端子にそれぞれ印加するようにしたもの
で、その他の構成は第１実施例と同様である。
この実施例によれば、超音波振動子１４に加わるアナロ
グ電圧および電流検出器１５のアナログ出力をそれぞれ
２値化回路２５および２６で２値化するようにしたので
、処理が容易になるという利点がある。
グ電圧および電流検出器１５のアナログ出力をそれぞれ
２値化回路２５および２６で２値化するようにしたので
、処理が容易になるという利点がある。
以上述べたように、この発明によれば超音波振動子に加
わる電圧と駆動電流との位相差に基いて電圧制御発振器
の発振周波数を制御すると共に、位相差が基準値を越え
たときに電圧制御発振器の発振周波数を予め設定した周
波数にリセットして再度位相差に応じてスイープさせる
ようにしたので、超音波振動子を常に目標とする周波数
帯域で、位相差が最も小さく、かつインピーダンスが最
小となる発振周波数で駆動でき、したがって電力を効率
良く伝送することができる。
わる電圧と駆動電流との位相差に基いて電圧制御発振器
の発振周波数を制御すると共に、位相差が基準値を越え
たときに電圧制御発振器の発振周波数を予め設定した周
波数にリセットして再度位相差に応じてスイープさせる
ようにしたので、超音波振動子を常に目標とする周波数
帯域で、位相差が最も小さく、かつインピーダンスが最
小となる発振周波数で駆動でき、したがって電力を効率
良く伝送することができる。
第１図はこの発明の概念図、
第２図はこの発明の第１実施例を示す図、第３図は第２
図に示す電圧制御回路の入出力特性を示す図、 第４図は同じく位相差検出器の入出力特性を示す図、 第５図は第１実施例の動作を説明するための超音波振動
子の位相およびインピーダンスの周波数特性を示す図、 第６図はこの発明の第２実施例を示す図、第７図は超音
波振動子の位相およびインピーダンスの周波数特性を示
す図である。 １．１１・・・電圧制御発振器 ２．１２・・・駆動回路 ３．１３・・・整合トランス ４．１４・・・超音波振動子 ５．１５・・・電流検出器 ６．１６・・・位相差検出
器７・・・比較器 ８・・・電圧設定器１７
．１９．２１・・・抵抗 １８・・・コンパレータ ２０・・・ＦＥＴ２５．２
６・・・２値化回路 ２７・・・ローパスフィルタ 第３図 第４図 第５図 手 続 補 正 書 昭和６２年１０月 １日 特許庁長官 小 川 邦 夫 殿■、事件の
表示 昭和６２年特許願第１３８９８８号 ２、発明の名称 超音波発振回路 ３、補正をする者 事件との関係 特許出願人 （０３７） オリンパス光学工業株式会社４、代理人 １、明細書第７頁第１３〜１４行のｒＭｃ４０４４より
成る位相差検出回路１６」を「位相差検出器１６」に訂
正する。 ２、図面中第６図を別紙訂正図のとおりに訂正する。
図に示す電圧制御回路の入出力特性を示す図、 第４図は同じく位相差検出器の入出力特性を示す図、 第５図は第１実施例の動作を説明するための超音波振動
子の位相およびインピーダンスの周波数特性を示す図、 第６図はこの発明の第２実施例を示す図、第７図は超音
波振動子の位相およびインピーダンスの周波数特性を示
す図である。 １．１１・・・電圧制御発振器 ２．１２・・・駆動回路 ３．１３・・・整合トランス ４．１４・・・超音波振動子 ５．１５・・・電流検出器 ６．１６・・・位相差検出
器７・・・比較器 ８・・・電圧設定器１７
．１９．２１・・・抵抗 １８・・・コンパレータ ２０・・・ＦＥＴ２５．２
６・・・２値化回路 ２７・・・ローパスフィルタ 第３図 第４図 第５図 手 続 補 正 書 昭和６２年１０月 １日 特許庁長官 小 川 邦 夫 殿■、事件の
表示 昭和６２年特許願第１３８９８８号 ２、発明の名称 超音波発振回路 ３、補正をする者 事件との関係 特許出願人 （０３７） オリンパス光学工業株式会社４、代理人 １、明細書第７頁第１３〜１４行のｒＭｃ４０４４より
成る位相差検出回路１６」を「位相差検出器１６」に訂
正する。 ２、図面中第６図を別紙訂正図のとおりに訂正する。
Claims (1)
- １、超音波振動子に加わる電圧と駆動電流との位相差に
基いて電圧制御発振器の発振周波数を制御して超音波振
動子を駆動するようにした超音波発振回路において、前
記位相差と所定の基準値とを比較する比較器と、前記位
相差が基準値を越えたときの前記比較器の出力に基いて
前記電圧制御発振器の発振周波数を予め設定した周波数
に再設定する手段とを具えることを特徴とする超音波発
振回路。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP62138988A JP2698075B2 (ja) | 1987-06-04 | 1987-06-04 | 超音波発振回路 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP62138988A JP2698075B2 (ja) | 1987-06-04 | 1987-06-04 | 超音波発振回路 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS63304185A true JPS63304185A (ja) | 1988-12-12 |
| JP2698075B2 JP2698075B2 (ja) | 1998-01-19 |
Family
ID=15234859
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP62138988A Expired - Lifetime JP2698075B2 (ja) | 1987-06-04 | 1987-06-04 | 超音波発振回路 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2698075B2 (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH03115880A (ja) * | 1989-09-29 | 1991-05-16 | Nec Corp | 周波数同調機能付送信器 |
| JP2009267510A (ja) * | 2008-04-22 | 2009-11-12 | Denso Corp | 超音波センサ |
Citations (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS5922912A (ja) * | 1982-06-28 | 1984-02-06 | Tdk Corp | 帯電防止膜付き物品の製造方法 |
| JPS6110194A (ja) * | 1984-06-22 | 1986-01-17 | Iseki & Co Ltd | 農作業機における給油装置 |
-
1987
- 1987-06-04 JP JP62138988A patent/JP2698075B2/ja not_active Expired - Lifetime
Patent Citations (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS5922912A (ja) * | 1982-06-28 | 1984-02-06 | Tdk Corp | 帯電防止膜付き物品の製造方法 |
| JPS6110194A (ja) * | 1984-06-22 | 1986-01-17 | Iseki & Co Ltd | 農作業機における給油装置 |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH03115880A (ja) * | 1989-09-29 | 1991-05-16 | Nec Corp | 周波数同調機能付送信器 |
| JP2009267510A (ja) * | 2008-04-22 | 2009-11-12 | Denso Corp | 超音波センサ |
| JP4494493B2 (ja) * | 2008-04-22 | 2010-06-30 | 株式会社デンソー | 超音波センサ |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JP2698075B2 (ja) | 1998-01-19 |
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Legal Events
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|---|---|---|---|
| EXPY | Cancellation because of completion of term | ||
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