RU15461U1

RU15461U1 - DEVICE FOR PIESECERAMIC OR MAGNETOSTRICTION CONVERTER POWER SUPPLY

Info

Publication number: RU15461U1
Application number: RU2000105607/20U
Authority: RU
Inventors: В.А. Яценко
Original assignee: Самарский государственный технический университет
Priority date: 2000-03-06
Filing date: 2000-03-06
Publication date: 2000-10-20

Abstract

Устройство для питания пьезокерамического или магнитострикционного преобразователя, содержащее последовательно соединенные задающий генератор, усилитель мощности, пьезокерамический или магнитострикционный преобразователь, дискриминатор и интегратор, отличающееся тем, что задающий генератор соединен с выходом интегратора, вход которого связан с выходом дискриминатора, причем один вход дискриминатора подключен через фазовращатель к выходу датчика механических колебаний, сопряженного с пьезокерамическим или магнитострикционным преобразователем, а другой вход - к выходу усилителя мощности.A device for powering a piezoelectric ceramic or magnetostrictive transducer containing a serially connected master oscillator, a power amplifier, a piezoceramic or magnetostrictive transducer, discriminator and integrator, characterized in that the master oscillator is connected to the output of the integrator, the input of which is connected to the output of the discriminator, and one input of the discriminator is connected through phase shifter to the output of the sensor of mechanical vibrations associated with piezoceramic or magnetostrictive converter, and the other input to the output of the power amplifier.

Description

Устройство для питания пьезокерамического или магнитострикционного преобразователя.Device for powering a piezoceramic or magnetostrictive transducer.

Полезная модель относится к приборостроению и может быть использована для питания пьезокерамических и магнитострикционных преобразователей.The utility model relates to instrumentation and can be used to power piezoelectric and magnetostrictive transducers.

Известно устройство для питания пьезокерамического преобразователя, содержащее задающий генератор, усилитель мощности, пьезокерамический преобразователь, с которым сопряжён датчик механических колебаний, блок цифровой памяти, дополнительный генератор и схемы, позволяющие автоматически поддерживать частоту генератора около резонансной частоты преобразователя 1.A device for powering a piezoelectric transducer containing a master oscillator, a power amplifier, a piezoceramic transducer, which is coupled to a mechanical vibration sensor, a digital memory unit, an additional generator and circuits that automatically maintain the generator frequency near the resonant frequency of the transducer 1.

Наиболее близким по технической сущности является устройство автоматической подстройки частоты ультразвукового генератора, содержащего задающий генератор, усилитель мощности, преобразователь электрических колебаний в механические, детектор, датчик сигнала ошибьси, дифференциальный интегрирующий усилитель и источник модулирующего сигнала 2.The closest in technical essence is a device for automatically adjusting the frequency of an ultrasonic generator containing a master oscillator, a power amplifier, a converter of electrical vibrations into mechanical oscillations, a detector, an error signal sensor, a differential integrating amplifier and a modulating signal source 2.

Недостаток этих устройств - невысокая точность подстройки частоты на резонансную частоту преобразователя, так как при работе данных схем для определения вершины резонансной кривой необходимо периодическое отклонение частоты задающего генератора от истинной резонансной частоты.The disadvantage of these devices is the low accuracy of tuning the frequency to the resonant frequency of the converter, since when working with these circuits, it is necessary to periodically deviate the frequency of the master oscillator from the true resonant frequency to determine the peak of the resonance curve.

Целью полезной модели является повыщение эффективности путём повышения точности автоподстройки на резонансную частоту пьезокерамического или магнитострикционного преобразователя.The purpose of the utility model is to increase efficiency by increasing the accuracy of auto-tuning to the resonant frequency of a piezoceramic or magnetostrictive transducer.

г и о о 1r and o about 1

ivi. кл. э Jrl UJ L 7/00 В 06 В1/06 В 06 В1/08ivi. class e Jrl UJ L 7/00 V 06 V1 / 06 V 06 V1 / 08

управляемый интегратором, причем вход интегратора подключен к выходу фазового детектора, один вход которого связан через фазовращатель с выходом датчика механических колебаний, а другой вход - с выходом усилителя мощности.controlled by the integrator, and the integrator input is connected to the output of the phase detector, one input of which is connected through the phase shifter to the output of the sensor of mechanical vibrations, and the other input to the output of the power amplifier.

На фиг. 1 изображена структурная схема устройства.In FIG. 1 shows a block diagram of a device.

Устройство содержит последовательно соединённые управляемый напряжением задающий генератор 1, усилитель 2 мощности, выход которого связан со входом пьезокерамического преобразователя 3 и с одним из выходов дискриминахора 4, состоящего из фазового детектора 5 и фильтра низких частот 6, интегратор 7. Устройство содержит также датчик 8 механических колебаний и фазовращатель 9.The device comprises series-connected voltage-controlled master oscillator 1, power amplifier 2, the output of which is connected to the input of the piezoceramic transducer 3 and to one of the outputs of the discriminator 4, consisting of a phase detector 5 and a low-pass filter 6, an integrator 7. The device also contains a mechanical sensor 8 oscillations and phase shifter 9.

Устройство работает следующим образом. При включении питания сигнал с задающего генератора 1 переменного напряжения через усилитель мощности 2 подаётся как возбуждающее напряжение на рабочий электрод пьезокерамического преобразователя 3. Первоначально устанавливается значение собственной частоты задающего генератора 1, близкое к значению рабочей резонансной частоты пьезокерамического преобразователя 3. При возбуждении пьезокерамического преобразователя 3 появляется опорный сигнал с контрольного электрода датчика 8 механических колебаний, сопряжённого с пьезокерамическим преобразователем 3, причём в момент резонанса разность фаз между опорным и возбуждающим переменным напряжениями составляет 90°. Для достижения резонанса предварительно при помощи фазовращателя 9 схема настраивается таким образом, чтобы амплитуда механических колебаний пьезокерамического преобразователя 3 оказалось максимальной. При этом напряжение на выходе дискриминатора 4 становится равным нулю.The device operates as follows. When the power is turned on, the signal from the master oscillator 1 of the alternating voltage through the power amplifier 2 is supplied as an exciting voltage to the working electrode of the piezoelectric transducer 3. Initially, the natural frequency of the master oscillator 1 is set close to the value of the working resonant frequency of the piezoceramic transducer 3. When the piezoceramic transducer 3 is excited, reference signal from the control electrode of the sensor 8 of mechanical vibrations associated with piezoceramic them converter 3, and in the resonance the phase difference between the reference variable and the exciting voltage is 90 °. To achieve resonance, using a phase shifter 9, the circuit is preliminarily tuned so that the amplitude of the mechanical vibrations of the piezoceramic transducer 3 is maximum. When this voltage at the output of the discriminator 4 becomes equal to zero.

Пусть в какой-то момент времени произойдёт изменение резонансной частоты пьезокерамического преобразователя 3. Это приведёт к отклонению разности фаз между возбуждающим и опорным напряжением от 90 вследствие чего на выходе фазового детектора 5 появится отличное от нуля напряжения сLet the resonant frequency of the piezoelectric transducer 3 change at some point in time. This will lead to a deviation of the phase difference between the exciting and reference voltages from 90, as a result of which a non-zero voltage appears at the output of the phase detector 5

соответствующим знаком. Это напряжение через фильтр низких частот 6 подаётся навходappropriate sign. This voltage through the low-pass filter 6 is input

интегратора 7, на выходе которого появляется напряжение сигнала рассогласования. Далее это напряжение с выхода интегратора 7 изменяет частоту задающего генератора 1 до тех пор, пока сдвиг фаз между опорным и возбуждающим напряжением не будет равен 90. Этим самым достигается возбуждение колебаний пьезокерамического преобразователя 3 на резонансной частоте.integrator 7, the output of which appears the voltage of the error signal. Further, this voltage from the output of the integrator 7 changes the frequency of the master oscillator 1 until the phase shift between the reference and exciting voltage is equal to 90. This ensures the excitation of oscillations of the piezoceramic transducer 3 at the resonant frequency.

Описанная выше схема относится к устройству для питания пьезокерамического преобразовате.пя. Устройство для питания магнитострикционного преобразователя имеет такие же структурную схему и принцип работы. Отличие заключается в том, что в рассмотренной схеме пьезокерамический преобразователь заменяется на магнитострикционный преобразователь и, таким образом, напряжение от усилителя мощности 2 поддаётся на возбуждающую обмотку магнитострикпионного преобразователя 3.The circuit described above relates to a device for powering a piezoceramic transducer. A device for powering a magnetostrictive transducer has the same block diagram and principle of operation. The difference lies in the fact that in the considered circuit the piezoceramic transducer is replaced by a magnetostrictive transducer and, thus, the voltage from the power amplifier 2 is supplied to the exciting winding of the magnetostrictive transducer 3.

Как было показано выше, предложенная структурная схема устройства для питания пьезокерамического преобразователя обеспечивает более точную автоподстройку на резонансную частоту пьезокерамического или магнитострикпионного преобразователя за счёт наличия контрольного сигнала датчика механических колебаний, фаза и частота которого определяется частотой пьезокерамического или магнитострикционного преобразователя, а также интегратора напряжения, введённого в цепь обратной связи узла подстройюн частоты.As shown above, the proposed block diagram of a device for powering a piezoelectric ceramic transducer provides more accurate auto-tuning to the resonant frequency of a piezoelectric ceramic or magnetostrictive transducer due to the presence of a control signal from a mechanical vibration sensor, the phase and frequency of which is determined by the frequency of the piezoelectric ceramic or magnetostrictive transducer, as well as the voltage integrator introduced in the feedback loop of the node, I adjust the frequency.

Источники информации;Sources of information;

1.А. с. № 1000120, В06В1/06, Бюлл. № 8, 1983 г.1.A. with. No. 1000120, B06B1 / 06, Bull. No. 8, 1983

2.А. с. № 1581531, Н0317/00, В06В1/06, Бюлл. №27, 1990 г.2.A. with. No. 1581531, Н0317 / 00, В06В1 / 06, Bull. No. 27, 1990

Claims

A device for powering a piezoelectric ceramic or magnetostrictive transducer containing a serially connected master oscillator, a power amplifier, a piezoceramic or magnetostrictive transducer, discriminator and integrator, characterized in that the master oscillator is connected to the output of the integrator, the input of which is connected to the output of the discriminator, and one input of the discriminator is connected through phase shifter to the output of the sensor of mechanical vibrations associated with piezoceramic or magnetostrictive converter, and the other input to the output of the power amplifier.