RU2003238C1

RU2003238C1 - Electroacoustic piezoconverter

Info

Publication number: RU2003238C1
Authority: RU
Inventors: Валерий Михайлович Шарапов; Сергей Петрович Варавка; Николай Викторович Кононцев; Борис Николаевич Черных; И Борисовна Чудаева; Елена Валериевна Шарапова
Original assignee: Валерий Михайлович Шарапов
Priority date: 1992-06-04
Filing date: 1992-06-04
Publication date: 1993-11-15

Abstract

Использорзние устройства дл преобрэзооа- ни электрической энергии в механическую звуковую Сущность изобретени преобразователь содержит металлическую мембрану и пьезотранс- форматор, закрепленный на мембране со стороны его общего электрода Входной и выходной электроды пьезотрансформатора выполнены симметричными относительно центральной оси пьезотрансформатора Каждый из них имеет выступ и впадину в центральной части Выступы входного и выходного электродов размещены во впадинах выходного и входного электродов соответственно 2 илUseful devices for converting electrical energy into mechanical sound The protrusions of the input and output electrodes are located in the troughs of the output and input electrodes nno 2 il

Description

Изобретение относитс к электроакустике , в частности к устройстоэм длл преоб- рэзооани электрической энергии в механическую.The invention relates to electroacoustics, in particular to a device for converting electrical energy into mechanical energy.

Известны электроакустические преобразователи , содержащие биморфные пьезо- злементы.Electroacoustic transducers containing bimorph piezoelectric elements are known.

Известны также электроакустический преобразователь, содержащий два биморф- иых пьезоэлемеита, каждый из которых состоит из металлической пластины и пьезоэлемеита с двум электродами. Биморфные пьезоэлементы скреплены друг с другом таким образом, что образуют между собой замкнутый объем.An electroacoustic transducer is also known, comprising two bimorphs of piezoelemeitis, each of which consists of a metal plate and piezoelemeite with two electrodes. Bimorph piezoelectric elements are bonded to each other in such a way that they form a closed volume.

Указанные преобразователи благодар наличию двух пьезоэлементов и акустической св зи между ними могут работать в автогенераторной схеме возбуждени , когда одни мз пьезоэлементов подключаетс ко входу усилител , а второй - к выходу (так называема схема Колпитца). Недостатком этого преобразовател вл етс сравнительна сложность конструкции, св занна с наличием двух биморфных пьозоэламентов.These transducers, due to the presence of two piezoelectric elements and acoustic coupling between them, can operate in a self-excited excitation circuit, when one of the piezoelectric elements is connected to the input of the amplifier and the second to the output (the so-called Kolpitz circuit). The disadvantage of this transducer is the comparative design complexity associated with the presence of two bimorphic piezo elements.

Известен электроакустический пьезоп- рсобразователь, содержащий металлическую мембрану и дисковый пьезо трансформатор, на одной поверхности которого расположены с зазором друг относительно друга входной и выходноГ электроды, а на другой общий электрод , причем пьезотрансформатор закреплен нл мембране со стороны общего электроды.An electroacoustic piezoelectric transducer is known, comprising a metal membrane and a disk piezoelectric transformer, on one surface of which the input and output electrodes are gaped relative to each other, and on the other common electrode, the piezotransformer being fixed to the membrane on the side of the common electrodes.

Указанный преобразователь наиболее близок по совокупности признаков и выбран в качестве прототипа.The specified Converter is the closest in combination of features and is selected as a prototype.

Целью изобретени вл етс улучшение условий возбуждени преобразовател в автогенераторной схеме.An object of the invention is to improve the excitation conditions of a converter in a self-oscillating circuit.

Поставленна цель в электроакустическом пьезопреобразователе достигаетс за счет того, что входной и выходной электроды расположены симметрично относительно центральной оси пьезотрансформатора и каждый из них имеет выступ и впадину в центральной части, причем выступы входного и выходного электродов размещены во впадинах выходного и входного электродов соответственно.The goal in the electro-acoustic piezoelectric transducer is achieved due to the fact that the input and output electrodes are located symmetrically with respect to the central axis of the piezotransformer and each of them has a protrusion and a depression in the central part, and the protrusions of the input and output electrodes are located in the troughs of the output and input electrodes, respectively.

На фиг.1 показан первый вариант выполнени преобразовател согласно изобретению; на фиг.2 - второй вариант выполнени преобразовател согласно изобретению .Figure 1 shows a first embodiment of a converter according to the invention; Fig. 2 is a second embodiment of a converter according to the invention.

Преобразователь содержит пьезотрансформатор 1 и металлическую мембрану 2.The transducer contains a piezotransformer 1 and a metal membrane 2.

Пьезотрансформатор 1 имеет входной электрод 3, выходной электрод 4 и общий электрод 5.The piezotransformer 1 has an input electrode 3, an output electrode 4, and a common electrode 5.

Зазор между электродами 3 и 4 минимальный ( 0,5 мм), обусловлен только технологическими факторами. На электродах 3 и 4 имеютс выступы 7. Форма выступа (см. фиг.1) выполнена в виде сегмента круга диаметром d, D - диаметр пьезоэлемента.The gap between the electrodes 3 and 4 is minimal (0.5 mm), due only to technological factors. On the electrodes 3 and 4 there are protrusions 7. The shape of the protrusion (see Fig. 1) is made in the form of a circle segment with a diameter of d, D is the diameter of the piezoelectric element.

На фиг,2 изображен вариант, в котором выступы выполнены в виде пр моугольников .Fig. 2 shows a variant in which the protrusions are made in the form of rectangles.

Преобразователь работает следующим образом. Входной электрод 3 подключаетс The converter operates as follows. Input electrode 3 is connected

ко входу усилител (на чертеже не показан), а выходной электрод 4 к выходу усилител . Общий электрод 5 подключаетс к общему проводу усилител . В схеме возникают колебани на резонансной частоте преобразовател .to the input of the amplifier (not shown in the drawing), and the output electrode 4 to the output of the amplifier. The common electrode 5 is connected to a common wire of the amplifier. Oscillations occur at the resonant frequency of the converter in the circuit.

Как известно, дл возбуждени автогенератора должно соблюдатьс условиеAs is known, in order to excite the oscillator, the condition

2525

ЧусChus

Кос 1,Kos 1,

где Кус , Кос - комплексные коэффициенты передачи усилител и цепи обратнойwhere Kus, Kos are the complex transfer coefficients of the amplifier and the feedback circuit

св зи (ОС).communications (OS).

Дл автогенератора с пьезотрансфор- матором в цепи ОС желательным, очевидно, вл етс работа пьезотрансформатора в режиме холостого хода, что обеспечивает минимальные энергозатраты в цепи ОС (т.е. минимум энергопотреблени ,несв занного с акустическим излучением преобразовател , т.е. экономичность преобразовател ). Этого можно достичь увеличива входное сопротивление усилител или уменьша выходное сопротивление пьезотрансформатора . Кроме того, очевидно, желательным вл етс увеличение коэффициента передачи пьезотрансформатора Кпер, что ускор етFor an autogenerator with a piezotransformer in the OS circuit, it is obviously desirable that the piezotransformer operates in idle mode, which ensures minimal energy consumption in the OS circuit (i.e., the minimum power consumption associated with the acoustic radiation of the transducer, i.e., the cost-effectiveness of the transducer ) This can be achieved by increasing the input impedance of the amplifier or by reducing the output impedance of the piezotransformer. In addition, it is obviously desirable to increase the transmission coefficient of the Kper piezotransformer, which speeds up

переходный процесс, позвол ет упростить схему усилител , снизить энергозатраты.transient process, allows to simplify the amplifier circuit, reduce energy consumption.

Итак, техническим эффектом данного изобретени вл етс улучшение условий возбуждени преобразовател в схеме автогенератора , что достигаетс за счет уменьшени выходного сопротивлени пьезотрансформатора и увеличени Кпер.Thus, the technical effect of the present invention is to improve the excitation conditions of the converter in the oscillator circuit, which is achieved by reducing the output resistance of the piezotransformer and increasing the Nper.

(56) Авторское свидетельство СССР №813346, кл, Н 04 R 17/00. 1981.(56) Copyright certificate of the USSR No. 813346, class N 04 R 17/00. 1981.

Проспект ф. Taiyoyuden products, Piezo Acoustic, 1983 г,Prospect f. Taiyoyuden products, Piezo Acoustic, 1983

Claims

The claims

An electro-acoustic piezoelectric transducer containing a metal membrane and a disk piezotransformer, with the input and output electrodes with a gap relative to each other, and a common electrode on the other surface, the piezotransformer being attached to the membrane on the side of the common electrode, different the fact that the input and output electrodes are located symmetrically with respect to the central axis of the piezotransformer and each of them has a protrusion and a depression in the central part, and the protrusions of the input and yhodnogo electrodes are arranged in the depressions of the output and input electrodes, respectively.

J

tg

; s

Ј

figure 1