SU862846A3 - Пьезоэлектрический выключатель - Google Patents

Description

Изобретение относитс  к пьезотех нике в частности к пьезоэлектричес ким, выключател м, и может быть испол зовано в качестве датчика включени : или выключени  в электронных схемах автоматики. Известны пьезоэлектрические выклю чатели, основным элементом которых  вл етс  пьезоэлемент в виде пластины с электродами fl. Под действием приложенной силы пьезоэлемент деформируетс  и за счет пьезоэффекта на электродах возникает электрический сигнал. I Известен, в частности, пьезоэлектрический выключатель, содержащий преобразователь, выполненный в виде пластины из пьезокеракшческого материгша , снабженной электродами наее противоположных сторонах, плоскости которых перпендикул рны направлению пол ризации, и выводами дл  подключени  нагрузки таким образом, что стороной приложени  давлени   вл .етс  торцова  поверхность преобразовател  2 . Недостатком известного выключател   вл етс  чувствительность преобра зовател  к более или менее кратковременно возникающим температурным изменени м; он способен реагировать на изменени  температуры окружающей среда точно так же, как и на воздействующие по назначению силы давлени . В результате может возникать ложное срабатывание. Кроме того, поскольку пластина преобразовател  имеет относительно малую толщину, при чреэмерном или не соответствующем по направлению воздействии, могут возникать неконтролируемые искажени  выходного сигнала. Целью изобретени   вл етс  повышение помехоустойчивости путем исключени  ложного срабатывани  при изменений температуры. Поставленна  цель достигаетс  тем, что в пьезоэлектрическом выключателе, содержащем преобразователь,выполненный в виде пластины из пьезокерамического материала, снабженной электродами На ее противоположных сторонах, плоскости которых перпендикул рны направлению пол ризации, и выводами дл  подключени  нагрузки таким образом, что стороной приложени  давлени   вл етс  торцова  поверхность преобраэовател , пластина преобразовател  пол -, ризована в нижней части, противоположной торцу приложени  давлени ;

ерхн   непол ризованна  часть пластиы снабжена дополнительными электродаи , образующими емкость, включенную с резисторами нагрузки в схему запиани  высоких частот.

Пол ризованна  часть пластины с электродами, образующа  емкость, включена в схему запирани  низких частот .

Пластина преобразовател  снабжена элементами жесткости, выполненными в виде слоев из пластмассы, нанесенных на боковые стороны пластины .

На фиг. 1 показан предлагаемый пьезоэлектрический выключатель; на фиг. 2 - преобразователь; на фиг. 3 - электрическа  схема включени  преобразовател ; на фиг. 4 - эквивалентна  электрическа  схема включени  пьезоэлектрического выключател .

Пьезоэлектрический выключатель (фиг. 1) содержит корпус 1 с опорной плитой 2, внутри которого в элементах креплени  3 и 4 установлен преобразователь, выполненный в виде пьезокерамической пластины 5, снабженной парными электродами 6 и 7. Пьезопластина-оснащена элементами жесткости 8, выполненными в виде слоев из пластмассы на противоположных поверхност х пластины. Выключатель Может крепитьс  при помощи выступов 9 с выемками 10. Электроды имеют 11, с помощью которых могут соедин Аьс  с электрической схемой. Направление рабочего воздействи  на выключатель показано стрелкой F.

Преобразователь {фиг. 2) выполнен в виде пьеэокерамической пластины 5, имеющей размер, HxExd, где Н - высота , t - ширина, ad- толщина пластины . На пластине размещены электроды б и 7.

В качестве материала пластины может использоватьс , например, титанат бари  и свинцевотитановый цирконат с добавками, улучшающими пьезоэлектрические свойства.

Пластина 5 пол ризована только в зоне электродов 7, благодар  чему образуетс  активна  область преобразовател  (на фиг. 2 - размер h).

В зоне электродов 6 пластина не пол ризована и образует пассивную област Ь преобразовател . Направление пол ризации показано стрелками.

При силе нажима пальцем наиболее благопри тные значени  лежат в пределах 3-30 мм, значение ; Н примерно на пор док больше значени  d, а размер d предпочтительно менее 0,S мм, причем нижний его предел ограничен технологическими возможност ми изготовлени  керамической пластины.

Пассивна  область пластины преобразовател  служит теплоизол тором , поэтому тело преобразовател  изолировано от быстрых изменений температуры. Благодар  этому термонапр жение нарастает значительно медленее, чем пьезоэлектрическое пое лезное напр жение.

Электронна  схема, пригодна  дл  работы с пьезоэлектрическим выключателем (фиг. 3 и 4), содержит резистор 12 который совместно с емкос- тью 13, образованной электродами 7,

составл ет фильтр низких частот дл  закорачивани  медленных сигналов, вызванных изменением температуры, а также транзисторы 14 и 15 дл  усилени  полезного сигнала до величины, достаточной дл  срабатывани 

исполнительного устройства 16, например электромеханического реле. Кроме того, схема содержит резистор 17, который совместно с емкостью 18, образованной электродами 6, служит схемой запирани  высокочастотных импульсов напр жени , которые могут возникать при сильных сотр сени х выключател . Высокочастотные импульсы при этом .

5 практически замыкаютс  на землю, в

то врем  как полезный сигнал, частота которого зйачительно ниже, беспреп тственно проход т на вход транзистора 14.

« Таким образом, благодар  тому, что пластина пьезопреобразовател , снабженного электродами, пол ризована только в нижней части, противоположной торцу, к которому приложено рабочее воздействие, повышаетс  помехоустойчивость пьезокерамического выключател  за счет исключени  возможности ложного срабатывани  как от изменени  температуры, так и от вибраций.

Claims (2)

1.Пьезоэлектрический выключатель, содержащий преобразователь, выполненный в виде пластины из пьезокерамического материала, снабженной электродами на ее противоположных сторонах, плоскости которых перпендикул рны направлению пол ризации, и выводами дл 

подключени  нагрузки таким образом, что .стороной приложени  давлени   вл етс  торцова  поверхность преобразовател , отличающийс  тем, что,с целью, повышени  помехоустойчивости путем исключени  ложного

срабатывани  при изменении температуры , пластина преобразовател  пол ризована в нижней части, противоположной торцу приложени  давлени .

2.Выключатель по п.1,о т л и чающийс  тем, что верхн   ,

непол ризованна  часть пластины снабжена дополнительными электродами, образующими емкость, включенную с резисторами нагрузки в схему запирани  высоких частот.