Устройство для автоматической подстройки максимальной амплитуды колебаний пьезокерамического преобразователя вибродвигателя

Союз Советских Социалистических Республикнюматвт Гав удврстввнеий СССР во двлвн нзабрвтв и открытий(12) Автор изобретения А,-В, А. 71) Заявител аунасский политехнический институ нтанаса Снечкуса 54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ АВТОМАТИЧЕСКОЙ ПОДСТРОЙКИ МАКСИМАЛЬНОЙАМПЛИТУДЫ КОЛЕБАНИЙ ПЬЕЗОКЕРАМИЧЕСКОЕО ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЯВИБРОДВИГАТЕ ЛЯИзобретение относится к областиприборостроения и может быть использовано для питания пьезоэлектрических и магнитострикционных преобразователей вибродвигателей.Известен пьезоэлектрический преобразователь,предназначенныйдляпреобразования электрической энергии в механическуюпри помощи высокочастотных колебаний исодержащий пьезокерамический элемент,.сопряженный с магнитострикционным резо- Онатором и исполнительным элементом ЫОднако это устройство не обеспечивает максимальной амплитуды колебанияэлемента, передающего колебания пьезокерамического преобразователя к исполнительному органу,Наиболее близким по техническойсущности к предлагаемому являетсяустройство для автоматической стабилизации амплитуды колебаний магнитостриктора, содержащее генератор переменного напряжения, который черезусилитель мощности подключен к пьезькерамическому преобразователю, и датчик механических колебаний, подсоединенный .к усилителю 12,Однако это устройство не обесне чивае 1автоматическойподстройкимаксимальнойамплитудыколебаниймагнитостриктора.Белью изобретения является повыщение точности подстройки.Поставленная цель достигается тем,что устройство содержит четырехдиодныйключ, коммутатор, пиковый формирователь, схему И-НЕ, транзисторный усилитель, обмотку управления, конденсаторт причем к выходу усилителя подсоединен параллельно чатырехдиодный ключ,компаратор и пиковый формирователь,выход которого через схему И-.НЕ подключен к входу стробировапия четырехдиодного ключа, подсоединенного к точке соединения конденсатора, второговхода компаратора и базы транзистора,в коллекторной цепи которого включна обмотка управления, сопряженная собмоткой индуктивнооти резонансногоконтура генератора переменного напряжения, а выход компаратора подсоединен ко второму входу схемы И-НЕ.На фиг. 1 представлена электричес кая схема устройства; на фиг. 2 - временные диаграммы его работы; на фиг. 3 - вид резонансной кривой пъеэокерамического преобразователя.Генератор переменного напряжения 1 через усилитель мощности 2 подключен к пьезокерамическому преобразователю 3, через концентратор 4 упруго сопряженному с ротором 5 вибродвигателя. Датчик механических колебаний 6 через усилитель 7 подключен к . четырехдиодному ключу 8, пиковому формирователю 9 и компаратору 10, который через схему И-НЕ 11 подключен к стробирую щему входу ключа. Выход ключа подсоединен к конденсатору 12, второму входу коМпаратора и базе транзистора 13, . в коллекторной цепи которого включена обмотка 14 управления, сойряженная с обмоткой индуктивности 15 генератора. К эмиттеру транзистора 13 подключен амиттерный резистор 16.Устройство работает следующим образом.Сигнал с генератора 1 переменного напряжения через усилитель 2 мощности подается на пьезокерамический йреобраэователь 3. Пьезокерамический преобразователь из-за обратного пьезоэффекта совершает продольные колебания, амплу- туда которых усиливается при помощи концентратора 4, упруго сопряженного с ротором 5 вибродвйгателя. Ротор 5 на чинает вращаться с определенной угловой скоростью, пропорциональной амплитуде колебаний ,концентратора 4, а тем самым и пьезокерамического преобразователя 3. Сигнал механических колебаний концентратора 4 с датчика 6 через усилитель 7 подается на входы четырехдиодного ключа 8, пикового формирователя 9 и компаратора 10. Пиковый Формирователь 9 формирует короткий импульс на каждый период входного сигнала йри достижений его пиково го значения (см. фиг. 2 а). Сигнал формирователя 9 через схему И-НЕ 11 открывает четырехдиодный ключ 8, и конденсатор 12 заряжается до мгновенного значения амплитуды сигналана выходе усилителя 7. Напряжение конденсатора 12, подключенного к базе транзистора 13, соответствует определенному его коллекторному току, про 1 О 844ходящему через обмотку 14 управления и эмиттерный резистор 16. Ток через обмотку 14 управления пропорционален магнитной проницаемости Ферромагнич ного сердечника, ча котором вместе намотаны обмотки 14 и 15. При изменении магнитной проницаемости сердечника меняется индуктивность 1. обмотки 15, которая выражается следующей формулой: где Ж - количество винтов;- средняя длина магнитной сивРловой линии.Изменение индуктивности 1 обмотки15, включенной в резонансный контургенератора 1 переменного напряжения,способствует синхронному изменениюего частоты генерируемых колебаний.Каждый раз, когда амплитуда сигналаколебаний концентратора 4 с выходаусилителя 7(см. фиг. 2 а) превышаетамплитудунапряжения конденсатора 12,компаратор 10 формирует положительный импульс (см. фиг, 2,б), открывающий схему И-НЕ и тем самым разрешающий проход сигнала формирователя 9,открывающего ключ 8. Наибольшаяамплитуда колебаний концентратора 4при резонансе соответствует частотегенератора 1 на определенную величинурассогласованияДщ относительно резонансной частоте системы: пьезокерамический преобразователь 3 - концентратор 4 - усилитель 7(см. фиг. 3, точка А).При этом амплитуда напряжения конден-сатора 12 превышает амплитуду сиг-,нала на выходе усилителя 7 и отрицательный уровень сигнала на выходе ком. паратора 10 поддерживает закрытойсхему И-НЕ 11, которая не пропускаетимпульсов формирователя 9. Конденсатор 12 разряжается через транзистор13 с постоянной времени = БС, значительно большей периода сигнала генератора 1. С разрядом конденсатора 12меняется ток через обмотку 14 управления, а тем самым и индуктивностьобмотки 15, так, что частота генератора 1 приближается к резонанснойчастоте Фо преобразователя 3 с концентратором 4. Когда амплитуда сигналаусилителя 7 превышает амплитуду на648284 1 О иг.У Фиг. ГСоставитель В. ПироговРедактор Т. Иванова Техред И. Асталош 1 орр Васили 584 Подписиного комитета СССРй и открытийЖ:-35, Рауиская наб. Заказ 429/8ВНИИА Тираж И Государств лам изобрете 3035, Мссквилиал П 11 П жгород, ул. Проектная,ент пряжения конденсатора 12 (см. фиг, 3, точка В), сигнал компаратора 10 открывает схему 11 и происходит подзаряд конденсатора 12.Таким образом, устройство обеспе чивает автоматическую подстройку часточъ генератора 1 в зоне резонанс ной частоты преобразователя 3 и концентратора 4, тем самым обеспечивая наибольшую угловую скорость вращения ротора 5 при изменении режима работы вибродвигателя, а также при замене пьезокерамического преобразователя 3,формула изобретения Устройство для автоматической подстройки максимальной амплитуды колебаний пьезокерамического преобразо 20 вателя вибродвигателя, содержашее генератор переменного напряжения, который через усилитель мощности подключен к пьезокерамическому преобразо-.вателю, и датчик механических колеба- - ний, подсоединенный к усилителю, о тл и ч а ю ш е е с я тем, что, с целью повышения точности подстройки, оно содержит четырехдиодный ключ, компаратор, пиковый формирователь, схему И-НЕ, транзисторный усилитель, обмот ку управления, конденсатор, причем к выходу усилителя подсоединен параллельно четырехдиодный ключ, компаратор и пиковый формирователь, выход которого через схему И-НЕ" подключен к входу стробирования четырехдиодного ключа, подсоединенного к точке соединения конденсатора, второго входа компаратора и базы транзистора, в коллекторной цепи которого включена обмотка управления, сопряженная с обмоткой индуктивности резонансного контура ге нератора переменного напряжения, а выход компаратора подсоединен ко второму входу схемы "И-НЕ.Источники информации, принятые во внимание при экспертизе1. Патент США 1 Ф 3474267,кл. 310-8.1, 1967.2. Авторское свидетельство СССР % 307817, кл. В 06 В 1/08 т 1968