Устройство для питания пьезокерамического преобразователя вибродвигателя

ОП ИСАНИЕИЗОБРЕТЕНИЯК АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ ж 739671 Союз СоветскикСоциалистическиеРеспублик(6 ) Дополнительное к авт, свил-ву (22) Заявлено 07.03.78 (21) 258 18-25 Н 01 Е 41/10 Н 02 М 11/00 с присоединением заявк деретееииый камите СССР(23) Приоритет Опубликовано 05.06.80. Бюллетень2 ео делам иэебретеии и еткрытий(088.8) Дата опубликования описания 09.06.80 72) Авторы изобретения. В В. В. Ж ка аявитель УСТРОЙСТВО ПРЕДЛЯ ПИТАНИЯ ПЬЕЗОКЕРАМИЧЕСКОГ РАЗОВАТЕЛЯ ВИБРОДВИГАТЕЛЯаунасский политехничес Изобретение относится к приборостроенйю и может быть использовано для питания пьезокерамических и магнитострикционных преобразователей вибродвигателей.Известно устройство для автоматической стабилизации амплитуды колебаниймагнитостриктора, содержащее генераторпеременного напряжения, который черезусилитель мощности подключен к пьезокерамическому преобразователю и датчик1 Омеханических колебаний, подсоединенныйк усилителю 1.Недостатком известного устройства является сложность электронной схемы управления.Известно устройство для питания пьеэокерамического преобразователя вибродвигателя, содержащее генератор переменного напряжения, четырехдиодный мост,конденсатор, подключенный к базе транзистора, и пьезокерамический преобразователь,сопряженный с ротором 2,едостаток известного устройства сов низкой точности подстройки максинститут им. Антанаса Снечкус мальной амплитуды м ескт ний преобразователя и сложност ической схемы.Белью изобретения является повышение точности подстройки максимальнойамплитуды механических колебаний преобразователя и упрощение электрической схемы.Поставленная пель достигается тем, что в устройство введены усилитель мощности, согласующий трансформатор, два диода, резистор, а обкладки пьезокерамического преобразователя разделены на два идентичных сектора, один из которых через согласующий трансформатор подсоединен к выходу усилителя мощности, а другой сектор подключен параллельно ко входу усилителя мощности и одной диагонали моста, другая диагональ которого включена между общей шиной и коллектором транзистора, база которого подсоединена к конденсатору и двум последовательно соединенным диодам, общая точка соединения ,которых через резистор подключена к выходу усилителя мощности.Изобретение поясняется чертежом, Усилитель мощности 1 через согласующий трансформатор 2 йодключен к пьезо- " керамическому преобразователю 3, обкладки которого разделены на секторы 4, 8.Преобразователь 3 упруго сопряжен с ротором 6 вибродвигателя. Обклацки 4 подключены ко входу усилителя 1 и одной диагонали четырехдиодного моста 7, другая диагональ которого включена между общей 10 шиной и коллектором транзистора 8, база которого подключена к койденсатору 9 и последовательно соединенным диодам 10, 11, Общая точка соединения диодов 10, 11 через резистор 12 подсеединена к выходу усилителя 1.Устройство работает следующим образом.При включении устройства сигнал с 20усилителя мощности 1 через согласующийтрансформатор 2 подается к обкладкам 5пьезокерамического преобразователя 3,поляризованного в поперечном направлениии из-за обратного пьезоэффекта возбуждает в нем продольные механические,колебания с резонансной частотой. Йеформация8 пьеэокерамического элемента выражается следующей формулой305 =5 тдО, (1)где 5. - постоянная упругости, Т - упругое напряжение, .4 - пьезоэлектрический модуль,О - электрическое поле. 35Абсолютную продольную деформациюЬВ поляризованной в поперечном направлении пластинки можно выразить следующим образомье- б 040о (2)где 9 - длина, Ь - толщина пьеэокера мического преобразователя, к - коэффициент, учитывающий его процольную нагрузку при резонансных колебаниях, что имеет 45место в нашем случае, амплитуда деформации (или механических колебаний) возрастает Ц раз, т,е.е34 Ь 41 .(3) 50где Я 4 механическая добротность нагруженной пластинки.Один конец преобразователя 3 взаимодействует с ротором 6, и из-за сил сухо-, го трения сообщает ему момент вращения, .а другим концом воздействует на вторую половину преобразователя 3 и из-за пря 1 4мого пьезоэффекта на электродах 4 появляется сигнал, амплитуда которого будет2Е= р-Ь 6,(4) где и - диэлектрическая индукция, Я5 диэлектрическая проницаемость, Ь - пьезоэлектрическая постоянная деформации.Из формулы (4) следует, что напряже- ние на электродах 4 пьезокерамического преобразователя 3 при резонансных колебаниях будет пропорциональнымЕьЬ О ь, (5) где Ц - добротность сектора 4 преобразователя 3. При равных импедансах нагрузки преобразователя 3 с обоих концовО=Ч,=9Вставляя формулу (3) в выражение (5) получаем, что напряжение на электродах 4, являющееся практически напряжением положительной обратной связи, будет пропорциональным(6)Получается, что напряжение. обратной связи пропорционально Цчто означает двойную селективность подстройки максимальной амплитуды колебаний пьеэокерамического преобразователя,В начальный момент, при включении, питания устройства транзистор 8 является закрытым, а темсамым закрыт и четырехдиодный мост 7. Поэтому с обкладок 4 преобразователя 3 подается весь сигнал положительной обратной связи ко входу усилителя 1, из-за чего амплитуда переменного сигнала частота которого соответствует резонансной частоте механических колебаний секторов 4 и 5 преобра зователя, резко возрастает, Сигнал с выхода усилйтеля 1 через резистор 12 детектируется и сглаживается при помощи диодов 10, 11 и конденсатора 9 и подается к базе транзистора 8, иэ-эа чего он начинает открываться, открывая тем самым мост 7, Сопротивление моста 7 шунтирует обкладки 4 преобразователя и ограничивает амплитуду сигнала положительной,обратной связи. Таким образом стабилизируется амплитуда сигнала на выходе усилителя 1, величина которого устанавливается при помощи резистора 12. Это способствует упрощению электрической схемы устройства.Составитель В. Ваверльд Техред Ж,Кастепевич Корректор В. Синицка едактор И. Г Заказ 295 48 Тираж 844НИИПИ Госудврственногпо делам изобретений35, Москва, Ж-ЗБ, Р одписно ета ССС о ком открытийшская наб., д. 4/ илиал ППП "Патентф, г, Ужгород, ул. Проектна 5 7396716 ф о р м у л а .и з о б р е т е н и я трансформатор подсоединен к выходу усилителя мощности, а другой сектор подклюУстройство для питания пьезокерами- чен параллельно ко входу усилителя мощческого преобразователя вибродвигателя, ности и одной диагонали. моста, другая содержащее генератор переменного напря диагональ которого включена между обшей жения, четырехдиодный лист, конденсатор, шиной и коллектором транзистора, база подключенный к базе транзистора, и пье- которого подсоединена к конденсатору и зокерамический преобразователь, сопряжен- . двум последовательно соединенным детектоный с ротором 1 о т л и ч а ю щ е е с я. рам, обшаа точка которых через резистор тем, что, с целью повышения точности 10:подключена к выходу усщителя мощности. подстройки максимальной амплитуды механических колебаний преобразователя и " Источники информации, упрощения электрической схемы, в него принятые во вниманиепри экспертизе введены усилитель мощности, согласую- . 1, Авторское свидетельство СССР щий трансформатор, два диода,"резистор, И М.307817, кл. В 06 1/08, 1968. а обкладки пьезокерамического преобраэо, Авторское свидетельство СССР по вателя разделены на два идентичных сек- заявке % 2401439, кл. В 06 В 1/06 тора, один из которых через согласующий (прототип).