Устройство управления пьезоэлектрическим двигателем

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ Союз Советских Социалистических Республик(22) Заявлено 100879 (21)2808703/18-25 Н 0141/08 с присоединением заявки Ио -Государственный комитет СССР по дедам изобретений н открытий(53) УДК 5 З 7.228.1 (088. 8) Дата опубликования описания 15,1181(72) Авторы изобретения А.А.Ерофеев и А.Н.Кирсяев Лени нгр адский ордена Лени на политехнический институт им. М. И. Калинина(71) Заявитель 54) УСТРОЙСТВО УПРАВЛЕНИЯ ПЬЕЗОЭЛЕКТРИЧЕСКИМДВИГАТЕЛЕМ 25 30 Изобретение относится к пьезоэлектронике, а более точно к устройствам управления пьезоэлектрическими двигателями и может быть использовано в установках различного назначения, в которых применяются пьезодвигатели, например, в устройствах магнитной записи - воспроизведения звука, изображения, цифровой информации и т.д,Известно устройство управления и стабилизации пьезоэлектрического двигателя (ПЭД) с воздействием регулятора на величину амплитуда и с автоподстройкой частоты питающего напряжения 1).Недостатком этого устройства является низкая точность стабилизации скорости ПЭД при сильных колебаниях момента нагрузки. Известно также устройство управления пьезоэлектрическим двигателем, содержащее датчик скорости, генератор эталонной частоты, два формирователя импульсов, блок вычитания частот, Фазовый детектор, корректирующее устройство и усилитель мощности, а также сумматор, два дополнительных корректирующих устройства, управитель частоты, ключ аналоговых сигналов, пороговое устройство и одновибратор. При этом выходблока вычитания частот соединен совходом фазового детектора, выходкоторого в свою очередь подключенко входам основного регулятора, атакже порогового и первого дополнительного корректирующего устройства,причем выход последнего через ключаналоговых сигналов соединен с управляющим входом управителя частоты,а выход порогового устройства в ,суправляющим входом упомянутого ключа,ф выход основного регулятора соединен с усилителем мощности черезсумматор, другой вход которого черезвторое дополнительное корректирующее устройство соединен с автогене ратором 21. Однако несмотря на сложность схемы, данное устройство не Обеспечивает достаточной точности стабилизации скорости ПЭД.Целью изобретения является повышение точности стабилизации скорости.Цель достигается тем, что устрой:тво управления пьезоэлектрическимУстройство работает следующимобразом,Генератор 3 через усилитель мощности 2 управляет частотой питанияпьезорезонатора (ПР) двигателя, Сигнал датчика тока возбуждения пьезорезочатора 1 б (датчик представляет собой резистор, включенный последовательно с пьезорезонатором) преобразуется формирователем 4 в последовательность прямоугольных импульсов. Аналогичную функцию выполняет формирователь 5, преобразующий в последовательность прямоугольных импульсов выходное напряжение усилителя 2, т.енапряжение возбуждения ПР. Выходные сигналы формирова телей 4 .и 5 поступают на входы фазового детектора б, выходное напряжение которого, пропорциональное разности фазовых углов напряжения и тока возбуждения ПР, устройством 0 сравнения 7 сравнивается с напряжением, пропорциональным значению разности этих же Фазовых углов, соответствующим рабочей частоте двигателя (напряжением задания). 65 40 двигателем, содержащее датчик скорости, генератор эталонной частоты,два формирователя импульсов, блоквычитания частот, фазовый детектор,корректирующее устройство и усилитель мощности, содержит дополнительноуправляемый генератор колебаний,датчик тока возбуждения пьезорезонатора двигателя, два формирователяимпульсов, фазовый детектор, устройство сравнения с задатчиком и корректирующее устройство, при этом выход датчика тока подключен через первый дополнительный формирователь импульсов к первому входу, а выходусилителя мощности через второй дополнительный формирователь импульсовко второму входу дополнительного фазового детектора, выход которогосоединен с входом устройства сравнения, выход последнего через дополнительное корректирующее устройство 20соединен с управляющим входом генератора колебаний, а выход генераторасоединен со входом усилителя мощности.На чертеже представлена схемаустройства управления пьезоэлектрическим двигателем.Устройство содержит пьезодвигатель 1, усилитель мощности 2, управляемый генератор 3, формирователи импульсов 4 - 5, фазовый детектор б, устройство сравнения 7, корректирующее устройство 8, датчикскорости 9, формирователи импульсов 10 и 11, генератор эталоннойчастоты 12, блок вычитания частот 13, З 5фазовый детектор 14, корректирующееустройство 15, датчик тока возбУждения пьезорезонатора 16. На выходе устройства сравнения 7формируется сигнал, пропорциональныйтекущему отклонению фазового угла отзаданного значения. Корректирующимустройством 8 этот сигнал преобразуется в управляющий сигнал, который поступает на вход генеРатора 3.Одновременно сигнал датчика скорости 9, связанного с валом двигателя, формирователем 10 преобразуетсяв последовательность прямоугольныхимпульсов. Аналогичную функцию выполняет формирователь 11 для генератораэталонной частоты 12 задания скорости. Сигналы формирователей 10 и 11поступают на блок вычитания частот 13,а с блока 13 и формирователя 11на вход фазового детектора 14, выходное напряжение которого, пропорциональное интегралу отклонения, через корректирующее устройство 15воздействует на усилитель мощности 2,задавая амплитуду напряжения питания пьезодвигателя. Если скоростьвращения близка к заданной, сигналкорректирующего устройства 8 поддерживает частоту генератора 3 близкой к резонансной, а корректирующееустройство 15 - требуемую амплитудуколебаний, соответствующей моментунагрузки.При изменении скорости вращения,например, от изменения момента нагрузки, разность фазовых углов напряжения и тока ПР изменяется, врезультате чего на выходе устройствасравнения 7 появляется сигнал ошибки, и корректирующее устройство 8воздействует на генератор 3, изменяя частоту питания ПР, Сигнал датчика скорости 9 вызывает появлениесигнала ошибки на выходе Фазовогодетектора 14, который поступает навход корректирующего устройства 15,воздействующего на усилитель мощности 2, изменяя амплитуду напряженияпитания пьезодвигателя,Для устойчивой работы соотношение параметров передаточных функцийкорректирующих устройств 8 и 15 выбрано таким, что во время переходныхпроцессов Формируется изменение частоты по сравнению с изменением амплитуды напряжения возбуждения. По окончании переходного процесса устанавливаются новые значения частоты иамплитуды возбуждения пьезорезонатора, соответствующие новому значению момента нагрузки.Стабильность скорости вращенияпьезодвигателя в широком диапазоненагрузки находится на уровне 0,1для средней скорости и 0,01 длямгновенной скорости. Формула изобретенияУстройство управления пьезоэлектрическим двигателем, содержащее дат87 Подписное ного комитета СССР етений И открытий 5, Раушская наб.,9988/81 ВНИИПИ и 113035Тираж сударстве елам изоб осква, ЖЗака 4/ Филиал ППП "Патент", г.ужгород, ул.Проектная,чик скорости, генератор эталоннойчастоты, два формирователя импульсов, блок вычитания частот, фазовыйдетектор, корректирующее устройствои усилитель мощности, о т л и ч аю щ е е с я тем, что, с целью повышения точности стабилизации скорости, оно содержит дополнительноуправляемый генератор колебаний,датчик тока возбуждения пьезорезонатора двигателя, два формирователяимпульсов, фазовый детектор, устройство сравнения с задатчиком и корректирующее устройство, при этомвыход датчика тока подключен черезпервый дополнительный формировательимпульсов к первому входу, а выходусилителя мощности через второй дополнительный формирователь импульсов - ко второму входу дополнительного фазового детектора, выход которого Соединен с входом устройства сравнения, выход последнего через дополнительное корректирующее устройство соединен с управляющим вхо-дом генератора колебаний, а выходгенератора соединен со входом усилителя мощности. Источники информации,принятые во внимание при экспертизе1. Бансевичюс Р.Э. и др. О новомвиде исполнительного элемента системприводы в вибродвигателях. Сб. "Вибротехника". Научные труды ВУЗов Литовской ССР 3 (16) , с 296-307,1972.2, Авторское свидетельство СССРпо заявке Р 2658082/18-25,кл. Н 0141/10, 1978 (прототип).