Электромеханический преобразователь

(56) Авторское свидетельство СССР Р 688889, кл. С 02 Р 1/29, 1979.Авторское свидетельство СССР У 928089, кл. Р 15 В 3/00, 1982, (54)(57) 1. ЭЛЕКТРОМЕХАНИЧЕСКИЙ ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ, содержащий П -разрядный пьезокерамический пакет и первый блок питания, о т л и ч а ю - щ и й с я тем, что, с целью повышения точности в работе, он содержит второй блок питания и и электронных ключей с одним выходом, двумя коммутируемыми и одним управляющим входами, в каждом выходы электронных ключей соединены с входами разрядов пьезокерамического пакета, управля,ющие входы всех ключей соединены с входными клеммами электромеханического преобразователя, первые коммутируемые входы электронных ключей соединены с выходом первого блока питания,а вторые коммутируемые входы электронных ключей - с выходомвторого блока питания2, Преобразователь по п.1, о т - л и ч а ю щ и й с я тем, что каждый , электронный ключ содержит две схемы совпадения, инвертор, два оптрона, два транзистора, два дифференцирующих звена и шесть резисторов, первый вход первой схемы совпадения ивходы инвертора соединены с управляющим входом с входной клеммы соответствующего разряда электромеханического преобразователя, второй входпервой схемы совпадения через первоедифференцирующее звено соединен с:первым входом второй схемы совпадения и выходом инвертора, второй входвторой схемы совпадения через второедифференцирующее звено соединен свходами инвертора, выход первой схемы совпадения через первьй резисторсоединен с первым управляющим входомпервого оптрона, выход второй схемы совпадения через второй резисторсоединен с первым управляющим входомвторого оптрона, коллекторный выходпервого оптрона через третий резистор, а коллекторньй выход второгооптрона через четвертый резистор соединен с коллекторным выходом первого транзистора и через пятый транзистор - с первыми коммутируемымивходами с:плюсовой клеммы первогоисточника, коллекторный выход первого оптрона соединен с переходом,база-коллектор первого транзистора,а коллекторньй выход второго оптронасоединен с переходом база-коллекторвторого транзистора, эмиттеры первого оптрона и первого транзистора соединены с коллекторным выходом второго транзистора и с выходом на соответствующий разряд П -разрядногопьезокерамического пакета, эмиттерывторого транзистора и второго оптрона соединены между собой и черезшестой резистор - с вторыми коммутируемыми входами с отрицательнойклеммы источника питания, а отрицательная клемма первого блока питания, положительная клемма второгоблока питания и вторые управляющиевходы обоих оптронов заземлены,9998011Изобретение относится к автоматическому управлению и может бытьиспользовано в системах гидроавто"матики.Цель изобретения - повышениеточности работы электромеханическогопреобразователя.На фиг.1 показана структурнаясхема электромеханического преобразователя, на фиг.2 - принципиальнаясхема электронного ключа; на фиг.Здиаграммы напряжения на управляющихэлементах электронного ключа.Электромеханический преобразователь содержит И -разрядный пьезокерамический пакет 1, в котором каждый разряд (секция) К,Я подключен к своему электронному ключу 2,и Источники (блоки) 3 и 4 питания.Каждый электронный ключ содержитвыход 5, два коммутируемых. входа6 и 7 и один управляющий вход 8. Выходы 5 электронных ключей 2 соединены с соответствующими входами (поразрядно) с входами пьеэокерамического пакета 1, управляющие входы 8всех электронных ключей 2 соединены порязрядно с входными клеммамиХ,Х пневмомеханического преобразователя, коммутируемые входы6 электронных ключей 2 соединены свыходом блока 3 питания, а коммути-руемые входы 7 электронных ключей 2соединены с выходом блока 4 питания.Каждый электронный ключ (фиг,2)содержит схемы 9 и 10 совпадения,инвертор 11, два оптрона 12 и 13,два транзистора 14 и 15, два дифференцирующих звена 16 и 17 и шестьрезисторов 18-23, Кроме того, обозна-,чены входная клемма 24 электромеханического преобразователя, вход 25пьезокерамического пакета 1, соединенный с рассматриваемым электронным ключом, а также. земля 26,Электромеханический преобразователь работает следующим образом. Работа электромеханического преобразователя основана на том, что каждый разряд пьезс керамического пакета может находиться в одном из двух возможных состояний, Переход из од-. ного состояния в другое осуществляется электронными ключами 2 (фиг, 1) по комаццйм, поступающим на входные клеммы Х Х и. в виде наличия или отсутствия логических уровней, При подаче логической "1" один из элек 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 тронных ключей 2 соединяет положительный блок 3 питания с соответству-ющим разрядом пьезокерамического пакета 1, В результате пьезокерамнческий пакет удлиняется, и величина этого удлинения является вьгходным сигналом электромеханического преобразователя.Так как перемещение отдельныхсекций пьезокерамического пакета 1соответствует весам двоичных разрядов входного сигнала, то рключениеопределенной комбинации единичныхсигналов на входных клеммах ХХприводит к тому, что длина пьезокерамического пакета соответствует поданной двоичной комбинации,При отсутствии логической "1" накаком-либо электронном ключе 2 соответствующая секция пьезокерамического пакета соединяется с отрицательным блоком 4 питания. При подаченапряжения от этого блока секцияукорачивается и принимает второе извозможных состояний,Работу каждого электронного ключа 2 для наглядности рассмотрим приуправлении сигналами одинаковых подлительности логических уровней, хотя они в принципе могут быть любойдлительности. При поступлении логической "1" (фиг,З кривая 1, моментвремени г 1) на первый вход первойсхемы совладения, а также инвертированного Ц с помощью инвертора 11и продифференцированного О с помощью дифференциального звена 16 сигнала на второй вход первой схемы 9совпадения, на ее выходе формируетсяИнвертированный сигнал с задержаннымпередним фронтом О, который подается на вход оптрона 12 (фиг.З Обв интервале времени г, - 1 ). Приэтом на пьезоэлектрический пакетподается напряжение с блока 3 питания положительной полярности 0В этом же интервале времени 1, -1на первый вход второй схемы 10 совпадения подается инвертированный логический сигнал О , а на ее второйвход - продифйеренцированный сигналБ 1, На выходе второй схемы 10 совпадения логическая "1" цчерез резистор 21 включает оптрон 13, Транзистор 15 запирается второй, тем самымотключая блок 4 питания отрицательной полярности,При смене логического уровняуправляющего воздействия в интерва1199980замыкания источников питания, чтоповышает надежность и долговечностьустройства в целом. ле В - 6 через первую схему 9 совпадения и первый оптрон 12 запирается первый транзистор 14, отключая пьезокерамический пакет 1 от блока 3 питания положительной полярности, а через время 3 , равное постоянной дифференцирования, второй схемой 10 совпадения выключается второй оптрон 13, и второй транзистор 15 отпирается током, протекающим через резистор 19, тем самым пбдключая блок 4 питания отрицательной полярности к пьезокерамическому пакету 1,Подключение секций пьезокерамического пакета к блокам питания происходит с такой последовательностью, что после отключения раньше включенного транзистора следует пауза, равная постоянной дифференцирования ьц, и только после этого подключается другой блок питания, Таким образом схема защищена от сквозных токов и короткого Применение оптронов позволяетгальванически разделить управляющуюи силовую части устройства, что исключает необходимость применениядорогих и трудоемких для изготовлеО ния трансформаторов и неблагоприятных режимов работы с переменным напряжением. Выполнение устройства сдвумя блоками питания положительной и отрицательной полярности по 15 зволяет выбрать несимметричные рабочие напряжения, при которых достигаются максимально возможные деформации пьезокерамического материалабез его деполяризации. Следовательно,2 О одновременно повышается точностьработы устройства, достигается экономия пьеэокерамического материалаи увеличивается надежность и долговечность работы устройства,1 199980 Составитель О, Гудкктор О,Головач Техред И,Гергель рректор Л ипенко Зак 4/5 аушская 847/39 ВНИИПИ Гос по дела 13035, Иоскв,.Ж,лиал ППП "Патент",47 Подписноеного комитета СССРений и открытий ород, ул, Проектная,