Ультразвуковой генератор

СОЮЗ СОВЕТСНИХСОЦИАЛИСТИЧЕСКИХРЕСПУБЛИК 4 Н 03 В 5/4 ГОСУДАРСТВЕННЫЙПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ ИПРИ ГКНТ СССР МИТЕТТНРЫТИЯМ ОПИСАН АВТОРСКОМ ЕТЕН ЕЛЬ ТВ РАЗВУКОВОЙ ретение от технике. Ц надежност жит источн уль Изо овой ГЕНЕРАТО осится к ультратениявуковой ь из Ультра к 1 пита ания, ма дне с -одек 2 одмагнич итострикционныидиоды 4 и 5точники 8 и 10 и 11 ток дающии г-р 13 ник 14 и двух При размыкани СР01.86. икладывае(46) 15.05.89. Бюл. М 18 (71) Смоленский филиал Московского энергетического института, Рославльский завод алмазного инструмента и Научно-производственное объединение ВНИИ токов высокой частоты" (72) А,О.Ширяев, Б.П.Рязанов,В,Н,Пашенков, О.И.Бабиков и А.А.Коричев (53) 621.373.42(088.8) 56) Авторское свидетельство 1376216, кл. Н 03 В 5/40,,801480085 А 1 преобразователь (МСП) 3, транзисторы 6 и 7, иссмещения, коммутаторы .трансформатор 12, запороговый трехполюсвходовый эл-т ИЛИ 15. и транзистора 6 к МСП тся разность напряжений1480085 15 источников 2 и 1. Источник 1 имеетнапряжение пробоя трехполюсника 14,на выходе которого появляется сигналединичного уровня и, пройдя эл-тИЛИ,15, принудительно открывает транзистор 7 и вызывает сброс накопленной в источнике 1 энергии в МСП 3 через открытые транзисторы 6 и 7. ТокМСП 3, нарастая, проходить уровеньпостоянной составляющей, и как толь. 1Изобретение относится к ультразвуковой технике и может быть использовано в генераторах питанияультразвуковых магнитострикционныхизлучателей. 5Целью изобретения является повышение надежности.На фиг.1 представлена структурнаясхема ультразвукового генератора; наФиг,2 а-н - диаграммы его работы. 10Ультразвуковой генератор (фиг.1)содержит источник 1 питания, источник 2 подмагничивания, магнитострикционный преобразователь (МП) 3, первый и второй диоды 4, 5, первый ивторой транзисторы 6, 7, первый 8 ивторой 9 источники смещения, первыйкоммутатор 10 тока с инвертирующимвыходом, второй коммутатор 11 тока,трансформатор 12, задающий генератор13, пороговый трехполюсник 14, двухвходовый элемент ИЛИ 15, трансформатор 12 содержит первичную обмотку16, первую и вторую вторичные обмотки 17, 18; задающий генератор 13(фиг.1) содержит задатчик 19 мощности, автоколебательный таймер 20 снепрерывным и импульсным выходами,компаратор 21, элементы И 22, 23,счетный триггер 24.,Ультразвуковой генератор работаетследующим образом.Исходное состояние ультразвукового генератора соответствует временному интервалу ( , ) на фиг.2 и от 35ражает режим нормальной работы. Напряжение на выходе таймера 20 имеетпилообразную форму (фиг.2 а) и сравнивается с уровнем выходного напряжения задатчика 19 мощности (фиг.2 б) ко трехполюсник 14 восстановит своезапертое состояние, импульс на еговыходе кончается, При отсутствии управляющих импульсов на выходе коммутатора 11 источник 1 находится в режиме стабилизации на уровне пробоятрехполюсника 14, а избыток его энергии поступает в МСП 3. Это уменьшаетопасность пробоя эл-тов и повьппаетнадежность г-ра. 2 ил. 2на компараторе 21. Результат сравнения изображен на фиг,2 д. В свою очередь, напряжение на импульсном выходе таймера 20 имеет прямоугольную форму (фиг.2 в), отрицательными перепадами которого запускается счетный триггер 24. Выходной сигнал счетного триггера 24 изображен на фиг,2 г. В результате логического умножения сигналов на выходах компаратора 21 и счетного триггера 24 элементы И 22 и 23 формируют прямоугольные импульсы (фиг.2 е и 2 ж), длительности йкоторых меняются при изменении сигнала на выходе эадатчика 19 мощности,Трансформатор 12 объединяет выходные сигналы элементов И 22 и 23, вырабатьг вая соответствующий разнополярный сигнал с симметричными импульсами, изображенными на фиг,2 з, Первый и второй компараторы 10, 11 осуществляют логическое умножение противофазных сигналов трансформатора 12 на постоянные уровни сигналов первого и второго источников 8, 9 смещения, причем первый коммутатор 10 осуществляет еще и инверсию своего выходного сигнала. В результате этого сигнал на выходе первого коммутатора 10 тока имеет вид, показанный на Фиг.2 и, а сигнал на выходе второго коммутатора - вид, показанный на фиг.2 к. Первый транзистор 6 большую часть периода находится в замкнутом состоянии и размыкается на время С, а второй транзистор 7 разомкнут и замыкается на времяЛогика работы первого и второго транзисторов 6, 7 в исходном состоянии состоит иэ четырех интервалов.В результате их переключения к магнитострикционному преобразователю (МП) 3 прикладывается напряжение определяемое сигналам на фиг.2 г, и протекает так в соответствии с фиг,2 м,5 На первом интервале первый и второй транзисторы б, 7 разомкнуты (нулевлеуровни на фиг,2 и и 2 к), К МП 3 прикладлвается разность напряжений ис- точника 2 подмагничивания и источника 1 питания (уровень 2- на фиг,2 г), под действием которого ток уменьшается, становясь меньше уровня постоянной составляющей ., Ток течет по цепи МП 3 - второй диод 5 - источник 1 питания - первый диод 4 - источник 2 подмагничивания и МП 3. На вто.ром интервале первьЙ транзистор 6 замкнут, а второй транзистор 7 ра-, зомкнут (единичньй уровень на Фиг,2 и и нулевой - на фиг.,2 к), К МП 3 прикладлвается напряжение источника 2 подмагничивания (уровень 2 на фиг,2 л). Под его действием ток начинает воз растать, стремясь к уровню постоянной составляющей , (фиг,2 м). При этом ток течет па пепи МП 3 - второй диод 5 - первый транзистор б - источник 2 подмагничивания и МП 3. На 39 третьем интервале включаются оба транзистора б, 7 (единичные уровни на, фиг.2 и и 2 к), К МГ 3 прикладлва-. ется сумма напряжений источника 1 питания и источника 2 падмагничивания (уровень 2+ на фиг.2 л). Так МП 3 возрастает нлше уровня постоянной составляющей(фиг,2 м),. протекая по цепи (Фиг,1), МП 3 - второй транзистор 7 - источник 1 - первый тран- О зистор 6 - источник 2 и МП 3. Четвертый интервал соответствует второму с той лишь разницей, что ток стремится к постоянной составляющей,убывая, В исходном состоянии источник 1 и источник 2 обмениваются сзоимиэнергиями, находясь в динамическом равновесии, Напряжение источника 1 в частности, не превышает своего рабочего значения., Пороговый трехполюсник 14 не пропускает на свой выход информационного игнала (Фиг.2 н) и двухвходовлй элемент ЯЛЛ 5 участия в работе не принимает. Долговременное размлкание (или зюыкание 1 первого транзистора б ,или второго транзистора 7) может привести к нарушению динамического равновесия между источниками 1 и 2, при этом на выходе одного из них возникает перенапряжение, Реальнее всего долговременное размлкание второго транзистора 7 (фиг.2 к для й ) ), Имеетсяпо меньшей мере две причины, приводящие к этому - неисправность второго коммутатора 11 тока и несогласованность времен выключения перногои второго транзисторов б, 7. Последствиями пропадания управляющих импульсов на выходе второго транзистора 7 является возможность пробоя первого 6 и второго 7 транзисторов, атакже возможность удара рабочего инструмента (не показан), прикрепленного к МП 3. Система компенсации времен выключения первого и второготранзисторов 6, 7 предназначена дляпредотвращения процесса перекачкиэнергии из источника 1 в источник 2с последующим нарастанием постоянной составляющей , в МП 3. Она задерживает появление управляющего импульса на выходе второго коммутатора1 тока, выравнивая длительности импульсов управления первым и вторымтранзисторами 6, 7. Задер,кка эта Формируется па результату сравнения двух параметров: постояннога напряжения на выходе источника 2 и значения токаМП 3. Возрастание тока , в переходных процессах сказывается на формировании указанной задержки и может надолго устранить управляющие импульсы на выходе второго коммутатора 11 така. Пусть (Фиг,2 к) с момента времени 1 полностью исчезли управляющие импульсы с выхода второго коммутатора 11 тока, а первый коммутатор 10 продолжает работать, Пропуск первого импульса приведет к продолжению нарастания тока к уровнюа следующее за ним размыкание первого транзистора 6 вызовет спад тока до нуля, т,е. переход в режим прерывистых токов. За время спада тока источник 2 через первый и второй диоды 4, 5 (фиг.1) сообщит источнику 1 дополнительный заряд, который ему некуда израсходовать. С замыканием первого транзистора 6 снова начнется процесс нарастания тока к уровню 1,. Второй импульс (фиг.2 к) снова будет пропущен, а следующее эа ним раэмлкание первого транзистора 6 опять приведет к росту напряжения на выходе ис 480085точника 1 (фиг.2 л - нарастание уровней 2+1 и 2-1).В момент временинапряжение на выходе источника 1 достигает значение пробоя порогового трехполюсника 14 (фиг,2 л, уровень 1). К МП 3 при размыкании первого транзистора б прикладывается разность напряжений источника 2 и источника 1. Последйий имеет напряжение пробоя порогового трехполюсника 14, на выходе которого появится сигнал единичного уровня (фиг.2 н), который, пройдя двухвходовый .элемент ИЛИ 15, принуцительно откроет второй транзистор 7 и вызовет сброс накопленной в источнике 1 энергии в МП 3 через открытые первый и второй транзисторы 6, 7. Ток МП 3, нарастая, пройдет уровень хо и, как только пороговый трехполюсник 14 восстановит свое запертое состояние, импульс на его выходе кончится При отсутствии управляющих импульсов на выходе второго коммутатора 11 тока (третий импульс на фиг,2 к) источник 1 будет находиться в режиме стабилизации на уровне пробоя порогового трехполюсника 14, а избыток его энергии будет поступать в МП 3.В результате уменьшается опасность пробоя элементов, повышается надежность,Формула изобретенияультразвуковой генератор, содержащий задающий генератор, трансформатор, состоящий из первичной обмотки и первой и второй вторичных обмоток, источник питания, сдвоенный однотактный усилитель, который выполнен по схеме моста, два противоположных плеча которого выполнены на 5соответственно первом и втором транзисторах,.а два других плеча - соответственно на первом и втором диодах, первый источник смещения, который через первый коммутатор тока синвертирующим выходом подключен куправляющему входу первого транзистора, второй источник смещения, выход которого подключен к входу второго коммутатора, при этом источникпитания подключен к одной из диагоналей моста, в другую диагональ которого включены последовательно соединенные источник подмагничивания и 20 магнитострикционный преобразователь,первичная обмотка трансформатора подключена к выходу задающего генератора, первая вторичная обмотка трансформатора подключена к управляющему 25 входу первого коммутатора, втораявторичная обмотка трансформатора подключена к управляющему входу второгокоммутатора тока, о т л и ч а ю -щ и й с я тем, что, с целью повыше- ЗО ния надежности, введены пороговыйтрехполюсник, который включен параллельно источнику питания, и двухвходовый элемент ИЛИ, первый вход которого подключен к выходу пороговоготрехполюсника, второй вход двухвходового элемента ИЛИ подключен к выходу второго коммутатора тока, а выходдвухвходового элемента ИЛИ подключенк управляющему входу второго тран зистора.,Повидаичик Т СССР Производственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул. Гагари Заказ 2556/54 Тираж 885 ВНИИПИ Государственного комитета и 113035, Москва, Ж Подписноеобретениям и открытиям иРаушская наб., д. 4/5