Пьезоэлектрический привод

 

Изобретение относится к стабилизированным пьезоэлектрическим приводным устройствам, предназначено для использования в лентопротяжных механизмах магнитофонов и в электрофонах и позволяет расширить функциональные возможности привода за счет обеспечения возможности уменьшения нижнего предела частоты вращения вала и ее плавного регулирования. Привод содержит гетеродин 11 и смеситель 9, один вход которого соединен с выходом гетеродина 11, а другой подключен к выходу датчика 5 частоты вращения вала 4. Плавно меняя частоту гетеродина 11, можно плавно регулировать частоту вращения вала 4. 1 з.п. ф-лы, 4 ил.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (19) (И) ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

И A ВТОРСИОМУ СВИД=ТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТНРЬГГИЯМ

IlPH ГКНТ СССР

1 (21) 4121883/24-10 (22) 30.06.86 (46) 15.01 ° 90. Бюл. Ф 2 (71) Киевский политехнический институт им. 50-летия Великой Октябрьской социалистической революции (72) В.С.Вишневский и В.В,Лавриненко (53) 681.84.083(088.8) (56) Авторское свидетельство СССР

У 728186, кл. G 1 1 В 15/40, 1980.

Авторское свидетельство СССР

11 790044, кл. И 01 L 41/10, G ll В 15/40, 1980. (54) ПЬВЗОЭЛЕКТРИЧЕСКИЙ ПРИВОД (57) Изобретение относится к стабилизированным пьезоэлектрическим при(51)5 G 11 В 15 40 15 46 Н О1 L 41/00

2 водным устройствам, предназначено для использования в лентопротяжных механизмах магнитофонов и в. электрофонах и позволяет расширить функциональные возможности привода за счет обеспечения воэможности уменьшения нижнего предела частоты вращения вала и ее плавного регулирования. Привод содержит гетеродин ll и смеситель 9, один вход которого соединен с выходом гетеродина ll а другой подключен к выходу датчика 5 частоты вращения вала 4. Плавно меняя частоту гетеродина ll, можно плавно регу лировать частоту вращения вала 4.

1 э.п. ф-лы, 4 ил.

) 536435

Изобретение относится к стабилизнрованным электрическим приводным устройствам и предназначено для использования в лентопротяжных механиз"

5 мах магнитофонов и в электрофонах.

Цель изобретения — расширение функциональных возможностей устройства за счет обеспечения возможности у1 еньшения нижнего предела частоты lp вращения вала и обеспечения возможнрсти ее плавного регулирования.

На фиг. 1 приведена блок-схема пЬезоэлектрического привода; на фиг, 2 — принципиальная схема одного из вариантов выполнения устройства; на фиг. 3 и 4 — частотные характеристики элементов устройства для различных вариантов выполнения привода.

Пьезоэлектрический привод содержит 2р пьезоэлектрический двигатель 1 с осЩиллятором 2, ротором 3 и валом 4. На последнем установлен датчик 5 часто1ы вращения вала 4, содержащий диск 6, закрепленный на валу 4, неподвижный 25 элемент 7 и выход 8. Привод имеет .Смеситель 9, к одному входу (10) ко.торого подключен гетеродин 11, а другой вход (12) соединен с выходом 8 датчика 5 частоты вращения вала 4. Вы- 30 ход 13 смесителя 9 соединен с входом

I,.,.

14 усилителя 15 мощности, выход которого (!6) подключен к осциллятору 2 „

Выход 13 смесителя 9 может быть соединен с входом 14 усилителя 15 через

Электрический фильтр 17.

1(роме того, привод олжен быть снабжен, блоком 18 пуска с кнопкой 19, Который может быть соединен с гетерофином 11, 40

В варианте устройства, представленном на фиг. 2, усилитель 15 мощности выполнен на операционном усилителе 20 с транзисторным бустерным каскадом 21. Гетеродин 11 построен по 45 схеме генератора синусоидального напряжения на операционном усилителе 22 с мостом Вина íà RC-частотозадающих элементах. Блок 18 пуска s рассматриваемом варианте содержит два дополнительных резистора, подключаемых (или отключаемых) с помощью кнопки 19 к основным частотозадающим резисторам гетеродина ll, Датчик содержит диск 6, закрепленный на валу 4 и вы55 полненный из ферромагнитного материала с нанесенными на нем магнитными метками. Неподвижным элементом 7 дат чика 5 является магнитная головка, сигнал которой усиливается операционным усилителем 23. Смеситель 9 выполнен на транзисторе 24.

Возможны два варианта работы пьезоэлектрического привода.

В первом варианте частота гетеродина 11 выбирается несколько ниже левого склона частотной характеристики пьезоэлектрического двигателя 1, На фиг. 3 сплошной линией показана частотная характеристика пьезоэлектрического двигателя 1 (зависимость частоты и вращения ротора от частоты возбуждения осциллятора Я) и положение частоты Я гетеродина 1). Частота

Q возбуждения соответствует максимальной частоте и „ вращения.

Если с помощью какого-либо внешнего привода начать раскручивать вал 4 привода, то датчик 5 частоты.вращения вала вырабатывает сигнал, частота Qg которого увеличивается пропорционально увеличению частоты и вала

4. Так как сигнал датчика 5 поступает на смеситель 9, на который поступает также сигнал гетеродина 11, то при раскручивании вала 4 на выходе

13 смесителя 9 появляются две боковые частоты: (Я „- Я ) — нижняя Ид и (Я, +Оэ } — верхняя ув.

С увеличением частоты и раскручивания вала 4 боковые частоты Я„ и Я движутся в разные стороны (на фиг.3 показано стрелками}, относительно частоты Ю„ гетеродина. Зависимость

1 их изменения от частоты вращения ва . ла 4 показана на фиг. 3 наклонными прямыми.

При частоте вращения вала 4, рав" ной и, верхняя боковая частота (. совпадает с частотой Я возбуждения осциллятора, находящейся на правом склоне частотной характеристики пьезоэлектрического двигателя.

При отключении внешнего привода в точке пересечения система оказывается в устойчивом состоянии и враще- ние самопроизвольно поддерживается за счет. наличия замкнутой цепи отри" цательной обратной связи.

Точка и сд является точкой устойчивого равновесия, в которой привод стремится вернуться в эту точку при воздействии дестабилизирующих факторов, т,е, привод в точке п у осуществляет стабилизацию частоты враще" ния вала 4 пьезоэлектрического двига. теля 1.

5 1 g

Для ввода привода в точку стабили= зации необходимо раскрутить вал 4 до частоты, превышающей п „ (фиг. 3), при которой верхняя боковая частота у становится больше Я „ (и — критическая частота, при превьппении которой привод стремится перейти в точку п (дс). Это можно сделать с помощью внешнего двигателя, однако такой способ запуска неудобен.

Привод может быть запущен с помощью,отдельного запускающего генератора с частотой, лежащей в пределах

Я „- (а „, например равной Яр. При этом вал 4 вращается с частотой и макс а верхняя боковая частота равна ЯЗ.

После отключения запускающего генератора привод возвращается в точку стабилизации, так как верхняя боковая частота изменяется по наклонной прямой, т.е. частота возбуждения осциллятора перемещается по частотной характеристике пьезоэлектрического двигателя, как показано на фиг. 3 стрелками, до точки и д их.сов ас дения.

Конструктивно запускающий генера-тор может быть выполнен отдельно.

Однако более целевообразно для этих целей испольэовать гетеродин 11, имеющии блок 18 запуска с кнопкой 19.

При нажатии кнопки 19 к частотозадающим RC элементам гетеродина l! подключаются дополнительные элементы блока 18 запуска так, что частота гетеродина становится равной Яо, т.е. на двигатель I подается частота Я

По достижении валом 4 пьезоэлектрического двигателя 1 частоты n ä„ вращения кнопка 19 отпускается, re1 теродин 11 начинает вырабатывать частоту <, и система из точки п„к Q . возвращается в точку и с стабилизации.

Во втором варианте работы привода частота Я„ гетеродина 11 выбирается несколько выше правого склона частот.ной характеристики пьезоэлектрического двигателя 1 (фиг. 4). При раскручивании вала привода на выходе

13 смесителя 9 возникают две боковые частоты „ и (д, которые с увеличением частоты п вращения вала 4 перемещаются вправо и влево относительно частоты с „, как показано на фиг. 4 стрелками, по наклонным прямым линиям.

В точке совпадения линии перемещения нижней боковой частоты Я„ с частотной характеристикой пьезоэлектрического двигателя (точка п Я ) система оказывается в положении устойчивого равновесия. В этой точке уменьшение или увеличение дестабилизирующим воздействием частоты и вращения вала 4 приводит к такому изменению частоты Q возбуждения осцилля тора 2, что частота вращения стремится вернуться в исходную точку и Сдс, Дпя осуществления пуска привода частота принудительного вращения вала 4 должна быть выше и при которой Яц находится в пределах Я„ -Я„ .

При запуске привода от внешнего

20 генератора частота возбуждения осциллятора должна лежать в пределах

1 ll

߄— у„. Она может быть равна (3

При этом частота вращения вала становится равной nö „ „, а нижняя боковая

25 частота — Я . После отключения генератора привод переходит в точку псЯс.

Во втором варианте выполнения привода при его. запуске от гетеродина

11 частота последнего должна пони30 жаться до значения Яр. Это понижение может осуществляться путем отключения с помощью кнопки 19 дополнительных элементов блока 18 запуска от частотозадающих ЕС-элементов гетеродина.

Коэффициент стабилизации скорости пьезоэлектрического привода определяется коэффициентом передачи частотонезависимого звена, который примерно равен

О ° 6 и макс0с

К й-х — — — —— а В р где — добротность по скорости пьезоэлектрического двигателя (Q

+e

4> --, ap — ширина частотной характеЬЯ ристики на уровне 0,7 по частоте вращения ротора).

Предлагаемый привод по сравнени с известным позволяет обеспечить плавное регулирование частоты вращения вала 4, что может быть получено путем плавной перестройки частоты гетеродина 11 посредством плавного изменения его частотозадающих элемен" тов. Перестройка частоты гетеродина

ll вызывает смещение боковых частот, т.е. изменение частоты возбуждения

1536435 осциллятора 2. При этом изменение частоты возбуждения осциллятора 2 в пределах склона на частотной зависимости двигателя 2 не приводит к ухудШению коэффициента стабилизации, т.е.

5 привод сохраняет свои свойства при изменении.частоты вращения вала 4 в довольно широких пределах (3M) раз.

По сравнению с известным предлаГаемый привод имеет более чем в 10 раз меньшую частоту вращения вала.

Формула изо брет ения

Пьезоэлектрический привод, содержащий замкнутую цепь системы стабилизации частоты вращений вала, включающую пьезоэлектрический двигатель с датчиком частоты вращения вала, подключенный к выходу усилителя мощности, отличающийся тем, что, с целью расширения функциональных воэможностей, заключающихся в обеспечении возможности уменьшения нижнего предела частоты вращения вала и обеспечения воэможности ее плавного регулирования в него введены

1 гетеродин, выход которого соединен с первым входом смесителя, второй вход которого соединен с датчиком частоты вращения вада двигателя, а выход соединен с входом усилителя мощности.

2. Привод по п. 1, о т л и ч а юшийся тем, что выход смесителя соединен с входом усилителя мощности через электрический фильтр.

Составитель С Подорский

Редактор И.Петрова Техред И.Ходанич Корректор В.Гирняк

Заказ 112 Тираж 482 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открьггиям при ГКНТ СССР

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб,, д. 4/5

Производственно-издательский комбинат "Патент", r, Ужгород, ул. Гагарина, 10!