Устройство для питания пьезоэлектрического вибродвигателя

Союз Советских

Социалистических

Республик

О П И С А Н И Е 668032

ИЗОБРЕТЕН ИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (61) Дополнительное к авт. свид-ву— (22) Заявлено 26.01.78 (21) 2574805I18-25 с присоединением заявки №вЂ” (23) Приоритет— (5!) М. Кл.

Н 01 L 41/10

Государственный коинтет

СССР оо делам нзобретеннй н открытнй

Опубликовано 15.06.79. Бюллетень № 22

ll,àòà опубликования описания 25.06.79 (53) УДК 537.228..1 (088.8),1

А.-В. А. Буда и В. В. Жаляускас .л

1 С

, 1 (I . м. . 1

Каунасский политехнический институт им. Антанаса4.иену,а" (72) Авторы изобретения (71) Заявитель (54) УСТРОЛСТВО ДЛЯ ПИТАНИЯ ПЬЕЗОЭЛЕКТРИЧЕСКОГО

ВИБРОДВИГАТЕЛЯ

Изобретение относится к области приборостроения и может быть использовано для питания пьезокерамических преобразователей вибродвигателей и ультразвуковых излучателей.

Известен вибродвигатель, содержащий пьезоэлектрический преобразователь, который выполнен из пластин, ооразуюших треугольник, взаимодействующий вершинами с ротором, а электроды каждой из пластин подсоединены к трехфазному генератору (11.

Недостаток известного вибродвигателя состоит в том, что при изменении режима работы пьезокерамического преобразователя во время работы вибродвигателя не ооеспечивается автоматическое согласование выходного импеданса генератора с импедансом пьезопреобразователя, что снижает экономичность устройства.

Известно устройство для питания пьезоэлектрического вибродвигателя, содержащее автогенератор, подсоединенный к уси лителю мощности с трансформаторным выходом, последовательно соединенные обмотку переменной индуктивности и пьезокерамический преобразователь (2j.

Недостатком известного устройства являются слабое согласование выходного импеданса усилителя мошности с импедансом пьезоэлектрического преобразователя в широком диапазоне температур и низкое КПД.

11ель изобретения состоит в улучшении согласования выходного импеданса усилителя мошности с импедансом пьезоэлектрического преобразователя в широком диапазоне тем пер ату р с повышен нем КПД.

Цель достигается тем, что в предлагаемое устройство введены два дросселя, мост переменного тока, усилитель, амплитудный детектор, блок управления, обмотка управления и генератор низкой частоты, подсоединенный к одной диагонали моста переменноl5 го тока, другая диагональ которого через последовательно соединенные усилитель, амплитудный детектор и блок управления подключена к обмотке управления, сопряженной с обмоткой переменной индуктивности, подключенной ко вторичной обмотке выходного

20 трансформатора, причем одно плечо моста переменного тока через дроссели подсоединено к пьезокерамическому преобразователю, сопряженному с ротором вибродвигателя.

668032

so

fs зо и зо

4S

so

55 з

На чертеже представлена электрическая схема предлагаемого устройства.

Генератор 1 высокой частоты через усилитель мощности 2 и выходной трансформатор 3 подключен к последовательно соединенным обмотке 4 переменной индуктивности и пьезокерамическому преобразователю 5, сопряженному с ротором 6. Генератор 7 низкой частоты, подсоединен к одной диагонали моста 8 переменного тока, состоящего из образцовых резисторов 9, !0, 11 и переменного конденсатора 12. Измерительная диагональ моста 8 через усилитель 13, амплитудный детектор 14 и б; ок управления 15 подключена к управляюш и обмотке 16, сопряженной с обмоткой переменной индукти вности 4. П ьезокерам» ческий преобразователь 5 через дроссели !7, 18 подсоединен к одному плечу моста 8.

Устройство работает следуюшим ооразом.

Сигнал высокой частоты с генератором 1 через усилитель мошности 2 и выходной трансформатор 3 подается к последовательно соединенным обмотке 4 переменной индуктивности и пьезокерамическому преобразователю 5. Частота сигнала генератора 1 соответствует резонансной частоте механических колебаний преобразователя 5, сопряженного с ротором 6 и сообщающего ему момент врашения, пропорциональный амплитуде высокочастотных колебаний преобразователь 5. В резонансе импеданс преобразователя определяется реальными компонентами сопротивления внутренних потерь и сопротивления рассеивания и мнимой составляюшей из-за его собственной статической емкости С, которая потребляет дополнительную мощность от генератора. Для компенсации емкости С используется индуктивность

4, величины L которой подбирается из соотношения 1 (?) где ыо — резонансная частота пьезокерамического преобразователя 5.

При работе вибродвигателя из-за переменной нагрузки ротора 6 и при работе преобразователя в разных режимах с большими сигналами питания он нагревается. При изменении температуры меняется диэлектрическая проницаемость, а тем самым и статическая емкость Ср пьезокерамического преобразователя 5.

Как показывают экспериментальные исследования, например, для пьезокерамики

РХŠ— 4, предназначенной для работы с боль шими сигналами, при изменении температуры от 20 до 200 С относительная диэлектрическая проницаемость меняется от 1800 до

3800, т.е. больше чем в два раза.

Так же меняется и статическая емкость преобразователя при изменении его температуры. Это вызывает рассогласования импеданса нагрузки генератора, а тем самым снижает КПД работы всего устройства. Для измерения .емкости С4 преобразователь 5 через дроссели 17, 18 включен в одно плечо моста 8 переменного тока, состоящего из резисторов 9, 10, 11 и переменного конденсатора 12 и питаемого от генератора 7 низкой частоты, например, 1 кГц. Первоначально мост 8 сбалансируется при помощи переменных резистора 11 и конденсатора 12, а величина индуктивности обмотки 4 устанавливается из условия, показанного приведенной выше формулой.

При работе вибродвигателя и при изменении статической емкости преобразователя

5 переменный сигнал с измерительной диагонали моста 8 через усилитель 13, амплитудный детектор 14 и блок управления 15 управляет током управляющей обмотки !6, сопряженной с обмоткой 4 таким образом, что при любых условиях ее индуктивность выдерживает равенство (1J. Этим компенсируются изменения емкости преобразователя 5, что способствует улучшению согласования импеданса выходного трансформатора с импедансом пьезокерамического преобразователя и повышает КПД устройства в целом.

Формула изобретения

Устройство для питания пьезоэлектрического вибродвигателя, содержащее автогенератор, подсоединенный к усилителю мошности с трансформаторным выходом, последовательно соединенные обмотки переменной индуктивности и пьезокерамический преобразователь, отличающееся тем, что, с целью улучшения согласования выходного импеданса усилителя мощности с импедансом пьезокерамического преобразователя в широком диапазоне температур и повышения КПД, в него введены два дросселя, мост переменного тока, усилитель, амплитудный детектор, блок управления, обмотка управления и генератор низкой частоты, подсоединенный к одной диагонали моста переменного тока, другая диагональ которого через последовательно соединенные усилитель, амплитудный детектор и блок управления подключены к обмотке управления, сопряженной с обмоткой переменной индуктивности, подключенной ко вторичной обмотке выходного трансформатора, причем одно плечо моста переменного тока через дроссели подсоединено к пьезокерамическому преобразователю, сопряженному с ротором вибродвигателя.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Авторское свидетельство СССР

¹ 480875, кл. F 16 Н 17/00, 1973.

2. Авторское свидетельство ¹ 166017, кл. В 06 В 1/06, !970.

668032

Составитель В. Вавер

Редактор И. Шубина Текред О. Луговая Корректор С. Патрушева

Заказ 3478 47 Тираж 922 Подписное

ЦНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

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

Филиал П П П к Патент», г. Ужгород, ул. Проектная, 4