Система питания пьезоэлектрического привода

 

Союз Советских

Социалистических

Реслублик

ОП ИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

< >728186 (61) Дополнительное к авт. свид-ву— (22) Заявлено 02,10.78 (21) 2671215/18-25 с присоединением заявки №вЂ” (23) Приоритет— (51) М. Кле.

Н 01 L41/10

Н 02 N 11/00

Государстееилый комитет

СССР (53) УДК 621.313..13 (088.8) Опубликовано 15.04.80. Бюллетень № 14 по делам изооретеиий и открытий

Дата опубликования описания 25.04.80 (72) Авторы изобретения

А -В. А. Буда, В. В Жаляускас и К. М. Рагульскис

Каунасский политехнический институт им. Антанаса Снечкуса (71) Заявитель (54) СИСТЕМА ПИТАНИЯ ПЬЕЗОЭЛЕКТРИЧЕСКОГО ПРИВОДА

Изобретение относится к области электроприводов малой мощности, в частности к виброприводам, и может быть использовано в исполнительных устройствах прецизионного приборостроения.

Известны пьезоэлектрические приводы, содержащие ротор и упруго сопряженный с ним пьезокерамический преобразователь; преобразователь питается от генератора переменного напряжения (1).

Однако такие простейшие вибродвигатели обладают малой стабильностью скорости вращения. Для устранения этого недостатка привод оснащают датчиком угловой скорости ротора, а в схему питания вводят дополнительные элементы, которые управляют генератором переменного напряжения в соответствии с сигналом датчика для поддержания требуемой угловой скорости.

Известен пьезоэлектрический привод лентопротяжного механизма, содержащий ротор, подпружиненный к нему пьезокерамический преобразователь и датчик угловой скорости.

Система питания известного пьезоэлектрического привода содержит генератор переменного напряжения, вход управления которого соединен с датчиком скорости через усилитель, частотный дискриминатор и блок управления, а выход — с пьезоэлектрическим преобразователем (2).

Недостаток известной системы питания состоит в том, что она не обеспечивает стабильности угловой скорости ротора при изменении момента внешней нагрузки на ведущем валу.

Целью изобретения является повышение стабильности вращения при изменении мо10 мента внешней нагрузки ротора.

Цель достигается тем, что система питания пьезоэлектрического привода, содержащая генератор переменного напряжения, вход управления которого соединен с датчиком скорости через усилитель, частотный дискриминатор и блок управления, а выход — с пьезоэлектрическим преобразователем, содержит дополнительно резистор, амплитудный демодулятор и второй блок управления, причем резистор включен последовательно с пьезокерамическим преоб- разователем, а общая их точка соединена через амплитудный демодулятор и второй блок управления со вторым входом управления генератора.

728186

Формула изобретения зю зз

Щ

4S н =у —, (Я) На чертеже представлена схема питания привода.

Выход генератора 1 переменного напряжения подключен к последовательно соединенному резистору 2 и пьезокерамическому преобразователю 3, который упруго сопряжен с ротором 4. Датчик 5 скорости вращения ротора через усилитель 6, частотный дискриминатор 7 и блок управления 8 подключен к одному входу управления генератора, ко второму входу которого через второй блок управления 9 подключен выход амплитудного демодулятора 10, вход которого подсоединен к точке соединения преобразователя и резистора.

Привод работает следующим образом.

При включении напряжения питания сигнал переменной частоты с выхода генератора 1 подается к последовательно соединенным пьезокерамическому преобразователю 3 и резистору 2. При частоте сигнала переменной частоты, соответствующей резо- нансной частоте механических колебаний преобразователя 3, его внутреннее сопротивление наименьшее. Ток, протекающий по нему и резистору, создает наибольшее напряжение на резисторе 2.

При упругом взаимодействии преобразователя 3 и ротора 4 последний начинает вращаться с угловой скоростью в. При этом на роторе обеспечивается наибольший момент.

Механическая мощность Рм на валу ротора 4 привода будет

Рм = К. < М, (1) гп,е К вЂ” коэффициент, учитывающий единицы измерения;

М вЂ” момент вращения ротора.

В то же время пьезокерамический преобразователь 3 со стороны ротора 4 нагружен механическим сопротивлением R> равным где К вЂ” радиус ротора.

В реальных устройствах, например в устройствах транспортирования магнитной или фото-ленты, валы вибродвигателей нагружены не постоянйым по времени моментом, из-за изменения диаметра рулона, эксцент6 иститетов вращающихся элементов и т. и. з формулы (1) видно, что при постояннои мощности привода Р„, увеличение момента М внешней нагрузки вала вызывает уменьшение его угловой скорости а и наоборот.

Изменение момента М нагрузки и угловой скорости ы с противоположным знаком выS о

1S эю

И зывает изменение сбпротивления Йн нагрузки пьезокерамического преобразователя 3 (формула 2). Это ведет к изменению тока через преобразователь 3 и резистор 2.

Напряжение с резистора 2 подается к амплитудному демодулятору 10, с выхода которого через блок управления 9 происходит управление напряжением сигнала генератора 1. При увеличении момента нагрузки М вала привода увеличивается амплитуда сигнала питания преобразователя 3, который увеличивает момент вращения ротора 4, тем самым уменьшая колебания его угловой скорости. Так как частота питания преобразователя 3 в реальных пьезоэлектрических приводах находится в диапазоне от

40 до 100 кГц, частота демодулированного сигнала на входе блока управления достигает 10 кГц, что позволяет компенсировать высокочастотные компоненты колебаний угловой скорости ротора 4, вызываемых, например, неоднородностью микроконтакта между наконечником преобразователя 3 и ротором 4.

Использование двойной обратной связи позволяет стабилизировать угловую скорость вращения пьезоэлектрического привода с большей точностью и в широком диапазоне частот.

Система питания пьезоэлектрического привода, содержащая генератор переменного напряжения, вход управления которого соединен с датчиком скорости через усилитель, частотный дискриминатор и блок управления, а выход — с пьезоэлектрическим преобразователем, отличающаяся тем, что, с целью повышения стабильности вращения при изменении момента вйешней нагрузки ротора, она содержит дополнительно резистор, амплитудный демодулятор и второй блок управления, причем резистор включен последовательно с пьезокерамическим преобразователем, а общая их точка соединена через амплитудный демодулятор и второй блок управления со вторым входом управления генератора.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Авторское свидетельство СССР № 570099, кл. G 11 В 15/40, 1976.

2. Авторское свидетельство СССР № 624279, кл. G 11 В 15/40, 1977 (прототип).

728186

Составитель Б. Баев

Редактор И.Шубина Техред К. Шуфрич Корректор М. Демчнк

Заказ 1147 50 Тираж 844 Подписное

ЦНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, )K — 35, Раушская наб., д. 4/5

Филиал ППП «Патент>, r. Ужгород, ул. Проектная, 4