Устройство управления пьезоэлектрическим двигателем

 

ОП ИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ

Союз Советских

Социалистических

Республик

К АВТОРСКОМУ. СВИ ЕТЕЯЬСТВУ (61) Дополнительное к авт. свид-ву— (22) Заявлено 100879 (21)2808703/18-25

Н 01 L 41/08 с присоединением заявки Ио—

Государственный комитет

СССР по делам изобретений н открытий (23) Приоритет—

Опубликовано 151181 Бюллетень Й9 42 (53) УДК 5З7.228.1 (088. 8) Дата опубликования описания 15,1181 (72) Авторы изобретения

A.À. Åðîôååâ и А. Н. Кирсяев

Ленинградский ордена Ленина политехнический институт им. М. И. Калинина (71) Заявитель (54) УСТРОЙСТВО УПРАВЛЕНИЯ ПЬЕЗОЭЛЕКТРИЧЕСКИМ

ДВИГАТЕЛЕМ

Изобретение относится к пьезоэлектронике, а более точно к устройствам управления пьезоэлектрическими двигателями и может быть использовано в установках различного назначения, в которых применяются пьезодвигатели, например, в устройствах магнитной записи — воспроизведения звука, изображения, цифровой информации и т.д.

Известно устройство управления и стабилизации пьезоэлектрического двигателя (ПЭД) с воздействием регулятора на величину амплитудуа и с автоподстройкой частоты питающего напряжения (1).

Недостатком этого устройства является низкая точность стабилизации скорости ПЭД при сильных колебаниях момента нагрузки.

Известно также устройство управления пьезоэлектрическим двигателем,„ содержащее датчик скорости, генератор эталонной частоты, два формирователя импульсов, блок вычитания частот, фазовый детектор, корректирующее устройство и усилитель мощности, а также сумматор, два дополнительных корректирующих устройства, управитель частоты, ключ аналоговых сигналов, пороговое устройство и одновибратор. При этом выход блока вычитания частот соединен со входом фазового детектора, выход которого в свою очередь подключен ко входам основного регулятора, а также порогового и первого дополнительного корректирующего устройства, причем выход последнего через ключ аналоговых сигналов соединен с управляющим входом управителя частоты, а выход порогового устройства —,с управляющим входом упомянутого ключа, выход основного регулятора соединен с усилителем мощности через сумматор, другой вход которого через второе дополнительное корректирующее устройство соединен с автогенератором (2).

Однако несмотря на сложность схемы, данное устройство не Обеспечивает достаточной точности стабилизации скорости ПЭД.

Целью изобретения является повышение точности стабилизации скорости.

Цель достигается тем, что устрой:тво управления пьезоэлектрическим

881899

Устройство работает следующим образом.

Генератор 3 через усилитель мощности 2 управляет частотой питания пьезорезонатора (ПР) двигателя. Сигнал датчика тока возбуждения пьезорезочатора 16 (датчик представляет со- 4 бой резистор, включенный последовательно с пьезорезонатором) преобразуется формирователем 4 в последовательность прямоугольных импульсовв . A нал огич ную фу нкцию вып ол ня ет формирователь 5, преобразующий в последовательность прямоугольных импульсов выходное напряжение усилителя 2, т. е. напряжение возбуждения IIP Выходные сигналы формирова- 55 телей 4 .и 5 поступают на входы фазового детектора б, выходное напряжение которого, пропорциональное разности фазовых углов напряжения и тока возбуждения ПР, устройством 0 сравнения 7 сравнивается с напряжением, пропорциональным значению разности этих же фазовых углов, соответствующим рабочей частоте двигателя (напряжением задания). 65

40 двигателем, содержащее датчик скорости, генератор эталонной частоты, два формирователя импуГгьсов, блок вычитания частот, фазовый детектор, корректирующее устройство и усилитель мощности, содержит дополнительно управляемый генератор колебаний, датчик тока возбуждения пьезорезонатора двигателя, два формирователя импульсов, фазовый детектор, устройство сравнения с задатчиком и корректирующее устройство, при этом выход датчика тока подключен через первый дополнительный формирователь импульсов к первому входу, а выход усилителя мощности через второй дополнительный формирователь импульсов- 15 ко второму входу дополнительного фазового детектора, выход которого соединен с входом устройства сравнения, выход последнего через дополнительное корректирующее устройство 20 соединен с управляющим входом генератора колебаний, а выход генератора соединен со входом усилителя мощности.

На чертеже представлена схема устройства управления пьезоэлектрическим двигателем.

Устройство содержит пьезодвигатель 1, усилитель мощности 2, управляемый генератор 3, формирователи импульсов 4 — 5, фазовый детектор б, устройство сравнения 7, корректирующее устройство 8, датчик скорости 9, формирователи импульсов 10 и 11, генератор эталонной частоты 12, блок вычитания частот 13, З5 фазовый детектор 14, корректирующее устройство 15, датчик тока возбУждения пьезорезонатора 16.

На выходе устройства сравнения 7 формируется сигнал, пропорциональный текущему отклонению фазового угла от заданногo значения. Корректирующим устройством 8 этот сигнал преобразуется в управляющий сигнал, который поступает на вход генератора 3.

Одновременно сигнал датчика скорости 9, связанного с валом двигателя, формирователем 10 преобразуется в последовательность прямоугольных импульсов. Аналогичную функцию выполняет формирователь 11 для генератора эталонной частоты 12 задания скорости. Сигналы формирователей 10 и 11 поступают на блок вычитания частот 13, а с блока 13 и формирователя 11 на вход фазового детектора 14, выходное напряжение которого, пропорциональное интегралу отклонения, через корректирующее устройство 15 воздействует на усилитель мощности 2, задавая амплитуду напряжения питания пьезодвигателя. Если скорость вращения близка к заданной, сигнал корректирующего устройства 8 поддерживает частоту генератора 3 близкой к резонансной, а корректирующее устройство 15 — требуемую амплитуду колебаний, соответствующей моменту нагрузки.

При изменении скорости вращения, например, от изменения момента нагрузки, разность фазовых углов напряжения и тока IIP изменяется, в результате чего на выходе устройства сравнения 7 появляется сигнал ошибки, и корректирующее устройство 8 воздействует на генератор 3, изменяя частоту питания ПР. Сигнал датчика скорости 9 вызывает появление сигнала ошибки на выходе фазового детектора 14, который поступает на вход корректирующего устройства 15, воздействующего на усилитель мощности 2, изменяя амплитуду напряжения питания пьезодвигателя.

Для устойчивой работы соотношение параметров передаточных функций корректирующих устройств 8 и 15 выбрано таким, что во время переходных процессов формируется изменение частоты по сравнению с изменением амплитуды нгпряжения возбуждения. По окончании переходного процесса устанавливаются новые значения частоты и амплитуды возбуждения пьезорезонатора, соответствующие новому значению момента нагрузки.

Стабильность скорости вращения пьезодвигателя в широком диапазоне нагрузки находится на уровне 0,1Ъ для средней скорости и 0,01% для мгновенной скорости. формула изобретения

Устройство управления пьезоэлектрическим двигателем, содержащее дат881899

Составитель Б.Баев

Редактор Л.Тюрина. Техред A.Савка Корректор М.Шароши

Заказ 9988/81 Тираж 787 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений И открытий

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

Филиал ППП "Патент", г.Ужгород, ул.Проектная, 4 чик скорости, генератор эталонной частоты, два формирователя импульсов, блок вычитания частот, фазовый детектор, корректирующее устройство и усилитель мощности, о т л и ч а ю щ е е сятем,,что,,с целью повышения точности стабилизации скорости, оно содержит дополнительно управляемый генератор колебаний, датчик тока воз буждения пьез срез онатора двигателя, два формирователя импульсов, фазовый детектор, устройство сравнения с задатчиком и корректирующее устройство, при этом выход датчика тока подключен через первый дополнительный формирователь импульсов к первому входу, а выход усилителя мощности через второй дополнительный формирователь импульсов — ко второму входу дополнительного фазового детектора, выход. которого соединен с входом устройства сравнения, выход последнего через дополнительное корректирующее устройство соединен с управляющим вхо дом генератора колебаний, а выход генератора соединен со входом усилителя мощности.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Бансевичюс Р.Э. и др. О новом виде исполнительного элемента систем приводы в вибродвигателях. Сб. "Вибротехника". Научные труды ВУЗов Литовской CCP 3 (16), с 296-307, 15 1972.

2. Авторское свидетельство СССР по заявке Р 2658082/18-25, кл. Н 01 L 41/10, 1978 (прототип).