Пристрій керування ультразвуковим перетворювачем

Пристрій керування ультразвуковим перетворювачем, що містить послідовно з'єднані керований генератор, буферний каскад, що утворений транзистором, керуючий трансформатор, первинна обмотка якого з'єднана з транзистором буферного каскаду, підсилювач потужності, ультразвуковий перетворювач, а також пристрій виділення сигналу, обернено пропорційного струму, через ультразвуковий перетворювач, з'єднаний з входом керованого генератора, пристрій керування струмом підсилювача потужності з транзистором керування, який відрізняється тим, що пристрій керування струмом підсилювача потужності виконаний у вигляді широтно-імпульсного модулятора, який приєднаний входом до пристрою виділення сигналу, обернено пропорційного струму, через ультразвуковий перетворювач, а транзистор керування колектором приєднаний до одного кінця первинної обмотки трансформатора керування, другий кінець якої з'єднаний з емітером транзистора буферного каскаду Винахід відноситься до ультразвукової техніки і може бути використаний для керування ультразвуковими перетворювачами технологічного призначення Відомий широкий спектр ультразвукових пристроїв, які застосовують в різноманітних областях техніки диспергатори, пристрої обробки твердих та крихких матеріалів, ванни для очищення від забруднень, а також в медицині - пристрої обробки інфікованих ран, коагулятори, апарати для зняття зубного каменю і т п Для всіх вище перерахованих ультразвукових засобів важливою складовою, що впливає на ефективність їх роботи, є електричний пристрій збудження і керування ультразвуковим перетворювачем, який визначає загальний к к д , ресурс роботи, а також характер зміни і регулювання інтенсивності впливу на технологічний процес Тому вибір варіанту побудови такої схеми керування ультразвуковим перетворювачем є важливим фактором, який визначає масо-габаритні показники ультразвукового пристрою, основні технічні характеристики, а також надійність його роботи Відомий аппарат для очищення контактних лінз ( патент США, №4 697 605, МПК В08ВЗ/12, 1987р), в якому підведена до перетворювача потужність регулюється шляхом виключення генерації керуючого пристрою після певної КІЛЬКОСТІ періодів роботи ультразвукового генератора До недоліків цього пристрою можна віднести відсутність можливості автоматичного коригування потужності у випадку зміни навантаження на перетворювач Це спричинює сильне нагрівання вихідних транзисторів генератора і перетворювача, що приводить до зниження ресурсу роботи і к к д пристрою Відомий контур рушія ультразвукового вібратора (Японія, заявка №62-32985 МПК В06В1/06, 1987р), який включає ультразвуковий генератор і детектор струму через перетворювач, а також схему керування амплітудою вібратора/ яка у випадку наявності навантаження на вібраторі збільшує амплітуду коливань, а у випадку відсутності зменшує До недоліків даного способу можна віднести жорсткість системи регулювання через наявність тільки двох ступенів великої та малої амплітуд коливань вібратора, що приводить до підведення надмірної потужності у випадку малих навантажень, і низької ефективності роботи у випадку значних, що знижує ресурс роботи системи Найбільш близьким до запропонованого за сукупністю ознак і технічним результатом є керуюча система для ультразвукового п'єзоелектричного перетворювача (патент США, №4271371, МПК H01L41/08, 1981 р ), яка вміщує коло регулювання вихідної потужності ультразвукового генератора шляхом зміни режиму роботи вихідних транзисто О со (О Ю 54630 сигналу обернено пропорційного струму через рів ультразвукового генератора перетворювач 3, пристрій керування струмом траПроте пристрій, реалізований за вищевказанзисторів підсилювача потужності 4 і ультразвуконим способом, має ряд значних недоліків, що знавий перетворювач 5 Керований генератор вихочно знижують його характеристики Регулювання дом підключений до бази транзистора буферного вихідної потужності здійснюється вручну, шляхом каскаду 6, а входом - до пристрою виділення сигобертання ручки потенціометра, а тому досить налу обернено пропорційного струму через перескладно підібрати оптимальну потужність, особлитворювач 3 Емітер транзистора буферного каскаво при швидкій ЗМІНІ навантаження Таке регулюду б підключений до первинної обмотки керуючого вання приводить до зміни робочої точки транзистрансформатора 7, а колектор - до джерела живторів вихідного каскаду, а значить при збільшенні лення Еп Пристрій керування струмом транзистопотужності ростуть втрати за рахунок підвищення рів підсилювача потужності 4 складається з широбазового струму і зміни вихідного опору каскаду, тно-імпульсного модулятора 8, вхід якого що приводить до неузгодженості генератора і напідключений до пристрою виділення сигналу обевантаження, а значить знижує загальний к кд сисрнено пропорційного струму через перетворювач теми З, а вихід - до бази транзистора керування 9, еміВ основу винаходу поставлена задача розробтер якого заземлений, а колектор під'єднаний до ки пристрою керування ультразвуковим перетвопервинної обмотки керуючого трансформатора 7 рювачем, в якому регулювання вихідної потужності Вторинні обмотки 11, 111, керуючого трансформаздійснюється шляхом зриву-запуску коливань ультора 7 з'єднані з базами транзисторів підсилювача тразвукового генератора через транзистор керупотужності 2, які навантажені вихідним трансфорвання широтно-імпульсним модулятором, який матором 12, вторинна обмотка 11 вихідного змінює довжину керуючого імпульсу в залежності трансформатора 12 з'єднана з ультразвуковим від навантаження на ультразвуковому перетворюперетворювачем 5 і пристроєм виділення сигналу вачі, що підвищує к к д і ефективність роботи сисобернено пропорційного струму через перетворютеми в цілому вач З Для вирішення поставленої задачі в пристрої керування ультразвуковим перетворювачем, який Керований генератор 1, транзистор 6, трансмістить послідовно з'єднані керований генератор, форматор 7, підсилювач потужності 2 на транзисбуферний каскад, що створений транзистором, торах 10, 11 і пристрій виділення сигналу обернекеруючий трансформатор, первинна обмотка якого но пропорційного струму через перетворювач З з'єднана з транзистором буферного каскаду, підутворюють ультразвуковий генератор, який прасилювач потужності, ультразвуковий перетворюцює на резонансній частоті ультразвукового перевач, а також пристрій виділення сигналу, обернено творювача 5 Генератор працює в режимі "жорстпропорційного струму через ультразвуковий перекого" збудження, що пояснюється ключовим творювач, з'єднаний із входом керованого генерарежимом роботи транзисторів 10, 11 підсилювача тора, пристрій керування струмом підсилювача потужності 2 для забезпечення максимального потужності з транзистором керування, ВІДПОВІДНО к к д пристрою в цілому Широтно-імпульсний мовинаходу, пристрій керування струмом підсилювадулятор 8 з транзистором керування 9 утворюють ча потужності виконаний у вигляді широтнопристрій керування струмом підсилювача потужімпульсного модулятора, який під'єднаний входом ності 4 шляхом зриву коливань ультразвукового до пристрою виділення сигналу обернено пропоргенератора при закриванні транзистора 9 Сигнал ційного струму через ультразвуковий перетворюкерування поступає на широтно-імпульсний модувач, а транзистор керування колектором приєдналятор 8 з пристрою виділення сигналу прямо проний до одного кінця первинної обмотки порційного навантаженню на перетворювач трансформатора керування, другий кінець якої Працює пристрій керування ультразвуковим зв'язаний з емітером транзистора буферного касперетворювачем наступним чином В момент каду включення напруги живлення Еп транзистори 6, 9 відкритий і через них та первинну обмотку транзиВключення широтно-імпульсного модулятора стора 7 проходить імпульс струму включення, який в пристрій керування ультразвуковим перетворютрансформується у вторинній обмотці 11, 111, і вачем дозволяє за рахунок оптимізаци вихідної відкриває один із транзисторів 10, 11 підсилювача потужності при ЗМІНІ навантаження на перетворюпотужності 2, імпульс напруги якого через вихідний вач значно підвищити ресурс роботи ультразвукотрансформатор 12 прикладається до ультразвукового перетворювача і загальний к к д системи вого перетворювача 3, збуджуючи його коливання Зв'язок широтно-імпульсного модулятора з транна резонансній частоті Пристрій 3 виділення сигзистором керування, а через нього з буферним налу обернено пропорційного по величині струму каскадом, забезпечує надійний запуск пристрою через перетворювач сигналом А підстроює керокерування, Якщо коло керований генератор, буваний генератор 1 на резонансну частоту Тепер ферний каскад, каскад підсилення потужності висигнал останнього через трансформатор буферноконані у вигляді генератора з "жорстким" збудженго каскаду 6 знову подається на керуючий трансням, що дає можливість транзисторам вихідного форматор 7 і далі через підсилювач потужності 2 каскаду працювати в ключовому режимі, а значить на ультразвуковий перетворювач 5, внаслідок чого система в цілому буде мати високий к к д в ньому виникають безперервні коливання ОдноСуть винаходу пояснюється фігурою (Фіг), де часно на виході Б пристрою виділення сигналу зображено пристрій керування ультразвуковим обернено пропорційного струму через перетворюперетворювачем Він включає керований генеравач 3 з'являється сигнал (напруга), пропорційний тор 1, підсилювач потужності 2, пристрій виділення 54630 навантаженню на перетворювач 5 За рахунок змінього За рахунок попередньої установки ЩІЛИННОни навантаження (наприклад збільшення КІЛЬКОСТІ СТІ імпульсу широтно-імпульсного модулятора 8 рідини, що розпилюється, чи зусилля на перетвоможна встановлювати необхідну початкову потужрювач) змінюється опір перетворювача (збільшуність на ультразвуковому перетворювачі 5 і таким ється), а струм через нього зменшується, при цьочином вручну и задавати Таке керування забезму струм перетворюється пристроєм 3 в напругу, печує стабільний режим роботи підсилювача пояка поступає на вхід широтно-імпульсного модулятужності 2 і безвідмовного запуску і зриву колитора, що являє собою генератор імпульсів з повань ультразвукового генератора при його стійним періодом і змінною ЩІЛИННІСТЮ Під ДІЄЮ "жорсткому" режимі збудження цієї напруги ЩІЛИННІСТЬ зменшується (збільшується Наприклад, при такому керуванні ультразвукотривалість імпульсу) Упродовж наявності цього вим перетворювачем розпилювача палива для імпульсу на виході широтно-імпульсного модулядвигуна внутрішнього згоряння легкового автомотора 8 транзистор керування 9 відкритий, через біля вдалося знизити затрати електричної енергії з нього протікає струм, а в ультразвуковому пере50Вт в середньому до 12Вт При коливаннях наватворювачі 5 збуджуються коливання, а в період нтаження (в залежності від режиму роботи двигуна відсутності цього імпульсу транзистор керування 9 змінюється КІЛЬКІСТЬ палива, що розпилюється) закривається, через нього і обмотку трансформапотужність, що споживається коливається в межах тора 7 струм не протікає, тому коливання в ультвід 10 до 15Вт При цьому за рахунок введення развуковому перетворювачі 5 відсутні При зментакого керування вдалося одночасно значно пошенні навантаження на ультразвуковий кращити розпилення плівки палива перетворювач 5 під дією напруги з виходу Б приПри використанні запропонованого пристрою в строю 3 ЩІЛИННІСТЬ збільшується, тобто скорочустоматологічному апараті для зняття зубного нається час роботи ультразвукового перетворювача льоту в залежності від виду обробки початкова Таким чином, широтно-імпульсний генератор 8 потужність встановлюється вручну від 15 до 50Вт, шляхом закриття і відкриття керуючого транзистоа під час роботи, в залежності від зусилля притисра 9 керує часом роботи ультразвукового генеракання наконечника ультразвукового інструменту в тора шляхом його зриву і збудження за сигналами, одному із розчинів вихідна потужність автоматичщо залежать від величини навантаження на ультно змінювалася від ЗО до 40Вт, що забезпечувало развуковий перетворювач 5 При цьому змінюєтьефективне видалення зубного нальоту без переся середня питома потужність ультразвукового гріву ультразвукового перетворювача і транзистоперетворювача в залежності від навантаження на рів підсилювача потужності (ПЗ Фіг. Підписано до друку 03 04 2003 р Тираж 39 прим ТОВ "Міжнародний науковий комітет" вул Артема, 77, м Київ, 04050, Україна (044)236-47-24