Пьезоэлектронное одностабильное устройство

Пьезоэлектронное одностабильное устройство

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

ОП ИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕН ИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

Союз Советскик

Социалистическик

Республик

< Я61109 (6l ) Дополнительное к авт. свид-ву (22)»a»aHo 01.12,80 (21) 3210496/18-21 (51) М. Кл.

Н 03 К 3/45 с присоединением заявки М (23) Приоритет

9ыударстаанаый кемнтвт

СССР ае данаи нзабретеннй н открытнй

Опубликовано 23. 09, 82. Бюллетень М 35

Дата опубликования описания 23 . 09.82 (53) УДК 621. 374 (088.8} (72) Авторы изобретения

А. А. Ерофеев и В. С. Акопян (7I) Заявитель

Ленинградский ордена Ленина политехнический институт им. И,И. Калинина (54} ПЬЕЗОЭЛЕКТРОННОЕ ОДНОСТАБИЛЬНОЕ УСТРОЙСТВО

Изобретение относится к пьезоэлектронной импульсной технике, а также может быть использовано в качестве функционального модуля для устройств стабилизации напряжения с пьезокера5 мическими трансформаторами.

Известны пьезоэлектронные триггерные устройства, на основе которых могут быть построены полноста" бильные пьезоэлектронные устройства, используемые в устройствах автоматики.

В известный устройствах. триггерный эффект достигается приложени35 ем высоких переполяризуемых пере,менных полей, за счет чего на выхоА ных электродах происходит изменение фазы выходного сигнала. Они содержат пьезокерамический трансформатор, и желаемый эффект достигается управлением выходным питающим

)напряжением (11.

Недостатками этих устройств являются использование высоких перепо ляризуемых ролей, применение пьезотрансформатора, не всегда желательный модулированный выходной сигнал и низкое быстродействие.

Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому является пьезоэлектронное триггерное устройство на основе которого может быть построено одностабильное пьезо. электронное устройство. Переход из одного устойчивого состояния в . другое для такого устройства, выполненного на основе пьезотранс" форматора, осуществляется за счет подачи высоких напряжений смещения

Есм на управляющую секцию пьезотрансформатора. Известно, что для пьезотрансформаторов смещение резонансной частоты f примерно на 53 требует подачи напряжения смеще ния Есм7tg 400-800 В (21.

961109

Условимся, что направление стрелки указывает направление положительной остаточной поляризации. Подэлектродные области электродов 5 и 6 выходной пластины 2 и электрода 4 входной пластины 1 с целью получения максимальной амплитуды выходных напряжений поляризованы (как показано на фиг. 1). 8 исходном состоянии, когда на вход ГУН 9 не поступают запускающие сигналы, на электроды 3 и 4, со" единенные с. шиной нулевого потенциала, подаются сигналы прямоугольной формы с амплитудой, значительно меньше амплитуды. напряжения переполяризации и частотой f f, (f2 = 1,11,.3). Это соответствует управляющему напряжению ГУН 9 0 = о „ За счет обратного пьезоффекта йластина 1 деформируется, эта деформация передается выходной пластине 2 и, благодаря прямому пьезоэффекту, на выходной шине 8 сигнал имеет амплитуду, а на шине 7 амплитуда выходного сигнала мала (фиг. 3 и 4). Такое состояние может сохраняться неограниченное время. При подаче сигнала отрицательной полярности на шине 10 запускающих импульсов управляющее напряжение ГУН 9 уменьшается, становясь равным U = U (фиг.3), что соответствует частоте выходных сигналов

ГУН 9 f = f fp (фиг. 4), амплитуды выходных сигналов на шине 7 увеличиваются, а на шине 8 уменьшаются (фиг. 2а, 6, в, г 4). Длительность низких и высоких амплитуд выходных сигналов определяется длительностью входных запускающих сигналов и инерционностью пьезокерамического элемента.

Такое пьезоэлектронное одностабильное устройство может работать и от положительных запускающих сигналов, при этом исходному состоянию устройства соответствует частота выходных сигналов ГУН 9, равная. или близкая к резонансной. Следует отме" тить, что на электроды 3 и 4 входной пластины 1, от ГУН могут подаваться не только прямоугольные, то и синусоидальные сигналы (показано на фиг. 26 пунктиром), т.е. ГУН может представлять собой генератор синусоидальных напряженйй.

Использование предлнгаемого устройства имеет сомостоятельное значе ние, как элемента импульсной (цифровой) техники, а также оно может быть

Пьезоэлектронное одностабильное устройство содержит (фиг. 1) пьезокерамический биморфный элемент, состоящий из входной 1 и выходной 2 пластин, связанных сплошным электродом 3 в акустически монолитную конструкцию, сплошной электрод 4 на другой грани входной пластины, гальванически не связанные электроды 5 и б на грани выходной пластины соответствен- 5 но соединены с выходными шинами 7 и

8, выход генератора управляемого нап . ряжением (ГУН) 9 соединен с электродами входной пластины, а вход - с шиной 10 запускающих импульсов.

Пьезоэлектронное одностабильное устройство работает следующим образом.

Недостатками такого устройства являются высокие входные управляю-. щие напряжения, низкое быстродей" ствие и неустойчивая работа, Цель изобретения - повышение надежности и быстродействия.

Поставленная цель достигаетоя тем, что в пьезоэлектронном одностабильном устройстве, содержащем пьезокерамический элемент и гене- 10 ратор с управляющим входом, пьезо" керамический элемент выполнен в виде биморфного элемента со сплош ными электродами на гранях исходHoN пластины, один H3 KQTOpblx gB- 15 ляется общим с выходной пластиной, и гальванически не связанными электродами на другой грани выходной пластины, при этом выход генератора подключен к электроду, 2о являющемуся общим для входной и выходной пластин, другой электрод входной пластины соединен с шиной нулевого потенциала, гальванически не связанные электроды выходной плас-25 тины соединены с выходными шинами, а управляющий вход генератора подключен к входной шине пьезоэлектронного одностабильного устройства, На. фиг. 1 представлена схема пьезоэлектронного одностабильного устройства; на фиг. 2 - диаграмма входных и выходных напряжений; на фиг.3зависимость частоты генератора от уп- равляющего напряжения; на фиг. 4 - за35 висимость амплитуды выходного напряжения от частоты при постоянной амплитуде входного напряжения для данного способа включения пьезокерамического элемента. фЯ

Формула . изобретения

Р В60(ktx применено в качестве функционального модуля в устройствах стабилизации напряжения с пьезокерамическими трансформаторами.

Это позволяет повысить точность и стабильность работы, увеличивает

КПД и надежность, а также делает устройство повышенной серийноспособности.

При этом используются сигналы низкого уровня, узлы схемы выполняются на основе интегральных микросхем (имеют с ними сопряженные уровни сигналов).

Пьезоэлектронное одностабильное устройство, содержащее пьезокерамический элемент и генератор с управляющим входом, о т л и ч а ю щ е ес я тем, что, с целью повышения надежности и увеличения быстродействия, пьезокерамический элемент вы1109 6 полнен в виде биморфного элемента со сплошными электродами на гранях входной пластины, один из которых является общим с выходной пластиI S ной, и галь ва ничес ки не связанными электродами на другой грани выходной пластины, при этом выход генератора подключен к электроду, являющемуся общим для входной и выходной пластин, другой электрод входной пластины соединен с шиной нулевого потенциала, гальванически не связанные электроды выходной пластины соединены с выходными шинами, а управляющий вход генератора подключен к входной шине пьезоэлектронного одностабильного устройства.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

20 1. Авторское свидетельство СССР 520692, кл. H 03 К 3/286, 1976.

2. Авторское свидетельство СССР

У 5690 16, кл. Н 03 K 3/45, 1977 (прототип).

963109

Редактор Т. Кугрышева

Заказ 7334/74 Тираж 959 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам иэобретений и открытий

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

Филиал ППП "Патент", г. Ужгород, ул. Проектная, 4 Aux

Составитель С. Пронин

Техред M.Рейвес Корректор E PowKo