Научный журнал

Современные наукоемкие технологии

ISSN 1812-7320

"Перечень" ВАК

ИФ РИНЦ = 0,940

• Авторы
• Файлы

Зибров В.А. Кокарев И.В.

Статья в формате PDF

84 KB

Рассматриваемое техническое решение свободно от недостатков присущих известным приводам. Данное устройство содержит меньшее количество элементов и в него введена дополнительная цепь обратной связи, что способствует увеличению устойчивости системы и увеличению помехозащищенности привода перемещения. Привод рис.1 состоит из основного усилителя мощности 1, к выходу которого подключена обкладка 2 пьезоэлектрического привода 4 с датчиком обратной связи 5. Для уменьшения помех, возникающих в цепи основного усилителя мощности 1 и пьезоэлектрического привода 7, введена дополнительная цепь управления. Цепь состоит из двухвходового сумматора 4, к одному из входов которого через фазовращатель 8 подключен вход основного усилителя мощности 1, а к другому - датчик 5, выход сумматора через корректирующее звено 9 и дополнительный усилитель 6 соединен с обкладкой 3 привода перемещения 4. Помехи, вызывающие смещения на обкладке 2 корректируются смещением в структуре пьезоэлектрика на обкладке 3 привода перемещения 4. Фазовращатель 8 служит для задержки части входного сигнала с напряжением U2, поступающего на второй вход сумматора 7, на время необходимое для прохождения другой части входного сигнала по цепи: основной усилитель мощности 1, пьезоэлектрический привод 4, датчик обратной связи 5 до поступления его с напряжением U1 на первый вход сумматора 7. Датчик 5 служит для преобразования колебаний пьезоэлектрического привода в напряжение. Корректирующее звено 9 с коэффициентом передачи a служит для выравнивания в рабочем диапазоне частот суммарной АЧХ цепи из усилителя 6 и пьезоэлектрического привода, а также для компенсации сдвига фаз в этой цепи между напряжением сигнала на выходе сумматора и напряжением на выходе усилителя мощности 6.

Рис. 1. Пьезоэлектрический привод перемещения с системой защиты от помех

Работу устройства можно пояснить следующим образом. Деформация, возникающая в преобразователе за счет приложенного к его пластинам напряжения U_B(t) состоит из двух слагаемых ξ = ξ_c + ξ_u, где ξ_c - деформация, вызванная неискаженным сигналом, т.е. сигналом на входе УМ; ξ_u - деформация, вызванная сигналом искажений, возникающих в УМ и пьезоэлектрике. Напряжение сигнала U₁ на выходе датчика ДК также представляет собой сумму

где U_c и U_u - напряжения, пропорциональные соответственно деформациям вызванным неискаженным и искаженным сигналом.

По своему определению напряжение U_c должно быть пропорционально напряжению входного сигнала U_BX, т.е. U_c = k₁ U_BX, где k₁ - постоянный частотно- независимый множитель.

Тогда из приведенных выражений получим U_c = k₁U_BX + U_u. Напряжение U₁ , содержащее в себе информацию об искажениях, поступает на один вход сумматора. Эти искажения возникают, в основном, в УМ и пьезоэлектрике, так как путем коррекции характеристики передачи датчика ДК его искажающее действие на сигнал несущественно. На другой вход сумматора поступает сигнал с входа УМ напряжением U₂, задержанный на время прохождения входного сигнала по цепи УМ, пьезоэлектрик, ДК. Напряжение U₂ связано простым соотношением с входным напряжением U₂ = k₂U_BX, где k₁ - постоянный коэффициент. В сумматоре происходит масштабирование напряжения U₂ с масштабным множителем η = k₁ / k₂ , инвертирование напряжения U₁ и сложение этих двух преобразованных напряжений, т.е. фактически происходит их вычитание. Таким образом, напряжение на выходе сумматора U_Σ имеет следующий вид: U_Σ = ηU₂ - U₁ = k₁ U_вx - k₂U_вx - U_u = -U_u.

Из этого выражения видно, что напряжение U_Σ представляет собой напряжение сигнала искажений, но с противоположенной фазой. Далее этот сигнал проходит через корректирующее звено, дополнительный усилитель и поступает на пьезоэлектрик, где и преобразуется в деформацию. Если в цепи: корректирующее звено, дополнительный усилитель, преобразователь, датчик сигнал изменяется мало, а набег фазы существенно меньше 90^о, то деформация, вызванная напряжением искаженного сигнала при соответствующем коэффициенте усиления дополнительного усилителя будет по фазе противоположна и мало отличаться от деформации вызванной напряжением поступившим с выхода УМ.

Таким образом, непосредственно в структуре пьезоэлектрического привода происходит подавление искажений и стабилизация частоты возбуждения пьезоэлектрика.

Библиографический список

1. Ерофеев А. А., Ковалев В.С. Современная нетрадиционная электроника - М.: Знание, 1989. - 64 с.
2. Ерофеев А. А. Пьезоэлектрические устройства автоматики. - Л.: Машиностроение,1982. - 212с.

Библиографическая ссылка