УСТРОЙСТВО ДЛЯ ВОЗБУЖДЕНИЯ ПЬЕЗОЭЛЕМЕНТОВ ЭЛЕКТРОАКУСТИЧЕСКИХ ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЕЙ
DEVICE FOR EXCITATION OF PIEZOELECTRIC CELLS OF ELECTRO-ACOUSTIC CONVERTERS

Изобретение относится к области электроники и может быть использовано в качестве источника переменного тока для возбуждения пьезоэлементов электроакустических преобразователей, например в устройствах звукового оповещения, пожарной и охранной сигнализации, экологии, медицине.
Известно устройство для возбуждения пьезоэлемента содержащее генератор переменного тока к выходу которого подключен колебательный контур с катушкой индуктивности и конденсатором. (Авт. св. US №7683554, кл. ВО6В 1/06, 2010 г.) Недостатком этого аналога является то, что пьезоэлемент электрического преобразователя подключен к емкости соединенной последовательно с индуктивностью образующей последовательный колебательный контур подключенный к выходу генератора переменного тока. При таком соединении на пьезоэлемент поступает только часть энергии сосредотачивающейся на емкости, что понижает КПД. Наиболее близким к заявляемому изобретению по технической сущности решаемой задачи является (прототип) устройство для возбуждения пьезоэлементов электрических преобразователей, содержащее генератор переменного тока и колебательный контур на его выходе (Авт. свид. US №3683210, кл. ВО6 1/06, 1970 г.) Технический недостаток прототипа. использование в устройстве известного эффекта умножения напряжения, подводимого от генератора, на емкости и индуктивности последовательного колебательного кон тура на его резонансной частоте, амплитуда которого зависит от добротности элементов. Таким образом последовательный колебательный контур должен быть настроен на частоту пьезоэлемента. При поступлении от генератора переменного тока резонансной частоты, через индуктивность и емкость протекает общий переменный ток. Емкость в последовательном колебательном контуре является делителем мощности электрических колебаний поступающих к пьезоэлементу, что уменьшает КПД устройства.
Техническая задача. снижение потерь переменного тока поступающего от колебательного контура к пьезоэлементу электроакустического преобразователя, что повысит КПД устройства. Расширение полосы пропускания колебательного контура для упрощения настройки и улучшения надежности в процессе эксплуатации устройства.
Согласно изобретению устройство для возбуждения пьезоэлементов электроакустических преобразователей состоит из колебательного контура в котором емкость и индуктивность соединены параллельно. Средний отвод от индуктивности подключен к источнику электрического питания устройства, точки соединения емкости с индуктивностью, через диоды, подключены к выходным электродам силовых элементов (транзисторов, тиристоров, или их аналогов) двухтактного усилителя мощности генератора электрических колебаний заданной частоты. Пьезоэлемент электроакустического преобразователя подключается параллельно с емкостью и индуктивностью.
На фиг, 1 показана электрическая схема устройства для возбуждения пьезоэлементов электроакустических преобразователей.
Устройство для возбуждения пьезоэлементов электроакустических преобразователей содержит генератор переменных электрических колебаний 1, подключенный к нему двухтактный усилитель мощности на транзисторах Т1 и Т2 к которым через диоды Д1 и Д2 подключен параллельный колебательный контур с индуктивностью L1 и L2 и емкостью С1, параллельно которому подключен пьезоэлемент электроакустического преобразователя 2. Средний отвод индуктивности подключен к источнику питания усилителя мощности.
В исходном состоянии генератор переменных электрических колебаний 1 выключен, переменное напряжение на параллельном колебательном контуре отсутствует, устройство не возбуждает пьезоэлемент электроакустического преобразователя 2.
Устройство для возбуждения пьезоэлементов электроакустических преобразователей работает следующим образом. При включении генератора электрических колебаний 1, на управляющие электроды транзисторов Т1 и Т2, двухтактного усилителя мощности поступают электрические колебания резонансной частоты пьезоэлемента электроакустического преобразователя 2. Поочередно открываясь и закрываясь транзисторы Т1 и Т2, через диоды Д1 и Д2 и средний отвод индуктивности L1 и L2 подключаются к источнику электрического питания усилителя мощности с резонансной частотой пьезоэлемента электроакустического преобразователя. Параллельный колебательный контур состоящий из индуктивности L1, L2 и емкостью С1 настраивается приблизительно ниже резонансной частоты пьезоэлемента электроакустического преобразователя. В сравнении с последовательным колебательным контуром это стало возможным в связи с тем, что пьезоэлемент вносит свои резонансные характеристики в параллельный колебательный контур. При этом паразитная параллельная емкость пьезоэлемента, по сути дела приобретает полезные качества, соединяясь параллельно с емкостью колебательного контура. На резонансной частоте пьезоэлемент, обладая высокой добротностью, улучшает параметры параллельного колебательного контура, что увеличивает амплитуду наводимых в нем электрических колебаний. Переменные электрические колебания, возбуждающие пьезоэлемент на его резонансной частоте, поступают от двухтактного усилителя мощности генератора переменных электрических колебаний. Для формирования максимальной амплитуды синусоидальных колебаний, параллельный колебательный контур с пьезоэлементом электроакустического преобразователя, через диоды подключен к выходным транзисторам усилителя мощности. Такая схема подключения пьезоэлемента электроакустического преобразователя, являющегося нагрузкой усилителя мощности генератора электрических колебаний, улучшает КПД устройства, что позволяет увеличить звуковое давление от электроакустического преобразователя, не увеличивая мощность источника питания генератора. Отсутствие необходимости точной настройки параллельного колебательного контура на резонансную частоту пьезоэлемента электроакустического преобразователя позволяет уменьшить затраты связанные с настройкой устройства, улучшить его надежность в процессе эксплуатации.