УСТРОЙСТВО КОНТРОЛЯ ТЕМПЕРАТУРЫ ПЬЕЗОЭЛЕКТРИЧЕСКОГО ИЗЛУЧАТЕЛЯ

Область техники, к которой относится полезная модель
Полезная модель относится к области ультразвуковой техники, а именно к устройствам контроля параметров преобразователей пьезоэлектрического типа, входящих в состав ультразвуковых аппаратов различного технологического назначения. Полезная модель может быть использована для контроля температуры пьезоэлектрического излучателя в составе ультразвуковых стирающих устройств с целью повышения надежности при нарушении условий эксплуатации со стороны потребителя.
Уровень техники
Известны устройства для прямого и косвенного способа контроля температуры посредством терморезисторов, специализированных датчиков и других электронных элементов.
Ближайшим аналогом является устройство контроля температуры ультразвуковых пьезопреобразователей (патент RU 132889 опубл. 27.09.2013) для косвенного способа измерения температуры. Устройство содержит узел выделения информационного сигнала, в качестве которого используются токовые датчики, один из которых включен последовательно в цепь питания пьезопреобразователя, а второй последовательно в цепь опорной емкости, подключенной параллельно пьезопреобразователю. Величина опорной емкости выбрана равной электрической емкости неработающего преобразователя. Выходы токовых датчиков соединены с прямым и инверсным входами дифференциального усилителя, на выходе которого формируется сигнал, пропорциональный изменению температуры преобразователя.
Недостатком такого решения является необходимость подбора величины опорной емкости для каждого излучателя, отбор части мощности подаваемого высокочастотного сигнала от пьезоэлектрического преобразователя и саморазогрев опорной емкости от протекающего по ней току, что в условиях массового производства ультразвуковых стирающих устройств не приемлемо.
Раскрытие сущности полезной модели
Техническая задача направлена на создание устройства дешевого и надежного устройства контроля температуры для защиты от перегрева пьезоэлектрического излучателя для массового производства.
Технический результат заключается в увеличении срока эксплуатации пьезоэлектрического излучателя.
Технический результат достигается тем, что в устройстве контроля температуры пьезоэлектрического излучателя, содержащем узел выделения информационного сигнала, согласно предложенному решению, узел выделения информационного сигнала включает биполярный транзистор и источник опорного напряжения, которые подключены к входу блока сравнения, выход которого соединен с генератором, подключенным к пьезоэлектрическому излучателю.
Краткое описание чертежей
На фиг. 1 представлена функциональная схема устройства контроля температуры пьезоэлектрического излучателя, на фиг. 2 представлен активатор ультразвуковой стиральной машины, снабженный устройством контроля температуры.
Осуществление полезной модели
Устройство контроля температуры пьезоэлектрического излучателя включает источник опорного напряжения 1, биполярный транзистор 2, которые подключены к входу блока сравнения 3, выход которого соединен с генератором высокочастотного сигнала 4, подключенным к пьезоэлектрическому излучателю 5.
Работа устройства
Электрический сигнал, снимаемый с биполярного транзистора 2, поступает на блок сравнения 3, который производит сравнение полученного сигнала с напряжением, поступающим с источника опорного напряжения 1. В случае превышения температуры пьезоэлектрического излучателя 5 выше ранее настроенного значения, блок сравнения 3 вырабатывает блокирующий сигнал, который поступает на генератор высокочастотного сигнала 4, тем самым останавливая его, что приводит к прекращению роста температуры этого элемента.
Пример конкретного выполнения
Устройство контроля 7 устанавливается на пьезоэлектрический излучатель 5, расположенный в корпусе 6 активатора стиральной машины, и подключается проводами 8 к технологической плате 9, соединенной с блоком питания.
При подаче питающего напряжения генератор 4 начинает вырабатывать высокочастотный сигнал. Сигнал подается на пьезоэлектрический излучатель 5, который начинает вырабатывать механические колебания с частотой, соответствующей частоте подводимого высокочастотного сигнала. Из-за механических напряжений, а также внутренних потерь, пьезоэлектрический излучатель 5 начинает разогреваться. Блок сравнения 3 вырабатывает контрольный ток величиной 1 мА, который протекает через база-эмиттерный переход биполярного транзистора 2. Напряжение, образующееся на нем, поступает на один вход блока сравнения 3. На второй вход блока сравнения 3 поступает напряжение с опорного источника напряжения 1, величина которого соответствует значению, образующемуся на переходе биполярного транзистора 2 при заданной температуре. При достижении общей температуры пьезоэлектрического излучателя 5, которая складывается из температуры рабочей среды и саморазогрева, превышающей заданное значение, результирующий сигнал, образующийся на выходе блока сравнения 3, подается на блокирующий вход генератора высокочастотного генератора 4, происходит отключение генератора высокочастотного сигнала и тем самым достигается снижение температуры. При достижении установленного значения температуры генератор снова включается в работу.
Совокупность существенных признаков настоящей полезной модели позволяет увеличить срок эксплуатации устройства за счет исключения перегрева при эксплуатации в среде с температурой выше предельного эксплуатационного значения.
Заявляемая полезная модель соответствует критерию «промышленная применимость», поскольку она может быть многократно произведена и использована по своему назначению с достижением указанного технического результата. Все используемые в конструкции устройства материалы являются известными и промышленно выпускаемыми. Изготовление устройства контроля пьезоэлектрического излучателя осуществляется на базе известного оборудования, материалов и технологий.
Заявляемая полезная модель обладает ранее неизвестной из уровня техники совокупностью существенных признаков. Наличие новых отличительных существенных признаков свидетельствует о соответствии заявляемой полезной модели критерию патентоспособности «новизна».
Недостатком такого решения является необходимость подбора величины опорной емкости для каждого излучателя, отбор части мощности подаваемого высокочастотного сигнала от пьезоэлектрического преобразователя и саморазогрев опорной емкости от протекающего по ней тока, что в условиях массового производства ультразвуковых стирающих устройств неприемлемо.
Раскрытие сущности полезной модели
Техническая задача направлена на создание дешевого и надежного устройства контроля температуры для защиты от перегрева пьезоэлектрического излучателя для массового производства.
Технический результат заключается в увеличении срока эксплуатации пьезоэлектрического излучателя.
Технический результат достигается тем, что в устройстве контроля температуры пьезоэлектрического излучателя, установленном на пьезоэлектрическом излучателе, содержащем узел выделения информационного сигнала, согласно предложенному решению, в качестве узла выделения информационного сигнала используется биполярный транзистор и источник опорного напряжения, которые подключены к входу блока сравнения, который вырабатывает контрольный ток, протекающий через база-эмиттерный переход биполярного транзистора, выход блока сравнения соединен с блокирующим входом генератора, подключенным к пьезоэлектрическому излучателю.
Краткое описание чертежей
На фиг. 1 представлена функциональная схема устройства контроля температуры пьезоэлектрического излучателя, на фиг. 2 представлен активатор ультразвуковой стиральной машины, снабженный устройством контроля температуры.
Осуществление полезной модели
Устройство контроля температуры пьезоэлектрического излучателя включает источник опорного напряжения 1, биполярный транзистор 2, которые подключены к входу блока сравнения 3, выход которого соединен с генератором высокочастотного сигнала 4, подключенным к пьезоэлектрическому излучателю 5.
Работа устройства
Электрический сигнал, снимаемый с биполярного транзистора 2, поступает на блок сравнения 3, который производит сравнение полученного сигнала с напряжением, поступающим с источника опорного напряжения 1. В случае превышения температуры пьезоэлектрического излучателя 5 выше ранее настроенного значения, блок сравнения 3 вырабатывает блокирующий сигнал, который поступает на генератор высокочастотного сигнала 4, тем самым останавливая его, что приводит к прекращению роста температуры этого элемента.
Пример конкретного выполнения
Устройство контроля 7 устанавливается на пьезоэлектрический излучатель 5, расположенный в корпусе 6 активатора стиральной машины, и подключается проводами 8 к технологической плате 9, соединенной с блоком питания.
При подаче питающего напряжения генератор 4 начинает вырабатывать высокочастотный сигнал. Сигнал подается на пьезоэлектрический излучатель 5, который начинает вырабатывать механические колебания с частотой, соответствующей частоте подводимого высокочастотного сигнала. Из-за механических напряжений, а также внутренних потерь, пьезоэлектрический излучатель 5 начинает разогреваться. Блок сравнения 3 вырабатывает контрольный ток величиной 1 мА, который протекает через база-эмиттерный переход биполярного транзистора 2. Напряжение, образующееся на нем, поступает на один вход блока сравнения 3. На второй вход блока сравнения 3 поступает напряжение с опорного источника напряжения 1, величина которого соответствует значению, образующемуся на переходе биполярного транзистора 2 при заданной температуре. При достижении общей температуры пьезоэлектрического излучателя 5, которая складывается из температуры рабочей среды и саморазогрева, превышающей заданное значение, результирующий сигнал, образующийся на выходе блока сравнения 3, подается на блокирующий вход генератора высокочастотного генератора 4, происходит отключение генератора высокочастотного сигнала и тем самым достигается снижение температуры. При достижении установленного значения температуры генератор снова включается в работу.
Совокупность существенных признаков настоящей полезной модели позволяет увеличить срок эксплуатации устройства за счет исключения перегрева при эксплуатации в среде с температурой выше предельного эксплуатационного значения.
Заявляемая полезная модель соответствует критерию «промышленная применимость», поскольку она может быть многократно произведена и использована по своему назначению с достижением указанного технического результата. Все используемые в конструкции устройства материалы являются известными и промышленно выпускаемыми. Изготовление устройства контроля пьезоэлектрического излучателя осуществляется на базе известного оборудования, материалов и технологий.
Заявляемая полезная модель обладает ранее неизвестной из уровня техники совокупностью существенных признаков. Наличие новых отличительных существенных признаков свидетельствует о соответствии заявляемой полезной модели критерию патентоспособности «новизна».