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JPH0632783B2 - Oscillator excitation circuit - Google Patents

Oscillator excitation circuit

Info

Publication number
JPH0632783B2
JPH0632783B2 JP32145087A JP32145087A JPH0632783B2 JP H0632783 B2 JPH0632783 B2 JP H0632783B2 JP 32145087 A JP32145087 A JP 32145087A JP 32145087 A JP32145087 A JP 32145087A JP H0632783 B2 JPH0632783 B2 JP H0632783B2
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
circuit
voltage
frequency
piezoelectric vibrator
power
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Expired - Lifetime
Application number
JP32145087A
Other languages
Japanese (ja)
Other versions
JPH01164104A (en
Inventor
弘三 平山
実 高橋
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
TDK Corp
Original Assignee
TDK Corp
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by TDK Corp filed Critical TDK Corp
Priority to JP32145087A priority Critical patent/JPH0632783B2/en
Publication of JPH01164104A publication Critical patent/JPH01164104A/en
Publication of JPH0632783B2 publication Critical patent/JPH0632783B2/en
Anticipated expiration legal-status Critical
Expired - Lifetime legal-status Critical Current

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  • Apparatuses For Generation Of Mechanical Vibrations (AREA)
  • Oscillators With Electromechanical Resonators (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】 (産業上の利用分野) 本発明は、超音波振動を発生させるための圧電振動子を
高効率駆動でき、圧電振動子の駆動パワーを微調整可能
な振動子励振回路に関する。
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION (Industrial field of application) The present invention relates to a vibrator excitation circuit capable of highly efficiently driving a piezoelectric vibrator for generating ultrasonic vibration and finely adjusting the driving power of the piezoelectric vibrator. Regarding

(発明の概要) 本発明は、超音波振動を発生させるための圧電振動子を
駆動する振動子励振回路において、圧電振動子の共振周
波数に追従するように制御された電圧制御発振回路への
周波数制御用信号を微調整可能にし、ひいては圧電振動
子の駆動パワーを微細に可変自在としたものである。
(Summary of the Invention) The present invention relates to a vibrator excitation circuit that drives a piezoelectric vibrator for generating ultrasonic vibration, and a frequency to a voltage controlled oscillator circuit controlled to follow the resonance frequency of the piezoelectric vibrator. The control signal can be finely adjusted, and the drive power of the piezoelectric vibrator can be finely changed.

(従来の技術及び問題点) 超音波加工、超音波振動を利用した液体の霧化等を実行
する場合には、圧電素子をホーン等の機械構造体に一体
化した圧電振動子が利用される。
(Prior Art and Problems) When performing ultrasonic processing, atomization of liquid using ultrasonic vibration, etc., a piezoelectric vibrator in which a piezoelectric element is integrated with a mechanical structure such as a horn is used. .

このような、圧電振動子はホーン等の機械構造体にかか
る負荷が変動すると、共振周波数(共振点)も変動する
ため、このような圧電振動子を駆動するには、周波数の
追尾が必要となり、自励発振回路やPLLを使った駆動
をしなければ精度の高い駆動は出来ない。特にQが高
く、大電力の励振が必要なボルト締めランジュバン形圧
電振動子では、周波数の追尾を行いつつパワー可変を実
行するのが非常に難しい。
In such a piezoelectric vibrator, when the load applied to the mechanical structure such as a horn changes, the resonance frequency (resonance point) also changes. Therefore, frequency tracking is required to drive such a piezoelectric vibrator. However, highly accurate driving cannot be performed without driving using a self-excited oscillation circuit or a PLL. Particularly in a bolted Langevin-type piezoelectric vibrator which has a high Q and requires excitation of a large amount of power, it is very difficult to perform power variation while tracking frequency.

ボルト締めランジュバン形圧電振動子のパワー可変のた
めの最も基本的な考えとしては、電力増幅回路としてA
級又はB級電力増幅回路を採用し、その入力を制御する
構成があるが、電力増幅回路のトランジスタの電力損失
が多くて効率が低く、現在では使われなくなりつつあ
る。
The most basic idea for adjusting the power of a bolted Langevin type piezoelectric vibrator is to use an A
Although there is a configuration in which a class-A or class-B power amplifier circuit is adopted and its input is controlled, the efficiency is low due to the large power loss of the transistor of the power amplifier circuit, and it is being used at present.

一方、電力増幅回路のトランジスタをC級で駆動した
り、パルス波形で駆動する振動子励振回路は、トランジ
スタをスイッチングで使うため、電力損失は少なくな
る。しかし、この場合にはパワー可変に工夫を要する。
例えば、電力増幅回路のトランジスタをパルス波形で駆
動する場合には、駆動パルス信号のオン期間又はオフ期
間の幅を制御してパワー可変することが提案されている
が、圧電振動子の共振周波数付近での使用に限られ、し
かもパルス幅をあまり大きく変化させると、駆動パルス
信号の周波数成分が変わってしまい、圧電振動子の共振
周波数から外れてしまうおそれがあり、0.1%程度の
周波数精度が要求される場合には、このパワー可変では
圧電振動子のばらつきを考慮すると充分ではない。
On the other hand, the oscillator excitation circuit that drives the transistor of the power amplification circuit in class C or drives with a pulse waveform uses the transistor for switching, and thus the power loss is reduced. However, in this case, it is necessary to devise a variable power.
For example, when driving a transistor of a power amplifier circuit with a pulse waveform, it has been proposed to control the width of the ON period or the OFF period of the drive pulse signal to vary the power. If the pulse width is changed too much, the frequency component of the drive pulse signal may change, which may deviate from the resonance frequency of the piezoelectric vibrator. If the above is required, this variable power is not sufficient in consideration of variations in the piezoelectric vibrator.

さらに、本出願人より圧電振動子の駆動パワーに略比例
する電力増幅回路の出力電流(出力トランジスタのエミ
ッタ電流)を検出し、この出力電流が一定値となるよう
に圧電振動子の共振周波数の変化に対し周波数追尾を実
行する圧電振動子の駆動方式が特開昭61−14490
1号で提案されているが、このような駆動方式を採用し
た場合、電力増幅回路の電源電圧を変更してパワー制御
を実行すると、出力電流も変動してしまい、周波数追尾
が外れてしまう問題を生じる。
Furthermore, the applicant of the present invention detects the output current (emitter current of the output transistor) of the power amplifier circuit which is approximately proportional to the driving power of the piezoelectric vibrator, and adjusts the resonance frequency of the piezoelectric vibrator so that this output current becomes a constant value. A method of driving a piezoelectric vibrator that executes frequency tracking in response to changes is disclosed in Japanese Patent Laid-Open No. 61-14490.
No. 1 has been proposed, but when such a drive system is adopted, if the power supply voltage of the power amplifier circuit is changed and power control is executed, the output current also fluctuates, and frequency tracking is lost. Cause

本発明は、上記の問題点に鑑み、超音波振動を発生させ
るための圧電振動子をその共振周波数近傍で高効率駆動
でき、しかも圧電振動子の駆動パワーを微調整可能な振
動子励振回路を提供することを目的とする。
In view of the above problems, the present invention provides a vibrator excitation circuit that can drive a piezoelectric vibrator for generating ultrasonic vibration with high efficiency in the vicinity of its resonance frequency, and that can finely adjust the driving power of the piezoelectric vibrator. The purpose is to provide.

(問題点を解決するための手段) 本発明は、電圧制御発振回路の発振出力を電力増幅回路
で増幅して圧電振動子を駆動するとともに、前記電力増
幅回路の出力電流に略比例した電圧値と基準電圧値とを
比較して両電圧値の差に応じた周波数制御用信号を前記
電圧制御発振回路に帰還する検出制御回路を設けた振動
子励振回路において、繰り返し周期に比較してパルス幅
の狭い周波数微調用パルス信号を用いて前記周波数制御
用信号を可変するようにしたもので、このような手段に
より従来技術の問題点を解消している。
(Means for Solving Problems) According to the present invention, an oscillation output of a voltage controlled oscillator circuit is amplified by a power amplifier circuit to drive a piezoelectric vibrator, and a voltage value substantially proportional to an output current of the power amplifier circuit. And a reference voltage value are compared with each other, and a frequency control signal corresponding to the difference between the two voltage values is fed back to the voltage controlled oscillator circuit. The frequency control signal is made variable by using the narrow frequency fine adjustment pulse signal, and the problems of the prior art are solved by such means.

(作用) 本発明の振動子励振回路は、繰り返し周期に比較してパ
ルス幅の狭い周波数微調用パルス信号を用いて電圧制御
発振回路の周波数制御用信号を微細に変化させ得るか
ら、負荷変動に伴う圧電振動子の共振周波数変化に対し
て、電圧制御発振回路の発振周波数を追従させつつ、そ
の発振周波数を前記共振周波数より微細にずらせること
により、圧電振動子への入力パワーを微細に可変するこ
とができる。
(Operation) Since the oscillator excitation circuit of the present invention can finely change the frequency control signal of the voltage controlled oscillation circuit by using the frequency fine adjustment pulse signal having a pulse width narrower than the repetition period, it is possible to reduce load fluctuation. The input power to the piezoelectric vibrator can be finely adjusted by allowing the oscillation frequency of the voltage controlled oscillator circuit to follow the change in the resonance frequency of the piezoelectric vibrator, and by making the oscillation frequency slightly shift from the resonance frequency. can do.

(実施例) 以下、本発明に係る振動子励振回路の実施例を図面に従
って説明する。
(Embodiment) An embodiment of a vibrator excitation circuit according to the present invention will be described below with reference to the drawings.

第1図は実施例のブロック図、第2図はその詳細を説明
する回路図である。
FIG. 1 is a block diagram of an embodiment, and FIG. 2 is a circuit diagram for explaining the details.

これらの図に示す如く、振動子励振回路は、電圧制御発
振回路1、パルス幅可変部2、ドライブ回路(緩衝増幅
回路)3、該ドライブ回路3の出力を段間トランスT
を介して受ける電力増幅回路4を有している。電力増幅
回路4の出力は、出力トランスTを介して圧電振動子
TDに供給される。
As shown in these figures, the vibrator excitation circuit includes a voltage controlled oscillator circuit 1, a pulse width variable unit 2, a drive circuit (buffer amplification circuit) 3, and an output of the drive circuit 3 between the interstage transformers T 1.
It has a power amplification circuit 4 which receives via the. The output of the power amplifier circuit 4 is supplied to the piezoelectric vibrator TD via the output transformer T 2 .

ここで、圧電振動子TDは、圧電素子をホーン等の機械
構造体に一体化したもので、例えばランジュバン形圧電
振動子等である。
Here, the piezoelectric vibrator TD is a piezoelectric element integrated with a mechanical structure such as a horn, and is, for example, a Langevin type piezoelectric vibrator.

また、電圧制御発振回路1は例えば非安定マルチバイブ
レータ等で構成され、パルス幅可変部2は第2図に示す
ようにフォトカップラPCの受光素子PRで電圧制
御発振回路1のパルス幅に関係した回路定数を変化させ
る構成である。
Further, the voltage controlled oscillator circuit 1 is composed of, for example, an astable multivibrator, and the pulse width variable unit 2 uses the light receiving element PR 1 of the photocoupler PC 1 to adjust the pulse width of the voltage controlled oscillator circuit 1 as shown in FIG. This is a configuration for changing related circuit constants.

また、電圧制御発振回路1の発振周波数を圧電振動子T
Dの共振周波数(共振点)の変化に追従させるために、
検出制御回路5が設けられている。該検出制御回路5
は、平滑回路6と基準電圧発生部7と比較器8とからな
っている。前記電力増幅回路4のトランジスタQのエ
ミッタ側には抵抗器Rが挿入され、前記電力増幅回路
4の出力電流に略比例した電圧となる前記抵抗器R
端の電圧が、平滑回路6で平滑されて前記比較器8の一
方の入力に印加される。比較器8の他方の入力には前記
基準電圧発生部7の基準電圧値Vrefが印加される。
Further, the oscillation frequency of the voltage controlled oscillator circuit 1 is set to the piezoelectric vibrator T
In order to follow the change of the resonance frequency (resonance point) of D,
A detection control circuit 5 is provided. The detection control circuit 5
Is composed of a smoothing circuit 6, a reference voltage generator 7 and a comparator 8. A resistor R 1 is inserted on the emitter side of the transistor Q 1 of the power amplification circuit 4, and the voltage across the resistor R 1 which becomes a voltage substantially proportional to the output current of the power amplification circuit 4 is smoothed by the smoothing circuit 6. Is smoothed by and is applied to one input of the comparator 8. The reference voltage value Vref of the reference voltage generator 7 is applied to the other input of the comparator 8.

ここで、比較器8は、第2図のように演算増幅器OP
を用いた回路で構成され、平滑回路6は抵抗器R,R
及びコンデンサCで構成されている。基準電圧発生
部7は可変抵抗器VRを持ち、この両端の電圧が基準
電圧値Vrefとなる。
Here, the comparator 8 is the operational amplifier OP 1 as shown in FIG.
The smoothing circuit 6 includes resistors R 2 and R 2 .
3 and the capacitor C 1 . The reference voltage generator 7 has a variable resistor VR 1 , and the voltage across the variable resistor VR 1 becomes the reference voltage value Vref.

前記検出制御回路5の出力信号は、電圧可変部9を介し
て前記電圧制御発振回路1にその周波数制御用電圧S
として帰還される。電圧可変部9にはパルス発生回路1
0よりのパワー調整用の可変パルス信号Sが印加され
る。
The output signal of the detection control circuit 5 is sent to the voltage controlled oscillation circuit 1 via the voltage variable section 9 and the frequency control voltage S 1
Will be returned as. The voltage generator 9 includes a pulse generator 1
A variable pulse signal S 2 for power adjustment from 0 is applied.

ここで、第2図のように、電圧可変部9は、電圧制御発
振回路1に周波数制御用電圧Sを印加するためのトラ
ンジスタQ、抵抗器R,Rからなるエミッタフォ
ロアと、トランジスタQのベース回路に挿入されるト
ランジスタQ及びコンデンサCと、周波数掃引のた
めのnゲートサイリスタ(PUTともいう)SC及び
抵抗器R,R,Rとを有している。そして、前記
検出制御回路5と電圧可変部9とを結合するために、フ
ォトカップラPCが設けられている。すなわち、フォ
トカップラPCの発光素子PTは演算増幅器OP
の出力側に挿入され、受光素子PRは電圧可変部9の
トランジスタQに並列に接続されている。前記パルス
発生回路10の可変パルス信号SはトランジスタQ
のベースに印加される。
Here, as shown in FIG. 2, the voltage variable unit 9 includes a transistor Q 2 for applying the frequency control voltage S 1 to the voltage controlled oscillator circuit 1 and an emitter follower including resistors R 4 and R 5 . It has a transistor Q 3 and a capacitor C 2 which are inserted in the base circuit of the transistor Q 2 , an n-gate thyristor (also called PUT) SC 1 for frequency sweeping, and resistors R 6 , R 7 and R 8. There is. Then, a photocoupler PC 2 is provided to couple the detection control circuit 5 and the voltage variable unit 9. That is, the light emitting element PT 2 of photocoupler PC 2 is an operational amplifier OP 1
The light receiving element PR 2 is connected to the transistor Q 3 of the voltage variable unit 9 in parallel. The variable pulse signal S 2 of the pulse generating circuit 10 is a transistor Q 3
Applied to the base of.

可変パルス信号Sは、第3図のように、パルス繰り返
し周期に比較してパルス幅が極めて短いものであり、前
記パルス発生回路10はパルス繰り返し周期又はパルス
幅のいずれかを変化させ得る構成となっている。
The variable pulse signal S 2 has an extremely short pulse width as compared with the pulse repetition period as shown in FIG. 3, and the pulse generation circuit 10 can change either the pulse repetition period or the pulse width. Has become.

なお、電圧制御発振回路1、パルス幅可変部2及び電圧
可変部9の低圧電源電圧Vctは、一定値に安定化されて
いる。
The low-voltage power supply voltage Vct of the voltage controlled oscillator circuit 1, the pulse width varying unit 2 and the voltage varying unit 9 is stabilized at a constant value.

さらに、電力増幅回路4の高圧電源電圧B+の電圧変動
に起因する出力パワー変動を補償するために、駆動パル
ス幅制御回路11が設けられている。この駆動パルス幅
制御回路11は、高圧電源電圧B+に比例した電圧を検
出する分圧部12と、トランジスタQのベース側の駆
動パルスのパルス幅を検出する駆動パルス幅検出部13
と、比較器14とを有しており、この出力信号で前記パ
ルス幅可変部2が制御されるようになっている。すなわ
ち、第2図に示すように、比較器14は演算増幅器OP
を用いた回路で構成され、演算増幅器OPの一方の
入力には抵抗器R,R10及び可変抵抗器VRを持
つ分圧部12で高圧電源電圧B+を分圧した電圧が印加
される。また、駆動パルス幅検出部13は、段間トラン
スTの2次側の電圧をトランジスタQで増幅し、ダ
イオードDで整流し、コンデンサC,C及びチョ
ークLで平滑して駆動パルス幅に比例した直流電圧を
演算増幅器OPの他方の入力に印加する。そして、演
算増幅器OPの出力側のフォトカップラPCの発光
素子PTを発光させることによりパルス可変部2とな
る受光素子PRを駆動する。
Further, a drive pulse width control circuit 11 is provided in order to compensate for output power fluctuations due to voltage fluctuations of the high-voltage power supply voltage B + of the power amplification circuit 4. The drive pulse width control circuit 11 includes a voltage dividing unit 12 that detects a voltage proportional to the high-voltage power supply voltage B +, and a drive pulse width detecting unit 13 that detects a pulse width of a drive pulse on the base side of the transistor Q 1.
And a comparator 14, and the output signal controls the pulse width varying section 2. That is, as shown in FIG. 2, the comparator 14 includes an operational amplifier OP.
2 is applied to one input of the operational amplifier OP 2 and the voltage obtained by dividing the high-voltage power supply voltage B + by the voltage dividing unit 12 having the resistors R 9 , R 10 and the variable resistor VR 2 is applied. To be done. Further, the drive pulse width detection unit 13 amplifies the voltage on the secondary side of the interstage transformer T 1 with the transistor Q 4 , rectifies it with the diode D 1 , and smoothes it with the capacitors C 3 , C 4 and the choke L 1. applying a DC voltage proportional to the drive pulse width to the other input of the operational amplifier OP 2. Then, the light emitting element PT 1 of the photocoupler PC 1 on the output side of the operational amplifier OP 2 is caused to emit light to drive the light receiving element PR 1 serving as the pulse variable unit 2.

なお、演算増幅器OP,OP及び基準電圧発生部7
の電源電圧も一定値に安定化されている。
The operational amplifiers OP 1 and OP 2 and the reference voltage generator 7
The power supply voltage is also stabilized at a constant value.

次に、上記実施例の動作について説明する。Next, the operation of the above embodiment will be described.

まず、パルス発生回路10よりの可変パルス信号S
無く、検出制御信号5の出力が無いものとして電圧制御
発振回路1の周波数掃引動作について述べる。今、電源
投入すると、電圧可変部9のコンデンサCが充電され
て行くに従いトランジスタQのエミッタ電流は増加
し、抵抗器Rの両端の電圧、すなわち周波数制御用電
圧Sは増加していく。この結果、電圧制御発振回路1
内のCR時定数は時間の経過とともに等価的に小さくな
るように制御され、振動子励振回路1の発振周波数は低
い状態から高くなる方向に掃引される。コンデンサC
の充電電圧が前記nゲートサイリスタSCのゲート電
位を越えようとしたとき、nゲートサイリスタSC
導通し、コンデンサCの電圧は零に戻り、再び上記動
作を繰り返す。したがって、電圧制御発振回路1は低い
発振周波数から高い発振周波数に繰り返し掃引されるこ
とになる。
First, the frequency sweep operation of the voltage controlled oscillator circuit 1 will be described assuming that there is no variable pulse signal S 2 from the pulse generation circuit 10 and no detection control signal 5 is output. Now, when the power is turned on, the emitter current of the transistor Q 2 increases as the capacitor C 2 of the voltage variable unit 9 is charged, and the voltage across the resistor R 4 , that is, the frequency control voltage S 1 increases. Go. As a result, the voltage controlled oscillator circuit 1
The CR time constant is controlled so that it becomes equivalently smaller with the lapse of time, and the oscillation frequency of the oscillator excitation circuit 1 is swept in a direction from a low state to a high state. Capacitor C 2
When the charging voltage of 1 is going to exceed the gate potential of the n-gate thyristor SC 1 , the n-gate thyristor SC 1 becomes conductive, the voltage of the capacitor C 2 returns to zero, and the above operation is repeated again. Therefore, the voltage controlled oscillator circuit 1 is repeatedly swept from the low oscillation frequency to the high oscillation frequency.

圧電振動子TDの負荷変動等に起因する共振周波数の変
化に対する電圧制御発振回路1の周波数追従動作(但
し、パワー調整用の可変パルス信号Sが無い場合)
は、検出制御回路5の出力信号をフォトカップラPC
で電圧可変部9に帰還してやることによって行なわれ
る。第4図の曲線(イ)に示される圧電振動子TDのイン
ピーダンスの周波数特性から明らかなように、圧電振動
子の共振周波数rに近づくに従ってそのインピーダン
スは低下するから、電圧制御発振回路1の発振周波数を
低い方から高くなる方向に掃引していくと、共振周波数
r近くで圧電振動子の入力パワーが増加し、電力増幅
回路4の抵抗器Rの両端の電圧値も大きくなる。従っ
て、圧電振動子の入力パワー、すなわち駆動パワーがほ
ぼ最大となるときの平滑回路6の出力電圧値に基準電圧
発生部7の基準電圧値Vrefを一致させておけば、圧電
振動子の入力パワーがほぼ最大となる共振周波数rに
極めて近い周波数にて演算増幅器OP出力側の発光素
子PTが発光し、これとともにフォトカップラPC
を構成する受光素子PRが低抵抗となる。この結果、
電圧制御発振回路1の発振周波数の掃引は、受光素子P
が低抵抗となった時点で停止され、圧電振動子の入
力パワーがほぼ最大となる共振周波数rに極めて近い
周波数(これが駆動周波数となる)で電圧制御発振回路
1は発振を継続し、これがドライブ回路3で増幅され、
さらに電力増幅回路4で電力増幅されて圧電振動子TD
に加えられる。
Frequency-following operation of the voltage controlled oscillator circuit 1 with respect to changes in the resonance frequency due to load fluctuations of the piezoelectric vibrator TD (provided that there is no variable pulse signal S 2 for power adjustment)
Outputs the output signal of the detection control circuit 5 to the photocoupler PC 2
It is performed by feeding back to the voltage variable unit 9 at. As is clear from the frequency characteristics of the impedance of the piezoelectric vibrator TD shown by the curve (a) in FIG. 4, the impedance decreases as the resonance frequency r of the piezoelectric vibrator approaches, so the oscillation of the voltage controlled oscillator circuit 1 When the frequency is swept from the lower side toward the higher side, the input power of the piezoelectric vibrator increases near the resonance frequency r, and the voltage value across the resistor R 1 of the power amplification circuit 4 also increases. Therefore, if the reference voltage value Vref of the reference voltage generator 7 is made to match the input power of the piezoelectric vibrator, that is, the output voltage value of the smoothing circuit 6 when the driving power is almost maximum, the input power of the piezoelectric vibrator is set. The light emitting element PT 2 on the output side of the operational amplifier OP 1 emits light at a frequency extremely close to the resonance frequency r at which the photocoupler PC 2
The light receiving element PR 2 constituting the element has a low resistance. As a result,
The sweep of the oscillation frequency of the voltage controlled oscillator circuit 1 is performed by the light receiving element P.
When the resistance of R 2 becomes low, the voltage-controlled oscillation circuit 1 continues to oscillate at a frequency very close to the resonance frequency r at which the input power of the piezoelectric vibrator is almost maximum (this is the drive frequency), This is amplified by the drive circuit 3,
Further, the power is amplified by the power amplifier circuit 4, and the piezoelectric vibrator TD
Added to.

第4図の曲線(ロ)は圧電振動子TDの超音波振動で液体
を霧化する場合の単位時間当たりの霧化量と圧電振動子
を駆動する周波数との関係を示す。圧電振動子の駆動周
波数が圧電振動子の共振周波数rに一致したときに、
霧化量が最大で、共振周波数rからずれるに従って急
速に霧化量が減少することがわかる。
The curve (b) in FIG. 4 shows the relationship between the atomization amount per unit time and the frequency for driving the piezoelectric vibrator when the liquid is atomized by the ultrasonic vibration of the piezoelectric vibrator TD. When the drive frequency of the piezoelectric vibrator matches the resonance frequency r of the piezoelectric vibrator,
It can be seen that the amount of atomization is maximum and the amount of atomization decreases rapidly as it deviates from the resonance frequency r.

さて、圧電振動子TDの仕事量、例えば上述の霧化量を
実質的に最大に保つためには、共振周波数rに極めて
近い周波数で電圧制御発振回路1が発振するように、検
出制御回路5で制御すれば良いが、さらに圧電振動子の
入力パワーを変更して仕事量を変えたい場合がある。こ
のために、パルス発生回路10よりのパワー調整用の可
変パルス信号Sが電圧可変部9に供給される。今、第
3図(A)のようにパルス繰り返し周期に比較してパルス
幅が極めて短い波形のパルス信号が電圧可変部9のトラ
ンジスタQのベースに印加されると、トランジスタQ
はパルス幅に相当するごく短い期間中低抵抗となり、
この結果、コンデンサCの端子電圧は僅かに下降する
(コンデンサCの容量が大きいため、急激な変動は起
きない。)すなわち、電圧可変部9にパルス信号S
印加すると、パルス印加前のコンデンサCの端子電圧
から、パルス信号Sに比例した電圧波形を減算して平
滑した電圧値がトランジスタQのベース、アース間に
得られる。そして、第3図(B)のようにパルス幅を変え
たり、同図(C)のようにパルス繰り返し周期を変えたり
することによって、前記トランジスタQのベース、ア
ース間の電圧値を微細に可変調整でき、ひいては周波数
制御用電圧Sを微細に変化させ、第4図の周波数
〜rの範囲Wにおいて電圧制御発振回路1の発振周
波数を任意に調整でき、ひいては圧電振動子TDの入力
パワーを細かく変化させ得る。例えば、共振周波数r
が35kHzである場合、0.1%程度の幅で周波数を変
化させることができる。例えば、r:35kHzのと
き、Wは50〜80Hz程度の幅である。
Now, in order to keep the work of the piezoelectric vibrator TD, for example, the above-mentioned atomization amount substantially at the maximum, the detection control circuit 5 is arranged so that the voltage controlled oscillation circuit 1 oscillates at a frequency extremely close to the resonance frequency r. However, there are cases where it is desired to change the input power of the piezoelectric vibrator to change the work amount. Therefore, the variable pulse signal S 2 for power adjustment from the pulse generation circuit 10 is supplied to the voltage variable unit 9. Now, as shown in FIG. 3 (A), when a pulse signal having a waveform whose pulse width is extremely short compared to the pulse repetition period is applied to the base of the transistor Q 3 of the voltage variable unit 9, the transistor Q 3
3 has low resistance during a very short period corresponding to the pulse width,
As a result, (due to a large capacitance of the capacitor C 2, an abrupt change does not occur.) Terminal voltage of the capacitor C 2 is to be slightly lowered Namely, when a pulse signal is applied S 2 to the voltage variable section 9, the pulse applied prior to A voltage value smoothed by subtracting the voltage waveform proportional to the pulse signal S 2 from the terminal voltage of the capacitor C 2 is obtained between the base of the transistor Q 2 and the ground. Then, by changing the pulse width as shown in FIG. 3 (B) or the pulse repetition period as shown in FIG. 3 (C), the voltage value between the base of the transistor Q 2 and ground is made fine. It can be variably adjusted, and by changing the frequency control voltage S 1 minutely, the frequency 1 of FIG.
The oscillation frequency of the voltage controlled oscillator circuit 1 can be arbitrarily adjusted in the range W 1 of up to r, and the input power of the piezoelectric vibrator TD can be finely changed. For example, the resonance frequency r
Is 35 kHz, the frequency can be changed within a range of about 0.1%. For example, at r: 35 kHz, W 1 has a width of about 50 to 80 Hz.

なお、駆動パルス幅制御回路11は、高圧電源電圧B+
の変動に伴う圧電振動子TDの入力パワー変動を補償す
るためのものであり、高圧電源電圧B+が所定値より高
くなるとフォトカップラPCを介して電圧制御発振回
路1の出力波形のパルス幅を狭くし、電力増幅回路4の
トランジスタQの導通期間を短くするように制御す
る。
The drive pulse width control circuit 11 uses the high power supply voltage B +
To compensate for fluctuations in the input power of the piezoelectric vibrator TD due to fluctuations in the pulse width of the voltage controlled oscillator circuit 1 via the photocoupler PC 1 when the high-voltage power supply voltage B + becomes higher than a predetermined value. The width is narrowed and the conduction period of the transistor Q 1 of the power amplifier circuit 4 is controlled to be short.

なお、上記実施例では、電圧制御発振回路1を低い周波
数から高い方へ掃引する場合で説明し、第4図の周波数
〜rの範囲W内に電圧制御発振回路1の発振周
波数を設定するようにしたが、電圧制御発振回路1を高
い周波数から低い方へ掃引し、第4図の周波数r〜
の範囲W内に電圧制御発振回路1の発振周波数を設
定するようにしても良い。
In the above embodiment, the voltage controlled oscillator circuit 1 is swept from a low frequency to a high frequency.
Although the oscillation frequency of the voltage controlled oscillator circuit 1 is set within the range W 1 of 1 to r, the voltage controlled oscillator circuit 1 is swept from a high frequency to a low frequency, and the frequency r
It may be set the oscillation frequency of the voltage controlled oscillation circuit 1 to 2 range W 2.

また、上記の電圧可変部9では、パルス信号Sに比例
した電圧波形を減算して平滑した電圧値をトランジスタ
のベース、アース間に得ているが、パルス信号S
に比例した電圧波形を加算して平滑した電圧値を得るよ
うにしてもよい。
Further, in the variable voltage unit 9, the smoothing the voltage value of the transistor Q 2 based by subtracting the voltage waveform that is proportional to the pulse signal S 2, but is obtained between ground and the pulse signal S 2
It is also possible to add a voltage waveform proportional to the above to obtain a smoothed voltage value.

(発明の効果) 以上説明したように、本発明の振動子励振回路によれ
ば、パルス繰り返し周期に比較してパルス幅が極めて短
い波形のパルス信号を用いて、圧電振動子の共振周波数
に追従するように制御された電圧制御発振回路への周波
数制御用信号を微調整可能にし、ひいては圧電振動子の
駆動パワーを微細かつ略直線的に調整可能である。
(Effect of the Invention) As described above, according to the vibrator excitation circuit of the present invention, the resonance frequency of the piezoelectric vibrator is tracked by using the pulse signal having the waveform whose pulse width is extremely shorter than the pulse repetition period. It is possible to finely adjust the frequency control signal to the voltage controlled oscillation circuit controlled as described above, and to finely and substantially linearly adjust the driving power of the piezoelectric vibrator.

【図面の簡単な説明】[Brief description of drawings]

第1図は本発明に係る振動子励振回路の実施例を示すブ
ロック図、第2図は同回路図、第3図はパワー調整用の
可変パルス信号Sの波形図、第4図は圧電振動子のイ
ンピーダンス及び霧化量の周波数特性を示すグラフであ
る。 1……電圧制御発振回路、2……パルス幅可変部、3…
…ドライブ回路、4……電力増幅回路、5……検出制御
回路、6……平滑回路、7……基準電圧発生部、8,1
4……比較器、9……電圧可変部、10……パルス発生
回路、11……駆動パルス幅制御回路、12……分圧
部、13……駆動パルス幅検出部。
FIG. 1 is a block diagram showing an embodiment of a vibrator excitation circuit according to the present invention, FIG. 2 is the same circuit diagram, FIG. 3 is a waveform diagram of a variable pulse signal S 2 for power adjustment, and FIG. It is a graph which shows the impedance of a vibrator, and the frequency characteristic of the amount of atomization. 1 ... Voltage controlled oscillator circuit, 2 ... Pulse width variable section, 3 ...
... drive circuit, 4 ... power amplification circuit, 5 ... detection control circuit, 6 ... smoothing circuit, 7 ... reference voltage generation unit, 8, 1
4 ... Comparator, 9 ... Voltage variable section, 10 ... Pulse generation circuit, 11 ... Drive pulse width control circuit, 12 ... Voltage dividing section, 13 ... Drive pulse width detection section.

Claims (2)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】電圧制御発振回路の発振出力を電力増幅回
路で増幅して圧電振動子を駆動するとともに、前記電力
増幅回路の出力電流に略比例した電圧値と基準電圧値と
を比較して両電圧値の差に応じた周波数制御用信号を前
記電圧制御発振回路に帰還する検出制御回路を設けた振
動子励振回路において、繰り返し周期に比較してパルス
幅の狭い周波数微調用パルス信号を用いて前記周波数制
御用信号を可変することを特徴とする振動子励振回路。
1. A piezoelectric vibrator is driven by amplifying an oscillation output of a voltage controlled oscillator circuit by a power amplifier circuit, and a voltage value substantially proportional to an output current of the power amplifier circuit is compared with a reference voltage value. In a resonator excitation circuit provided with a detection control circuit that feeds back a frequency control signal according to the difference between the two voltage values to the voltage controlled oscillation circuit, a frequency fine adjustment pulse signal with a narrower pulse width than the repetition period is used. The oscillator excitation circuit is characterized in that the frequency control signal is varied.
【請求項2】前記パルス信号は前記繰り返し周期又はパ
ルス幅が変化するものである特許請求の範囲第1項記載
の振動子励振回路。
2. The oscillator excitation circuit according to claim 1, wherein the pulse signal is one in which the repetition period or the pulse width changes.
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