UA30141U

UA30141U - Piezoelectric transformer

Info

Publication number: UA30141U
Application number: UAU200712618U
Authority: UA
Inventors: Валерий Михайлович Шарапов; Жанна Васильевна Сотула; Елена Валериевна Шарапова
Original assignee: Валерий Михайлович Шарапов
Priority date: 2007-11-14
Filing date: 2007-11-14
Publication date: 2008-02-11

Abstract

A piezoelectric transformer includes a piezoelectric cell with two systems of electrodes, input and output conductors. Moreover, the piezoelectric cell is made as a disk; electrodes are made as a disk and rings. Input conductor is connected to electrode in the form of disk from one side. Output conductor is connected to electrode in the form of disk from the other side. Common wire is connected to electrodes in the form of rings. Two resistors are also connected to the piezoelectric cell. One terminal of the first resistor is connected to input conductor, the second terminal – to common wire of the circuit. One terminal of the second resistor is connected to output conductor, the second terminal –to common wire of the circuit.

Description

Опис винаходуDescription of the invention

Корисна модель належить до п'єзоелектричних трансформаторів і може бути використана у радіоелектронній 2 апаратурі в якості трансформатора напруги або в інших областях.The useful model belongs to piezoelectric transformers and can be used in radio-electronic 2 equipment as a voltage transformer or in other areas.

Відомий п'єзоелектричний трансформатор, що містить п'єзоелемент з двома системами електродів, та вхідні та вихідні проводи |див. Патент СРСР Мо453598, 1974, Бюл. Мо46). Цей п'єзоелектричний трансформатор використовується в якості датчика статичного тиску.A known piezoelectric transformer containing a piezoelectric element with two electrode systems, and input and output leads |see USSR patent Mo453598, 1974, Bull. Mo46). This piezoelectric transformer is used as a static pressure sensor.

Недоліком цього п'єзоелектричного трансформатора є нелінійність амплітудно-частотної характеристики 70 (АЧХ), що звужує його сферу використання.The disadvantage of this piezoelectric transformer is the non-linearity of the amplitude-frequency characteristic 70 (frequency response), which narrows its scope of use.

Відомий п'єзоелектричний трансформатор, що містить п'єзоелемент з двома системами електродів, та вхідні та вихідні проводи див. Патент СРСР Мо815527, 1981, Бюл. Мо11). Цей п'єзоелектричний трансформатор також використовується в якості п'єзоелектричного датчика.A known piezoelectric transformer containing a piezoelectric element with two electrode systems and input and output leads see USSR patent Mo815527, 1981, Bull. Mo11). This piezoelectric transformer is also used as a piezoelectric sensor.

Недоліком цього п'єзоелектричного трансформатора є нелінійність АЧХ, що звужує його сферу використання. 12 Відомий п'єзоелектричний трансформатор, що містить п'єзоелемент з двома системами електродів, вхідні та вихідні проводи |див. Лавриненко В.В. Пьезозлектрические трансформаторні. -М.: Знергия, 1975: стр.27; табл.2, поперечно-поперечная схема).The disadvantage of this piezoelectric transformer is the non-linearity of frequency response, which narrows its scope of use. 12 A known piezoelectric transformer containing a piezoelectric element with two electrode systems, input and output wires | see Lavrynenko V.V. Piezoelectric transformer. - M.: Znergia, 1975: p. 27; Table 2, cross-sectional diagram).

Перший електрод першої системи електродів цього п'єзоелектричного трансформатора розташований над другим електродом першої системи, а перший електрод другої системи - відповідно над другим електродом другої системи.The first electrode of the first electrode system of this piezoelectric transformer is located above the second electrode of the first system, and the first electrode of the second system is respectively above the second electrode of the second system.

До першої системи електродів звичайно підключають генератор електричних коливань, а до другої - вимірюваний прилад.A generator of electrical oscillations is usually connected to the first system of electrodes, and to the second - a measuring device.

П'єзоелемент може бути виконаний у вигляді прямокутної пластини, диска, циліндра та іншої форми, а електроди відповідно у вигляді прямокутників, полудисків та кілець |див. Шарапов В.М. и др.The piezo element can be made in the form of a rectangular plate, disc, cylinder, and other shapes, and the electrodes, respectively, in the form of rectangles, half-discs, and rings | see Sharapov V.M. and others

Пьезозлектрические датчики. -М: Техносфера, 2006: стр.68, рис.2.9 и стр.85, рис.2.14). 2Piezoelectric sensors. - M: Technosfera, 2006: p. 68, fig. 2.9 and p. 85, fig. 2.14). 2

Вказаний п'єзоелектричний трансформатор найбільш близький по технічній сутності до того, що заявляється, і вибраний в якості прототипу.The indicated piezoelectric transformer is closest in technical essence to what is claimed, and was chosen as a prototype.

В основу корисної моделі поставлена задача вдосконалення п'єзоелектричного трансформатора шляхом вибору схеми підключення електродів до вхідних та вихідних проводів п'єзоелектричного трансформатора. -The basis of the useful model is the task of improving the piezoelectric transformer by choosing the scheme of connecting the electrodes to the input and output wires of the piezoelectric transformer. -

П'єзоелектричний трансформатор містить п'єзоелемент з двома системами електродів та вхідні та вихідні чЕ проводи.A piezoelectric transformer contains a piezoelectric element with two electrode systems and input and output PE wires.

Пропонований п'єзоелектричний трансформатор відрізняється від прототипу тим, що п'єзоелемент виконаний (87 у вигляді диска, а електроди у вигляді дисків та кілець, вхідний провід підключений до електрода у вигляді о диска з однієї сторони, а вихідний провід підключений до електроду з у вигляді диску з другої сторони, 32 загальний провід схеми підключений до електродів у вигляді кілець, до п'єзоелемента підключені також два со резистори, один вивід першого підключений до вхідного проводу, а другий вивід підключений до загального проводу схеми, один вивід другого резистора підключений до вихідного проводу схеми, а другий вивід підключений до загального проводу схеми. «The proposed piezoelectric transformer differs from the prototype in that the piezoelectric element is made (87 in the form of a disk, and the electrodes in the form of disks and rings, the input wire is connected to the electrode in the form of a disk on one side, and the output wire is connected to the electrode with in the form of a disk on the other side, 32 the common wire of the circuit is connected to the electrodes in the form of rings, two so resistors are also connected to the piezo element, one terminal of the first is connected to the input wire, and the second terminal is connected to the common wire of the circuit, one terminal of the second resistor is connected to output wire of the circuit, and the second terminal is connected to the common wire of the circuit.

Кожна з вказаних відмінних ознак є необхідною, а всі разом - достатніми для досягнення технічного 70 результату. о, с Технічним результатом корисної моделі є підвищення лінійності АЧХ п'єзоелектричного трансформатора. з» Корисна модель пояснюється кресленням, де: - на Фіг.1 показана схема підключення п'єзоелектричного трансформатора; - на Фіг.2 - АЯХ трансформатора, що пропонується (крива 1) та прототипу (крива 2).Each of the specified distinguishing features is necessary, and all of them together are sufficient to achieve a technical 70 result. o, c The technical result of the useful model is an increase in the frequency response linearity of the piezoelectric transformer. z» The useful model is explained by the drawing, where: - Fig. 1 shows the connection diagram of the piezoelectric transformer; - in Fig. 2 - AYAH of the proposed transformer (curve 1) and the prototype (curve 2).

П'єзоелектричний трансформатор містить п'єзоелемент 1 з двома системами електродів - 2, З у вигляді со дисків та 4, 5 у вигляді кілець. П'єзоелемент поляризований таким чином, що вектор поляризації Р є о перпендикулярний до площини електродів.The piezoelectric transformer contains a piezoelectric element 1 with two electrode systems - 2, C in the form of discs and 4, 5 in the form of rings. The piezoelectric element is polarized in such a way that the polarization vector P is perpendicular to the plane of the electrodes.

Вхідний провід 6 підключений до електрода 2, а вихідний провід 7 - до електрода 3, а загальний провід 8 - схеми підключений до електрода 4 та 5. До п'єзоелемента 1 підключені також два резистори 9 та 10, перший ї» 20 резистор одним виводом до вхідного проводу, а другим - до загального проводу схеми, а другий резистор одним виводом до вихідного проводу, а другим - до загального проводу схеми. "а П'єзоелектричний трансформатор, який вибраний в якості прототипу, є коливальною системою з достатньо високою добротністю, тобто має нелінійну АЧХ. Однак в деяких випадках є потреба в розширенні лінійної ділянкиThe input wire 6 is connected to electrode 2, and the output wire 7 is connected to electrode 3, and the common wire 8 of the circuit is connected to electrodes 4 and 5. Two resistors 9 and 10 are also connected to piezo element 1, the first 20 resistor is a single terminal to the input wire, and the second - to the common wire of the circuit, and the second resistor with one terminal to the output wire, and the second - to the common wire of the circuit. "a Piezoelectric transformer, which is selected as a prototype, is an oscillating system with a sufficiently high Q-factor, that is, it has a nonlinear frequency response. However, in some cases, there is a need to expand the linear section

АЧХ. 29 Для цього в п'єзоелектричному трансформаторі, що пропонується, вхідні та вихідні проводи підключені до с електродів п'єзоелемента таким чином, як це показано на Фіг.1.frequency response 29 For this purpose, in the proposed piezoelectric transformer, the input and output wires are connected to the electrodes of the piezoelectric element as shown in Fig.1.

П'єзоелектричний трансформатор працює наступним чином.The piezoelectric transformer works as follows.

При підключенін генератора сигналів (або іншого джерела сигналів) до вхідних електродів п'єзоелектричного трансформатора, він коливається. При цьому на вихідних електродах п'єзоелектричного трансформатора 60 генерується електрична напруга.When the signal generator (or other signal source) is connected to the input electrodes of the piezoelectric transformer, it oscillates. At the same time, an electric voltage is generated at the output electrodes of the piezoelectric transformer 60.

В зв'язку з тим, що використана схема підключення, як це показано на Фіг.1, АЧХ пропонованого п'єзоелектричного трансформатора лінійна. Одночасно виявилось, що вихідний сигнал є першою похідною від вхідного.Due to the fact that the connection scheme used, as shown in Fig. 1, the frequency response of the proposed piezoelectric transformer is linear. At the same time, it turned out that the output signal is the first derivative of the input signal.

Приклад конкретного використання. бо У конкретному випадку використовувався п'єзоелектричний трансформатор з п'єзокераміки ЦТо-19 діаметром ЗО та товщиною 0,8мм з електродами у вигляді дисків діаметром 1бмм та кілець з зовнішнім діаметром 30 та внутрішнім 17мм. Для підвищення механічної міцності п'єзоелемент був приклеєний до металевої (латунь ЛЄЗ3) пластини діаметром 36 з отвором діаметром 17мм, що знизило резонансну частоту п'єзоелектричного трансформатора до 4кГц (вигинні коливання).An example of a specific use. because In this particular case, a piezoelectric transformer made of piezoceramics TsTo-19 with a diameter of 30 mm and a thickness of 0.8 mm was used, with electrodes in the form of discs with a diameter of 1 mm and rings with an outer diameter of 30 mm and an inner diameter of 17 mm. To increase the mechanical strength, the piezoelectric element was glued to a metal (LEEZ3 brass) plate with a diameter of 36 with a hole with a diameter of 17 mm, which reduced the resonant frequency of the piezoelectric transformer to 4 kHz (bending oscillations).

П'єзоелемент був підключений за схемою прототипу до генератора Г3-106 (електроди 2, 3) та мілівольтметру 83-38 (електроди 4, 5). Електроди 3, 5 були підключені до загального проводу схеми. Результати вимірюванняThe piezo element was connected according to the prototype scheme to the G3-106 generator (electrodes 2, 3) and the 83-38 millivoltmeter (electrodes 4, 5). Electrodes 3, 5 were connected to the common wire of the circuit. Measurement results

АХЧ показані на Фіг.2 (крива 2).AHF are shown in Fig. 2 (curve 2).

Результати вимірювання АЧХ для п'єзоелектричного трансформатора, що пропонується, показані на Фіг.2 7/о (крива 1).The frequency response measurement results for the proposed piezoelectric transformer are shown in Fig. 27/o (curve 1).

Як видно з Фіг2, АЧХ пропонованого п'єзоелектричного трансформатора має лінійність у більшому частотному діапазоні, ніж прототип.As can be seen from Fig2, the frequency response of the proposed piezoelectric transformer has linearity in a larger frequency range than the prototype.

Claims

Formula of the invention Piezoelectric transformer, which contains a piezoelectric element with two electrode systems and input and output wires, which is characterized by the fact that the piezoelectric element is made in the form of a disk, and the electrodes are in the form of disks and rings, the input wire is connected to the electrode in the form disk on one side, and the output wire is connected to the electrode in the form of a disk on the other side, the common wire of the circuit is connected to the electrodes in the form of rings, two resistors are also connected to the piezo element, one terminal of the first is connected to the input wire, and the second terminal is connected to common wire of the circuit, one terminal of the second resistor is connected to the output wire of the circuit, and the other terminal is connected to the common wire of the circuit. that with "-- "g "-- ("in") Zo "o

- and? (55) ("in") - 50 of them "- 60 b5