[LT] Šio išradimo tikslas - generuojamo gęstančių virpesių elektrinio signalo dažnio padidinimas, pjezoelektrinės medžiagos apsaugojimas nuo tiesioginio smūgio jėgų bei smūgio, turinčio vienodą amplitudę, sukūrimas. Išradimo tikslas pasiekiamas tuo, kad generatoriaus konstrukcija turį mechaninį smūgiuotuvą, kuriantį vienodos amplitudės mechaninį smūgį į rezonatorių - specialios formos koncentratorių,turintį ultragarsinį dažnį, kas leidžia generuoti gęstančių virpesių elektrinį signalą ultragarsiniame dažnių diapazone, bei visu paviršiaus plotu kontaktuojantį su pjezoelektrine medžiaga, taip apsaugant ją nuo smūgio efekto.
[EN] Electrical signal generator of extinction vibrating comprises mechanical impactor that generates a uniform amplitude mechanical shock to a resonator, a special form concentrator having an ultrasound frequency that allows generating an electrically signaling oscillation in the ultrasound frequency range and contacting the entire surface area with a piezoelectric material, thereby protecting it's from the impact effect.
[0001] Išradimo sritis
[0002] Išradimas priskiriamas energijos surinkimo įrenginių (angl. "harvester") sričiai, konkrečiai gęstančių virpesių elektriniam signalui generuoti ir tiesiogiai valdyti ultragarsinį variklį, taip išvengiant tradicinių maitinimo šaltinių, tokių kaip elektros tinklas, akumuliatorius, baterija ir pan.
[0003] Technikos lygis
[0004] Yra žinomas pjezoelektrinis gęstančių virpesių elektrinio signalo generatorius, sudarytas iš bronzinio disko ir disko formos pjezoelektrinės keramikos, pritvirtintos ant bronzinio disko. Bronzinio disko kraštai standžiai įtvirtinti rėme. Gęstančių virpesių elektrinis signalas generuojamas iš disko (tuo pačiu ir pjezoelektrinės keramikos) vibracijų, sukeltų plieninės sferos, krentančios iš tam tikro nustatyto aukščio.
[0005] Nurodytame įrenginyje generuojamo gęstančių virpesių elektrinio signalo maksimalus dažnis yra 4 kHz. Be to, plieninė sfera tiesiogiai smūgiuoja į pjezoelektrinę keramiką, kuri yra labai trapi ir gali būti lengvai pažeista smūginių jėgų. Kitas tokio generatoriaus trūkumas – nevienodos amplitudės smūgis priklausomai nuo žadinimo sąlygų, ko pasekoje negaunamas vienodas sugeneruotas gęstančių virpesių elektrinis signalas.
[0006] Taip pat yra žinomas smūginis energijos surinkimo (angl. "harvester") prietaisas, skirtas gęstančių virpesių elektriniam signalui generuoti, sudarytas iš trijų sluoksnių rėmo su viduryje suformuota cilindrine ertme ir joje esančia plienine sfera bei pjezoelektrinės gembės, pritvirtintos prie viršutinio rėmo sluoksnio. Gęstančių virpesių elektrinis signalas generuojamas tuomet, kuomet dėl aplinkos poveikio cilindrinėje ertmėje esanti sfera smūgiuoja į pjezoelektrinę gembę taip sužadindama savuosius pjezoelektrinės gembės virpesius.
[0007] Nurodytas prietaisas tinkamas darbui žemuose, 20-190 Hz diapazono, dažniuose. Be to, čia irgi plieninė sfera tiesiogiai smūgiuoja į pjezoelektrinę gembę, todėl galimas trapios pjezoelektrinės medžiagos pažeidimas ar visiškas jos suskaldymas. Kitas tokio prietaiso trūkumas – nevienodos amplitudės smūgis priklausomai nuo žadinimo sąlygų, ko pasėkoje negaunamas vienodas sugeneruotas gęstančių virpesių elektrinis signalas.
[0008] Dar yra žinomas pjezoelektrinis gęstančių virpesių elektrinio signalo generatorius, sudarytas iš cilindrinio tuščiavidurio korpuso, dviejų apsaugine plokštele dengtų disko formos pjezoelektrinių elementų, priklijuotų jo galuose statmenai cilindro išilginei ašiai bei plieninės sferos, esančios kreipiančiajame vamzdyje cilindrinio korpuso viduje. Gęstančių virpesių elektrinis signalas generuojamas tuomet, kuomet plieninė sfera dėl viso cilindrinio korpuso virpesių smūgiuoja į pjezoelektrinius elementus, todėl sužadinami pjezoelektrinių elementų rezonansiniai virpesiai (žr. JAV patento paraiška Nr. US20040041498 A1, paskelbta 2004.03.04)
[0009] Tačiau nurodytame įrenginyje gaunamas nevienodos amplitudės smūgis priklausomai nuo žadinimo sąlygų, ko pasėkoje negaunamas vienodas sugeneruotas gęstančių virpesių elektrinis signalas.
[0010] Išradimo esmė
[0011] Išradimo tikslas – generuojamo gęstančių virpesių elektrinio signalo dažnio padidinimas, pjezoelektrinės medžiagos apsaugojimas nuo tiesioginio smūgio jėgų bei smūgio, turinčio vienodą amplitudę, sukūrimas.
[0012] Išradimo tikslas pasiekiamas tuo, kad generatoriaus konstrukcija turį mechaninį smūgiuotuvą, kuriantį vienodos amplitudės mechaninį smūgį į rezonatorių – specialios formos koncentratorių, turintį ultragarsinį dažnį, kas leidžia generuoti gęstančių virpesių elektrinį signalą ultragarsiniame dažnių diapazone, bei visu paviršiaus plotu kontaktuojantį su pjezoelektrine medžiaga, taip apsaugant pjezoelektrinę medžiaga nuo smūgio efekto.
[0013] Išradimo esmė paaiškinama pateiktu paveikslu
[0014] 1 paveiksle pateiktas gęstančių virpesių elektrinio signalo generatoriaus brėžinys (pjūvis).
[0015] Išradimo įgyvendinimo variantai (detalus aprašymas)
[0016] Gęstančių virpesių elektrinio signalo generatorių sudaro mechaninis smūgiuotuvas 1, siaurėjančio profilio formos aliuminio lydinio koncentratorius 2, plastikinis korpusas 3, guminė įvorė 4, pjezoelektriniai žiedai 5, atsvaras 6, įveržimo sraigtas 7, atraminė guma 8, dangtelio įveržimo sraigtai 9, plastikinis dangtelis 10.
[0017] Gęstančių virpesių elektrinis signalas generuojamas taip:
[0018] Mechaninis smūgis generuojamas mechaniniu smūgiuotuvu 1 nuspaudžiant jo judamą dalį kryptimi, pažymėta figūroje strėlyte (į apačią). Smūgio energija perduodama siaurėjančio profilio formos koncentratoriaus 2 paviršiui su mažesniu skerspjūvio plotu. Iš čia smūgio energija sklandžiai paskleidžiama ir perduodama visu koncentratoriaus 2 paviršiumi su didesniu skerspjūvio plotu pjezoelektriniams žiedams 5. Pjezoelektriniai žiedai 5 dėl smūgio energijos poveikio bei atsvaro 6 deformuojami ir taip sugeneruojamas gęstančių virpesių elektrinis signalas, kuris tiesiogiai perduodamas į norimą valdyti pavarą. Siekiant gauti aukštą generuojamo signalo dažnį, siaurėjančio profilio formos koncentratorius 2, pjezoelektriniai žiedai 5 bei atsveriamoji masė 6 sujungiami su įvarža įveržimo sraigto 7 pagalba, taip sudarant vientisą pjezoelektrinio keitiklio sistemą. Patogiam gęstančių virpesių elektrinio signalo generatoriaus naudojimui, ši sistema (kuri sudaryta iš: koncentratoriaus 2, pjezoelektrinių žiedų 5, atsveriamosios masės 6 bei įveržimo sraigto 7) per guminę įvorę 4 iš šonų tvirtinama plastikiniame korpuse 3. Sistema iš galo tvirtinama per atraminę gumą 8 plastikiniu dangteliu 10 įveržiant į korpuso 3 viršų panaudojant įveržimo sraigtus 9.
[0019] Palyginus su prototipu, nauja konstrukcinių elementų visuma dėl to, kad turi mechaninį smūgiuotuvą 1, kuriantį vienodos amplitudės smūgį į ultragarsinio rezonansinio dažnio rezonatorių – koncentratorių 2, kuris perduoda smūgio energiją į pjezoelektrinius žiedus 5 taip apsaugant medžiagą nuo tiesioginio smūgio efekto, gali generuoti vienodų parametrų ultragarsinio dažnio gęstančių virpesių elektrinį signalą, skirtą ultragarsinės pavaros valdymui. Tokia sistema turi apsaugotą pjezoelektrinę medžiagą, taip padidinant gęstančių virpesių elektrinio signalo generatoriaus veikimo laiką bei patikimumą.
1. Gęstančių virpesių elektrinio signalo generatorius, turintis mechaninį smūgį generuojantį elementą, pjezoelektrinę medžiagą, b e s i s k i r i a n t i s tuo, kad turi mechaninį smūgiuotuvą (1), kuris generuoja vienodų parametrų mechaninį smūgį, perduodamą siaurėjančio profilio formos koncentratoriaus (2), tuo pačiu generuodamas vienodų parametrų gęstančių virpesių ultragarsinio dažnio elektrinį signalą.
2. Gęstančių virpesių elektrinio signalo generatorius pagal 1 punktą, b e s i s k i r i a n t i s tuo, kad turi ultragarsinio dažnio rezonatorių – koncentratorių (2), apsaugantį pjezoelektrinę medžiagą nuo tiesioginio smūgio efekto.