CH657470A5

CH657470A5 - Vorrichtung mit einem piezoelektrischen positionierungselement und mitteln zu dessen steuerung.

Info

Publication number: CH657470A5
Application number: CH4904/79A
Authority: CH
Inventors: Albert Maria Arnold Rijckaert
Original assignee: Philips Nv
Priority date: 1978-05-29
Filing date: 1979-05-25
Publication date: 1986-08-29
Also published as: ATA391679A; AU4735579A; AU523655B2; ES480911A1; FR2427660B1; US4259605A; DE2921418C2; JPS54156614A; GB2021891B; GB2021891A; JPS6055905B2; IT7923061A0; NZ190545A; NO791747L; NO150898C; FR2427660A1; CA1132229A; NL7805802A; NO150898B; IT1120911B

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine Vorrichtung mit einem piezoelektrischen Positionierungselement und mit Steuermitteln zur Steuerung des piezoelektrischen Positionierungselements in eine definierte Ruhelage.

Piezoelektrische Positionierungselemente werden z.B. in Recordern (z.B. magnetischen und optischen Recordern mit einem band- oder plattenförmigen Aufzeichungsträger) zur Positionierung eines Aufnahme- und/oder Wiedergabeelements verwendet. Es ergeben sich dabei Situationen, in denen es erwünscht ist, dass das Piezoelement eine gut definierte Ruhelage einnimmt, z.B. wenn das Piezoelement ein kombiniertes Aufnahme- und Wiedergabeelement auf den Befehl eines Steuersignals positioniert, das aus dem wiedergegebenen Signal abgeleitet wird. Ein System, bei dem dies der Fall ist, ist in der niederländischen Anmeldung Nr. 7 805 803 beschrieben. Bei diesem System wird die Lage des Aufnahme-und Wiedergabeelements nicht während der Aufnahme gesteuert und soll dieses Aufnahme- und Wiedergabeelement eine gut definierte Ruhelage einnehmen.

Wenn, um das Einnehmen einer Ruhelage zu bewirken, die Spannung über dem piezoelektrischen Element auf einen Referenzwert gebracht wird, ist diese Ruhelage infolge von Hystereseeffekten nicht genau definiert und wird auch durch die Höhe und die Polarität der Spannung, die, um diese

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Spannung auf den Referenzwert zu bringen, über dem piezoelektrischen Element vorhanden war, und durch die Lage bestimmt, die das piezoelektrische Element dabei einnahm.

Die Erfindung hat die Aufgabe, eine Vorrichtung der eingangs genannten Art zu schaffen, bei der die Ruhelage genau definiert ist.

Die erfindungsgemässe Vorrichtung weist die im kennzeichnenden Teil des Patentanspruchs 1 angeführten Merkmale auf.

Dadurch, dass die Spannung über dem piezoelektrischen Element oszillierend auf den Referenzwert gebracht wird, wird der Einfluss von Hysterese auf die endgültige Ruhelage des piezoelektrischen Elements beseitigt.

Eine Ausführungsform der Vorrichtung nach der Erfindung besteht darin, dass die genannte Schaltung einen Schwingkreis enthält, in den das piezoelektrische Element als Kapazität aufgenommen ist, und dass erste Mittel vorgesehen sind, die bewirken, dass die Speisespannung für diese Schaltung mit der Zeit abnimmt, um zu sichern, dass die Amplitude der Schwingung mit der Zeit abnimmt.

In bezug auf den Schwingkreis kann diese Ausführungsform weiter darin bestehen, dass der Schwingkreis einen Transformator mit einer Primär- und einer Sekundärwicklung enthält, wobei das piezoelektrische Element über erste Schaltmittel zu der Sekundärwicklung parallelgeschaltet ist, und dass erste Mittel zum Schliessen dieser ersten Schaltmittel vor dem Anfang der genannten elektrischen Schwingung vorhanden sind.

Um eine Schwingung in diesem Schwingkreis auf einfache Weise hervorzurufen, kann vorgesehen werden, dass die Primärwicklung eine Mittelanzapfung aufweist, die über eine erste Verbindung mit einem ersten Speisungsanschlusspunkt verbunden ist; dass ein Ende dieser Primärwicklung mit dem Kollektor eines ersten Transistors und das andere Ende dieser Primärwicklung mit dem Kollektor eines zweiten Transistors verbunden sind; dass die Emitter-Elektroden des ersten und des zweiten Transistors über eine zweite Verbindung mit einem zweiten Speisungsanschlusspunkt verbunden sind;

dass die Basis-Elektrode des ersten Transistors in gegenkoppelndem Sinne mit dem Kollektor des zweiten Transistors verbunden ist, und dass die Basis-Elektrode des zweiten Transistors in gegenkoppelndem Sinne mit der Kollektor-Elektrode des ersten Transistors verbunden ist, wobei zweite Mittel zum Anlassen der genannten elektrischen Schwingung vorhanden sind.

Der erste und der zweite Transistor samt dem Schwingkreis, der aus dem Transformator und der Kapazität des piezoelektrischen Elements besteht, können dann als Multivi-brator wirken.

Der erste und der zweite Transistor können auch als Schalter verwendet werden, mit deren Hilfe über den Transformator Stromimpulse von und zu dem piezoelektrischen Element geschickt werden, wie in der niederländischen Patentanmeldung Nr. 7 805 804 beschrieben ist. Um die Ausführungsform der Erfindung auf diese Weise und gemäss der Erfindung anwenden zu können, besteht diese Ausführungsform darin, dass die Basis-Elektrode des ersten bzw. des zweiten Transistors mit einem ersten bzw. einem zweiten Steuereingang verbunden ist, und dass die genannten ersten und zweiten Mittel durch eine zweite Schaltung gebildet werden, deren Ausgänge mit dem ersten und dem zweiten Steuereingang verbunden sind und die derart umgeschaltet werden kann, dass die Ausgänge einen ersten Zustand, in dem diese Ausgänge eine verhältnismässig niedrige Ausgangsimpedanz aufweisen und Steuerspannungen an die Basis-Elektroden des ersten und des zweiten Transistors weiterleiten können, und einen zweiten Zustand annehmen können, in dem diese Ausgänge eine verhältnismässig hohe

Ausgangsimpedanz aufweisen und somit schwebend sind, wodurch kreuzweise Gegenkopplungen zwischen den Basen und Kollektoren des ersten und des zweiten Transistors wirksam werden und die elektrische Schwingung erzeugt wird.

Um die Speisespannung für den Multivibrator mit der Zeit abnehmen zu lassen, kann vorgesehen werden, dass die ersten Mittel einen in entweder die erste oder die zweite Verbindung aufgenommenen Schalter und einen Pufferkondensator enthalten, der zwischen der von dem zugehörigen Speisungsanschlusspunkt abgekehrten Seite dieses Schalters und der anderen Verbindung angeordnet ist, wobei dieser Schalter während der Erzeugung der genannten Schwingung geöffnet ist.

Wenn der Schalter geöffnet wird, wird der Multivibrator aus dem Pufferkondensator gespeist, wodurch die Speisespannung für diesen Multivibrator mit der Zeit abnimmt.

Um zu bewirken, dass der genannte Schalter ebenfalls von der zweiten Schaltung betätigt wird, ist es vorteilhaft, dass der genannte Schalter einen dritten Transistor enthält, dessen Kollektor mit dem Pufferkondensator, dessen Emitter mit dem zu diesem Schalter gehörigen Speisungsanschlusspunkt und dessen Basis über eine Impedanz mit dem Kollektor und mit einem Ausgang der zweiten Schaltung verbunden ist, wobei dieser Ausgang während des ersten Zu-standes eine derartige Spannung führt, dass dieser Transistor leitend ist.

In bezug auf die ersten Schaltmittel ist es vorteilhaft, dass die ersten Schaltmittel einen vierten Transistor von einem ersten Leitungstyp und einen fünften Transistor von einem zweiten Leitungstyp enthalten, wobei die Emitter dieses vierten und dieses fünften Transistors mit einem an einer festen Spannung liegenden Punkt verbunden und die Kollektor-Emitterwege dieser Transistoren zu der Reihenschaltung der Sekundärwicklung und des piezoelektrischen Elements parallelgeschaltet sind, wobei die Basis-Elektroden des vierten und des fünften Transistors mit Ausgängen der zweiten Schaltung und über Impedanzen mit Punkten verbunden sind, die an einer derartigen Spannung liegen, dass, wenn sich die Ausgänge dieser zweiten Schaltung in dem zweiten Zustand befinden, der vierte und der fünfte Transistor leitend sind.

Um den genannten Schalter, auch nachdem die Ausgänge in den zweiten Zustand gelangt sind, einschalten zu können, ist es vorteilhaft, dass die Vorrichtung einen Schalter enthält, der einerseits über ein RC-Netzwerk mit der Basis des dritten Transistors und über einen Widerstand mit dem Kollektor dieses dritten Transistors und andererseits mit einem Punkt verbunden ist, der an einer festen Spannung liegt, derart, dass, wenn dieser Schalter geschlossen wird, der dritte Transistor während einer bestimmten Zeitdauer leitend wird.

Im folgenden werden anhand der Zeichnungen Ausführungsbeispiele der erfmdungsgemässen Vorrichtung beschrieben. Es zeigen:

Fig. 1 den Prinzipaufbau eines möglichen piezoelektrischen Positionierungselements,

Fig. 2 den Prinzipaufbau einer Vorrichtung nach der Erfindung, mit deren Hilfe ein piezoelektrisches Positionierungselement in eine Ruhelage gebracht wird,

Fig. 3 eine Signalform zur Erläuterung der Wirkung der Vorrichtung nach Fig. 2,

Fig. 4 eine praktische Ausführungsform einer Vorrichtung nach der Erfindung, und

Fig. 5 eine integrierte Schaltung zum Weiterleiten von Steuersignalen an die Vorrichtung nach Fig. 4.

Fig. 1 zeigt zur Illustrierung den Aufbau einer Ausführungsform eines piezoelektrischen Positionierungselements.

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Es enthält zwei Schichten piezoelektrischen Materials 33 und 34, die beim Anlegen eines elektrischen Feldes in entgegengesetzter Richtung ihre Längen ändern, um eine Biegung zu bewirken. Diese Schichten 33 und 34 sind auf einer gemeinsamen leitenden Schicht 35 angebracht und auf den dieser Schicht 35 gegenüberliegenden Seiten mit Elektroden 36 und 37 versehen, die mit Anschlusspunkten 30 und 31 verbunden sind. In elektrischer Hinsicht zwischen diesen Anschlusspunkten 30 und 31 verhält sich dieses Piezoelement wie eine Kapazität 29.

Fig. 2 zeigt das Prinzipschaltbild einer erfindungsgemäs-sen Vorrichtung in Form eines Multivibrators. Dieser enthält Transistoren 40 und 41 mit gemeinsamen Emitterwiderstand 46 und kreuzweisen Kollektor-Basis-Gegenkopplungen über Widerstände 42,43 und 44,45. Das Piezoelement 29 ist zwischen den Kollektor-Elektroden der beiden Transistoren 40 und 41 angeordnet und bildet zusammen mit in die Kollektorleitungen aufgenommenen Induktivitäten 38 und 39 einen Schwingkreis. Die Kollektoren beider Transistoren sind über die Induktivitäten 38 und 39 über einen Speisungsschalter 48 mit einem Speisungsanschlusspunkt 49 verbunden. Zum Multivibrator ist ein Speisungspufferkondensator 47 parallelgeschaltet.

Fig. 3 zeigt die Spannung Su über dem Piezoelement 29 als Funktion der Zeit. Anfanglich ist über dem Piezoelement eine Spannung V0 vorhanden. Zu dem Zeitpunkt t0 wird der Multivibrator auf eine in Fig. 2 nicht dargestellte Weise gestartet, z.B. dadurch, dass das Piezoelement in den Schwingkreis eingeschaltet wird oder dass die kreuzweisen Gegenkopplungsnetzwerke aktiviert werden. Zu demselben Zeitpunkt wird der Speisungsschalter 48 geöffnet. Nach dem Zeitpunkt to entlädt sich das Piezoelement 29 über die beiden niederohmigen Induktivitäten, so dass die mittlere Spannung über dem Piezoelement von einer Anfangsspannung VQ sehr schnell auf eine Ruhespannung Vr abnimmt, die im Beispiel nach Fig. 2 gleich O V ist, wodurch die Schwingung symmetrisch zu der Bezugsspannung liegt. Wenn die Entladung der der Anfangsspannung Vr entsprechenden Spannung nicht genügen schnell ist, kann dennoch eine symmetrische Schwingung dadurch erhalten werden, dass die Spannung über dem Piezoelement z. B. mit Zenerdioden symmetrisch in bezug auf die Bezugsspannung begrenzt wird. Die oszillierende Spannung über dem Piezoelement nimmt mit der Zeit in der Amplitude ab, weil der Multivibrator nach dem Öffnen des Schalters 48 aus dem Pufferkondensator 47 gespeist wird. Endgültig wird die Spannung über dem Piezoelement gleich Vr und das Piezoelement 29 nimmt räumlich eine zu der Spannung Vr gehörige definierte Lage ein, bei der Hystereseeffekte durch die Schwingung überwunden sind. Wenn keine Schwingung stattgefunden hätte, wäre nach Entladung des Piezoelements 29 auf die Spannung Vr die räumliche Lage des Piezoelements infolge von Hystereseeffekten von dem Wert und der Polarität der Spannung V0 abhängig.

Die in Fig. 2 gezeigte Schaltung ist nicht die einzige Möglichkeit, eine mit der Zeit abklingende Schwingung zu erzeugen. Statt eines Multivibrators können zahlreiche Oszillatorschaltungen verwendet werden. Auch die Abnahme der Amplitude der Schwingung kann auf andere Weise, z.B. mit Hilfe eines regelbaren Begrenzers oder Ausgangsverstärkers, bewirkt werden.

Eine Vorrichtung gemäss Fig. 2 und 3 kann beispielsweise in einer Vorrichtung zur Positionierung eines Aufnahme-und/oder Wiedergabekopfes in bezug auf eine Informationsspur verwendet werden, wie sie z. B. in der CH-PS 649 643 beschrieben ist. Bei einer solchen Positionierung können sich Situationen ergeben, in welchen es wünschenswert ist sicherzustellen, dass das Piezoelement eine Ruhe- oder Bezugslage einnimmt, z.B. wenn bei der Aufnahme noch keine Steuersignale für die Positionierung des Kopfes inbezug auf eine Informationsspur anwesend sind. Eine Ruhe- oder Bezugslage kann dadurch erreicht werden, dass die Spannung über dem Piezoelement beseitigt oder eine Bezugs- oder Ruhespannung über diesem Piezoelement angelegt wird.

Dadurch, dass ein solches Piezoelement, gegebenenfalls einschliesslich der Bewegungsmechanismen, Hysterese aufweist, ist die Ruhelage aber bei dieser Ruhespannung von dem letzten erregten Zustand abhängig und demnach nicht gut definiert. Eine Lösung für dieses Problem besteht darin, dass dafür gesorgt wird, dass die Spannung über dem Piezoelement symmetrisch um die gewünschte Ruhespannung mit einer Frequenz unterhalb der Resonanzfrequenz des Elements und mit einer auf Null abnehmenden Amplitude schwingt. Diese kann, wie bereits anhand der Fig. 2 und 3 beschrieben, dadurch erfolgen, dass das Piezoelement als Kapazität im Schwingkreis aufgenommen wird.

Fig. 4 zeigt ein praktisches Ausführungsbeispiel der Prinzipschaltung nach Fig. 2, das derart ausgebildet ist, dass damit auch die Positionierung eines Aufnahme- und/oder Wiedergabekopfes in bezug auf eine Informationsspur realisiert werden kann. Die Schaltung gemäss Fig. 4 ist auch in der genannten CH-PS 649 643 anhand der dortigen Fig. 8 beschrieben. Die Fig. 8 der genannten CH-PS zeigt dabei ein praktisches Ausführungsbeispiel der Vorrichtung gemäss Fig. 3 der gleichen Patentschrift.

Der Schalter 25 bzw. 28 aus Fig. 3 der CH-PS 649 643 stimmt mit dem Transistor 41 bzw. 40 der vorliegenden Fig. 4 überein. Der Kollektor des Transistors 41 bzw. 40 führt zu der einen Hälfte 21 bzw. der anderen Hälfte 22 der Primärwicklung des Transformators 20. Diese beiden Hälften 21 bzw. 22 der Primärwicklung des Transformators 20 stimmen mit den Wicklungen 39 bzw. 38 aus Fig. 2 überein und sind auch in Fig. 3 der CH-PS 649 643 angegeben. Die Mittelanzapfung 113 dieser Primärwicklung ist mit dem Speisungsanschlusspunkt 49 verbunden, der eine Spannung Vb führt. Die Emitter der Transistoren 40 und 41 sind mit der Stromquelle 32 verbunden, die aus einem Transistor 56 mit Emitterwiderstand 57 besteht, dem eine Basisbezugsspannung aus einer Gleichspannungsquelle (+5 V) über einen Spannungsteiler zugeführt wird, der aus den Widerständen 58, 59 und 60 besteht. Die Basis des Transistors 40 bzw. 41 ist über einen Widerstand 64 bzw. 65 mit dem Steuereingang 52 bzw. 53 und über den Widerstand 43 bzw. 45 mit der negativen Speisung, in diesem Falle Masse, verbunden.

Wenn die Spannung am Eingang 53 hoch und die am Eingang 52 niedrig ist, leitet der Transistor 41 den Strom I von der Stromquelle 32 zu der Hälfte 21 der Primärwicklung des Transformators 20, und wenn die Spannung am Eingang 53 niedrig und die am Eingang 52 hoch ist, leitet der Transistor 40 diesen Strom I zu der Primärwicklungshälfte 22. Indem das Signal S9 bzw. Si0 dem Steuereingang 53 bzw. 52 zugeführt wird, wirkt dieser Teil der Schaltung nach Fig. 4 auf gleiche Weise wie der Primärteil der Prinzipschaltung nach Fig. 3 der CH-PS 649 643.

Die Sekundärwicklung 24 des Transformators 20 ist einerseits über Schalter 26 und 27 (siehe auch Fig. 3 der genannten CH-PS 649 643) und andererseits über das Piezoelement 29 mit einem Speisungspunkt (+5 V) verbunden. Der Schalter 26 bzw. 27 besteht aus einem npn-Transistor 78 bzw. einem pnp-Transistor 79, wobei diese Transistoren 78 und 79 über ihre Emitter mit dem Speisungspunkt (+5 V) verbunden sind. Zum Schützen vor inversem Betrieb sind in die Kollektorleitungen der Transistoren 78 und 79 Dioden 117 und 118 aufgenommen. Parallel zu der Sekundärwicklung ist die Reihenschaltung zweier Zenerdioden 100 und 101, deren Zenerdurchschlagrichtungen entgegengesetzt gepolt sind, zum Schützen vor zu hohen Spannungen angeord-

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net. Die Basis-Elektrode des Transistors 78 bzw. 79 ist über einen Widerstand 80 bzw. 83 mit einem Steuereingangsan-schlusspunkt 50 bzw. 51 verbunden. Wenn die Spannungen an den Steuereingängen 50 und 51 hoch sind, leitet der Transistor 78 den Strom, der in der Sekundärwicklung 24 erzeugt wird, und wenn die Spannungen an den Steuereingängen 50 und 51 niedrig sind, leitet der Transistor 79 den Strom in entgegengesetzter Richtung. Wenn dem Steuereingang 50 bzw. 51 das Signal Sg bzw. das invertierte Signal Si0 aus Fig. 2 der CH-PS 649 643 zugeführt wird, ist die Wirkung dieses sekundären Teiles völlig gleich der Wirkung des sekundären Teiles der Schaltung nach Fig. 3 der genannten CH-PS 649 643.

Da die Güte der Kapazität von Piezoelementen manchmal niedrig ist (sie weisen z. B. oft einen verhältnismässig hohen Leckwiderstand auf), kann es erwünscht sein, z.B. zur Erhöhung der RC-Zeitkonstante, einen Kondensator 109 zu dem Piezoelement 29 parallel zu schalten. Dies kann eine dauernde Befestigung sein, wie in Fig. 4 gestrichelt dargestellt ist, aber es kann auch eine Befestigung über Schalter sein, um diesen Kondensator 109 nach Wunsch einschalten zu können.

Um die Schaltung nach Fig. 4 auf eine an Hand der Figuren 2 und 3 beschriebene Weise wirken zu lassen, ist ein Widerstand 42 bzw. 44 zwischen den Eingang 52 bzw. 53 und den Kollektor des Transistors 41 bzw. 40 und ist ein Widerstand 81 bzw. 82 zwischen den Eingang 50 bzw. 51 und den Speisungsanschlusspunkt 49 bzw. Masse aufgenommen.

Wenn die Eingänge 50,51, 52 und 53 mit den Signalen S9, S10 und S10 aus Fig. 2 der CH-PS 649 643 erregt werden, beeinflussen die Widerstände 42,44,81 und 82 die Wirkung der Schaltung nicht. Wenn diese Eingänge aber schwebend werden, werden die Transistoren 78 und 79 leitend, so dass sich die Kapazität des piezoelektrischen Elements 29 über den Transformator entladen kann, wobei über die Widerstände 42 und 44 kreuzweise Gegenkopplungen zwischen den Basis- und Kollektor-Elektroden der Transistoren 40 und 41 wirksam werden, so dass diese als Multivibrator wirken, wobei der Schwingkreis durch die transformierte Kapazität des Piezoelements 29 und die Induktivitäten des Transformators 20 gebildet wird. Die Schaltung verhält sich dann wie die Schaltung nach Fig. 2. Dabei begrenzen die Zenerdioden 100 und 101 sekundär die Amplitude der Schwingung aufwerte, die symmetrisch um O V liegen.

Um eine Abnahme der Amplitude der Schwingung mit der Zeit zu bewirken, sind, wie an Hand der Fig. 2 beschrieben ist, ein Pufferkondensator 47 und ein Speisungsschalter 48 aufgenommen. Dieser Schalter 48 besteht aus einem pnp-Transistor 71, dessen Emitter mit dem positiven Speisungsanschlusspunkt 49 und über den Widerstand 72 mit seiner Basis verbunden ist. Die Basis des Transistors 71 ist weiter über einen Widerstand 75 mit einem Steuereingang 55 verbunden.

Wenn die Spannung am Steuereingang 55 niedrig ist, ist der Transistor 71 leitend und wird der primäre Teil der Schaltung mit der Spannung Vb gespeist, die dann auch über dem Pufferkondensator 47 vorhanden ist. Wenn der Eingang 55 (zugleich mit den Eingängen 50, 51, 52 und 53) schwebend wird, sperrt der Transistor 71 und wird der primäre Teil der Schaltung aus dem Pufferkondensator 47 gespeist, so dass die Amplitude der Schwingung mit der Zeit abnehmen wird.

Um die Schwingung aufs neue starten zu können, ist ein Druckschalter 77 zwischen der Basis des Transistors 71 und Masse angebracht. Ein kurzzeitiges Eindrücken dieses Schalters bewirkt, dass der Transistor 71 kurzzeitig leitend wird, so dass der Pufferkondensator 47 aufs neue aufgeladen wird. Im Ausführungsbeispiel nach Fig. 4 ist dem Druckknopf 77

ein Impulsformer zugeodnet, um die Zeit, in der der Transistor 71 leitend ist, unabhängig von der Zeit zu machen, in der der Druckknopf 77 eingedrückt ist. Dazu ist zwischen den Schalter 77 und die Basis des Transistors 71 ein RC-Netzwerk mit einem Widerstand 114 und einem Kondensator 115 und zwischen den Schalter 77 und den Speisungsanschlusspunkt 49 ein Widerstand 116 aufgenommen.

Wenn der Schalter 77 geöffnet und der Ausgang 55 schwebend ist, ist die Spannung über dem Kondensator 115 gleich O V. Wenn der Schalter 77 geschlossen wird, wird die Basis des Transistors 71 zu O V gezogen und wird der Transistor 71 leitend. Zu gleicher Zeit lädt sich der Kondensator 115 über den Widerstand 114 auf, so das nach einer Zeitspanne, die durch die Zeitkonstante des RC-Netzwerks 114, 115 bestimmt wird, der Transistor 71 wieder nichtleitend wird.

Im genannten Anwendungsbeispiel bei Kassetten-Recordern kann der Schalter 77 z. B. zugleich mit dem Aufnahmeschalter betätigt werden, so dass auch wenn keine Wiedergabe nach dem Einschalten des Gerätes stattgefunden hat, das Piezoelement dennoch in seine Ruhelage gebracht wird.

Fig. 5 zeigt ein Beispiel zum Zuführen von Signalen zu den Eingängen 50, 51, 52, 53 und 55 der Schaltung nach Fig. 4. Es wird eine logische Schaltung 110 verwendet, die Signale an den Eingängen an niederohmige Ausgänge weiterleitet, wobei es möglich ist, diese Ausgänge schwebend (= hochohmig) zu machen. Ein Beispiel einer solchen Schaltung 110 ist eine integrierte Schaltung, die von Philips unter dem Typ Nr. HEF 4104 B vertrieben wird. Die Ein- und Ausgangsbezeichnungen auf dem in Fig. 5 dargestellten IC 110 entsprechen denen in der Beschreibung dieser integrierten Schaltung HEF 4104 B in «Philips data handbook, Semicon-ductors and integrated circuits», Band 6, Oktober 1977.

Die Wirkung des IC 110 ist folgende. Wenn die Spannung am Eingang E0 hoch ist, entsprechen die Signale an den Ausgängen Z0, Zi, Z2 bzw. Z3 diesen Signalen an Eingängen I0, Ils12 bzw. I3, wobei die Ausgänge Z0 Zx, Z2 bzw. Z3 die Inversen der Signale an den Eingängen I0, Ii, I2 bzw. I3 darstellen. Ist die Spannung am Eingang EQ niedrig, so sind die Ausgänge Z0, Z1, Z2, Z3,_Z0, Z1, Z2 und Z3 schwebend.

Um die Schaltung nach Fig. 4 auf die beschriebene Weise wirken zu lassen, sind die Steuereingänge 50, 51,52, 53 bzw. 55 mit den Ausgängen Z3, Z2, Z2, Z1 bzw. Z„ verbunden. Dem Eingang I2 wird das Signal S]0 und den Eingängen i! und I3 das Signal S9 zugeführt. Der Eingang I0 ist mit Masse (= «Niedrig») und der Eingang E0 mit einem Schalter 111 verbunden, der eine Verbindung entweder mit Masse oder mit der positiven Speisespannung Vb herstellt.

Wenn der Eingang E0 mit Masse verbunden ist, entsprechen die Signale an den Steuereingängen 50, 51, 52 bzw. 53 den Signalen S9, S10, S10 bzw. S9. Der Steuereingang 55 ist dann niedrig, so dass die Schaltung nach Fig. 4 auf die beschriebene Weise mit eingeschaltetem Speisungsschalter 48 wirkt.

Wird der Schalter 111 umgelegt, so dass der Eingang E0 mit der Speisespannung Vb verbunden wird, so wird der Speisungsschalter 48 geöffnet und beginnt die Schaltung mit abnehmender Amplitude zu oszillieren.

Die Schaltung nach den Fig. 4 und 5 wird mit den nachstehenden Einzelteilen ausgeführt: 110 HEF 4104 B

40,41,56 BD 335

78.103 BF 442

79.104 BF 423 71 BD 262 100,101 BZX61C120 117,118 BY 206

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115 4,7 jiF 75 22.000 Q

43,45 6800 £2 59 Potentiometer 2200 Q

64, 65, 80, 83 4700 Q. Transformator 20 Primär 2 x 180 Windun-

42,44, 81, 82, 105, 108, 114,116 10.000 Q s gen

57 4,7 Q. sekundär 5400 Windungen

58 1000 Q Vb 10-15. 60 2200 Q

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PATENTANSPRÜCHE

1. Vorrichtung mit einem piezoelektrischen Positionierungselement und mit Steuermitteln zur Steuerung des Positionierungselementes in eine definierte Ruhelage, dadurch gekennzeichnet, dass die Steuermittel (29,38, 39,40,41,47, 48,49, Fig. 2) zum Erzeugen einer mit der Zeit in der Amplitude auf Null abnehmenden elektrischen Schwingung (Su, Fig. 3) und zum Zuführen dieser Schwingung zum piezoelektrischen Element (29) ausgebildet sind, derart, dass die Spannung über dem piezoelektrischen Element nach Beendigung der Schwingung einen definierten Bezugswert (Vr, Fig. 3) angenommen hat, wobei die Schwingung wenigstens annähernd symmetrisch zu diesem Bezugswert verläuft.
2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Steuermittel (29, 38, 39,40,41,47,49, Fig. 2) einen Schwingkreis (29,38, 39) enthalten, in den das piezoelektrische Element (29) als Kapazität aufgenommen ist, und dass erste Mittel (47,48,49) vorgesehen sind, die bewirken, dass die Speisespannung für die Steuermittel mit der Zeit abnimmt, um zu sichern, dass die Amplitude der Schwingung (Su, Fig- 3) mit der Zeit abnimmt.
3. Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Schwingkreis (29, 38, 39) einen Transformator (20) mit einer Primär- (21,22) und einer Sekundärwicklung (24) enthält, wobei das piezoelektrische Element (29) über erste Schaltmittel (26,27) zur Sekundärwicklung (24) parallel geschaltet ist, und dass erste Mittel (110, 50, 51, Fig. 5) vorhanden sind, mit deren Hilfe die ersten Schaltmittel (26, 27) vor dem Anfang der genannten elektrischen Schwingung geschlossen werden.
4. Vorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Primärwicklung (21,22) eine Mittelanzapfung (23,113) aufweist, die über eine erste Verbindung mit einem ersten Speisungsanschlusspunkt (49) verbunden ist, dass das eine Ende dieser Primärwicklung mit dem Kollektor eines ersten Transistors (41) und das andere Ende dieser Primärwicklung mit dem Kollektor eines zweiten Transistors (40) verbunden ist, dass die Emitter-Elektroden des ersten und des zweiten Transistors (41,40) über eine zweite Verbindung mit einem zweiten Speisungsanschlusspunkt, insbesondere Erde, verbunden sind, dass die Basis-Elektrode des ersten Transistors (41) in gegenkoppelndem Sinne mit dem Kollektor des zweiten Transistors (40) verbunden ist und dass die Basis-Elektrode des zweiten Transistors (40) in gegenkoppelndem Sinne mit der Kollektor-Elektrode des ersten Transistors (41) verbunden ist, wobei zweite Mittel (110,11,

Fig. 5) zum Starten der genannten elektrischen Schwingung vorhanden sind.
5. Vorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Basis-Elektrode des ersten (41) bzw. des zweiten (40) Transistors mit einem ersten (53) bzw. einem zweiten (52) Steuereingang verbunden ist, und dass die genannten ersten und zweiten Mittel durch eine zweite Schaltung (Fig. 5) gebildet werden, deren Ausgänge (52, 53) mit dem ersten und dem zweiten Steuereingang verbunden sind, wobei diese zweite Schaltung derart umschaltbar ist, dass die Ausgänge einen ersten Zustand, in dem diese Ausgänge eine verhältnismässig niedrige Ausgangsimpedanz aufweisen und Steuerspannungen an die Basis-Elektroden des ersten und des zweiten Transistors weiterleiten können, und einen zweiten Zustand annehmen können, in dem diese Ausgänge eine verhältnismässig hohe Ausgangsimpedanz aufweisen und somit schwebend sind, wodurch die kreuzweisen Gegenkopplungen zwischen den Basen und Kollektoren des ersten und des zweiten Transistors wirksam werden und die elektrische Schwingung erzeugt wird.
6. Vorrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass die ersten Mittel (47,48,49) einen in entweder die erste oder die zweite Verbindung aufgenommenen Schalter

(48) und einen Pufferkondensator (47) enthalten, der zwischen der von dem zugehörigen Speisungsanschlusspunkt

(49) abgekehrten Seite dieses Schalters und der anderen Verbindung angeordnet ist, wobei der Schalter (48) beim Erzeugen der genannten Schwingung geöffnet ist.
7. Vorrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass der genannte Schalter einen dritten Transistor (71) enthält, dessen Kollektor mit dem Pufferkondensator (47), dessen Emitter mit dem zum Schalter gehörigen Speisungsanschlusspunkt (49) und dessen Basis über eine Impedanz (72) mit dem Emitter und mit einem Ausgang (55) der zweiten Schaltung (Fig. 5) verbunden ist, wobei dieser Ausgang während des ersten Zustandes eine solche Spannung führt, dass dieser Transistor leitend ist.
8. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 5 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass die ersten Schaltmittel (26,27) einen vierten Transistor (78) von einem ersten Leitungstyp und einen fünften Transistor (79) von einem zweiten Leitungstyp enthalten, wobei die Emitter des vierten und des fünften Transistors mit einem an einer festen Spannung

( + 5 V) liegenden Punkt verbunden, und die Kollektor-Emitterwege zur Reihenschaltung der Sekundärwicklung (24) und des piezoelektrischen Elements (29) parallel geschaltet sind, und wobei die Basis-Elektroden des vierten und des fünften Transistors mit Ausgängen (50,51) der zweiten Schaltung (Fig. 5) und über Impedanzen (81, 82) mit Punkten (49 u.Erde) verbunden sind, die an einer solchen Spannung liegen, dass dann, wenn sich die Ausgänge dieser zweiten Schaltung in dem zweiten Zustand befinden, der vierte und der fünfte Transistor leitend sind.
9. Vorrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass sie einen Schalter (77) enthält, der einerseits über ein RC-Netzwerk (114,115) mit der Basis des dritten Transistors (71) und über einen Widerstand (116) mit dem Kollektor des dritten Transistors, und andererseits mit einem Punkt fester Spannung, insbesondere Erde, verbunden ist, derart, dass dann, wenn der Schalter geschlossen wird, der dritte Transistor während einer bestimmten Zeitdauer leitend wird.