JPS6024415A - 電−空変換器 - Google Patents

電−空変換器

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Publication number
JPS6024415A
JPS6024415A JP13305983A JP13305983A JPS6024415A JP S6024415 A JPS6024415 A JP S6024415A JP 13305983 A JP13305983 A JP 13305983A JP 13305983 A JP13305983 A JP 13305983A JP S6024415 A JPS6024415 A JP S6024415A
Authority
JP
Japan
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voltage
nozzle
piezoelectric element
output
input
Prior art date
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Pending
Application number
JP13305983A
Other languages
English (en)
Inventor
Kenkichi Takadera
高寺 賢吉
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.)
Shimadzu Corp
Shimazu Seisakusho KK
Original Assignee
Shimadzu Corp
Shimazu Seisakusho KK
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Filing date
Publication date
Application filed by Shimadzu Corp, Shimazu Seisakusho KK filed Critical Shimadzu Corp
Priority to JP13305983A priority Critical patent/JPS6024415A/ja
Publication of JPS6024415A publication Critical patent/JPS6024415A/ja
Pending legal-status Critical Current

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    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01DMEASURING NOT SPECIALLY ADAPTED FOR A SPECIFIC VARIABLE; ARRANGEMENTS FOR MEASURING TWO OR MORE VARIABLES NOT COVERED IN A SINGLE OTHER SUBCLASS; TARIFF METERING APPARATUS; MEASURING OR TESTING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • G01D5/00Mechanical means for transferring the output of a sensing member; Means for converting the output of a sensing member to another variable where the form or nature of the sensing member does not constrain the means for converting; Transducers not specially adapted for a specific variable
    • G01D5/42Mechanical means for transferring the output of a sensing member; Means for converting the output of a sensing member to another variable where the form or nature of the sensing member does not constrain the means for converting; Transducers not specially adapted for a specific variable using fluid means
    • G01D5/44Mechanical means for transferring the output of a sensing member; Means for converting the output of a sensing member to another variable where the form or nature of the sensing member does not constrain the means for converting; Transducers not specially adapted for a specific variable using fluid means using jets of fluid
    • G01D5/46Mechanical means for transferring the output of a sensing member; Means for converting the output of a sensing member to another variable where the form or nature of the sensing member does not constrain the means for converting; Transducers not specially adapted for a specific variable using fluid means using jets of fluid by deflecting or throttling the flow

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  • Physics & Mathematics (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Transmission And Conversion Of Sensor Element Output (AREA)

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 (イ)産業上の利用分野 この発明は、プロセス制御等に利用される電−突変換器
、特にノズルフラッパに圧電素子を用いた電−突変換器
に関する。
(ロ)背景 電−突変換器にはノズルフラッパに圧電素子を用いたも
のがある。この種の電−突変換器は従来、入力信号に応
じた一方向性(正極性)の直流電圧を圧電素子フラッパ
に印加し圧電素子フラッパを変位させるようにしている
が、連続して一方向性の直流電圧を印加すると圧電素子
は発生する歪の方向に遡性変形し、動作点がずれるとい
う欠点があった。そこでこの欠点を解消するため、この
出願の発明者等は、圧電素子フラッパに印加する制御電
圧を、入力信号の中位レベルで0■近辺とし、入力信号
が大、あるいは小になることに対応して正、負両極とな
るようにした電−突変換器を創出し、すでに出願した。
この先願に係る電−突変換器は印加電圧に応じて変位す
る圧電素子と、一定の直流電圧を出力し、この直流電圧
を前記圧電素子に印加する第1の直流電圧源と、入力電
気信号に応じて変化し、かつ入力電気信号が予定変化範
囲の中位レベルの時前記第1の直流電圧源の出力直流電
圧と略同値となる直流電圧を出力し、この出力直流電圧
を前記第1の直流電圧源よりの直流電圧と相殺する態様
で前記圧電素子に印加する第2の直流電圧源と、前記圧
電素子の変位部をフラッパとし、給気圧を受け背圧を導
出するノズルと、この背圧を出力圧に変換するパイロッ
ト弁と、前記出力圧を電気信号に変換する回路と、この
変換回路で変換された電気信号を前記第2の直流電圧源
の入力側に加え、前記入力電気信号と平衡させる帰還回
路とで構成されている。
しかしながら、この電−突変換器では入力電気信号が中
位レベル(50%)の時、圧電素子フラッパの変位がO
となるように構成するものであるから、入力電気信号が
無い時と、入力電気信号が50%程度の時との区別がで
きない。すなわ°ち入力電気信号断時に、出力空気圧が
Okg / cJとならずに、迷走してしまうという問
題がある。
(ハ)目的 この発明の目的は、上記問題点を解消し、万一人力電気
信号が断した場合でも、出力空気圧が迷走せず、確実に
Okg / caとなし得る電−突変換器を提供するこ
とである。
(ニ)構成 上記目的を達成するためにこの発明の電−突変換器は、
上記した先願の電−突変換器の構成要素に加えて、ノズ
ルを固着部に弾性的に支持し、ノズル背圧を受けて変位
するダイヤフラム等のノズル保持手段と、出力圧が予定
範囲となるノズル背圧よりもやや低いノズル背圧で前記
ノズJし保持手段が当接するスト・ツバと、第1の直流
電圧源の電圧を電源断後も所定時間保持し、前記第1の
直流電圧源と同態様の電圧を圧電素子に印加する電圧保
持手段とを備え、入力信号が予定範囲で入力される時は
、前記ノズル背圧で前記ノズル保持手段を前記ストッパ
に当接させた状態で制御動作をなし、電源人力断時は、
前記電圧保持手段の電圧印加により、フラッパをノズル
から遠ざけ、前記ノズル保持手段を前記スト・ツバから
離隔せしめ、出力圧をO方向に移動制御するようにして
いる。
(ホ)実施例 以下、図面に示す実施例により、この発明をさらに詳細
に説明する。
第1図は、この発明の1実施例を示す電−突変換器の回
路図である。同図において入力電流1iがツェナダイオ
ードz1とボリウムVRを流れ、ボリウムVRの入力抵
抗Riには入力電流■iGこ比例した電圧eiが得られ
、この電圧eiと・ツェナダイオードZ2の電圧が抵抗
R2とR3で加算され、マイクロパワーの演算増幅器1
0反転入力端に加えられるようになっている。この演算
増幅器1の出力電圧EOが、発振回路9に加えられ、発
振回路9は出力電圧EOにより振幅変調を受しすて発振
する。すなわち発振回路9は出力電圧EO2したがって
入力電流Itに応じた振幅の発振信号を出力する。発振
回路9の発振出力信号は全波整流回路11で整流され、
放電抵抗Rbの両端に+E2の直流電圧が導出されるよ
うになってし)る。
この整流回路11の出力直流電圧E2は圧電素子フラッ
パ2の金属板2aに加えられる。
また入力電流TiがツェナダイオードZ1、ボリウムV
Rに流される状態下では、+■の電圧が発振回路8に供
給され、発振回路8は一定の振幅の発振信号を出力する
。発振回路8の発振出力信号は全波整流回路IOで整流
され、その出力電圧E1で放電抵抗Raを通してコンデ
ンサCaを充電するようになっている。この整流回路1
0の出力直流電圧E1は、圧電素子フラッパ2の圧電素
子2b、2Cに加えられる。上記直流電圧E1、E2は
いずれも正極性の電圧であるが、圧電素子フラッパ2に
は互いに逆極性に加えられており、両電圧が相殺される
態様、すなわちE2−Elの電圧EO’が印加されるよ
うになっている。そして直流電圧E2は入力電流に応じ
てOから2E1まで変化するように構成され、50%に
対応する入力電流の場合には、E2=E1となりこの場
合にはEO′はOとなる。圧電素子フラッパ2は印加電
圧E O’に応じて変位する。E O’が負極性(E2
〈El)の場合には後述するノズル3から遠ざかるよう
に、逆に正極性(E2>El)の場合にはノズル3に近
づく方向にそれぞれ変位する。しかしEO’−0(E2
=81)の場合には変位しない。
一方、空気圧系は、ノズル3の噴気口が圧電素子フラッ
パ2に対面し、給気圧を受けるとともにその背圧をパイ
ロット弁4で圧力増幅して出力圧として導出するととも
に、その出力圧を定電流源5、圧力セン共6よりなる電
空変換回路に加え、出力圧を電圧信号に変換するように
なっている。
圧電素子フラッパ2は、第2図に示すように、素板形セ
ミツク超音波振動子2b、2Cを薄い金属板2aの両面
に接合したものである。分極の方向は板の厚み方向(矢
符A)であり、電圧印加による伸縮方向は板の長手方向
(矢符B)、変位方向は厚み方向(矢符C)である。印
加電圧とフラッパの先端変位の関係は20μm/IOV
のものが使用されている。
なお、ノズル3はダイヤフラム12を介して固着部13
に支持されている。ダイヤフラム12はノズル背圧によ
って、圧電素子フラッパ2の方に変位を受けるようにな
っている。しかしダイヤフラム12と圧電素子フラッパ
2間にはストッパ14が設けられ、出力空気圧が0.2
〜1.0 kg/cIIIとなるノズル背圧(略0.4
〜0.5 kg/cJ)よりも少し低い圧力で、ダイヤ
フラム12がストッパ14に当たり、それ以上は圧電素
子フラ・ツバ2に近づく方向には変位しないようになっ
ている。無変位時のダイヤフラム12とストッパ11の
間隔は80μm程度である。
また圧力センサ6よりの電圧信号は、差動増幅器7を経
て演算増幅器1の非反転入力端に帰還される。そして演
算増幅器1の出力電圧EOが、入力信号電圧と差動増幅
器7から帰還される電圧が等しくなるように変化し、こ
の出力電圧EOにより圧電素子フラッパ2の変位を制御
し、入力電流IIに比例した出力空気圧を得るようにな
っている。
以上のように構成される電−突変換器において、入力電
流Itが流れると、圧電素子フラッパ2に印加される電
圧は最高値まで上昇し、圧電素子フラッパ2はノズル3
に近づく方向に変化しノズル背圧は上昇する。ノズル背
圧が上昇すると、それにつれて出力圧も上昇し、またダ
イヤフラム12も圧電素子フラッパ2に近づく方向に変
位する。
そしてノズル背圧が、出力空気圧が0.2〜1.0kg
/ cnTとなる直前の値となると、ダイヤフラム12
はストッパ14に当たり、その後は変位しなくなる。後
は入力信号電圧eiと、出力圧が圧力センサ6、差動増
幅器7を経て帰還される電圧が等しくなるように、演算
増幅器1の出力電圧EOが変化し、圧電素子フラッパ2
とノズル3の空隙が調整される。すなわち入力信号に応
じた出力空気圧信号が導出される。
もし電源が断し、入力電流1iがOとなると、演算増幅
器1の出力EOはOとなり、したがって全波整流回路1
1の出力電圧E2もOとなり、圧電素子フラッパ2には
、コンデンサCaに充電された負極性の電圧Elが印加
されることになり、圧電素子フラッパ2はノズル3から
遠ざかる方向に変位する。この変位によりノズル背圧が
低下する。ノズル背圧が低下すると、これまでストッパ
14に当接していたダイヤフラム12も、ストッパ14
から遠ざかるように変位し、したがって圧電素子フラッ
パ2とノズル3とはさらに離れ、ノズル背圧も低下する
。このため入力電流の断から比較旧早い時間に、出力圧
はOkg / cJに強制される。
なおコンデンサCaの電荷が放電し尽くシ(例:断から
終30分)でも、電流人力Itが再び加えられるまでは
、出力空気圧はOkg / c+Aであり、したがって
信号入力断中は出力空気圧が迷走することはない。
また上記実施例において、ノズルはダイヤフラムにより
固着部に支持されているが、ダイヤフラムに代えてベロ
ーズを用いてもよい。
(へ)効果 この発明の電−突変換器によれば、入力信号断時に、圧
電素子フラッパをノズルより遠ざけるように変位させ、
ノズル背圧を下げ、ノズル背圧の低下で、ダイヤフラム
等の変位により、さらにノズルと圧電素子フラッパを遠
ざけ、ノズル背圧を下げるものであるから、出力空気圧
を確実にOkg/ Caとすることができる。
また電源断時には、第1の直流電圧源の電圧を保持する
回路手段を備えるので、バンクアンプ用の電池は不要で
ある。
【図面の簡単な説明】
第1図は、この発明の1実施例を示す電−突変換器の回
路図、第2図は同型−空変換器の圧電素子フラッパを示
す図であって、第2図(a)はその平面図、第2図(b
)はその断面図である:1:演算演算器、 2:圧電素
子フラッパ、3:ノズル、 4:バイロソト弁、 5:定電流源、 6:圧力センサ、 7:差動増幅器、 8・9:発振回路、10・11:整
流回路、12:ダイヤフラム、13:固着部、 14:
ストソバ、 Ca:コンデンサ 特許出願人 株式会社島津製作所 代理人 弁理士 中 村 茂 信

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. (1)印加電圧に応じて変位する圧電素子と、一定の直
    流電圧を出力し、この直流電圧を前記圧電素子に印加す
    る第1の直流電圧源と、入力電気信号に応じて変化し、
    かつ入力電気信号が予定変化範囲の中位レベルの時前記
    第1の直流電圧源の出力直流電圧と略同値となる直流電
    圧を出力し、この出力直流電圧を前記第1の直流電圧源
    よりの直流電圧と相殺する態様で前記圧電素子に印加す
    る第2の直流電圧源と、前記圧電素子の変位部をフラッ
    パとし、給気圧を受け背圧を導出するノズルと、この背
    圧を出力圧に変換するパイロット弁と、前記出力圧を電
    気信号に変換する回路と、この変換回路で変換された電
    気信号を前記第2の直流電圧源の入力側に加え、前記入
    力電気信号と平衡させる帰還回路とよりなる電−突変換
    器において、前記ノズルを固着部に弾性的に支持し、ノ
    ズル背圧を受けて変位するノズル保持手段と、出力圧が
    予定範囲となるノズル背圧よりもやや低いノズル背圧で
    前記ダイヤフラムが当接するストッパと、前記第1の直
    流電圧源の電圧を電源断後も所定時間保持し、前記第1
    の直流電圧源と同態様の電圧を前記圧電素子に印加する
    電圧保持手段とを備え、前記入力信号が予定範囲で入力
    される時は、前記ノズル背圧で前記ノズル保持手段を前
    記ストッパに当接させた状態で、制御動作をなし、電源
    人力断時は、前記電圧保持手段の電圧印加により、前記
    フラッパを前記ノズルから遠ざけ、前記ノズル保持手段
    をストッパから離隔せしめ、出力圧を0方向に移動制御
    するようにした電−突変換器。
JP13305983A 1983-07-20 1983-07-20 電−空変換器 Pending JPS6024415A (ja)

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Cited By (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS61184205A (ja) * 1985-02-08 1986-08-16 Shoketsu Kinzoku Kogyo Co Ltd 電気信号−空気圧変換ユニット
JPS62274218A (ja) * 1986-05-23 1987-11-28 Yokogawa Electric Corp 電空変換器
JPS6320605A (ja) * 1986-07-15 1988-01-28 Kuroda Precision Ind Ltd 空気圧レギユレ−タ
JPS6347809A (ja) * 1986-08-18 1988-02-29 Nippon Beeles- Kk パルスポジシヨナ
JPS6472214A (en) * 1987-09-12 1989-03-17 Smc Corp Vacuum pressure regulator

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