Сенсорный переключатель

 

Изобретение может быть использовано в системах автоматического контроля и управления. Цель изобретения - повышение надежности в работе. Энергия электрических сигналов от усилителя (У) 3 преобразуется в энергию поверхностно-акустических волн (ПАВ) в пьезоэлектрическом слое 10 резонатора на ПАВ. Последний представляет собой пьезозвукопровод и образован отражательными решетками 7 и 8, сформированными по обе стороны от сенсорной площадки 9, металлической пленкой 12 и диэлектрической подложкой 11. Между отражательными решетками 7 и 8 образуется резонансная полость. Пьезоэлектрические преобразователи 1 и 2 подводят и отводят энергию колебаний. Часть энергии ПАВ через преобразователь 2 поступает на У 3, остальная часть отражается в направлении отражательной решетки 8. У 3 и резонатор на ПАВ образуют генератор. Отражаясь, ПАВ образует в резонансной полости стоячие волны. При касании сенсорной плош.адки 9 резко возрастают потери энергии в резонаторе на ПАВ, коэффициент его затухания увеличивается. Происходит срыв генерации и исчезновение переменного напряжения на выходе У 3, изменяется нaпpЯJ жение на выходе детектора 4, а пусковой блок 5 переключается в другое устойчивое состояние. 2 ил. i (О о со 00 О1

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (5п 4 Н 03 К 17/945

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ

Н АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 3719963/24-21 (22) 04.04.84 (46) 07.02.86. Бюл. № 5 (72) В. В. Митрофанов, С. Н. Смагин, А. В. Грибанов,Н. И. Королев и Н. Ю. Бухтоярова (53) 681.372 (088.8) (56) Патент США № 3805185, кл. Н 03 К 17/00, 1975.

Речицкий В. И. Акустоэлектронные компоненты. М.: Советское радио, 1980, с. 94 — 95.

Авторское свидетельство СССР № 603293, кл. Н 03 К 17/00, 21.10.75. (54) СЕНСОРНЫЙ ПЕРЕКЛ ЮЧАТЕЛЬ (57) Изобретение может быть использовано в системах автоматического контроля и управления. Цель изобретения — повышение надежности в работе. Энергия электрических сигналов от усилителя (У) 3 преобразуется в энергию поверхностно-акустических волн (ПАВ) в пьезоэлектрическом слое 10 резонатора на ПАВ. Последний представ„„SU„„1209785 А ляет собой пьезозвукопровод и образован отражательными решетками 7 и 8, сформированными по обе стороны от сенсорной площадки 9, металлической пленкой 12 и диэлектрической подложкой 11. Между отражательными решетками 7 и 8 образуется резонансная полость. Пьезоэлектрические преобразователи 1 и 2 подводят и отводят энергию колебаний. Часть энергии ПАВ через преобразователь 2 поступает на У 3, остальная часть отражается в направлении отражательной решетки 8. У 3 и резонатор на ПАВ образуют генератор. Отражаясь, ПАВ образует в резонансной полости стоячие волны. При касании сенсорной площадки 9 резко возрастают потери энергии в резонаторе на ПАВ, коэффициент его затухания увеличивается. Происходит срыв гене- ф рации и исчезновение переменного напряжения на выходе У 3, изменяется напряжение на выходе детектора 4, а пусковой блок 5 переключается в другое устойчивое С состояние. 2 ил.

1209785

7 и 8, действующие как распределенный отражатель с пространственным периодом, 50 равным половине рабочей длины ПАВ. Каждый из элементов отражательных решеток

7 и 8 отражает лишь малую часть энергии падающей на него ПАВ. За счет синфазного сложения большого числа отраженных частичных волн общий коэффициент отражения Г1АВ на рабочей частоте приближается к единице. Таким образом, между отражательными решетками 7 и 8 образуется реИзобретение относится к импульсной технике и может быть использовано в системах автоматического контроля и управления.

Целью изобретения является повышение надежности сенсорного переключения

5 при работе в условиях ударно-механических воздействий за счет использования резонанса поверхностно-акустических волн (ПАВ).

На фиг. 1 представлена функциональная !0 схема сенсорного переключателя; на фиг. 2-конструкция резонатора ПАВ (разрез А--А на фиг. 1).

Сенсорный переключатель содержит первый и второй 2 пьезоэлектрические преобразователи, усилитель 3, детектор 4, пусковой блок 5, выходную изину 6. Г1ервый вывод первого пьезоэлектрического преобразователя 1 подключен к входу детектора 4 и выходу усилителя 3, вход которого соединен с первым выводом второго пьезоэлектрического преобразователя 2, второй вывод которого подключен к второму выводу первого пьезоэлектрического преобразователя 1 и к общему проводу, а выход детектора 4 соединен через пусковой блок 5 с выходной шиной 6. Пьезоэлектрические преобразователи 1 и 2, выполненные в виде встречно-штыревых структур, и отражательные решетки 7 и 8, сформированы по обе стороны от сенсорной площадки 9 в пьезоэлектрическом слое 10, нанесенном на общую диэлектрическую подложку 11 и образуют резонатор на ПАВ, покрытый защитной металлической пленкой 12. Резонатор закреплен на основании 13.

Пусковой блок 5 представляет собой бистабильное пороговое устройство и может быть выполнен по любой из известных схем, например, триггера Шмитта.

Сенсорный переключатель работает следующим образом.

При подаче напряжения на выходе усилителя 3 за счет внутренних шумов усилителя возникают электрические сигналы, носящие случайный характер. В пьезоэлектрическом слое 10, нанесенном на общую диэлектрическую подложку 11 резонатора на

ПАВ, энергия электрических сигналов преоб-разуется в энергию ПАВ за счет обратного пьезоэффекта. Резонатор на ПАВ представляет собой пьезозвукопровод, на концах которого размещены отражательные решетки зонансная полость. Энергия колебаний подводится и отводится из резонансной полости пьезоэлектрическими преобразователями 1 и 2, выполняющими роль связи с резонансной полостью. Подводимая к резонатору энергия колебаний за счет обратного пьезоэффекта преобразуется преобразователем 1 в поверхностные акустические волны, которые распространяются в пьезоэлектрическом слое 10, поверхностном слое диэлектрической подложки 11 и защитной пленке 12 в двух противоположных направлениях: в сторону преобразователя 2 и в сторону отражательной решетки 8. ПАВ, отраженная от решетки 8, складывается с ПАВ, излучаемой преобразователем 1, и распространяется по резонансной полости в направлении преобразователя 2 и отражательной решетки 7.

Часть энергии ПАВ с помощью преобразователя 2 преобразуется в электрический сигнал, поступающий затем на вход усилителя 3, а остальная часть энергии ПАВ вновь отражается в направлении преобразователей 1 и 2 отражательной решетки 8. Усиленные сигналы с выхода усилителя 3 поступают на преобразователь 1. Таким образом, усилитель 9 и резонатор на ПАВ образуют генератор синусоидальных колебаний, частота которого определяется резонансной частотой резонатора. Многократно отражаясь, ПАВ образуют в резонансной полости стоячие волны. В полосе частот, близ кой к резонансной частоте, определяемой скоростью распространения ПАВ в пьезоэлектрическом слое 10 и геометрическими размерами элементов 1, 2, 7 и 8, модуль коэффициента передачи имеет максимальное значение. Потери энергии ПАВ в системе усилитель — резонатор на Г1АВ являются незначительными, определяются, в основном, потерями на генерацию других мод колебаний, рассеянием на отражательных решетках

7 и 8 и дифракционными потерями и компенсируются усилителем 3. Напряжение с выхода усилителя 3 поступает на вход амплитудного детектора 4, с выхода которого постоянная составляющая, пропорциональная амплитуде высокочастотного сигнала, подается на пусковой блок 5, удерживая его з одном из устойчивых состояний.

При касании сенсорной площадки 9, находящейся между преобразователем 1 и отражательной решеткой 8 с одной стороны и преобразователем 2 и отражательной решеткой 7 с другой стороны, резко возрастают потери энергии в резонаторе на

ПАВ, что обусловлено рассеянием ПАВ на границе соприкосновения нагружающего предмета с сенсорной площадкой 9 и поглощением ПАВ за счет вязкостного трения в нагружающем предмете, вследствие чего увеличивается коэффициент затухания резонатора на ПАВ. Увеличение коэффицента затухания резонатора на ПАВ приводит к срыву генерации и исчезнованию перемен.!

209785

Формула изобретения

Щиг. Z

Составитель В. Полешенко

Техред И. Всрес Корректор О. Луговая

Тираж 818 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, OK — 35, Раушская наб., д. 4!5

Филиал ППП «Патент», г. Ужгород, ул. Проектная, 4

Редактор A. Козориз

Заказ 413/38 ного напряжения на выходе усилителя 3, вследствие чего изменяется напряжение на выходе детектора 4, а пусковой блок 5 переключается в другое устойчивое состояние.

Таким образом, происходит срабатывание сенсорного переключателя. После снятия нагружения сенсорной площадки 9 генерация возобновляется и пусковой блок 5 вновь возвращается в исходное устойчивое состояние.

Сенсорный переключатель, содержащий пусковой блок, сенсорную площадку, первый пьезоэлектрический преобразователь, акустически связанный с сенсорной площадкой, и детектор, вход которого соединен с первым выводом первого пьезоэлектрического преобразователя, выход подключен к входу пускового блока, выход которого является выходом переключателя, отличаюи4ийся тем, что, с целью повышения надежности за счет снижения чувствительности к ударно-механическим воздействиям, в него введены второй пьезоэлектрический преобразователь и усилитель, вход которого соединен с первым выводом второго пьезоэлектрического преобразователя, выход подключен к входу детектора, а вторые выводы первого и второго пьезоэлектрических преобразователей соединены с общим проводом, при этом пьезоэлектрические преобразователи, выполненные в виде встречноштыревых структур, и отражательные решетки, сформированные по обе стороны от сен15 сорной площадки в пьезоэлектрическом слое, нанесенном на общую диэлектрическую подложку, образуют резонатор на поверхностно-акустических волнах, покрытый защитной металлической пленкой.