JPS62186077A - Driving method for piezoelectric pump - Google Patents
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Abstract
Description
【発明の詳細な説明】
〔産業上の利用分野〕
本発明は液体、気体を圧送する圧電振動子を用いた圧電
ポンプの駆動方法に関する。DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION [Field of Industrial Application] The present invention relates to a method for driving a piezoelectric pump using a piezoelectric vibrator for pumping liquid or gas.
従来方法は圧電ポンプの圧電振動子に駆動回路の交流出
力を印加して圧電ポンプを駆動し、当該圧電ポンプによ
り圧送される流体の圧力または流量をセンサにより検出
し、圧電ポンプの吐出圧力または流量が設定値を超えた
ときにのみ圧電振動子の印加交流出力を遮断して圧電ポ
ンプを停止するようにしていた。In the conventional method, the piezoelectric pump is driven by applying the AC output of the drive circuit to the piezoelectric vibrator of the piezoelectric pump, and the pressure or flow rate of the fluid pumped by the piezoelectric pump is detected by a sensor, and the discharge pressure or flow rate of the piezoelectric pump is measured. The piezoelectric pump is stopped by cutting off the AC output applied to the piezoelectric vibrator only when the value exceeds a set value.
しかし、このような従来方法では圧電ポンプの吐出圧力
、流量を高櫂度に制御できないばかりでな(、圧電振動
子は長期ψ使用により劣化し、その振動が時間経過と共
に小さくなるので、圧電ポンプの吐出圧力、流量も時間
経過と共に低下するが、上記従来方法はこのような吐出
圧力、流量の低下に対して補償できないという問題点が
あった。However, with such conventional methods, it is not possible to precisely control the discharge pressure and flow rate of the piezoelectric pump. The discharge pressure and flow rate also decrease over time, but the conventional method described above has a problem in that it cannot compensate for such decreases in the discharge pressure and flow rate.
本発明方法は上記の問題点を解決するため、第1図示の
ように圧電ポンプ1の圧電振動子2に駆動回路3の交流
出力を印加して圧電ポンプ1を駆動する装置において、
圧電ポンプlによって圧送される流体の圧力、流量、温
度等の制御対象をセンサ4により検出し、このセンサ4
の出力を、前記駆動回路3における電圧ゲイン調整部5
.電流ゲイン調整部62周波数調整部7のうちの1つに
入力して設定値との偏差がなくなるよう当該調整部を調
整せしめ、制御対象を設定値に自動制御するようにした
ものである。In order to solve the above-mentioned problems, the method of the present invention includes a device that drives the piezoelectric pump 1 by applying the AC output of the drive circuit 3 to the piezoelectric vibrator 2 of the piezoelectric pump 1 as shown in the first diagram.
The sensor 4 detects the control targets such as the pressure, flow rate, and temperature of the fluid pumped by the piezoelectric pump l.
The output of the voltage gain adjustment section 5 in the drive circuit 3
.. The current gain adjustment section 62 is inputted to one of the frequency adjustment sections 7, and the adjustment section is adjusted so that there is no deviation from the set value, so that the controlled object is automatically controlled to the set value.
以下図面により本発明方法を説明する。 The method of the present invention will be explained below with reference to the drawings.
第1図は本発明方法を実施するだめの駆動装置の一例の
構成説明図である。FIG. 1 is an explanatory diagram of the configuration of an example of a drive device for carrying out the method of the present invention.
第1図において2は圧電振動子で、例えば2枚の圧電膜
11 、11を貼り合わせ、その貼り合わせ面及び円外
面にそれぞれ電極膜12a 、 12bを形成してなる
積層型のものであり、全体を絶縁層13で覆うことが望
ましい。In FIG. 1, reference numeral 2 denotes a piezoelectric vibrator, which is a laminated type in which, for example, two piezoelectric films 11 and 11 are bonded together and electrode films 12a and 12b are formed on the bonded surface and the circular outer surface, respectively. It is desirable to cover the entire structure with an insulating layer 13.
圧電ポンプ1はこの圧電振動子2の外周部をケーシング
14の内周に固定し、圧電振動子2の一面に対向するケ
ーシング部に吸い込み口15と吐出口16を設け、この
吸い込み口15と吐出口16にそれぞれ吸い込み側チェ
ック弁17と吐出側チェック弁18を設けてなる。In the piezoelectric pump 1, the outer periphery of the piezoelectric vibrator 2 is fixed to the inner periphery of a casing 14, and a suction port 15 and a discharge port 16 are provided in the casing portion facing one surface of the piezoelectric vibrator 2. The outlet 16 is provided with a suction side check valve 17 and a discharge side check valve 18, respectively.
19a 、 19bはそれぞれ吸い込み口15と吐出口
16に連結した流体配管である。吐出側の流体配管19
bには圧力センサ4aが設けられ、これにセンサ信号増
幅器20が接続されている。19a and 19b are fluid pipes connected to the suction port 15 and the discharge port 16, respectively. Fluid piping 19 on the discharge side
A pressure sensor 4a is provided at b, and a sensor signal amplifier 20 is connected to this.
圧力センサ4aとしてはブルドン管、ベローズ。The pressure sensor 4a is a Bourdon tube or a bellows.
ダイアフラム式圧カセンサ、半導体圧カセンサなど一般
的に使用されているものを全て使用できる。All commonly used pressure sensors such as diaphragm pressure sensors and semiconductor pressure sensors can be used.
3は圧電ポンプ1の駆動回路である。21は50Hz。3 is a drive circuit for the piezoelectric pump 1. 21 is 50Hz.
60Hzの商用電源29の電圧を直流電圧に変換するだ
めの交流−直流変換部、22は直流安定化回路部、23
はその直流出力を入力して交流を発生するための交流発
生部である。an AC-DC converter for converting the voltage of a 60Hz commercial power supply 29 into a DC voltage; 22 is a DC stabilization circuit; 23
is an AC generator for inputting the DC output and generating AC.
7はその交流の周波数を周波数設定器10により設定し
た周波数(設定値)に調整するための周波数調整部で、
設定値を変更することにより周波数を変えることができ
る。7 is a frequency adjustment unit for adjusting the frequency of the alternating current to the frequency (set value) set by the frequency setter 10;
The frequency can be changed by changing the set value.
5は交流発生部23の交流出力を電圧設定器8により設
定した電圧(設定値)に調整するための電圧ゲイン調整
部(電圧ゲイン可変増幅部)で、設定値を変更すること
により交流出力を変えることができる。24はこの調整
部5の交流出力を増幅するための出力電力増幅器で、圧
電ポンプ1は圧電振動子2の電極膜12a 、 12b
間に当該増幅器24の交流出力を印加してこの圧電振動
子2を振動させることにより駆動されるものである。Reference numeral 5 denotes a voltage gain adjustment section (voltage gain variable amplifier section) for adjusting the AC output of the AC generation section 23 to the voltage (set value) set by the voltage setting device 8, which adjusts the AC output by changing the set value. It can be changed. 24 is an output power amplifier for amplifying the AC output of this adjustment section 5, and the piezoelectric pump 1 has electrode films 12a and 12b of the piezoelectric vibrator 2.
The piezoelectric vibrator 2 is driven by applying the alternating current output of the amplifier 24 between them to vibrate the piezoelectric vibrator 2.
この実施例では、圧電ポンプ1によって圧送される流体
の圧力を圧力センサ4aにより検出し、この圧力センサ
4aの出力(圧力に比例した電圧)をセンサ信号増幅器
20により増幅し、この増幅器20の出力を電圧ゲイン
調整部5に入力して電圧設定器8による設定値と比較し
、その偏差がなくなるよう当該調整部5を作動せしめる
。In this embodiment, the pressure of the fluid pumped by the piezoelectric pump 1 is detected by a pressure sensor 4a, the output of this pressure sensor 4a (voltage proportional to the pressure) is amplified by a sensor signal amplifier 20, and the output of this amplifier 20 is is input to the voltage gain adjustment section 5 and compared with the value set by the voltage setting device 8, and the adjustment section 5 is operated so that the deviation is eliminated.
即ち、流体の圧力が設定値より高くなったときは、その
偏差だけ調整部5の出力が低下せしめられ、圧電振動子
2の電極膜12a 、 12b間に加わる出力電力増幅
器24の交流出力が低下せしめられるため、圧電振動子
2の振動が小さくなり、圧電ポンプ1によって圧送され
る流体の圧力が低下する。That is, when the pressure of the fluid becomes higher than the set value, the output of the adjustment section 5 is reduced by the deviation, and the AC output of the output power amplifier 24 applied between the electrode films 12a and 12b of the piezoelectric vibrator 2 is reduced. As a result, the vibration of the piezoelectric vibrator 2 becomes smaller, and the pressure of the fluid pumped by the piezoelectric pump 1 decreases.
また、流体の圧力が設定値より低下したときは、逆に圧
電振動子2の電極膜12a 、 12b間に加わる交流
出力が高められるため、圧電振動子2の振動が大きくな
り、圧電ポンプ1によって圧送される流体の圧力が高め
られる。Furthermore, when the pressure of the fluid decreases below the set value, the AC output applied between the electrode films 12a and 12b of the piezoelectric vibrator 2 increases, so the vibration of the piezoelectric vibrator 2 increases, and the piezoelectric pump 1 The pressure of the pumped fluid is increased.
このようにして流体の圧力は設定値に自動制御されるも
のである。電圧設定器8により設定値(圧力を電圧値と
して設定している)を変更すれば、流体の圧力はこの変
更した設定値に自動制御されることになる。In this way, the fluid pressure is automatically controlled to the set value. If the set value (pressure is set as a voltage value) is changed using the voltage setting device 8, the fluid pressure will be automatically controlled to the changed set value.
流体の流量を自動制御する場合は、第1図示のように流
体配管19bに流量センサ4bを設け、この流量センサ
4bの出力をセンサ信号増幅器20に入力するようにす
れば、上記と同様の動作で流体の流量を電圧設定器8に
より設定した値(流量を圧電値として設定することにな
る)に自動制御することになる。When automatically controlling the flow rate of the fluid, if a flow rate sensor 4b is provided in the fluid piping 19b as shown in the first diagram and the output of this flow rate sensor 4b is inputted to the sensor signal amplifier 20, the same operation as above can be achieved. Then, the flow rate of the fluid is automatically controlled to the value set by the voltage setting device 8 (the flow rate is set as a piezoelectric value).
Kitセンサ4bとしてはサーマルマスフローメータ、
小型電磁流量計など一般的に使用されているものを全て
使用できる。The kit sensor 4b is a thermal mass flow meter,
All commonly used devices such as small electromagnetic flowmeters can be used.
また、圧力センサ4aまたは流量センサ4bの出力を周
波数調整部7に人力して周波数設定器10により設定し
た値(圧力または流量を周波数に対応する電圧値として
設定することになる)と比較し、その偏差により周波数
を変えて圧電振動子2の振動数を変え、圧電ボンプエの
吐出圧力、流ff1(圧電ポンプlによって圧送される
流体の圧力、流量)を設定値に自動制御するようにして
もよい。In addition, the output of the pressure sensor 4a or the flow rate sensor 4b is manually input to the frequency adjustment unit 7 and compared with a value set by the frequency setter 10 (the pressure or flow rate is set as a voltage value corresponding to the frequency), Even if the frequency is changed according to the deviation to change the frequency of the piezoelectric vibrator 2, the discharge pressure and flow rate ff1 of the piezoelectric pump (the pressure and flow rate of the fluid pumped by the piezoelectric pump l) are automatically controlled to the set values. good.
駆動回路3は交流を直流に変換する構成としなくてもよ
く、交流回路のみで構成してもよい。The drive circuit 3 does not need to be configured to convert alternating current to direct current, and may be configured only with an alternating current circuit.
第2図はこのような駆動回路を用いた場合の駆動装置の
構成説明図である。FIG. 2 is an explanatory diagram of the configuration of a drive device using such a drive circuit.
第2図において25は圧力センサ4aの出力(電圧)を
電流に変換するためのセンサ信号変換部、25aはこの
変換部25の出力を調整するための出力調整器である。In FIG. 2, 25 is a sensor signal converter for converting the output (voltage) of the pressure sensor 4a into a current, and 25a is an output regulator for adjusting the output of the converter 25.
6はセンサ信号変換部25の出力を電流設定器9により
設定した値(圧力を電流値として設定する)に調整する
ための電流ゲイン調整部で、設定値を変更することによ
り圧電振動子2に通電する電流を変えることができる。6 is a current gain adjustment unit for adjusting the output of the sensor signal conversion unit 25 to the value set by the current setting device 9 (pressure is set as a current value); The applied current can be changed.
この実施例はセンサ信号変換部25の出力(電流)を電
流ゲイン調整部6に入力して電流設定器9による設定値
と比較し、その偏差により発光ダイオード26に流れる
電流を変えて発光エネルギーを変え、受光用のフォトト
ランジスタ27の内部抵抗を変えて制御トランジスタ2
8のバイアスを変えることによりこの制御トランジスタ
28の内部抵抗を変え、50Hz、 60Hzの商用電
源29により当該制御トランジスタ28を通して圧電振
動子2に通電する電流を変えるようにしたものである。In this embodiment, the output (current) of the sensor signal converter 25 is input to the current gain adjuster 6 and compared with the set value by the current setter 9, and the current flowing through the light emitting diode 26 is changed based on the deviation to increase the luminous energy. By changing the internal resistance of the phototransistor 27 for light reception, the control transistor 2
By changing the bias of the control transistor 8, the internal resistance of the control transistor 28 is changed, and the current flowing through the control transistor 28 to the piezoelectric vibrator 2 by a commercial power source 29 of 50 Hz or 60 Hz is changed.
この例では交流の正波、負波についてそれぞれ電流を別
々に制御するように構成されている。In this example, the current is configured to be controlled separately for positive waves and negative waves of alternating current.
即ち、流体の圧力が設定値より高くなったときは、その
偏差だけ発光ダイオード26に流れる電流が減少して発
光エネルギーが低下し、受光用のフォトトランジスタ2
7の内部抵抗が大きくなり、制御トランジスタ28のバ
イアスが低下してこの制御トランジスタ28の内部抵抗
が大きくなり、圧電振動子2に通電する電流が減少する
。この電流の減少により圧電振動子2の振動が小さくな
り、圧電ポンプ1によって圧送される流体の圧力が低下
する。That is, when the pressure of the fluid becomes higher than the set value, the current flowing through the light emitting diode 26 decreases by the deviation, the light emitting energy decreases, and the light receiving phototransistor 2
The internal resistance of the piezoelectric vibrator 7 increases, the bias of the control transistor 28 decreases, the internal resistance of the control transistor 28 increases, and the current flowing through the piezoelectric vibrator 2 decreases. This decrease in current reduces the vibration of the piezoelectric vibrator 2, and the pressure of the fluid pumped by the piezoelectric pump 1 decreases.
また、流体の圧力が設定値より低くなったときは、その
偏差だけ発光ダイオード26に流れる電流が増大して発
光エネルギーが増大し、受光用のフォトトランジスタ2
7の内部抵抗が小さくなり、制御トランジスタ28のバ
イアスが増大してこの制御トランジスタ28の内部抵抗
が小さくなり、圧電振動子2に通電する電流が増大する
。この電流の増大により圧電振動子2の振動が大きくな
り、圧電ポンプ1によって圧送される流体の圧力が増大
する。Further, when the pressure of the fluid becomes lower than the set value, the current flowing through the light emitting diode 26 increases by the deviation, increasing the light emission energy, and the phototransistor 2 for light reception increases.
The internal resistance of the piezoelectric vibrator 7 becomes smaller, the bias of the control transistor 28 increases, the internal resistance of the control transistor 28 becomes smaller, and the current flowing through the piezoelectric vibrator 2 increases. This increase in current increases the vibration of the piezoelectric vibrator 2, and the pressure of the fluid pumped by the piezoelectric pump 1 increases.
このようにして流体の圧力は設定値に自動制御されるも
のである。流体の流量を自動制御する場合も同様に実施
することができる。In this way, the fluid pressure is automatically controlled to the set value. A similar method can be used to automatically control the flow rate of fluid.
センサ4は圧電ポンプlに組み込んでもよい。The sensor 4 may be integrated into the piezoelectric pump l.
第3図は圧電ポンプ1のケーシング14にセンサ4を組
み付けてポンプ内の圧力あるいは流量を検出するように
した場合で、特に圧力の検出に適する。FIG. 3 shows a case where the sensor 4 is assembled to the casing 14 of the piezoelectric pump 1 to detect the pressure or flow rate inside the pump, and is particularly suitable for detecting pressure.
第3図中の30は発振器で、その出力を圧電ポンプ1の
駆動に利用している。Reference numeral 30 in FIG. 3 is an oscillator, the output of which is used to drive the piezoelectric pump 1.
第4図及び第5図は圧電ポンプlの吐出口16の周囲に
同心状にチャンバ31を取り付け、このチャンバ31に
第2の吐出口16aと圧電センサ4aを設け、チャンバ
31内に吐出した流体の圧力をこの圧力センサ4aによ
り検出するようにした場合である。4 and 5, a chamber 31 is attached concentrically around the discharge port 16 of a piezoelectric pump l, a second discharge port 16a and a piezoelectric sensor 4a are provided in this chamber 31, and the fluid discharged into the chamber 31 is This is a case where the pressure of 1 is detected by this pressure sensor 4a.
第4図の例はタンク32内の液体を吸い上げ圧送する例
であり、第5図の例は気体(空気)を吸い込み、吐出す
る気体の圧力でチャンバ31内の液体を圧送し、液体の
圧力変動を極めて少なくするようにした例である。The example in FIG. 4 is an example in which the liquid in the tank 32 is sucked up and pumped, and the example in FIG. This is an example of minimizing fluctuations.
本発明は流体の圧力、流量のみならず温度を設定値に自
動制御すべく圧電ポンプ1を駆動する場合も適用できる
ことは明らかである。It is clear that the present invention can be applied to the case where the piezoelectric pump 1 is driven to automatically control not only the pressure and flow rate of fluid but also the temperature to a set value.
例えば圧電ポンプ1により冷却水を圧送し、この冷却水
により被冷却物を水冷する場合、冷却水の温度を温度セ
ンサにより検出し、この温度センサの出力と設定値との
偏差により圧電ポンプ1の吐出圧力、流量を増減して冷
却水の圧送量を変えて冷却水の温度を設定値に自動制御
する。For example, when cooling water is pumped by the piezoelectric pump 1 and an object to be cooled is cooled by this cooling water, the temperature of the cooling water is detected by a temperature sensor, and the deviation between the output of the temperature sensor and the set value is used to control the piezoelectric pump 1. The temperature of the cooling water is automatically controlled to the set value by increasing or decreasing the discharge pressure and flow rate to change the amount of pumped cooling water.
また、液を圧電ポンプ1で供給して2種以上の液を混合
する場合には、制御対象として、濃度。In addition, when mixing two or more types of liquid by supplying the liquid with the piezoelectric pump 1, the concentration is to be controlled.
粘度、屈折率等を用いることができ、更にベローズ、シ
リンダー等の駆動を行うときは、ベローズ。Viscosity, refractive index, etc. can be used, and when driving bellows, cylinders, etc., bellows.
シリンダー等の変位を制御対象とすることもできる。The displacement of a cylinder or the like can also be controlled.
上述のように本発明によれば、圧電ポンプ1によって圧
送される流体の圧力、流量、温度等の制御対象をセンサ
4により検出し、このセンサ4の出力を、駆動回路3に
おける電圧ゲイン調整部5゜電流ゲイン調整部62周波
数調整部7のうちの1つに入力して設定値との偏差がな
くなるよう当該調整部を調整せしめ、制御対象を設定値
に自動制御するよう圧電ポンプ1を駆動する方法である
から、圧電ポンプ1の圧電振動子2の劣化に基づく制御
対象の低下も自動補償して高精度の制御を期すことがで
きる。As described above, according to the present invention, the sensor 4 detects the control target such as the pressure, flow rate, and temperature of the fluid pumped by the piezoelectric pump 1, and the output of the sensor 4 is sent to the voltage gain adjustment section in the drive circuit 3. 5゜Input to one of the current gain adjustment section 62 and frequency adjustment section 7 to adjust the adjustment section so that there is no deviation from the set value, and drive the piezoelectric pump 1 to automatically control the controlled object to the set value. Since this method automatically compensates for a decrease in the controlled object due to deterioration of the piezoelectric vibrator 2 of the piezoelectric pump 1, highly accurate control can be achieved.
第1図は本発明方法を実施するための駆動装置の一例の
構成説明図、第2図〜第5図はその他の構成説明図であ
る。
1・・・・・・圧電ポンプ、2・・・・・・圧電振動子
、3・・・・・・駆動回路、4・・・・・・センサ、4
a・旧・・圧力センサ、4b・・・・・・流量センサ、
5・・・・・・電圧ゲイン調整部、6・・・・・・電流
ゲイン調整部、7・・・・・・周波数調整部、8・・・
・・・電圧設定器、9・・・・・・電流設定器、1o・
・・・・・周波数設定器。
雰、9目FIG. 1 is an explanatory diagram of the configuration of an example of a drive device for carrying out the method of the present invention, and FIGS. 2 to 5 are explanatory diagrams of other configurations. 1... Piezoelectric pump, 2... Piezoelectric vibrator, 3... Drive circuit, 4... Sensor, 4
a. Old...Pressure sensor, 4b...Flow rate sensor,
5... Voltage gain adjustment section, 6... Current gain adjustment section, 7... Frequency adjustment section, 8...
... Voltage setting device, 9... Current setting device, 1o.
...Frequency setting device. atmosphere, 9th
Claims (1)
て圧電ポンプを駆動する装置において、圧電ポンプによ
って圧送される流体の圧力、流量、温度等の制御対象を
センサにより検出し、このセンサの出力を、前記駆動回
路における電圧ゲイン調整部、電流ゲイン調整部、周波
数調整部のうちの1つに入力して設定値との偏差がなく
なるよう当該調整部を調整せしめ、制御対象を設定値に
自動制御するようにした圧電ポンプの駆動方法。In a device that drives a piezoelectric pump by applying alternating current output from a drive circuit to the piezoelectric vibrator of the piezoelectric pump, a sensor detects the control target such as the pressure, flow rate, and temperature of the fluid pumped by the piezoelectric pump. The output is input to one of the voltage gain adjustment section, current gain adjustment section, and frequency adjustment section in the drive circuit, and the adjustment section is adjusted so that there is no deviation from the set value, and the controlled object is adjusted to the set value. A method of driving a piezoelectric pump that is automatically controlled.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2834586A JPS62186077A (en) | 1986-02-10 | 1986-02-10 | Driving method for piezoelectric pump |
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JP2834586A JPS62186077A (en) | 1986-02-10 | 1986-02-10 | Driving method for piezoelectric pump |
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JPS62186077A true JPS62186077A (en) | 1987-08-14 |
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