 |
Пьезоэлектрические актюаторы.
|
|
|
|
Актюаторы – приводы поступательного движения, работающие в микрометровом (миллиметровом) диапазоне с высокой точностью позиционирования.
Основные применения актюаторов:
-растровая микроскопия;
- микролитография;
- микро позиционирование зеркал, оптических волокон;
- виброкомпенсация и т.п.
Две наиболее распространенные группы актюаторов:
1. Пакетные 2. Пластинчатые (ленточные)
|
| Рисунок 55 – Пакетные актюаторы |
|
| Рисунок 56 – Конструкция пакетных актюаторов |
|
| Рисунок 57 - Конструкция пакетных актюаторов |
Пакеты актюаторов собирают в виде стержней с числом ПЭ в одном пакете до 200 и более. Целесообразность пакетной конструкции актюатора определяется необходимостью снижения управляющего напряжения. Пакет формируется склеиванием однополярных поверхностей отдельных ПЭ и соединяют их механически последовательно а электрически параллельно. Емкость пакетных актюаторов может достигать десятки мкФ, управляющее напряжение – до 1 кВ. Для питания актюаторов используют специально разработанные драйверы.
Для актюаторов свойственно явление гистерезиса.
|
| Рисунок 58 – Гистерезисные зависимости смещения от электрического и механических напряжений |
|
| Рисунок 59 – Схема подключения актюаторов |
Для пьезоэлектрических актюаторов свойственны резонансные явления, температурная зависимость входной электрической емкости.
|
| Рисунок 60 – Переходной колебательный процесс в пакетном актюаторе |
| 
|
| Рисунок 61 – Примеры использования актюаторов |
Таблица – Основные параметры пакетных актюаторов
| Тип | Длина (мм) | Ход * макс. (мкм) | Емкость (нФ) | Частота резонанса (кГц) | Развиваемая сила макс. (Н) | Нагрузка макс. (Н) |
| PSt 150/2х3/5 | 7 / 5 | |||||
| PSt 150/2х3/7 | 15 / 9 | |||||
| PSt 150/2x3/20 | 30 / 20 | |||||
| PSt 150/3,5x3,5/7 | 15 / 9 | |||||
| PSt 150/3,5x3,5/20 | 30 / 20 | |||||
| PSt 150/5x5/7 | 15 / 9 | 1.800 | 2.000 | |||
| PSt 150/5x5/20 | 30 / 20 | 1.800 | 2.000 | |||
| PSt 150/7x7/20 | 30 / 20 | 3.500 | 4.000 | |||
| PSt 150/10x10/20 | 30 / 20 | 7.000 | 8.000 | |||
| PSt 150/14x14/18 | 25 / 18 | 11.000 | 16.000 | |||
| PSt 150/2x10/20 | 30 / 20 | 1.000 | 1.000 |
|
|
|
| |||||||||
| Рисунок 62- Конструкция и внешний вид ленточных актюаторов. |
Применяются в:
• акселерометрах
• аппаратуре чтения для слепых
• качестве клапанов и микро насосов
• системах коммутации
• качестве сенсорных переключателей
• устройствах охлаждения электронных схем и т.п.
|
| Рисунок 63- ТРЕХОСЕВОЙ АКСЕЛЕРОМЕТР АСН-04-08-05 |
Ленточные актюаторы производятся в пяти стандартных размерах (приведены в таблице). В случае необходимости компания готова производить ленточные пьезоприводы по спецификации заказчика.
| Тип актюатора | Каталог № | Размеры (мм) | Рабочая длина (мм) | Общее отклоне-ние (мм)* | Блок. сила (Н)* | Частота резо- нанса (Гц) | Емкость (пФ) | ||
| L | W | h | |||||||
| 600/200/0.60-SA | 40-1010 | 0,6 | > 2,5 | > 0,25 | 170.000 | ||||
| 490/021/0.60-SA | 40-1025 | 2,1 | 0,6 | > 1,5 | > 0,05 | 15.000 | |||
| 490/018/0.60-SA | 40-1035 | 1,8 | 0,6 | > 1,5 | > 0,03 | 25.000 | |||
| 400/200/0.60-SA | 40-1040 | 0,6 | > 1,0 | > 0,40 | 115.000 | ||||
| 350/025/0.60-SA | 40-1055 | 2,5 | 0,6 | > 0,7 | > 0,06 | 12.000 |
Пьезоэлектрический Сервоэлемент®
Компания APC International Ltd. представляет новое пьезоэлектрическое изделие - Сервоэлемент (торговая марка Servocell®). Это первая в области интеллектуальных материалов готовая к установке пьезоэлектрическая актюаторная система с блоком управления и механизмом исполнения для систем коммутации, прерывания и пропорционального приведения в действие устройств.
|
|
|
 |  | ||
Актюатор Контроллер Исполнитель
 |
Основной частью запатентованной технологии сервоячейки являются оригинальные актюаторы, которые без механических компонентов осуществляют перемещение на величину до 2,7мм. Это перемещение управляется с помощью электронного низковольтного блока, также запатентованного, который обеспечивает точность до микрон.
APC International Ltd. разработала ряд методик по использованию пьезоэлектрических сервоэлементов как для обеспечения прецизионного пропорционального перемещения, так и для получения значительных усилий.
Сервоэлементы используются для создания:
- Расцепляющих или запорных механизмов - Электромеханических селекторов
- Вспомогательных электромеханических клапанов - Роботизированных захватов (зажимов)
- Возвратно-поступательных микро-насосов - Устройств оптической юстировки
- Систем передвижения (роторные моторы, линейные приводы) и т.д.
Сервоэлементы, указанные в таблице, могут поставляться как в составе стандартного комплекта (Кат. № 41-1005, цена 185 долларов со склада в США), так и отдельно.
| Тип | S211 | S212 | S213 | S214 | FP740H |
| Свойства | стандартный | большая сила | большое перемещение | линейное перемещение | актюатор в обойме |
| Максимальный шаг | 2,7мм | 2,3мм | 7,6мм | 2,0мм | 2,7мм |
| Максимальная сила | 19гр | 32гр | 4,5гр | 20гр | 19гр |
| Жесткость пружины | 7гр/мм | 14гр/мм | 0,6гр/мм | 10гр/мм | 7гр/мм |
| Долговечность | более 100 миллионов операций | ||||
| Время реакции | 0,01мсек | - | |||
| Время срабатывания* | 20мсек | 70мсек | 60мсек | 50мсек | 4мсек |
| Частота** | 25Гц | 7Гц | 8Гц | 10Гц | 125Гц |
| Напряжение питания (DC) | 5 – 12В постоянного тока | -100 +400 | |||
| Потребляемая мощность | 350мВт на 20Гц | - | |||
| Входной сигнал | 0 – 5В | - |
* - при перемещении от минимального до максимального значения без нагрузки (для FP740H зависит от условий нагрузки и блока управления)
** - при максимальном перемещении (для FP740H зависит от условий нагрузки и блока управления)
ПЬЕЗОПЛЕНКА ПВДФ
Пьезопленка из поливинилиден дифлюорида (ПВДФ) выпускается в листах разной площади и толщины. Это позволяет ее использовать непосредственно в различных типах датчиков или использовать целый лист, например для громкоговорителей.
|
|
|
Металлизация пьезопленки может быть выполнена с помощью эластичной серебряной краски, либо напыленным металлом. Пьезопленка с металлизацией на эластичной серебряной краске применяется тогда, когда пьезопленка используется в условиях механического воздействия. Такая металлизация также дает возможность изготавливать электроды по спецификации заказчика, и кроме этого, лучше приспособлена для крепления проводников. Тонкая напыленная металлизация более хрупка, и используется в тех случаях, когда требуемое соотношение сигнала к шуму диктует наличие очень маленькой массы электродов. Стандартный напыленный медно-никелевый сплав обладает хорошей проводимостью и стойкостью к оскидантам. По желанию заказчика может быть выполнено напылением золотом.
| ТИП пьезопленки / каталог № | Размер (мм) | Толщина t (мкм) | Материал электрода | |||
| пленки | электрода | |||||
| A | C | B | D | |||
| 28μm / 1-1003703-4 | NiCu сплав | |||||
| 28μm / 1-1003702-4 | NiCu сплав | |||||
| 28μm / 1-1004347-0 | Silver ink | |||||
| 28μm / 1-1004346-0 | Silver ink | |||||
| 52μm / 2-1003703-4 | NiCu сплав | |||||
| 52μm / 2-1003702-4 | NiCu сплав | |||||
| 52μm / 2-1004347-0 | Silver ink | |||||
| 52μm / 2-1004346-0 | Silver ink | |||||
| 110μm / 3-1003703-4 | NiCu сплав | |||||
| 110μm / 3-1003702-4 | NiCu сплав | |||||
| 110μm / 3-1004347-0 | Silver ink | |||||
| 110μm / 3-1004346-0 | Silver ink |
|
|
|
