عملگر پیزوالکتریک

شرکت CEDRAT TECHNOLOGIES عملگرهای پیزوالکتریک متنوعی به همراه درایور و کنترلر، برای کاربردهای مختلف مکاترونیکی ارائه داده است. این عملگرها در مود کرنشی عمل می‌کنند و در دو نوع Parallel Pre-Stressed Actuators و Amplified Piezoelectric Actuators دسته‌بندی می‌شوند.

Parallel Pre-Stressed Actuators (PPA)

عملگرهای پیزوالکتریک – ppa

عملگرهای PPA از مود 33 ماده پیزوالکتریک برای ایجاد جابجایی استفاده می‌کند. جابجایی این عملگر متناسب با ولتاژ اعمالی به آن در محدوده 170 ولت است. به صورت معمول، تغییر شکل این عملگر حدود %0.1 (1um/mm) است بنابراین تغییر شکل این عملگر به 100 میکرومتر محدود می‌شود. ولی نیروی تولیدی آن بسیار زیاد است و به راحتی به بیش از 1kN می‌رسد.

عملگر PPA دارای یک فریم انعطاف‌پذیر خارجی است که وظیفه ایجاد پیش تنش به پیزو را دارد. این نوع عملگر ارزان‌تر، کوچکتر و دارای عملکرد دینامیکی بهتری نسبت به عملگرهای پیزوالکتریک مستقیم هستند.

Amplified Piezoelectric Actuators (APA)

عملگرهای APA مانند PPA از مود 33 ماده پیزوالکتریک برای تغییر شکل استفاده می‌کند با این تفاوت که از یک آمپلی‌فایر مکانیکی برای بیشتر کردن میزان جابجایی استفاده می‌کند. تغییر شکل این عملگر متناسب با ولتاژ اعمالی به آن تا حداکثر 170 ولت است. مزیت عملگر APA جابجایی بیشتر آن در کنار نیروی زیاد اعمالی و اندازه کوچک آن است. به طور معمول، تغییر شکل این عملگر %1 و بیشتر است لذا تا حدود 1 میلی‌متر تغییر شکل توسط این عملگر قابل دستیابی است. با توجه به اندازه کوچک این عملگر برای تغییر شکل‌های بزرگ‌تر می‌توان چند عدد از این عملگر را به صورت سری با هم قرار داد.

عملگرهای پیزوالکتریک – piezoactuator

برای انتخاب عملگرهای PPA و APA با توجه به کاربرد می‌توان از جدول زیر استفاده نمود. برای این کار نیاز است که دامنه جابجایی و نیروی مورد نیاز بدست آورده شود و سپس با توجه به امکانات مورد نیاز از نظر نوع سنسور، می‌توان عملگر مناسب را انتخاب کرد. هر عملگر نیازمند به درایور مخصوص به خود است که با توجه به نوع عملگر انتخاب می‌شود.

جدول انتخاب عملگرهای APA

Model Series	UNITY	APA uXS-XX	APA XS	APA S	APA SM	APA M	APA MML	APA ML	APA L	APA XL
Blocking Force	(N)	2-6	18	40-100	100-200	110-800	190-250	1400-1900	600-1300	700-1100
No-load stroke	m)	30-150	50-80	60-120	40-80	16-184	280-360	90-120	250-500	500-1000
S.G. option			Except 50X	*	*	*	*	*	*	*
N.M. option			*	*		*(except 400m 900m)			*
H.T. option				*	*	*	*	*	*	*
T.C. option				*			*
Mechanical interface option		FI-H-SI	Fl-H-TH-Sl	Fl-H-TH-Sl	Fl-H-TH-Sl	Fl-H-TH-Sl	Fl-H-TH-Sl	Fl-H- Sl	Fl-H-TH-FF-Sl	Fl-H-TH-Sl
Electrical interface option		Single Cu wire	Two wire AWG32	Two wire AWG30	Two wire AWG30	Two wire AWG30	Two wire AWG30	Two wire AWG26	Two wire AWG26	Two wire AWG26
Note		Smallest Actuator			Stiff Series		Medium Series	Stiff Series		Largest Actuator

جدول انتخاب عملگرهای PPA:

Model Series	UNITY	PPA M	PPA L	PPA XL
Blocking Force	(N)	800	3500	7000
No-load stroke	m)	10-40	40-80	40-120
S.G. option		*	*	*
N.M. option		*
H.T. option		*	*	*
T.C. option
Mechanical interface option		TH	TH	TH
Electrical interface option		Two wire AWG30	Two wire AWG26	Two wire AWG26
Not				Larger actuator

توضیح امکانات اضافی عملگرهای پیزوالکتریک

1) S.G. Option: دارای سنسور کرنش سنج (Strain Gauge)

2) N.M. Option: عملگر از ماده غیرمغناطیسی ساخته شده است. بنابراین بر روی فیلد مغناطیسی اثر نمی‌گذارد.

3) VAC Option: امکان تحمل فشار بسیار زیاد در محیط خلأ را دارد.

4) H.T. Option: امکان تحمل دمای بالا را دارد.

5) T.C. Option: امکان جبران اثر دما (Thermo-Compensated)

6) CRFP Option: امکان استفاده از فیبر کربن به جای فلز که باعث کاهش وزن، باند فرکانسی بالاتر و کاهش انبساط دمایی می‌شود.

7) Thermocouple Option: دارای ترموکوپل برای جلوگیری از داغ شدن بیش از حد عملگر

انواع اینترفیس مکانیکی(Mechanical Interface Options)

1) Flat Interface :F.I. Option

2) A flat interface with non threaded Hole: H Option

3) A Flat interface with a centered Threaded Hole: T.H. Option

4) Free-Free configuration: F.F. Option

5) Two actuators monolithically stacked in series: TW Twin Option

1) Tripod و Hexapods

توسط عملگرهای APA می‌توان مکانیزم‌های tripod و hexapod و 5 درجه آزادی برای کاربردهای اپتیکی در ستاره شناسی و فضایی ساخت.

2) ایجاد ارتعاشات در ارتعاشات اجباری

از عملگرهای APA و PPA می‌توان در کاربردهای ارتعاشات اجباری به عنوان محرک استفاده کرد. در فرکانس رزونانس این عملگرها می‌توان حداکثر جابجایی را گرفت. برای کاربردهای آلتراسونیک، فرکانس رزونانس این عملگرها تا بالای 20kHz هم قابل افزایش است. بنابراین از این عملگرها می‌توان در دستگاه‌های تست عمر یا تست عملکرد استفاده کرد. از کاربردهای صنعتی این عملگرها در مود ارتعاشات اجباری می‌توان به برش شیشه، خان‌کشی، ماشین‌کاری اشاره کرد. مزیت استفاده از این عملگرها سرعت بالاتر و کیفیت سطح بهتر است.

3) کنترل ارتعاشات

برای کاربردهای کنترل ارتعاشات مانند کنترل ارتعاشات ابزارهای برش یا تجهیزات پزشکی و روباتیک از عملگرهای APA و PPA استفاده می‌شود.

4) کنترل جریان در ولوها

به دلیل پاسخ سریع عملگرهای APA می‌توان از آن‌ها برای کنترل جریان در ولوها و سروو ولوها استفاده کرد. همچنین کنترل میزان تزریق از جمله کاربردهای دیگر این نوع عملگرها می‌باشد.

دانلود: ppa-and-apa_cedrat-technologies

دفعات دانلود: 80 , حجم فایل: 1.4 MB , تاریخ آخرین تغییرات: 06.نوامبر.2017

عملگرهای پیزوالکتریک