Асноўны прынцып працы і характарыстыкі шматслойнага п'езаэлектрычнага керамічнага трансфарматара

Прымяненне зваротнага п'езаэлектрычнага эфекту ў асноўным выкарыстоўваецца для п'езаэлектрычных зумераў, такіх як музычныя карты, дзвярныя званкі, пэйджары. Асноўны прынцып працы заключаецца ў тым, што калі пераменнае электрычнае поле прыкладваецца да п'езаэлектрычнага керамічнага ліста, п'езаэлектрычны керамічны ліст стварае адпаведную дэфармацыю або вібрацыю, і калі частата вібрацыі знаходзіцца ў гукавым дыяпазоне, выдаецца адпаведны гук.

Асноўная структура п'езаэлектрычнага керамічнага трансфарматара заключаецца ў спалучэнні прымянення п'езаэлектрычнага зумера з ужываннем п'езаэлектрычнага запальвальніка для фарміравання п'езаэлектрычнага рэзанатара. На адным канцы зумера (так званым канцом прывада) генеруецца сінусоіднае пераменнае напружанне, якое адпавядае рэзананснай частаце п'езаэлектрычнага трансфарматара. П'езаэлектрычны рэзанатар стварае вібрацыю і перадаецца на адзін канец запальвальніка (званы канцом, які генеруе энергію), у выніку чаго бесперапыннае сінусоіднае напружанне залежыць ад структурных характарыстык п'езаэлектрычнага трансфарматара і можа быць нізкім уваходным напружаннем, высокім напружаннем на выхадзе (тып павышэння) або высокім напружаннем на ўваходзе, нізкім напружаннем на выхадзе (паніжальны тып). Перадача сігналу можа быць дасягнута шляхам дадання нізкачашчыннай мадуляцыі праз мадэм пры напрузе ўзбуджальніка высокай частаты.

Дакладнае пазіцыянаванне прымянення п'езаэлектрычных керамічных лістоў у прамысловым працэсе кіравання. Пасля адкрыцця п'езаэлектрычнага эфекту п'езаэлектрычная кераміка ўпершыню служыла электраакустычнай або акустычнай прыладай, і існуе мноства прымянення, такіх як акустычныя датчыкі і датчыкі ўдару. Звычайна яны выкарыстоўваюцца ў галіне вымярэння вібрацыі, ваганняў і г.д. Няма развітых прыкладанняў для дакладнага вымярэння становішча. прамысловае абсталяванне ў ручніках для кіравання рухам, для высокадакладнага кантролю палажэння, лепшымі дэталямі датчыка з'яўляюцца розныя кодэры, якія могуць не толькі лёгка дасягнуць дакладнасці 0,01 мм ці нават мікрона, але і могуць збіраць даныя аб становішчы ва ўсім працэсе руху. Аднак муха ў тым, што гэта дорага. Звычайныя аптычныя датчыкі, як правіла, складаюцца з чырвонага святлодыёда і фотатранзістараў, кожны з якіх выкарыстоўвае шчыліну пэўнай шырыні, каб абмежаваць памер выпраменьванага і прыманага прамянёў. Такім чынам, характарыстыкі прапускання фотаадчувальнай трубкі і памер прамяня наўпрост вызначаюць дакладнасць датчыка.

Згодна з патрабаваннем высокай дакладнасці, вынік выяўлення звычайны п'езакерамічны пласціністы пераўтваральнік надзвычай невыразны. Нават пасля лічбавага фармавання з-за ўплыву дрэйфу працоўнай кропкі і ўмяшання знешняга асяроддзя мы не можам атрымаць стабільныя вынікі паўторнага выяўлення. Такім чынам, такія аптычныя датчыкі звычайна выкарыстоўваюцца для патрабаванняў да дакладнасці 0,5 мм або менш, неабходных для агульнага механічнага пазіцыянавання. Для таго, каб адаптавацца да дакладнасці крокавага рухавіка 0,1 мм і больш, тэарэтычна неабходна яшчэ больш паменшыць шырыню шчыліны. На самай справе гэта занадта малая шырыня шчыліны. Святлоадчувальная прылада не зможа атрымаць дастатковы светлавы паток, так што святлоадчувальная трубка не можа быць уключана, і, такім чынам, рух перашкоды не можа быць выяўлены. Іншыя датчыкі электрамагнітнай індукцыі, такія як бескантактавыя перамыкачы і датчыкі Хола, патрабуюць рухомага металу або ферамагнітных матэрыялаў, каб наблізіцца да адчувальнай паверхні. У дыяпазоне пэўнай адлегласці атрыманы прамежкавы ўзровень пацвярджаецца як пераваротны стан. Аднак дыяпазон гэтай адлегласці адносна расплывісты і выпадковы, і на ўзнаўляльнасць вынікаў выпрабаванняў таксама будуць уплываць такія фактары, як канкрэтныя ўмовы ланцуга, навакольнае асяроддзе і затрымка адказу, таму яго нельга выкарыстоўваць для кантролю высокадакладнага пазіцыянавання. Па гэтых прычынах пазіцыянаванне з дакладнасцю амаль да мікрона дагэтуль амаль не было кодэрам, і прылады, якія могуць выкарыстоўваць такія ўзроўні дакладнасці, звычайна недарагія, незалежна ад кошту датчыка. Тым не менш, недарагія крокавыя рухавікі забяспечваюць дастаткова высокую дакладнасць прывада, напрыклад, найгоршы вугал кроку ў 1,8 градуса, які можа быць атрыманы з дапамогай больш жорсткага прывада хадавога шрубы (10 мм/360*1,8=). Дакладнасць кіравання 0,5 мм у таннай электрамеханічнай сістэме, якая складаецца з крокавага рухавіка, як рэалізаваць кантроль становішча датчыка, які танны і можа адпавядаць дакладнасці крокавага рухавіка. Выкарыстанне п'езаэлектрычнай керамікі ў ўдарным патэнцыяле дазваляе атрымаць недарагое і дакладнае рашэнне для кіравання становішчам. Ніжэй прыведзены план прымянення. Каб удакладніць яго мэтазгоднасць і спосабы рэалізацыі. Выкажам здагадку, што рабочая платформа пачынаецца з зыходнага становішча, перамяшчаецца на зададзеную адлегласць, а затым вяртаецца ў зыходнае становішча, каб завяршыць працоўны цыкл. Тут выкарыстоўваецца прывад ад крокавага рухавіка з правільным пачатковым паскарэннем і запаволеннем тармажэння, каб забяспечыць мінімальна магчымае адхіленне ад кроку, так што любое дакладнае пазіцыянаванне рабочай платформы можа быць дасягнута толькі пры кіраванні крокавым рухавіком з адкрытым контурам. Устаноўка п'езаэлектрычнага элемента ў пачатковую кропку не толькі забяспечвае першапачатковае эталоннае становішча для сістэмы, але таксама дазваляе назапашваць страты па-за кантролем, беспарадак і г.д. падчас руху, вяртаючы кожны працоўны цыкл платформы ў становішча скіду. Прымушаючы кожны працоўны цыкл пачынацца ў дакладнай пазіцыі скіду. Нягледзячы на ​​тое, што электрычны сігнал датчыка скіду генеруецца механічным уздзеяннем, ўздзеянне можна зрабіць неразбуральным з дапамогай наступных мер: (1) Удар на нізкай хуткасці: калі рух набліжаецца да становішча скіду, хуткасць зніжаецца, што вядома як ход. Можа быць рэалізавана кіраванне рухам паскарэння і запаволення. У выпадку невядомага руху вы можаце працягваць увесь запаволены рух, каб наблізіцца да становішча скіду; (2) Амартызатар удару: да амартызатара ўдарны элемент дадаецца гумай або спружынай, рэгулюючы адпаведную папярэднюю нагрузку, якая можа быць атрымана да таго, як амартызацыйны элемент відавочна дэфармуецца. Электрычны сігнал, які б'е на выхадзе, амартызуе эфект зніжае калянасць ўдару і падаўжае тэрмін службы датчыка. Калі сістэма выходзіць з-пад кантролю, у залежнасці ад таго, заблакіраваны рухавік ці не, можна правесці наступнае вымярэнне, каб пазбегнуць разгону. (1) Жорсткая блакіроўка: калі сістэме прывада рухавіка дазволена заблакіравацца, з выкарыстаннем жорсткага механічнага абмежавання для абмежавання працягу руху пасля ўздзеяння на п'езаэлектрычную кераміку; (2) Гнуткае скрыжаванне: у выпадку немагчымасці блакіроўкі выкарыстоўвайце спружыну/трасенне. Такі механізм, як стрыжань, загружаецца малатком. Калі механізм выходзіць з-пад кантролю, ён можа рухацца па датчыку, платформа працягвае рухацца наперад, і дадаецца выключальнік аварыйнага адключэння для адключэння адпаведнай крыніцы сілкавання або іншыя вымярэнні для спынення ненармальнай працы.