Prinsip kerja dasar dan karakteristik trafo keramik piezoelektrik multilayer

Penerapan efek piezoelektrik terbalik terutama digunakan untuk bel piezoelektrik, seperti kartu musik, bel pintu, pager. Prinsip kerja dasarnya adalah ketika medan listrik bolak-balik diterapkan pada lembaran keramik piezoelektrik, lembaran keramik piezoelektrik menghasilkan deformasi atau getaran yang sesuai, dan ketika frekuensi getaran berada dalam pita audio, suara yang sesuai akan dikeluarkan.

Struktur dasar trafo keramik piezoelektrik adalah menggabungkan penerapan buzzer piezoelektrik dengan penerapan penyala piezoelektrik sehingga membentuk resonator piezoelektrik. Di salah satu ujung bel (disebut ujung penggerak), tegangan bolak-balik sinusoidal dihasilkan yang konsisten dengan frekuensi resonansi transformator piezoelektrik. Resonator piezoelektrik menghasilkan getaran dan ditransmisikan ke salah satu ujung penyala (disebut ujung pembangkit listrik), menghasilkan tegangan sinusoidal kontinu tergantung pada karakteristik struktural transformator piezoelektrik, dan dapat berupa masukan tegangan rendah, keluaran tegangan tinggi (tipe boost), atau masukan tegangan tinggi, keluaran tegangan rendah (tipe buck). Transmisi sinyal dapat dicapai dengan menambahkan modulasi frekuensi rendah melalui modem pada tegangan penggerak frekuensi tinggi.

Aplikasi penempatan lembaran keramik piezoelektrik yang akurat dalam proses kontrol industri. Setelah ditemukannya efek piezoelektrik, keramik piezoelektrik pertama kali berfungsi sebagai perangkat elektroakustik atau akustik, dan ada banyak aplikasi, seperti sensor akustik dan sensor kejut. Umumnya digunakan dalam bidang pengukuran getaran, guncangan, dan sebagainya. Belum ada aplikasi matang untuk pengukuran posisi yang akurat. peralatan industri dalam handuk kontrol gerak, untuk kontrol posisi presisi tinggi, bagian sensor terbaik adalah berbagai encoder, yang tidak hanya dapat dengan mudah mencapai akurasi 0,01 mm atau bahkan mikron, tetapi juga dapat mengumpulkan data posisi di seluruh proses gerak. Namun, yang menarik adalah harganya mahal. Sensor optik biasa umumnya terdiri dari LED merah dan fototransistor yang masing-masing menggunakan celah dengan lebar tertentu untuk membatasi ukuran berkas yang dipancarkan dan diterima. Oleh karena itu, karakteristik transmisi tabung fotosensitif dan ukuran pancaran secara langsung menentukan keakuratan sensor.

Di bawah persyaratan presisi tinggi, hasil deteksi biasa saja transduser pelat keramik piezo sangat kabur. Bahkan setelah pembentukan digital, karena pengaruh penyimpangan titik kerja dan gangguan lingkungan eksternal, kita tidak dapat memperoleh hasil deteksi berulang yang stabil. Oleh karena itu, sensor optik tersebut umumnya digunakan untuk persyaratan presisi 0,5 mm atau kurang yang diperlukan untuk penentuan posisi mekanis umum. Untuk beradaptasi dengan keakuratan motor stepper 0,1 mm atau lebih, secara teori diperlukan pengurangan lebih lanjut lebar celah. Sebenarnya lebar celahnya terlalu kecil. Perangkat fotosensitif tidak akan dapat memperoleh fluks cahaya yang cukup, sehingga tabung fotosensitif tidak dapat dihidupkan, sehingga pergerakan penghalang tidak dapat dideteksi. Sensor induksi elektromagnetik lainnya, seperti sakelar jarak dan sensor hall, memerlukan bahan logam atau feromagnetik yang bergerak untuk mendekati permukaan penginderaan. Dalam rentang jarak tertentu, level perantara yang dihasilkan dipastikan sebagai keadaan flip. Namun, kisaran jarak ini relatif kabur dan acak, dan reproduksibilitas hasil pengujian juga akan dipengaruhi oleh faktor-faktor seperti kondisi sirkuit spesifik, lingkungan sekitar, dan penundaan respons, sehingga tidak dapat digunakan untuk mengontrol penentuan posisi presisi tinggi. Karena alasan ini, pemosisian presisi tingkat mendekati mikron sejauh ini hampir merupakan non-encoder, dan perangkat yang dapat menggunakan tingkat presisi seperti itu umumnya tidak mahal, terlepas dari faktor harga biaya sensornya. Namun, motor stepper yang murah memberikan akurasi penggerak yang cukup tinggi, seperti sudut langkah terburuk sebesar 1,8 derajat, yang dapat diperoleh dengan penggerak sekrup timah yang lebih kasar (10mm/360*1,8=) . Ketepatan kendali 0,5mm, pada sistem elektromekanis murah yang terdiri dari motor penggerak, bagaimana mewujudkan kendali posisi sensor yang murah dan dapat menyamai keakuratan motor penggerak. Menggunakan potongan keramik piezoelektrik dalam dampaknya memungkinkan solusi kontrol posisi yang murah dan tepat. Di bawah ini adalah rencana aplikasi. Untuk memperjelas kelayakan dan metode implementasinya. Asumsikan platform kerja dimulai dari posisi awal, bergerak sejauh jarak tertentu, lalu kembali ke posisi awal untuk menyelesaikan satu siklus kerja. Di sini, penggerak motor stepper digunakan, dengan akselerasi start dan deselerasi rem yang benar untuk memastikan langkah keluar sekecil mungkin, sehingga pemosisian platform kerja yang tepat hanya dapat dicapai dengan kontrol loop terbuka motor stepper. Memasang potongan piezoelektrik pada posisi titik awal tidak hanya memberikan posisi referensi awal ke sistem, namun juga memungkinkan akumulasi kehilangan kendali, gangguan, dll. selama proses mengemudi dengan mengembalikan setiap siklus kerja platform ke posisi reset. Membuat setiap siklus kerja dimulai pada posisi reset yang tepat. Meskipun sinyal listrik dari sensor reset dihasilkan oleh dampak mekanis, dampaknya dapat dibuat tidak merusak dengan tindakan berikut: (1) Dampak kecepatan rendah: Ketika gerakan mendekati posisi reset, kecepatannya diperlambat, yang dikenal sebagai pukulan. Kontrol gerak akselerasi dan deselerasi dapat direalisasikan. Dalam kasus perjalanan yang tidak diketahui, Anda dapat mempertahankan seluruh gerakan lambat untuk mendekati posisi reset; (2) Penyangga benturan: bagian tumbukan ditambahkan dengan karet atau pegas sebagai penyangga, menyesuaikan beban awal yang sesuai, yang dapat diperoleh sebelum elemen bantalan mengalami deformasi yang nyata. Sinyal listrik yang mengenai keluaran, efek bantalan mengurangi kekakuan benturan dan memperpanjang masa pakai sensor. Ketika sistem tidak terkendali, tergantung apakah motor diblokir atau tidak, pengukuran berikut dapat dilakukan untuk menghindari terjadinya runaway. (1) Pemblokiran keras: Ketika sistem penggerak motor dibiarkan memblokir, gunakan batas mekanis yang kaku untuk membatasi pergerakan lanjutan setelah tumbukan pada keramik piezoelektrik; (2) Persimpangan fleksibel: jika tidak memungkinkan pemblokiran, gunakan mekanisme pegas/guncang seperti batang yang diisi dengan palu. Ketika di luar kendali, mekanisme dapat bergerak melintasi sensor, platform terus bergerak maju, dan sakelar trip darurat ditambahkan untuk memutus sumber daya yang sesuai, atau pengukuran lain untuk menghentikan operasi abnormal.