Podstawowa zasada działania i charakterystyka wielowarstwowego piezoelektrycznego transformatora ceramicznego

Zastosowanie odwrotnego efektu piezoelektrycznego stosuje się głównie w przypadku brzęczyków piezoelektrycznych, takich jak karty muzyczne, dzwonki do drzwi, pager. Podstawowa zasada działania polega na tym, że gdy na piezoelektryczną płytę ceramiczną przykładane jest zmienne pole elektryczne, piezoelektryczna płyta ceramiczna generuje odpowiednie odkształcenie lub wibracje, a gdy częstotliwość wibracji mieści się w paśmie audio, emitowany jest odpowiedni dźwięk.

Podstawowa konstrukcja piezoelektrycznego transformatora ceramicznego polega na połączeniu zastosowania brzęczyka piezoelektrycznego z zastosowaniem zapalnika piezoelektrycznego w celu utworzenia rezonatora piezoelektrycznego. Na jednym końcu brzęczyka (zwanym końcem napędu) generowane jest sinusoidalne napięcie przemienne, które jest zgodne z częstotliwością rezonansową transformatora piezoelektrycznego. Rezonator piezoelektryczny generuje wibracje i jest przenoszony na jeden koniec zapalnika (zwany końcem generującym energię), co skutkuje ciągłym napięciem sinusoidalnym, zależnym od charakterystyki strukturalnej transformatora piezoelektrycznego i może mieć niskie napięcie wejściowe, wysokie napięcie wyjściowe (typ boost) lub wysokie napięcie wejściowe, niskie napięcie wyjściowe (typ buck). Transmisję sygnału można osiągnąć poprzez dodanie modulacji niskiej częstotliwości przez modem przy napięciu napędu wysokiej częstotliwości.

Dokładne pozycjonowanie piezoelektrycznych arkuszy ceramicznych w procesie kontroli przemysłowej. Po odkryciu efektu piezoelektrycznego ceramika piezoelektryczna początkowo służyła jako urządzenie elektroakustyczne lub akustyczne i ma wiele zastosowań, takich jak czujniki akustyczne i czujniki wstrząsów. Są one powszechnie stosowane w dziedzinie pomiaru wibracji, drgań itp. Nie ma dojrzałych zastosowań do dokładnego pomiaru położenia. sprzęt przemysłowy w ręcznikach do kontroli ruchu, do precyzyjnej kontroli położenia, najlepszymi częściami czujników są różne enkodery, które nie tylko mogą z łatwością osiągnąć dokładność 0,01 mm lub nawet mikrona, ale także mogą zbierać dane o pozycji w całym procesie ruchu. Jednak mucha jest taka, że ​​jest droga. Zwykłe czujniki optyczne składają się zazwyczaj z czerwonej diody LED i fototranzystorów, z których każdy wykorzystuje szczelinę o określonej szerokości, aby ograniczyć rozmiar emitowanej i odbieranej wiązki. Dlatego charakterystyka transmisji lampy światłoczułej i wielkość wiązki bezpośrednio decydują o dokładności czujnika.

Zgodnie z wymaganiami wysokiej precyzji, wynik wykrywania jest zwyczajny przetwornik z płytą piezo-ceramiczną jest wyjątkowo rozmyty. Nawet po cyfrowym ukształtowaniu, ze względu na wpływ dryfu punktu pracy i zakłócenia środowiska zewnętrznego, nie możemy uzyskać stabilnych wyników powtarzalnej detekcji. Dlatego takie czujniki optyczne są zwykle stosowane w przypadku wymagań dotyczących precyzji wynoszącej 0,5 mm lub mniej, wymaganej do ogólnego pozycjonowania mechanicznego. Aby dostosować się do dokładności silnika krokowego wynoszącej 0,1 mm lub więcej, teoretycznie wymagane jest dalsze zmniejszenie szerokości szczeliny. Faktycznie jest za mała szerokość szczeliny. Urządzenie światłoczułe nie będzie w stanie uzyskać wystarczającego strumienia świetlnego, w związku z czym świetlówka nie będzie mogła zostać włączona, a co za tym idzie, nie będzie można wykryć ruchu przeszkody. Inne elektromagnetyczne czujniki indukcyjne, takie jak czujniki zbliżeniowe i czujniki Halla, wymagają poruszającego się metalu lub materiałów ferromagnetycznych, aby zbliżyć się do powierzchni czujnikowej. W zakresie pewnej odległości powstały poziom pośredni potwierdza się jako stan odwrotny. Jednakże zakres tej odległości jest stosunkowo niejasny i losowy, a na odtwarzalność wyników testu będą miały również wpływ takie czynniki, jak specyficzne warunki obwodu, otoczenie i opóźnienie reakcji, dlatego nie można go używać do kontrolowania precyzyjnego pozycjonowania. Z tych powodów precyzyjne pozycjonowanie na poziomie bliskim mikrona jak dotąd prawie nie odbywało się za pomocą enkoderów, a urządzenia, które mogą wykorzystywać takie poziomy precyzji, są na ogół niedrogie, niezależnie od współczynnika ceny czujnika. Jednakże niedrogie silniki krokowe zapewniają wystarczająco wysoką dokładność napędu, na przykład najgorszy kąt kroku wynoszący 1,8 stopnia, który można uzyskać przy bardziej szorstkim napędzie śrubowym (10mm/360*1,8=). Dokładność sterowania 0,5 mm w tanim układzie elektromechanicznym składającym się z silnika krokowego, jak zrealizować kontrolę położenia czujnika, która jest tania i może dorównać dokładnością silnika krokowego. Zastosowanie piezoelektrycznego elementu ceramicznego w potencjale udarowym pozwala na niedrogie i precyzyjne rozwiązanie kontroli położenia. Poniżej plan aplikacji. Aby wyjaśnić jego wykonalność i metody wdrażania. Załóżmy, że platforma robocza rusza z pozycji początkowej, przemieszcza się na określoną odległość, a następnie powraca do pozycji początkowej, aby zakończyć cykl pracy. Zastosowano tu napęd silnika krokowego, z prawidłowym przyspieszaniem rozruchu i zwalnianiem hamulca, aby zapewnić możliwie najmniejsze odchylenie od kroku, dzięki czemu dowolne precyzyjne pozycjonowanie platformy roboczej można osiągnąć jedynie poprzez sterowanie silnikiem krokowym w pętli otwartej. Zainstalowanie elementu piezoelektrycznego w pozycji punktu początkowego nie tylko zapewnia początkową pozycję odniesienia dla systemu, ale także pozwala na narastającą utratę kontroli, zaburzenia itp. podczas procesu jazdy poprzez powrót każdego cyklu roboczego platformy do pozycji resetowania. Rozpoczęcie każdego cyklu pracy dokładnie w pozycji resetowania. Chociaż sygnał elektryczny czujnika resetowania jest generowany w wyniku uderzenia mechanicznego, uderzenie może być nieniszczące, stosując następujące środki: (1) Uderzenie przy małej prędkości: gdy ruch zbliża się do położenia resetowania, prędkość ulega spowolnieniu, co jest znane jako skok. Można realizować sterowanie ruchem przyspieszania i zwalniania. W przypadku nieznanego ruchu możesz utrzymać całe zwolnione tempo, aby zbliżyć się do pozycji resetowania; (2) Zderzak udarowy: do zderzaka dodawany jest element uderzający wraz z gumą lub sprężyną, dostosowując odpowiednie napięcie wstępne, które można uzyskać zanim element amortyzujący ulegnie wyraźnemu odkształceniu. Sygnał elektryczny docierający do wyjścia ma działanie amortyzujące, które zmniejsza sztywność uderzenia i wydłuża żywotność czujnika. Gdy system wymknie się spod kontroli, w zależności od tego, czy silnik jest zablokowany, czy nie, można wykonać następujący pomiar, aby uniknąć wystąpienia niekontrolowanej sytuacji. (1) Twarde blokowanie: gdy układ napędowy silnika może się zablokować, przy użyciu sztywnego ogranicznika mechanicznego w celu ograniczenia dalszego ruchu po uderzeniu w ceramikę piezoelektryczną; (2) Elastyczne skrzyżowanie: w przypadku braku możliwości zablokowania należy zastosować sprężynę/wstrząs. Mechanizm taki jak pręt jest obciążany młotkiem. Gdy wymknie się to spod kontroli, mechanizm może przesunąć się po czujniku, platforma będzie nadal poruszać się do przodu, a dodany zostanie wyłącznik awaryjny, który odcina odpowiednie źródło zasilania lub wykonuje inny pomiar w celu zakończenia nieprawidłowego działania.