มอเตอร์เพียโซอิเล็กทริกเชิงเส้นขนาดเล็ก Ultrasonic Motor Ultrasonic Piezo Motor RPM

บทนำ

1 โมดูลเมคคาทรอนิกส์ที่ใช้มอเตอร์เพียโซอิเล็กทริกและการใช้งาน

1.1 มอเตอร์เพียโซอิเล็กทริก

1 2 มอเตอร์แบบเพียโซอิเล็กทริกเป็นส่วนหนึ่งของโมดูลเมคคาทรอนิกส์

1 3 วิธีการแก้ไขพารามิเตอร์ของโมดูลเมคคาทรอนิกส์โดยใช้มอเตอร์เพียโซอิเล็กทริก

1 3 1 วิธีการควบคุมแบบหนึ่งมิติ

132 วิธีควบคุมความถี่แอมพลิจูด

1 3 3 วิธีการควบคุมแอมพลิจูดเฟส

1 4 การรวมการทำงานและโครงสร้าง

1 5 การบูรณาการเชิงโครงสร้างและเชิงสร้างสรรค์

1 6 การประยุกต์ใช้โมดูลเมคคาทรอนิกส์โดยใช้มอเตอร์เพียโซอิเล็กทริก

1 7 บทสรุป

2 การพัฒนาแบบจำลองทางคณิตศาสตร์ของมอเตอร์ชนิดกระแทกแบบเพียโซอิเล็กทริก

2 1 ศึกษาการออกแบบมอเตอร์เพียโซอิเล็กทริก

2 2 การศึกษาลักษณะสถิตและไดนามิกของมอเตอร์เพียโซอิเล็กทริก

2 3 รูปแบบการคำนวณของมอเตอร์เพียโซอิเล็กทริก

2 4 การสังเคราะห์แบบจำลองเครื่องแปลงทางกลของเครื่องยนต์

2 4.1 รุ่นของตัวดันของคอนเวอร์เตอร์เชิงกล

2 4 2 แบบจำลองปฏิสัมพันธ์ระหว่างตัวผลักและโรเตอร์ของมอเตอร์เพียโซอิเล็กทริก

2 4.3 การบัญชีสำหรับอิทธิพลของโซนตายของลักษณะการควบคุม

2 4 4 การสร้างแบบจำลองขององค์ประกอบเพียโซอิเล็กทริก

2 4.5 การบัญชีสำหรับอิทธิพลของปฏิกิริยาโรเตอร์

2 5 บทสรุป

3 การสังเคราะห์ตัวควบคุมที่มีโครงสร้างแบบปรับได้ซึ่งทำหน้าที่เชิงเส้นตรงของคุณลักษณะของเครื่องยนต์

3 1 แนวคิดการปรับความถี่ควบคุม

33 2 การศึกษาผลกระทบของวงจรการปรับตัวต่อคุณภาพของโมดูลเมคคาทรอนิกส์โดยใช้มอเตอร์เพียโซอิเล็กทริก

3.2.1 การตั้งค่าพารามิเตอร์ของลูปควบคุมเฟส

3 2.2 การตั้งค่าลูปควบคุมปัจจุบัน

3 3 การวิเคราะห์กระบวนการชั่วคราวของโมดูลเมคคาทรอนิกส์เมื่อใช้อุปกรณ์แก้ไขที่มีโครงสร้างแบบปรับได้

3 4 การวิเคราะห์เปรียบเทียบลักษณะของวิธีการจัดการ

3 4.1 การเลือกและเหตุผลของเกณฑ์การประเมินคุณภาพการจัดการ

3 4 2 ผลการวิเคราะห์เปรียบเทียบ

3 4 3 ประโยชน์ของการใช้อุปกรณ์แก้ไขที่มีโครงสร้างแบบปรับได้

3 5 การลดความซับซ้อนของแบบจำลองโมดูลเมคคาทรอนิกส์โดยใช้มอเตอร์เพียโซอิเล็กทริก

3 6 บทสรุป

4 การศึกษาทดลองของโมดูลเมคคาทรอนิกส์ต้นแบบ

4 1 การใช้งานเครื่องขยายกำลังแบบสวิตชิ่ง

4 2 การใช้งานเซ็นเซอร์เฟส

4 3 เครื่องคิดเลขสากล

4 4 ตรวจสอบความเพียงพอของแบบจำลองที่กลั่นแล้ว

4 5 วิธีการออกแบบโมดูลเมคคาทรอนิกส์โดยใช้มอเตอร์ชนิดช็อตแบบเพียโซอิเล็กทริก

4 6 บทสรุป

5 การปรับปรุงประสิทธิภาพของการใช้โมดูลเมคคาทรอนิกส์ในระบบการวิจัย

5 1 สถาปัตยกรรมของศูนย์วิจัย

5 2 องค์กรการเข้าถึงอุปกรณ์ห้องปฏิบัติการ

5 3 การออกแบบบริการห้องปฏิบัติการโดยใช้ตัวจัดการทรัพยากรแบบครบวงจรสำหรับอุปกรณ์การวิจัย

5 4 วิธีการออกแบบห้องปฏิบัติการแบบกระจายศูนย์

5 5 ตัวอย่างโครงการที่เสร็จสมบูรณ์

5 5 1 ห้องปฏิบัติการใช้สำหรับศึกษากระบวนการไดนามิกของไดรฟ์โดยใช้มอเตอร์กระแสตรง

5 5.2 ห้องปฏิบัติการยืนสำหรับการศึกษามอเตอร์เพียโซอิเล็กทริก

5 6 บทสรุป

รายการวิทยานิพนธ์ที่แนะนำ

มอเตอร์หมุนแบบเพียโซอิเล็กทริก - เป็นองค์ประกอบของระบบอัตโนมัติ 1998 ผู้สมัครสาขาวิทยาศาสตร์เทคนิค Kovalenko, Valery Anatolyevich
พื้นฐานของทฤษฎีและการออกแบบระบบเมคคาทรอนิกส์ของไมโครดิสเพลสเมนต์ด้วยไดรฟ์เพียโซอิเล็กทริก พ.ศ. 2547 แพทย์เทคนิค Smirnov, Arkady Borisovich
การเพิ่มความแม่นยำและความเร็วของเซอร์โวไดรฟ์เมคคาทรอนิกส์อิเล็กโทรนิคส์อุตสาหกรรมโดยอิงจากการผสานรวมฮาร์ดแวร์และซอฟต์แวร์ของส่วนประกอบเมคคาทรอนิกส์ 2010, ผู้สมัครสาขาวิทยาศาสตร์เทคนิค Kharchenko, Alexander Nikolaevich
การสังเคราะห์อัลกอริธึมดิจิทัลแบบอัตโนมัติสำหรับการควบคุมพัลส์ของแอคทูเอเตอร์ของไดรฟ์ด้วยมอเตอร์วาล์วสามเฟส 2012 ผู้สมัครของวิทยาศาสตร์เทคนิค Gagarin, Sergey Alekseevich
การพัฒนาและวิจัยอุปกรณ์จับยึดแบบเพียโซอิเล็กทริกเมคคาทรอนิกส์ที่มีการกำหนดตำแหน่งจุลภาคและการตรวจจับ 2008 ผู้สมัครของวิทยาศาสตร์เทคนิค Krushinsky, Ilya Alexandrovich

บทนำสู่วิทยานิพนธ์ (ส่วนหนึ่งของบทคัดย่อ) ในหัวข้อ "การปรับปรุงลักษณะไดนามิกของโมดูลเมคคาทรอนิกส์ด้วยมอเตอร์ชนิดช็อตแบบเพียโซอิเล็กทริกตามวิธีการควบคุมแบบปรับได้"

ในปัจจุบัน การพัฒนาไมโครและนาโนเทคโนโลยีซึ่งเป็นที่ต้องการของไมโครอิเล็กทรอนิกส์ เครื่องมือวัด และเทคโนโลยีอวกาศ ได้นำเสนอข้อกำหนดใหม่ด้านความแม่นยำและไดนามิกสำหรับแอคทูเอเตอร์ และการพัฒนาหุ่นยนต์เคลื่อนที่ได้ทำให้ข้อกำหนดสำหรับตัวบ่งชี้น้ำหนักและขนาดของแอคทูเอเตอร์กระชับขึ้น

ความแม่นยำในการวางตำแหน่งของระบบแม่เหล็กไฟฟ้าแบบดั้งเดิม (EMC) ไม่เป็นที่น่าพอใจเสมอไป ความต้องการที่ทันสมัย. สาเหตุหลักของข้อผิดพลาดในการวางตำแหน่งในระบบดังกล่าวคือกระปุกเกียร์ ซึ่งใช้ในการแปลงความเร็วในการหมุนและแรงบิดบนเพลามอเตอร์ นอกจากนี้ กล่องเกียร์ คลัตช์เบรก ซึ่งเป็นส่วนหนึ่งของ EMC จะเพิ่มพารามิเตอร์น้ำหนักและขนาดของระบบไอเสีย

วิธีหนึ่งที่เป็นไปได้ในการปรับปรุงความแม่นยำในขณะที่ปรับปรุงลักษณะการทำงานของเซอร์โวไดรฟ์และลดต้นทุนคือการใช้มอเตอร์เพียโซอิเล็กทริก

เครื่องยนต์ประเภทนี้ถือเป็นเครื่องมือที่น่าใช้สำหรับการแก้ปัญหามากมายในด้านระบบอัตโนมัติในอวกาศ เทคโนโลยีเคลื่อนที่ และวิทยาการหุ่นยนต์

อย่างไรก็ตาม แม้จะมีข้อดีของเครื่องยนต์ ซึ่งโดยหลักแล้วรวมถึงความเร็วรอบต่ำที่มีแรงบิดของเพลาสูงและตัวบ่งชี้น้ำหนักและขนาดที่เล็ก แต่ก็มีลักษณะที่ไม่เป็นเชิงเส้นอย่างมีนัยสำคัญที่เปลี่ยนแปลงตามการสึกหรอ ซึ่งทำให้ยากต่อการใช้งานในระบบเซอร์โวอัตโนมัติ

จนถึงปัจจุบัน มีการพัฒนาวิธีการต่างๆ เพื่อลดความไม่เชิงเส้นของคุณลักษณะของมอเตอร์โดยการแนะนำวงจรภายในเพื่อทำให้พารามิเตอร์แรงดันไฟฟ้าของแหล่งจ่ายมีเสถียรภาพ เช่น ความถี่และแอมพลิจูด , , ซึ่งรวมถึงวิธีแอมพลิจูด-ความถี่, วิธีแอมพลิจูด-เฟส การแก้ไขการควบคุมในวิธีการเหล่านี้ทำได้โดยการคำนวณตามสัดส่วน ความถี่เรโซแนนซ์ตามการตอบกลับทางอ้อมอย่างใดอย่างหนึ่ง: ความเร็วในการหมุน; กระแสไหลผ่านองค์ประกอบเพียโซอิเล็กทริก เฟสไม่ตรงกันระหว่างกระแสและแรงดัน การใช้วิธีการเหล่านี้ในการแก้ไขพารามิเตอร์ SEM ช่วยให้สามารถกำหนดลักษณะของมันให้เป็นเส้นตรงได้ อย่างไรก็ตาม แต่ละวิธีมีข้อเสียบางประการ: การเพิ่มขึ้นของเวลาชั่วคราว การลดลง ความเร็วสูงสุดการหมุนควบคุมไม่ให้น้ำท่วมในช่วงชั่วคราว

การวิเคราะห์วิธีการที่อธิบายไว้แสดงให้เห็นว่าข้อเสียเปรียบหลักของพวกเขาคือการใช้ตัวควบคุมเชิงเส้นในวงปรับจูนภายใน เพื่อปรับปรุงลักษณะไดนามิกของ SEM เมื่อใช้ตัวควบคุมเชิงเส้น จำเป็นต้องตั้งค่าปัจจัยเกน อย่างไรก็ตามเนื่องจากการพึ่งพาความถี่เรโซแนนซ์แบบไม่เชิงเส้นในการป้อนกลับทางอ้อมทำให้สูญเสียความเสถียรของระบบดังนั้นความสามารถแบบไดนามิกของเครื่องยนต์จึงไม่ได้ใช้อย่างเต็มที่ซึ่งส่งผลเสียต่อความแม่นยำและความเร็วของระบบติดตามที่สร้างขึ้น บนพื้นฐานของมอเตอร์เพียโซอิเล็กทริกโดยใช้วิธีการที่อธิบายไว้

เป็นไปได้ที่จะเพิ่มคุณสมบัติไดนามิกและทำให้เป็นเส้นตรงของไดรฟ์ตามมอเตอร์เพียโซโดยใช้อัลกอริธึมการควบคุมแบบปรับได้ ซึ่งจะทำให้สามารถใช้ทฤษฎีการควบคุมเชิงเส้นในการสังเคราะห์ไดรฟ์ตาม SEM

ระดับการพัฒนาที่ทันสมัยของเทคโนโลยีคอมพิวเตอร์ทำให้สามารถใช้อัลกอริธึมการปรับตัวที่จำเป็นในรูปแบบของระบบควบคุมแบบฝังตัวได้ ในทางกลับกัน miniaturization ของระบบควบคุมจะทำให้สามารถพัฒนา mod เมคคาทรอนิกส์บนพื้นฐานของเอ็นจิ้นนี้ด้วย ขนาดเล็ก

ในการสังเคราะห์วิธีการควบคุม จำเป็นต้องมีแบบจำลองที่อธิบายพฤติกรรมของเครื่องยนต์ได้อย่างเพียงพอ โมเดล SEM ส่วนใหญ่ที่นำเสนอในผลงานของ Bansevichus R. Yu. Rag\lskis K M นั้นถูกสร้างขึ้นโดยสังเกตจากประสบการณ์ การใช้งานสำหรับการออกแบบ SEM ที่หลากหลายนั้นเป็นเรื่องยากในทางปฏิบัติ นอกจากนี้ โมเดลเหล่านี้แทบไม่ได้คำนึงถึงปัจจัยที่ส่งผลต่อการเปลี่ยนแปลงในพารามิเตอร์หลักตัวใดตัวหนึ่ง - ความถี่เรโซแนนซ์ A ดังที่การศึกษาได้แสดงให้เห็น ความแปรปรวนของระบบต่อพารามิเตอร์นี้สามารถเพิ่มประสิทธิภาพของไดรฟ์ได้อย่างมาก และประสิทธิภาพแบบไดนามิก แบบจำลองการวิเคราะห์ที่สร้างขึ้นบนวงจรที่เทียบเท่ากัน นำเสนอในผลงานของ V. A. Kovalenko ไม่ได้คำนึงถึงผลปฏิกิริยาของโหลดต่อพารามิเตอร์และพฤติกรรมขององค์ประกอบเพียโซอิเล็กทริกอย่างเต็มที่ โดยคำนึงถึงอิทธิพลของปัจจัยเหล่านี้จะทำให้สามารถสังเคราะห์ไดรฟ์โดยใช้ SEM ที่มีความแม่นยำและคุณลักษณะด้านพลังงานที่สูงขึ้น

สำหรับการใช้งานจำนวนมากของเครื่องยนต์นี้ในระบบควบคุมอัตโนมัติ จำเป็นต้องมีวิธีการสังเคราะห์โมดูลเมคคาทรอนิกส์ที่มีลักษณะเชิงเส้น

ความแปลกใหม่ทางวิทยาศาสตร์งานประกอบด้วย:

1 ในการพัฒนาแบบจำลองไม่เชิงเส้นของมอเตอร์ชนิดกระแทกแบบเพียโซอิเล็กทริกซึ่งคำนึงถึงอิทธิพลของโมเมนต์รบกวนภายนอก

2 ในการพัฒนาวิธีที่มีประสิทธิภาพในการแก้ไขพารามิเตอร์ของมอเตอร์แบบเพียโซอิเล็กทริกแบบกระแทกตามโครงสร้างแบบหลายลูปแบบปรับได้ของระบบควบคุมแบบดิจิตอล

3 ในการพัฒนาและการพิสูจน์ทางวิทยาศาสตร์ของวิธีการออกแบบโมดูลเมคคาทรอนิกส์โดยใช้มอเตอร์ประเภทช็อตเพียโซอิเล็กทริก

4 ในการพัฒนาเครื่องมือการออกแบบและการใช้งานสำหรับระบบการวิจัยในห้องปฏิบัติการที่ออกแบบมาเพื่อใช้อุปกรณ์ห้องปฏิบัติการราคาแพงในโหมดแบ่งเวลาโดยใช้ตัวอย่างขาตั้งเพื่อศึกษาคุณสมบัติของโมดูลเมคคาทรอนิกส์จากมอเตอร์เพียโซอิเล็กทริก

วิธีการวิจัย

การสังเคราะห์โครงสร้างของแบบจำลองทางคณิตศาสตร์ได้ดำเนินการตามกลศาสตร์คลาสสิกโดยใช้วิธีการเชิงตัวเลขในการแก้ระบบสมการเชิงอนุพันธ์

ในการพัฒนาและวิจัยอุปกรณ์แก้ไข ใช้วิธีต่อไปนี้ของทฤษฎีการควบคุมอัตโนมัติ: วิธีการค้นหาส่วนปลายของวัตถุพารามิเตอร์เดียว วิธีการเชิงเส้นฮาร์มอนิก วิธีการประมาณสุ่ม

การใช้ซอฟต์แวร์และฮาร์ดแวร์ดำเนินการโดยใช้ Dreamtron และแนวทางเชิงวัตถุ

ความเพียงพอของแบบจำลองที่พัฒนาแล้วได้รับการยืนยันโดยใช้วิธีการทดลองตามธรรมชาติ

คุณค่าในทางปฏิบัติอยู่ที่การจัดหาวิธีการออกแบบและใช้งานโมดูลเมคคาทรอนิกส์โดยใช้มอเตอร์แบบเพียโซอิเล็กทริกสูง ตัวชี้วัดแบบไดนามิกแบบจำลองของเครื่องยนต์และโมดูลเมคคาทรอนิกส์ที่พัฒนาขึ้นระหว่างงานวิทยานิพนธ์สามารถใช้สำหรับการสังเคราะห์เซอร์โวไดรฟ์ ตลอดจนการศึกษาหลักการทำงานของเครื่องยนต์และวิธีการควบคุม การดำเนินการและการดำเนินการตามผลงาน

ผลลัพธ์ทางวิทยาศาสตร์ที่ได้รับในวิทยานิพนธ์ถูกนำไปใช้: ที่องค์กร CJSC "SK1B ระบบคอมพิวเตอร์» เมื่อพัฒนาระบบอัตโนมัติซึ่งได้รับการยืนยันโดยการกระทำที่เกี่ยวข้อง ที่ภาควิชา "วิทยาการหุ่นยนต์และเมคคาทรอนิกส์" MSTU "Stankin" ในรูปแบบของห้องปฏิบัติการที่ซับซ้อนซึ่งมีไว้สำหรับใช้ในกระบวนการศึกษาสำหรับ งานวิจัยนักศึกษาและนักศึกษาระดับบัณฑิตศึกษา แนวคิดในการสร้างศูนย์วิจัยในห้องปฏิบัติการนี้สามารถแนะนำได้สำหรับ งานห้องปฏิบัติการโดยความชำนาญพิเศษ 07.18 "เมคคาทรอนิกส์", 21 03 "หุ่นยนต์และระบบหุ่นยนต์"

การอนุมัติงานได้ดำเนินการในระหว่างการอภิปรายผลวิทยานิพนธ์ paooibi on

การประชุมแบบจำลองทางคณิตศาสตร์ที่จัดขึ้นที่ MSTU "Stankin" 28-29 เมษายน 2547

สิ่งพิมพ์

ผลงานหลักของวิทยานิพนธ์นำเสนอใน 4 สิ่งพิมพ์:

1 Medvedev I.V. , Tikhonov A.O. การนำสถาปัตยกรรมแบบแยกส่วนไปใช้ในการสร้างห้องปฏิบัติการวิจัยเมคคาทรอนิกส์ - ฉบับปี 2545 3. - ส. 42-46.

2 Medvedev I V, Tikhonov A O. แบบจำลองการกลั่นของมอเตอร์เพียโซอิเล็กทริกสำหรับการสังเคราะห์ไดรฟ์เมคคาทรอนิกส์เมคคาทรอนิกส์ระบบอัตโนมัติการควบคุม ฉบับปี พ.ศ. 2547 6 - ส. 32-39.

3 Tikhonov A O แบบจำลองทางคณิตศาสตร์ของมอเตอร์เพียโซอิเล็กทริก เทซ รายงานการประชุมทางวิทยาศาสตร์ครั้งที่ 7 "การสร้างแบบจำลองทางคณิตศาสตร์" - M-MGTU "Stankin" 2004. - S. 208-211

4 Tikhonov A.O. วิธีการแบบปรับได้สำหรับการควบคุมมอเตอร์เพียโซอิเล็กทริกเพื่อลดข้อผิดพลาดแบบไดนามิก เทซ รายงาน การประชุม "เมคคาทรอนิกส์, ระบบอัตโนมัติ, การควบคุม" - M: 2004. - S. 205-208

ผู้เขียนแสดงความขอบคุณอย่างสุดซึ้งต่อหัวหน้างานของเขา Igor Vladimirovich Medvedev สำหรับคำแนะนำที่ชัดเจนของงานทางวิทยาศาสตร์และการปฏิบัติที่ดำเนินการ เช่นเดียวกับเจ้าหน้าที่ของภาควิชาวิทยาการหุ่นยนต์และเมคคาทรอนิกส์ โดยเฉพาะ Yury Viktorovich Poduraev และ Yury Vladimirovich Ilyukhin สำหรับ คำแนะนำที่มีค่าที่ปรับปรุงคุณภาพของงานนี้

วิทยานิพนธ์ที่คล้ายกัน พิเศษ "หุ่นยนต์ เมคคาทรอนิกส์ และระบบหุ่นยนต์", รหัส VAK 05.02.05

การพัฒนาและวิจัยอัลกอริธึมการควบคุมสำหรับระบบ "Pulse power amplifier - asynchronous two-phase motor" 2005 Ph.D. Pham Tuan Thanh . ปร.ด
การพัฒนาพื้นฐานระเบียบวิธีสำหรับการสร้างทรานสดิวเซอร์การวัดเบื้องต้นของปริมาณทางกลภายใต้การรบกวนที่อ่อนแอโดยอิงจากผลเพียโซอิเล็กทริกโดยตรง 2544 แพทย์ศาสตร์เทคนิค Yarovikov, Valery Ivanovich
การวิจัยและพัฒนาสิ่งอำนวยความสะดวกด้านข้อมูลและการควบคุมสำหรับระบบเมคคาทรอนิกส์ด้วยมอเตอร์เหนี่ยวนำ 2552 ผู้สมัครของวิทยาศาสตร์เทคนิค Salov, Semyon Aleksandrovich
การจัดการโดยเกณฑ์การใช้ทรัพยากรพลังงานอย่างมีประสิทธิภาพในระบบเมคคาทรอนิกส์ 2544 แพทย์ศาสตร์เทคนิค Malafeev, Sergey Ivanovich
ระบบควบคุมแบบดิจิตอลของโมดูลเมคคาทรอนิกส์ที่มีมอเตอร์กระแสตรงแบบไม่สัมผัสแบบสามเฟส 2002 ผู้สมัครของ Technical Sciences Krivilev, Alexander Vladimirovich

บทสรุปวิทยานิพนธ์ ในหัวข้อ "หุ่นยนต์, เมคคาทรอนิกส์และระบบหุ่นยนต์", Tikhonov, Andrey Olegovich

1 ปัญหาทางวิทยาศาสตร์และทางเทคนิคอย่างเร่งด่วนได้รับการแก้ไขแล้ว ซึ่งประกอบด้วยการพัฒนาโมดูลเมคคาทรอนิกส์โดยใช้มอเตอร์ชนิดช็อตแบบเพียโซอิเล็กทริก

2 ในการสร้างแบบจำลองทางคณิตศาสตร์ของมอเตอร์เพียโซอิเล็กทริกชนิดกระแทก จำเป็นต้องคำนึงถึงผลกระทบของโหลดที่มีต่อพารามิเตอร์ขององค์ประกอบเพียโซอิเล็กทริกด้วย

3 แบบจำลองของมอเตอร์เพียโซอิเล็กทริกชนิดช็อตที่พัฒนาขึ้นในวิทยานิพนธ์นั้นสะดวกสำหรับการสังเคราะห์วงจรแบบปรับได้เพื่อทำให้พารามิเตอร์ของมอเตอร์เพียโซอิเล็กทริกมีเสถียรภาพ

4 คุณลักษณะของ SEM สามารถปรับปรุงได้โดยใช้อุปกรณ์แก้ไขหลายวงจรแบบปรับได้ที่คำนวณความถี่แรงดันไฟฟ้าควบคุมโดยอิงจากการตอบกลับทางอ้อมสองครั้ง

5 การกำจัดเดดโซนสามารถทำได้โดยการเพิ่มความไม่เป็นเชิงเส้นเพิ่มเติมเข้าไปในลูปการควบคุมภายใน

6 การใช้ชุดเครื่องมือที่เสนอทำให้สามารถปรับปรุงคุณลักษณะต่างๆ ของเครื่องยนต์ได้ 10 - 50% รวมทั้งคำนึงถึงการเปลี่ยนแปลงในพารามิเตอร์ของเครื่องยนต์ที่เกี่ยวข้องกับการสึกหรอของคอนเวอร์เตอร์เชิงกล

6 บทสรุป

วิทยานิพนธ์ได้แก้ไขปัญหาทางวิทยาศาสตร์จำนวนหนึ่งที่เกี่ยวข้องกับการปรับปรุงคุณสมบัติของโมดูลเมคคาทรอนิกส์โดยใช้มอเตอร์ประเภทช็อตแบบเพียโซอิเล็กทริก ซึ่งทำให้สามารถใช้มอเตอร์ดังกล่าวในความเร็วสูงได้ ระบบความแม่นยำระบบควบคุมอัตโนมัติ

ผลการวิจัยทางวิทยาศาสตร์หลักของการวิจัย

พบว่าความถี่ธรรมชาติของมอเตอร์ขึ้นอยู่กับทั้งแอมพลิจูดของสัญญาณควบคุมและโมเมนต์ของแรงภายนอกที่กระทำกับโรเตอร์ของมอเตอร์แบบไม่เชิงเส้น ดังนั้นการควบคุมและลักษณะทางกลจึงไม่เป็นเชิงเส้นโดยพื้นฐานแล้ว

เป็นที่ยอมรับแล้วว่าค่าแอมพลิจูดของสัญญาณควบคุมและแรงบิดที่ใช้กำหนดเวลาสัมผัสของสเตเตอร์และโรเตอร์ของมอเตอร์ พารามิเตอร์มอเตอร์สองตัวที่มีความสำคัญจากมุมมองการควบคุมนั้นขึ้นอยู่กับเวลาสัมผัส: มวลที่ลดลงขององค์ประกอบเพียโซอิเล็กทริกและระยะเวลาเฉลี่ย $a ของความยืดหยุ่นของตัวดัน ที่นำมาใช้เมื่ออธิบายตัวผลักโดยรุ่นสปริงที่บีบอัด ดังนั้น ความถี่เรโซแนนซ์ซึ่งขึ้นอยู่กับพารามิเตอร์เหล่านี้ก็เปลี่ยนแปลงเช่นกัน

เป็นที่ทราบกันดีอยู่แล้วว่าเมื่อองค์ประกอบของคอนเวอร์เตอร์เชิงกลเสื่อมสภาพ ช่วงความถี่การทำงานจะเปลี่ยนไป ซึ่งทำให้คุณลักษณะของเครื่องยนต์เปลี่ยนไปด้วย

การศึกษาที่ดำเนินการได้แสดงให้เห็นถึงความเป็นไปได้ในการทำให้คุณลักษณะของเครื่องยนต์เป็นเส้นตรงและโดยการแนะนำลูปการปรับภายในที่ให้การปรับพารามิเตอร์สัญญาณควบคุมให้เข้ากับพารามิเตอร์ของเครื่องยนต์ที่เปลี่ยนแปลงไป

การวิเคราะห์วิธีการที่พัฒนาขึ้นก่อนหน้านี้สำหรับการทำให้เป็นเส้นตรงลักษณะของเครื่องยนต์เผยให้เห็นข้อบกพร่องบางประการที่เกี่ยวข้องกับการเพิ่มเวลาของกระบวนการชั่วคราว การใช้ช่วงความเร็วที่ไม่สมบูรณ์ การปรากฏตัวของข้อบกพร่องเหล่านี้เป็นผลมาจากการใช้อุปกรณ์แก้ไขเชิงเส้นในการคำนวณความถี่ควบคุม สิ่งนี้นำไปสู่การเสื่อมสภาพของคุณสมบัติทั้งแบบสถิตและไดนามิกของโมดูลเมคคาทรอนิกส์โดยอิงจากมอเตอร์เพียโซอิเล็กทริก

การทำให้เป็นเส้นตรงของคุณลักษณะช่วยให้สามารถใช้ทฤษฎีการควบคุมเชิงเส้นในการสังเคราะห์ไดรฟ์ประเภทที่พิจารณา การนำอัลกอริธึมแบบปรับตัวที่เสนอไปใช้เป็นไปได้บนพื้นฐานของไมโครคอนโทรลเลอร์ในตัว

เป็นไปได้ที่จะเพิ่มประสิทธิภาพของการใช้อุปกรณ์ราคาแพงเพื่อวัตถุประสงค์ทางการศึกษาหรือการวิจัยในห้องปฏิบัติการโดยใช้วิธีการที่เสนอสำหรับการใช้ฮาร์ดแวร์และซอฟต์แวร์เพื่อให้แน่ใจว่าการทำงานของอุปกรณ์ในห้องปฏิบัติการในโหมดแบ่งเวลา

รายการอ้างอิงสำหรับการวิจัยวิทยานิพนธ์ ผู้สมัครสาขาวิทยาศาสตร์เทคนิค Tikhonov, Andrey Olegovich, 2004

1. Lavrinenko V.V. มอเตอร์เพียโซอิเล็กทริก M.: Energy, 1980. - 110 p. / V.V. Lavrinenko, I.A. คาร์ตาเชฟ บี.ซี. วิชเนฟสกี้

2. Bansyavichus R.Yu., Ragulskis K.M. มอเตอร์สั่นสะเทือน วิลนีอุส, ไมสลิส, 1981. รหัส D5-81/85238. - 193 น.

3. Sigov L.S. , Maltsev P.P. ว่าด้วยเงื่อนไขและโอกาสในการพัฒนาเทคโนโลยีไมโครซิสเต็มส์ การดำเนินการของ Conf. "เมคคาทรอนิกส์ ระบบอัตโนมัติ การควบคุม" ม. 2547 - ส. 34-36.

4. Nikolsky L.A. เซอร์โวไดรฟ์สองช่องสัญญาณที่แม่นยำพร้อมตัวชดเชยเพียโซ มอสโก: Energoatomizdat, 1988. - 160 p.

5. มอเตอร์จิ๋วที่ไม่ใช่แม่เหล็กแบบใหม่สำหรับการใช้งานสูญญากาศสูงพิเศษ นาโนโมชั่น จำกัด มกราคม 2543 36 น.

6. Kaajari V. มอเตอร์ไมโครแมชชีนพื้นผิวที่ขับเคลื่อนด้วยอัลตราโซนิก มหาวิทยาลัยวิสคอนซินเมดิสัน IEEE, 2000 - C.56-72 / V. Kaajari, S. Rodgers, A. Lai.

7. Xiaoqi Bao, Yosech Bar-Cohen. การสร้างแบบจำลองที่สมบูรณ์ของมอเตอร์อัลตราโซนิกแบบหมุนที่กระตุ้นโดยการเคลื่อนที่ของคลื่นดัด ห้องปฏิบัติการ Jet Propulsion, Caltech, Pasadena, CA 91109 Newport, CA กระดาษหมายเลข 3992-103 SprE, 2000. -โกหก

8. เทคโนโลยีหุ่นยนต์ Das H. Robot สำหรับการสำรวจดาวเคราะห์ เป็นต้น Jet Propulsion Laboratory, MS 198-219, California Institute of Technology, Pasadena, CA 91109. - 132 p. / H. Das, X. Bao, Y. Bar-Cohen.

9. ไฮน์ น. ไมโครมอเตอร์แบบเพียโซอิเล็กทริกสำหรับไมโครโรบอท เป็นต้น MIT Artificial Intelligence Lab., เคมบริดจ์, แมสซาชูเซตส์ Ultrasonics Symposium, 1990. IEEE 1990. - C. 125-134 / A.M. ฟลินน์, ทาฟโรว์ LS BartS.F.

10. โควาเลนโก วี.เอ. มอเตอร์เพียโซอิเล็กทริกเป็นวัตถุของการควบคุมอัตโนมัติ: วิทยานิพนธ์, Ph.D. เทคโนโลยี วิทยาศาสตร์ สำนักพิมพ์ของ MSTU im. เน.อี. บาวแมน, 1998 - 171s.1. Erofeev A.A. วิธีควบคุมและหลักการสร้าง CCP ด้วย PD // SnGU, 1993. -Yus

11. Sirotkin O.S. เมคคาทรอนิกส์ เครื่องจักรเทคโนโลยีในสาขาวิศวกรรมเครื่องกล // เมคคาทรอนิกส์ระบบควบคุมอัตโนมัติ พ.ศ. 2546 ลำดับที่ 4 หน้า 33-37 / O.S. Sirotkin, Yu.V. Poduraev, Yu.P. โบกาเชฟ

12. Poduraev Yu.V. พื้นฐานของเมคคาทรอนิกส์ M: MSTU "Stankin", 2000. - 78 p.

13. Poduraev Yu.V. การวิเคราะห์และออกแบบระบบเมคคาทรอนิกส์ตามเกณฑ์ของการรวมการทำงานและโครงสร้าง // Mechatronika, avtomatizatsiya, upravlenie, 2002. หมายเลข 4-S 28-34.

14. Makarov I.M. , Lokhin V.M. ระบบควบคุมอัตโนมัติอัจฉริยะ -M: Nauka, 2001.-64 น.

15. กราดี้ บุทช์ การวิเคราะห์และออกแบบเชิงวัตถุ Rational, ซานตาคลารา, แคลิฟอร์เนีย, 2001.-452 pp.

16. บียาร์น สตรูสทรัพ ภาษาการเขียนโปรแกรม C++ ม: บินอม, 2544. - 1099 น.

17. เพอร์รี่ ซิงก์ แปดเครือข่ายอุตสาหกรรมแบบเปิดและ Industrial Ethetrnet // World of computer automation, 2002. ลำดับที่ 1 - 23 p.

18. Ueha S. , Tomikawa Y. Ultrasonic Motors: ทฤษฎีและการประยุกต์ใช้. อ็อกซ์ฟอร์ด: Clarendon Press, 1993 - 142 pp.

19. Sashida T. , Kenjo T. การแนะนำมอเตอร์อัลตราโซนิก อ็อกซ์ฟอร์ด: Clarendon Press, 1993. -46 c.

20. Bansyavichus R.Yu., Ragulskis K.M. ทรานสดิวเซอร์การเคลื่อนไหวแบบสั่น M.: Mashinostroenie, 1984. รหัส M/43361. - 64 น.

21. Shcherbin A.M. องค์ประกอบผู้บริหารของแอคชูเอเตอร์เพียโซอิเล็กทริกที่แม่นยำพร้อมช่วงการเคลื่อนไหวที่เพิ่มขึ้น: บทคัดย่อสำหรับการแข่งขันของปริญญาเอก ม., 1997. - 14 น.

22. พยางค์ Baum มอเตอร์เพียโซอิเล็กทริกและการใช้งาน Nanomotion Ltd, 1998. - 58 น.

23. Dror Perlstein, Nir Karasikov. การวิเคราะห์ความน่าเชื่อถือของมอเตอร์เพียโซเซรามิกในงานหนัก Nanomotion Ltd., 2546. -71 น.

24. อเล็กซานดรอฟ เอ.วี. จุดแข็งของวัสดุ: หนังสือเรียนสำหรับมหาวิทยาลัย ม.: ม.ปลาย, 2538. - 559s. / อ.วี. อเล็กซานดรอฟ, V.D. Potapov, B.P. เดอร์ชาวิน

25. Kovalenko V.L. , Orlov G.A. การประยุกต์ใช้มอเตอร์หมุนแบบเพียโซอิเล็กทริกในระบบอัตโนมัติ เอ็ด มสธ. เน.อี. บาวแมน, 2541. - 23.00 น.

26. Kovalenko V.A. , Orlov G.A. มอเตอร์หมุนแบบเพียโซอิเล็กทริกในระบบอัตโนมัติ การออกแบบและคุณลักษณะ // ปัญหาด้านความแข็งแรงและความน่าเชื่อถือของเครื่องจักร . MGGU อิม เน.อี. บาวแมน, 1999. ลำดับที่ 1 หน้า 75-82

27. มาตรฐาน IRE สำหรับคริสตัลเพียโซอิเล็กทริก: การวัดค่าเซรามิกส์เพียโซอิเล็กทริก //Proc IRE-1958.V46-p.764

28. Tsentrov B.N. หลักการสร้างและออกแบบระบบควบคุมแบบปรับได้เอง M. , 1972. - 260 e. / Pentrov B.N. , Rutkovsky V.Yu. , Krutova I.N. และอื่น ๆ.

29. Fomin V.N. การควบคุมแบบปรับเปลี่ยนได้ของวัตถุไดนามิก ม., 2524. - 448 น. / ว.น. โฟมิน, เอ.จี. Fradkov, เวอร์จิเนีย ยาคุโบวิช.

30. Saridis J. ระบบควบคุมสุ่มที่จัดตนเอง ม., 1980. - 400 วิ

31. Krasovsky A.A. อัลกอริทึมสากลการควบคุมที่เหมาะสมของกระบวนการต่อเนื่อง ม., 1977. -272 น. / เอ.เอ. Krasovsky, V.N. บูคอฟ บี.ซี. เชนดริก

32. Rastrygin L.L. ระบบควบคุมสุดขีด ม., 2517. - 630 น.

33. ไอเซอร์แมน อาร์. ระบบดิจิตอลการจัดการ. ม., 2527. - 541 น.

34. Krivchenko I.N. ระบบบนชิป: ความคิดทั่วไปและแนวโน้มการพัฒนา // ส่วนประกอบและเทคโนโลยี 2001. N6. ตั้งแต่ 43-56

35. Osmolovsky P.F. ระบบควบคุมอัตโนมัติแบบหลายช่องสัญญาณแบบวนซ้ำ M: วิทยุโซเวียต, 1969. -235 p.

36. Siyuv L.S. , Maltsev P.P. เกี่ยวกับข้อกำหนดและโอกาสในการพัฒนาเทคโนโลยีไมโครซิสเต็ม // Mechatronika, avtomatizatsiya, upravlenie ม. 2547 - ส. 34-36.

37. B. A. Sovetov และ S. A. Yakovlev การสร้างแบบจำลองระบบ ม.,วช. Sh., 1985. -271 น.

38. Belous P.L. ปัญหาแกนสมมาตรของทฤษฎีความยืดหยุ่น โอเดสซา, OGPU, 2000. - 183p.

39. ฉัน imoshenko S.P. ความผันผวนทางวิศวกรรม เนาคา, 2510. - 444 น.

40. ฉัน imoshenko S.P. ความแข็งแรงของวัสดุ ต.1 ม.: เนาก้า, 1965.- 364s.

41. Birger I.A. , Panovko Ya.G. ความแข็งแกร่ง ความมั่นคง ความผันผวน เล่ม 1 ม., Vsh. Sh., 1989. -271 น.

42. อเล็กซานดรอฟ แอล.จี. ระบบที่เหมาะสมและปรับตัวได้ วช. ศ. 2532. - 244 น.

43. Egorov KV พื้นฐานของทฤษฎีการควบคุมอัตโนมัติ ฉบับที่ 2 มอสโก: พลังงาน 2510 648 น

44. Besekersky V.L. , Popov E.P. ทฤษฎีระบบควบคุมอัตโนมัติ ม.: วิทยาศาสตร์. 2518 -765 น.

45. B\1rov Ya.S., Nikolsky S.M. คณิตศาสตร์ที่สูงขึ้น เล่มที่ 1, 2. ชุดฟูริเยร์ ม.: เนาคา, 2524 - 435 น.

46. เซมสคอฟ Yu.V. พื้นฐานของทฤษฎีสัญญาณและระบบ VPI, VolgGTU, 2003. 251 น.

47. Klyuchev V.I. ทฤษฎีการขับเคลื่อนด้วยไฟฟ้า M.: Energoatomizdat, 1985. - 560 p.

48. Alekseev S. A. , Medvedev I. V. การประยุกต์ใช้เซ็นเซอร์ออปติคัลดิสเพลสเมนต์ในระบบเมคคาทรอนิกส์ เมคคาทรอนิกส์ ระบบอัตโนมัติ การควบคุม ปัญหา. 2. ม: 2004.

49. เครื่องมือคริสโตเฟอร์ พี. สำหรับการดีบักระบบฝังตัว ดร. Dobb's Journal. 2536. 54 น.

50. Lipaev V.V. ความน่าเชื่อถือของซอฟต์แวร์ SINTEG, มอสโก, 1998. - 151 น.

51. Bogachev K.Yu. ระบบปฏิบัติการตามเวลาจริง M: มหาวิทยาลัยแห่งรัฐมอสโก. Lomonosov, 2000. - 96 หน้า.

52. แอนโธนี่ เจ. มาสซา การพัฒนาซอฟต์แวร์แบบฝังตัวด้วย eCos New Jersey, Prentice Hall PIR, 2003.-399 แผ่น

53. ฮิโรอากิ ทาคาดะ. โครงการ ITRON: ภาพรวมและผลลัพธ์ล่าสุด RTCSA, 1998. - 25 แผ่น.

54. Oliver V.G. , Oliver N.A. เครือข่ายคอมพิวเตอร์ หลักการ เทคโนโลยี โปรโตคอล S-P: Piter, 2002. - 672 น.

55. Samonenko Yu.A. จิตวิทยาและการสอน M: Unity, 2001. - 272 p.

56. Tikhonov A.O. ระบบกระจายสำหรับการแบ่งปันทรัพยากรของม้านั่งในห้องปฏิบัติการในเมคคาทรอนิกส์ (เฉพาะ 652000): วิทยานิพนธ์ ปริญญาโทสาขาวิศวกรรมและเทคโนโลยี M: MSTU "Stankin" 2001.- 105 หน้า

57. มอเตอร์หมุนแบบเพียโซอิเล็กทริกเป็นองค์ประกอบของระบบอัตโนมัติ บทคัดย่อสำหรับผู้สมัครปริญญาเอก ม.: 2541 - 15 น. รหัส АР-1693;

58. Dyachenko V.A. ระบบเพียโซอิเล็กทริกของเมคคาทรอนิกส์ // เมคคาทรอนิกส์, ฉบับที่ 2, 2002 / V. A. Dyachenko, A. B. Smirnov

59. Tretyakov S.A. CAN เครือข่ายท้องถิ่นของตัวควบคุม / อิเล็กทรอนิกส์, มินสค์. ลำดับที่ 9 ส.5-30. 61. Bogachsv K. Yu ระบบปฏิบัติการแบบเรียลไทม์ M: มหาวิทยาลัยแห่งรัฐมอสโก. Lomonosov, 2000 96 น.

60. คันนิงแฮม วี. รู้เบื้องต้นเกี่ยวกับทฤษฎีระบบไม่เชิงเส้น. ม.: Gosenergoizdat, 1962 - 456 p.

61. Karasev NA A. ตัวกำหนดตำแหน่งขั้นตอนที่แม่นยำพร้อมมอเตอร์เพียโซในตัว ปีเตอร์ 1997 65 น.

62. Nauman Sh. , Hendtik V. เครือข่ายคอมพิวเตอร์ การออกแบบ การสร้าง การบำรุงรักษา DMK 2000-435 น.

63. Kulgin M. Yu. เทคโนโลยีของเครือข่ายองค์กร ปีเตอร์. 2543 511 น.

64. Robbins H. , Monro S.A. การประมาณแบบสุ่มของบันทึกวิธีการของสถิติทางคณิตศาสตร์ พ.ศ. 2494 22. หมายเลข 1

65. Vasiliev P. E. มอเตอร์สั่นสะเทือน / P. E. Vasiliev, K. M. Ragulskis, A.-A. I. Zubas // วิลนีอุส 2522-58 น.

66. เครื่องยนต์สั่นสะเทือน Vasiliev P. E. / P. E. Vasiliev, A.-A.I. ซูบาส, อ.ส.ท. K. Zhvirblis // MGA 1981 - หมายเลข 12

67. Zhalnerovich E.A. เป็นต้น การใช้หุ่นยนต์อุตสาหกรรม อีเอ Zhalnerovich, A.M. ติตอฟ, เอ. ไอ. เฟโดซอฟ - เบลารุส มินสค์ 2527 222 น.

68. มอเตอร์สั่นสะเทือน การเคลื่อนที่แบบหมุน/ร.ยู. บันเซวิชิอุส, วี. เจ1. Ragulskene, K. M. Ragulskis, L.-A. L. Statzas //GMA- 1978 หมายเลข 15

69. Piezoelectric motor / R. V. Uzolas, A. Yu. Slavenas, K. M. Ragulskis, I. I. Mogilnitskas // GMA 1979.-№15

70. Vibrodrive / V. L. Ragulskene, K. M. Ragulskis, L.-A. L. Statzas // GMA 1981.-No. 34.

โปรดทราบว่าข้อความทางวิทยาศาสตร์ที่นำเสนอข้างต้นนั้นถูกโพสต์เพื่อการตรวจสอบและได้รับผ่านการจดจำข้อความวิทยานิพนธ์ดั้งเดิม (OCR) ในเรื่องนี้ อาจมีข้อผิดพลาดที่เกี่ยวข้องกับความไม่สมบูรณ์ของอัลกอริธึมการรู้จำ ไม่มีข้อผิดพลาดดังกล่าวในไฟล์ PDF ของวิทยานิพนธ์และบทคัดย่อที่เรานำเสนอ

เลนส์วาฬ 18-55 ที่ได้รับความนิยมมากที่สุดคือ Canon, Nikon, Sony และอื่นๆ
ทุกคนเริ่มต้นด้วยเลนส์เหล่านี้
แล้วพวกเขาก็แตก แตกหักเมื่อถึงเวลาต้องเปลี่ยนไปใช้ขั้นสูง
พวกเขาถูกสร้างขึ้นมาเป็นเวลาหนึ่งปีไม่มากแล้วถ้าคุณปฏิบัติต่อพวกเขาด้วยความระมัดระวัง
แม้จะระมัดระวัง เมื่อเวลาผ่านไป ชิ้นส่วนพลาสติกก็เริ่มเขียนทับ
ใช้แรงมากขึ้น ไกด์จะโค้งงอและตัวแบ่งการซูม
ฉันมีบทความเกี่ยวกับการซ่อมแซมกลไกบนเว็บไซต์
บทความนี้เป็นเรื่องเกี่ยวกับการซ่อมแซมมอเตอร์อัลตราโซนิกที่เสื่อมสภาพตามกาลเวลา

วิธีถอดมอเตอร์ ผมไม่เขียน ไม่มีอะไรง่ายกว่านี้

ไม่มีอะไรจะทำลายในมอเตอร์สามส่วน

เพื่อให้งานซับซ้อนขึ้น ลองใช้มอเตอร์ที่มีสายเคเบิลหัก

มันถูกซ่อมแซมอย่างง่าย ๆ เพียงสามสายคือกราวด์ตรงกลาง
เล็กน้อยเกี่ยวกับการทำงานของเครื่องยนต์อาจมีบางคนไม่ทราบ
Piezoplates ติดกาวบนวงแหวนโลหะที่มีขา
เมื่อแรงดันไฟฟ้าถูกนำไปใช้กับพวกเขาที่ความถี่เรโซแนนซ์ของชิ้นส่วนนี่คือสเตเตอร์ซึ่งจะเริ่มสั่น
ความถี่จะอยู่ที่ประมาณ 30 kHz ดังนั้นมอเตอร์อัลตราโซนิก
ขาผลักโรเตอร์ มันหมุนและเคลื่อนบล็อคเลนส์ไปตามแกนออปติคัลผ่านกระปุกเกียร์ นี่คือวิธีที่เลนส์โฟกัส

บอร์ดมอเตอร์มีลักษณะเช่นนี้ แหล่งจ่ายไฟ DC-DC และอินเวอร์เตอร์ 2 เฟส สามสายกับมอเตอร์

เปรียบเทียบแค่มอเตอร์ไฟฟ้าไม่ใช่อัลตราโซนิก แคนนอนหน้าตาแบบนี้

การเดินสายไฟของมอเตอร์ USM ขนาดใหญ่มีจุดสัมผัสที่สำคัญอีกอย่างหนึ่ง
นี่คือพินที่สี่สำหรับปรับความถี่ของแหล่งจ่ายไฟ
ความจริงก็คือความถี่เรโซแนนซ์ของสเตเตอร์แตกต่างกันไปตามอุณหภูมิ
หากความถี่กำลังแตกต่างจากความถี่เรโซแนนซ์ มอเตอร์จะทำงานช้าลง
ต้องบอกว่ามีเพียงแคนนอนเท่านั้นที่รบกวนการปรับความถี่ ซิกมาไม่ได้โดยเฉพาะอย่างยิ่ง

ซิกม่ามีผู้ติดต่อสามราย

นี่คือ Canon อยู่ในระหว่างการซ่อมแซม มีสายไฟ 4 เส้น

โดยทั่วไปแล้ว เมื่อประกอบเลนส์ที่โรงงาน ความถี่ของแหล่งจ่ายไฟจะต้องปรับเป็นความถี่เรโซแนนซ์ของสเตเตอร์
ในกรณีนี้ การเปลี่ยนมอเตอร์แบบทื่อในระหว่างการซ่อมแซมเป็นไปไม่ได้ คุณต้องปรับความถี่

กลับไปที่มอเตอร์ของเรา
พื้นผิวของสเตเตอร์นั้นไวต่อวัตถุแปลกปลอมมาก เช่น เม็ดทราย และต้องการความสะอาดที่ดีของพื้นผิวของขา
สมรรถนะของเครื่องยนต์ได้รับผลกระทบจากผิวสำเร็จและแรงของสปริงจับยึด
เราจะถือว่าแรงของสปริงไม่เปลี่ยนแปลงตามเวลา แต่พื้นผิวจะเสื่อมสภาพ
ฉันพยายามขัดพื้นผิวหลายวิธี
เริ่มต้นด้วยกระดาษทราย 2500 ผลลัพธ์ที่ได้คือแย่
โรเตอร์จะเกิดรอยขีดข่วนและลิ่มของเครื่องยนต์ในทันที
ฉันพยายามบดกระจกบนล้อสักหลาด

พื้นผิวมีความสวยงาม แต่โรเตอร์เหมือนที่มันเกาะติดเสียงแหลมและเครื่องยนต์หมุนได้ไม่ดี

วิธีสุดท้ายและการขัดเงาที่ได้ผลที่สุดด้วยกาวแปะบนกระจก

ปรากฎว่าไม่ใช่แม้แต่ความสะอาดของพื้นผิวที่มีความสำคัญ แต่ความเรียบของมันทำให้พื้นที่สัมผัสที่ใหญ่ที่สุดระหว่างโรเตอร์กับสเตเตอร์

ไม่มีการจำกัดความสมบูรณ์แบบ

วงเวียนนั้นง่ายต่อการเปลี่ยน

ลวดบัดกรีและหุ้มด้วย poxypol

มีความละเอียดอ่อนอย่างหนึ่งที่นี่ การยึดชิ้นส่วนได้รับการปรับปรุงโดยการเพิ่มความหนาของสเตเตอร์และเครื่องยนต์อาจไม่สตาร์ท
เราเอากาวส่วนเกินออก

สปริงสามารถสั้นลงได้ แต่จากนั้นแคลมป์จะเข้าใจยาก
ประกอบแล้วแบบว่า.

และการทดสอบฉันขอโทษสำหรับลิงก์ฉันไม่รู้วิธีแทรกไฟล์มีเดียและ gif มีขนาดใหญ่

พื้นที่ใช้งาน เครื่องยนต์จิ๋วและไดรฟ์ค่อนข้างกว้างขวาง - เหล่านี้เป็นไดรฟ์สำหรับอุปกรณ์วัด เช่น กล้องจุลทรรศน์อิเล็กตรอนและอุโมงค์ ไดรฟ์ควบคุมของหุ่นยนต์ประกอบต่างๆ รวมทั้งแอคทูเอเตอร์ใน อุปกรณ์เทคโนโลยีและเครื่องใช้ในครัวเรือน ไมโครมอเตอร์แบบแม่เหล็กไฟฟ้าแบบคอลเลคเตอร์และแบบไม่มีแปรง พายโซมอเตอร์ และไดรฟ์ MEMS ในตัวสามารถใช้เป็นไมโครมอเตอร์ได้ บทความนี้จะเน้นที่มอเตอร์เพียโซอิเล็กทริก

ไมโครมอเตอร์ประเภทต่างๆ ถูกนำมาใช้ ทั้งนี้ขึ้นอยู่กับระดับของการย่อขนาด สำหรับระดับมหภาคที่ต้องการกำลังสูงในขนาดที่ค่อนข้างเล็ก จะใช้มอเตอร์แม่เหล็กไฟฟ้าขนาดเล็กและโซลินอยด์ สำหรับไมโครดีไวซ์ ไดรฟ์แบบรวมที่สร้างขึ้นโดยใช้เทคโนโลยี MEMS นั้นถูกใช้อย่างแพร่หลายในปัจจุบัน

ไดรฟ์ Piezo สูญเสียมอเตอร์แม่เหล็กไฟฟ้าในแง่ของพลังงานและไมโครมอเตอร์ MEMS - ในแง่ของระดับไมโครมินิ อย่างไรก็ตาม ข้อได้เปรียบหลักของไมโครพีโซมอเตอร์คือความเป็นไปได้ของการวางตำแหน่งโดยตรงด้วยความแม่นยำในระดับต่ำกว่าไมครอน นอกจากนี้ ไดรฟ์เหล่านี้ยังมีข้อดีอื่น ๆ อีกมากมายที่เหนือกว่าคู่แข่งทางแม่เหล็กไฟฟ้า

มอเตอร์ไฟฟ้าขนาดเล็กแบบแม่เหล็กไฟฟ้า (ตัวสะสม สเต็ปเปอร์ และแบบไม่มีแปรง) ได้มาถึงขีดจำกัดของการย่อขนาดแล้ว ตัวอย่างเช่น สเต็ปเปอร์มอเตอร์ A0820 ที่มีจำหน่ายทั่วไปมีเส้นผ่านศูนย์กลาง 8 มม. น้ำหนัก 3.3 กรัม และมีราคาประมาณ 10 ดอลลาร์ เครื่องยนต์ประเภทนี้ค่อนข้างซับซ้อนและมีชิ้นส่วนหลายร้อยชิ้น ด้วยขนาดที่เล็กลง กระบวนการประกอบจึงซับซ้อนยิ่งขึ้น และประสิทธิภาพของเครื่องยนต์ก็สูญเสียไปด้วย ในการม้วนขดลวดสเตเตอร์ คุณต้องใช้ลวดทินเนอร์ซึ่งมีความต้านทานสูงกว่า ดังนั้น ด้วยการลดขนาดของมอเตอร์ไมโครอิเล็กทริกของคอลเลคเตอร์ลงเหลือ 6 มม. จึงมีส่วนที่ใหญ่กว่ามากของอินพุต พลังงานไฟฟ้าเปลี่ยนเป็นความร้อนแทนที่จะเป็นพลังงานกล ในกรณีส่วนใหญ่ เพื่อให้ได้ไดรฟ์เชิงเส้นตามมอเตอร์ไฟฟ้า จำเป็นต้องใช้เกียร์เชิงกลและกระปุกเกียร์เพิ่มเติมที่แปลงการเคลื่อนที่แบบหมุนเป็นการแปลและให้ความแม่นยำในการกำหนดตำแหน่งที่ต้องการ ในเวลาเดียวกันขนาดของอุปกรณ์ทั้งหมดก็เพิ่มขึ้นทั้งหมดและพลังงานส่วนใหญ่ถูกใช้ไปเพื่อเอาชนะแรงเสียดทานในระบบส่งกำลังทางกล แผนภาพแสดงในรูปที่ 1 แสดงให้เห็นว่าสำหรับขนาดที่น้อยกว่า 7 มม. (เส้นผ่านศูนย์กลางตัวเรือนมอเตอร์) จะมีความได้เปรียบมากกว่าที่จะใช้มอเตอร์แบบเพียโซเซรามิกส์มากกว่ามอเตอร์แบบแม่เหล็กไฟฟ้า

ข้าว. 1. ต่ำกว่า 7 มม. มอเตอร์ piezo มีประสิทธิภาพมากกว่ามอเตอร์แม่เหล็กไฟฟ้า

ในปัจจุบัน หลายบริษัทมีความเชี่ยวชาญในการผลิตมอเตอร์เพียโซอิเล็กทริกเป็นจำนวนมาก บทความนี้กล่าวถึงผลิตภัณฑ์ของผู้ผลิตสองรายของตัวกระตุ้นแบบเพียโซอิเล็กทริก ได้แก่ German Physik Instrumente (PI) และ American New Scale Technologies การเลือกบริษัทไม่ใช่เรื่องบังเอิญ ปัจจุบันบริษัทอเมริกันผลิตมอเตอร์เพียโซที่เล็กที่สุดในโลก และบริษัทเยอรมันเป็นหนึ่งในผู้นำในภาคส่วนของไดรฟ์เพียโซสำหรับอุปกรณ์ที่มีความแม่นยำ มอเตอร์ Piezo ที่ผลิตโดยมีเอกลักษณ์เฉพาะตัว ลักษณะการทำงานและเพลิดเพลินไปกับชื่อเสียงที่คู่ควรในหมู่ผู้ผลิตอุปกรณ์กระบวนการและการวัดที่มีความแม่นยำ ทั้งสองบริษัทใช้โซลูชันที่เป็นกรรมสิทธิ์ของตน หลักการทำงานของเครื่องยนต์ของทั้งสองบริษัทรวมถึงการออกแบบนั้นแตกต่างกัน

การออกแบบและหลักการทำงานของ piezoelectric SQUIGGLE

ในรูป รูปที่ 2 แสดงการออกแบบและการทำงานของ SQUIGGLE piezo actuator จาก New Scale Technologies

ข้าว. 2. หลักการออกแบบและการทำงานของไมโครไดรฟ์ SQUIGGLE

พื้นฐานของไดรฟ์คือคัปปลิ้งสี่เหลี่ยมที่มีเกลียวในและลีดสกรู (ตัวหนอน) แผ่นตัวกระตุ้นแบบ Piezoceramic ติดตั้งอยู่ที่ด้านหน้าของปลอกโลหะ เมื่อใช้สัญญาณสองเฟสกับแอคทูเอเตอร์แบบเพียโซอิเล็กทริก การสั่นสะเทือนจะถูกสร้างขึ้น ซึ่งจะถูกส่งไปยังมวลของคัปปลิ้ง สำหรับการแปลงพลังงานไฟฟ้าเป็นพลังงานกลอย่างมีประสิทธิภาพมากขึ้น แอคทูเอเตอร์จะทำงานในโหมดเรโซแนนซ์ ความถี่ในการกระตุ้นขึ้นอยู่กับขนาดของ piezodrive และอยู่ในช่วง 40 ถึง 200 kHz การสั่นสะเทือนทางกลที่กระทำที่ขอบของพื้นผิวการทำงานสองด้านของคัปปลิ้งและสกรูทำให้เกิดแรงกดขณะหมุน (เช่น การหมุนฮูลาฮูป) แรงที่เกิดขึ้นทำให้แน่ใจได้ว่าการหมุนของเวิร์มสัมพันธ์กับฐานคงที่ - การมีเพศสัมพันธ์ เมื่อสกรูเคลื่อนที่ การเคลื่อนที่แบบหมุนจะถูกแปลงเป็น การเคลื่อนที่เชิงเส้น. ขึ้นอยู่กับการเปลี่ยนเฟสของสัญญาณควบคุม การหมุนของสกรูสามารถทำได้ทั้งตามเข็มนาฬิกาและทวนเข็มนาฬิกา

วัสดุที่ไม่ใช่แม่เหล็ก เช่น บรอนซ์ สแตนเลส ไททาเนียม ใช้เป็นวัสดุสำหรับสกรูและข้อต่อ เวิร์มคัปปลิ้งคู่แบบเกลียวไม่ต้องการการหล่อลื่นสำหรับการทำงาน

แอคทูเอเตอร์ Piezo แทบไม่เฉื่อย ให้การตอบสนองของคันเร่งที่ยอดเยี่ยม (การเคลื่อนไหวพร้อมอัตราเร่งสูงสุด 10 ก.) แทบไม่มีเสียงในช่วงเสียง (30 Hz - 15 kHz) ความแม่นยำในการจัดตำแหน่งสามารถทำได้โดยไม่ต้องใช้เซ็นเซอร์ตำแหน่ง - เนื่องจากการเคลื่อนไหวเกิดขึ้นโดยไม่ลื่นไถล (โดยที่ภาระของสกรูทำงานอยู่ในขอบเขตการทำงาน) และการเคลื่อนไหวเป็นสัดส่วนโดยตรงกับจำนวนสัญญาณพัลส์ที่ใช้ ไปยังแผ่นแอคทูเอเตอร์ แอคทูเอเตอร์ Piezo มีอายุการใช้งานเกือบไม่จำกัด ยกเว้นเมื่อเวลาผ่านไป เนื่องจากการสึกหรอของเฟืองสกรู ความแม่นยำของตำแหน่งอาจหายไปบางส่วน ไดรฟ์เพียโซสามารถทนต่อโหมดการบล็อกการเคลื่อนไหวได้เนื่องจากการใช้แรงเบรกที่เกินแรงฉุดลากของไดรฟ์ ในกรณีนี้จะเกิดการเลื่อนหลุดโดยไม่ทำให้ตัวขับสกรูเสียหาย

วันนี้ micromotors ซีรีส์ SQL ได้รับการยอมรับว่าเป็นมอเตอร์ไฟฟ้าที่ผลิตในปริมาณมากที่เล็กที่สุดในโลก

ข้าว. 3. การเขียนแบบการทำงานของ piezo motor อุตสาหกรรมซีรีย์ SQL

ลักษณะสำคัญของไดรฟ์ Piezo SQUIGGLE:

ขนาดที่ปรับขนาดได้ (สามารถรับไดรฟ์ที่ทำเองได้ด้วยขนาดที่ระบุ);
ขนาดไดรฟ์ขั้นต่ำ 1.55×1.55×6 มม.
ความเรียบง่ายของการออกแบบ (7 องค์ประกอบ);
ราคาถูก;
ความสามารถในการผลิตสูงของส่วนประกอบส่วนประกอบและการประกอบไดรฟ์
ตรง ไดรฟ์เชิงเส้นซึ่งไม่ต้องใช้เกียร์กลเพิ่มเติม
ความแม่นยำในการกำหนดตำแหน่งไดรฟ์ระดับไมครอน
การทำงานไม่มีเสียง
ทำงานกว้าง ช่วงอุณหภูมิ(–30...+70 °С).

พารามิเตอร์ของไมโครมอเตอร์ซีรีย์ SQL:

การใช้พลังงาน - 500 mW (เฉพาะในกระบวนการเคลื่อนย้ายแกน)
ความละเอียด - 0.5 ไมครอน
น้ำหนัก - 1.7 กรัม
ความเร็วในการเดินทาง - 5 มม. / วินาที (ภายใต้น้ำหนัก 100 กรัม)
แรงเคลื่อนที่ - มากกว่า 200 กรัม
ความถี่กระตุ้นของ piezoactuators - 116 kHz;
ความจุไฟฟ้าของแต่ละเฟสสี่เฟสของ piezodrive - 1.35 nF;
คอนเนคเตอร์ (สายเคเบิล) - ลูปพิมพ์ (6 ตัวนำ - 4 เฟสและ 2 ทั่วไป);
อายุการใช้งาน - 300,000 รอบ (ด้วยความยาวของกระดอง 5 มม.)
ช่วงการเคลื่อนที่เชิงเส้นของเกราะ:

– รุ่น SQL-3.4 - 10–40 = 30 มม. (40 มม. คือความยาวของลีดสกรู)

– รุ่น SQL-3.4 - 10–30 = 20 มม. (30 มม. คือความยาวของลีดสกรู)

– รุ่น SQL-3.4 - 10–15 = 5 มม. (15 มม. คือความยาวลีดสกรู)

การยึดไดรฟ์ - การเชื่อมต่อหน้าแปลนหรือการทดสอบแรงดัน

ตามคำสั่งของ New Scale Technologies ไดรเวอร์รวมสำหรับ piezodrives ของซีรี่ส์ SQL ได้รับการพัฒนา (รูปที่ 4) ดังนั้นผู้บริโภคจึงมีโอกาสใช้ชุดส่วนประกอบสำเร็จรูปเพื่อรับโมดูลเครื่องกลไฟฟ้าแบบ OEM ของตนเอง

ข้าว. 4. ชุดไมโครเพียโซแอคชูเอเตอร์รุ่น SQL สำหรับอุปกรณ์พกพา

IC ของไดรเวอร์ไดรฟ์ (รูปที่ 5) ประกอบด้วยตัวแปลงแรงดันไฟฟ้าและไดรเวอร์เอาต์พุตที่ขับโหลดแบบคาปาซิทีฟ แรงดันไฟขาเข้าคือ 3 V ระดับแรงดันไฟขาออกของเครื่องไฝจะสูงถึง 40 V

ข้าว. 5. ชิปไดรเวอร์ Piezo

แอพพลิเคชั่นสำหรับ SQUIGGLE piezo actuators

ไดรฟ์สำหรับเลนส์กล้องถ่ายภาพและวิดีโอ

หนึ่งในภาคส่วนที่ใหญ่ที่สุดสำหรับการใช้ไดรฟ์ไมโครไฟฟ้าคือกล้องดิจิตอลและกล้องวิดีโอ (รูปที่ 6) ไมโครไดรฟ์ใช้ในการควบคุมโฟกัสของเลนส์และการซูมด้วยเลนส์

ข้าว. 6. ต้นแบบออปติคัลซูมไดรฟ์สำหรับกล้องดิจิตอล

ในรูป 7 แสดงไดรฟ์พายโซ SQUIGGLE สำหรับใช้ในกล้องโทรศัพท์มือถือในตัว ไดรฟ์จะเลื่อนเลนส์ทั้งสองไปตามเส้นบอกแนวขึ้นและลง และให้ออโต้โฟกัส (ความยาวช่วงการซูมออปติก 2 มม.) และซูม (เลนส์เดินทางสูงสุด 8 มม.)

ข้าว. 7. รุ่นเลนส์ขับ SQUIGGLE สำหรับกล้องมือถือ

เครื่องจ่ายเข็มฉีดยาทางการแพทย์

ทั่วโลกมีผู้คนหลายร้อยล้านคนที่ต้องการการฉีดยาตามระยะเวลาที่กำหนด ในกรณีนี้ ตัวผู้ป่วยเองควรตรวจสอบเวลา ปริมาณ และทำตามขั้นตอนการฉีด กระบวนการนี้สามารถลดความซับซ้อนได้อย่างมากและทำให้ชีวิตของผู้ป่วยง่ายขึ้นหากมีการสร้างเครื่องจ่ายเข็มฉีดยาแบบตั้งโปรแกรมได้ (รูปที่ 8) ปั๊มเข็มฉีดยาที่ตั้งโปรแกรมได้สำหรับการฉีดอินซูลินได้ถูกนำมาใช้บนพื้นฐานของไดรฟ์ SQL piezo แล้ว เครื่องจ่ายประกอบด้วยโมดูลควบคุมไมโครคอนโทรลเลอร์ คอนเทนเนอร์พร้อมยาเตรียม กระบอกฉีดยา และไดรฟ์ควบคุม เครื่องจ่ายถูกควบคุมโดยโมดูลไมโครคอนโทรลเลอร์ที่ใช้พลังงานจากแบตเตอรี่ในตัว แบตเตอรี่เป็นแบตเตอรี่ลิเธียม โมดูลเครื่องจ่ายยาสามารถรวมเข้ากับเสื้อผ้าของผู้ป่วยและวางไว้ได้ เช่น ในบริเวณแขนเสื้อ ช่วงเวลาระหว่างการฉีดและปริมาณยาได้รับการตั้งโปรแกรมไว้สำหรับลูกค้าเฉพาะราย

ข้าว. 8. การใช้ไดรฟ์ในเครื่องจ่ายหลอดฉีดยาแบบตั้งโปรแกรมได้

ค่าขนาดยาเป็นสัดส่วนโดยตรงกับความยาวของการเคลื่อนไหวของแกนกระตุ้น

มันควรจะใช้ไมโครเข็มฉีดยากับยาป้องกันการกระแทก ที่สร้างขึ้นใน "เกราะอัจฉริยะ" ของทหาร ชุดป้องกัน นอกเหนือจากองค์ประกอบกำลังเสริม ยังมีเซ็นเซอร์ชีพจรในตัว เซ็นเซอร์อุณหภูมิ ความเสียหายทางกลเกราะสิ่งทอ การกระตุ้นของหลอดฉีดยาเกิดขึ้นทั้งที่ความคิดริเริ่มของนักสู้เองและตามคำสั่งจากหน่วยอิเล็กทรอนิกส์ที่สวมใส่ได้หรือผ่านช่องสัญญาณวิทยุจากเทอร์มินัลคำสั่งตามการอ่านเซ็นเซอร์เมื่อนักสู้หมดสติเช่นหลังจากได้รับบาดเจ็บหรือเป็น ผลจากการถูกกระทบกระแทก

มอเตอร์ที่ไม่ใช่แม่เหล็ก

เนื่องจากไดรฟ์ SQL piezo ไม่ได้ใช้วัสดุที่เป็นเหล็กหรือสนามแม่เหล็กไฟฟ้า มอเตอร์ประเภทนี้จึงสามารถใช้เพื่อสร้างอุปกรณ์วินิจฉัยทางการแพทย์ที่สวมใส่ได้ซึ่งเข้ากันได้กับวิธีการถ่ายภาพด้วยคลื่นสนามแม่เหล็ก ไดรฟ์เหล่านี้จะไม่รบกวนเมื่อวางไว้ในพื้นที่การทำงานของอุปกรณ์โดยใช้คลื่นแม่เหล็กไฟฟ้านิวเคลียร์ เช่นเดียวกับกล้องจุลทรรศน์อิเล็กตรอนแบบส่องกราดใกล้ ๆ กล้องจุลทรรศน์ที่มีการโฟกัสลำแสงไอออน ฯลฯ

ไมโครปั๊มในห้องปฏิบัติการ

บนพื้นฐานของ piezodrive สามารถสร้างไมโครปั๊มสำหรับการจ่ายของเหลวในอุปกรณ์การวิจัยในห้องปฏิบัติการ ข้อดีหลักของไมโครปั๊มของการออกแบบนี้คือความแม่นยำในการเติมสูงและการทำงานที่เชื่อถือได้

มอเตอร์สำหรับอุปกรณ์สูญญากาศ

ตัวกระตุ้นแบบเพียโซเหมาะสำหรับการสร้างอุปกรณ์เชิงกลที่ทำงานทั้งในสภาวะสุญญากาศสูงและสูงพิเศษ และให้ความแม่นยำในการวางตำแหน่งสูง (รูปที่ 9) วัสดุขับเคลื่อนมีการปล่อยก๊าซออกต่ำในสุญญากาศ เมื่อแอคชูเอเตอร์ทำงานในโหมดไมโครโมชั่น จะเกิดความร้อนเพียงเล็กน้อย

ข้าว. 9. ไดรฟ์สำหรับอุปกรณ์สูญญากาศตาม micromotor ซีรีส์ SQL

โดยเฉพาะอย่างยิ่ง เครื่องยนต์ดังกล่าวจะพบการใช้งานอย่างกว้างขวางในการสร้างกล้องจุลทรรศน์อิเล็กตรอนแบบส่องกราดรุ่นใหม่ แมสสเปกโตรมิเตอร์สแกนไอออน ตลอดจนในอุปกรณ์เทคโนโลยีและการทดสอบสำหรับอุตสาหกรรมอิเล็กทรอนิกส์ ในอุปกรณ์ที่ใช้ในเครื่องเร่งอนุภาค เช่น ซินโครตรอน

ไดรฟ์สำหรับอุปกรณ์แช่แข็ง

พารามิเตอร์เฉพาะของไดรฟ์เพียโซทำให้สามารถใช้งานได้มาก อุณหภูมิต่ำ. บริษัทได้ผลิตตัวเลือกไดรฟ์สำหรับการใช้งานเชิงพาณิชย์และพื้นที่ในอุณหภูมิต่ำแล้ว

ในปัจจุบัน บนพื้นฐานของ SQL micromotors ไดรฟ์ได้ถูกสร้างขึ้นสำหรับหน่วยการทำงานต่างๆ ในอุปกรณ์ห้องปฏิบัติการที่อุณหภูมิต่ำ เช่นเดียวกับไดรฟ์เชิงกลสำหรับปรับพารามิเตอร์ของกล้องโทรทรรศน์อวกาศ

ในรูป 10 แสดงตัวกระตุ้นแบบเพียโซสำหรับการทำงานที่อุณหภูมิฮีเลียมเหลว

ข้าว. 10. เวอร์ชันของตัวกระตุ้นแบบเพียโซสำหรับการทำงานที่อุณหภูมิตั้งแต่อุณหภูมิห้องถึง 4 K (ฮีเลียมเหลว)

การทำงานที่อุณหภูมิต่ำต้องใช้ความถี่และแอมพลิจูดของสัญญาณที่แตกต่างกันเพื่อกระตุ้นแอคทูเอเตอร์แบบเพียโซ

ชุดประเมินผล

New Scale Technologies ออกชุดทดสอบซึ่งประกอบด้วย: SQL piezo motor (ภาพที่ 11), แผงไดรฟ์, ซอฟต์แวร์, อินเทอร์เฟซคอมพิวเตอร์ และแผงควบคุมผู้ใช้ไดรฟ์ที่เป็นตัวเลือก

ข้าว. 11. ชุดประเมิน SQL Piezo

USB หรือ RS-232 สามารถใช้เป็นส่วนต่อประสานกับพีซีได้

ตัวกระตุ้น Piezo จากPI

Physik Instrumente (PI) บริษัทสัญชาติเยอรมัน (www.physikinstrumente.com/en) ก่อตั้งขึ้นในปี 1970 ปัจจุบันมีบริษัทในเครือในสหรัฐอเมริกา สหราชอาณาจักร ญี่ปุ่น จีน อิตาลี และฝรั่งเศส ภาคหลักคืออุปกรณ์สำหรับการวางตำแหน่งนาโนและให้การควบคุมการเคลื่อนไหวที่มีความแม่นยำสูง บริษัทเป็นหนึ่งในผู้ผลิตอุปกรณ์โปรไฟล์นี้ชั้นนำ ใช้โซลูชันที่จดสิทธิบัตรเฉพาะ ดังนั้น ไดรฟ์ PI จึงต่างจากไดรฟ์เพียโซส่วนใหญ่ รวมถึง SQUIGGLE ไดรฟ์ PI ให้การบังคับตรึงแคร่ตลับหมึกหลังจากหยุด เนื่องจากขาดการชดเชย อุปกรณ์เหล่านี้จึงมีความแม่นยำในการวางตำแหน่งสูง

การออกแบบและหลักการทำงานของ PI piezodrives

ในรูป 12 แสดงการออกแบบของ PI piezo motor

PILine คือการออกแบบไดรฟ์พายโซที่ได้รับการจดสิทธิบัตรซึ่งพัฒนาโดย PI หัวใจของระบบคือแผ่นเซรามิกเสาหินสี่เหลี่ยม - สเตเตอร์ซึ่งแบ่งออกเป็นอิเล็กโทรดด้านหนึ่ง อิเล็กโทรดด้านซ้ายหรือด้านขวาของแผ่นเซรามิกจะตื่นเต้นโดยพัลส์ที่มีความถี่หลายสิบและหลายร้อยกิโลเฮิรตซ์ ทั้งนี้ขึ้นอยู่กับทิศทางของการเคลื่อนไหว ปลายแรงเสียดทานอะลูมิเนียม (ตัวดัน) ติดอยู่กับแผ่นเซรามิก ให้การถ่ายโอนการเคลื่อนที่จากแผ่นสเตเตอร์แบบสั่นไปยังคลัตช์แรงเสียดทานของแคร่ตลับหมึก วัสดุแถบแรงเสียดทานให้แรงเสียดทานที่เหมาะสมที่สุดเมื่อจับคู่กับปลายอะลูมิเนียม

เนื่องจากการสัมผัสกับแถบแรงเสียดทาน ส่วนที่เคลื่อนที่ของไดรฟ์ (แคร่ตลับหมึก แท่นหมุน แท่นหมุนของกล้องจุลทรรศน์) จะถูกเลื่อนไปข้างหน้าหรือข้างหลัง ในแต่ละช่วงการแกว่งของเซรามิกสเตเตอร์ แคร่เลื่อนจะถูกเลื่อนไปหลายนาโนเมตร แรงผลักดันเกิดจากการสั่นสะเทือนตามยาวของแผ่นแอคทูเอเตอร์ ปัจจุบัน piezo actuators ล้ำเสียงสามารถให้การเคลื่อนไหวด้วยความเร่งสูงถึง 20 g และความเร็วในการเคลื่อนที่สูงถึง 800 mm/s! แรงขับเคลื่อนของมอเตอร์เพียโซสูงถึง 50 นิวตัน แอคทูเอเตอร์ PILine สามารถทำงานได้โดยไม่มีการป้อนกลับและให้ความละเอียด 50 นาโนเมตร

ในรูป 13 แสดงการออกแบบของ PILine piezoceramic stator

ข้าว. 13. การออกแบบเซรามิกสเตเตอร์ของตัวกระตุ้นแบบเพียโซ PILine

ในกรณีที่ไม่มีสัญญาณ ปลายของตัวดันจะถูกกดลงบนแถบแรงเสียดทาน และแรงเสียดทานที่กระทำบนเส้นขอบระหว่างส่วนปลายและคลัตช์เสียดทานจะช่วยให้การตรึงของแคร่ตลับหมึกแน่น

PILine - ชุดของตัวกระตุ้นแบบเพียโซพร้อมการเคลื่อนที่เชิงเส้น

PI ผลิตชุดตัวกระตุ้นแบบเพียโซเชิงเส้นโดยใช้เทคโนโลยี PILine พร้อมพารามิเตอร์การทำงานที่หลากหลาย ตัวอย่างเช่น พิจารณาคุณลักษณะเฉพาะของรุ่น P-652 (รูปที่ 14)

ข้าว. 14. การใช้งาน PILine P-652 piezo actuator (ลูกกอล์ฟอยู่ถัดจากลูกกอล์ฟเพื่อเปรียบเทียบ)

Piezo drive PILine P-652 สามารถใช้กับงาน OEM ที่ขนาดและน้ำหนักมีขนาดเล็ก โมดูลไดรฟ์ P-652 สามารถแทนที่ไดรฟ์มอเตอร์แบบเพลาโรตารี่แบบคลาสสิกด้วยเกียร์แบบกลไก เช่นเดียวกับระบบเชิงเส้นตรงอื่นๆ ไดรฟ์แม่เหล็กไฟฟ้า. การล็อครถด้วยตนเองเมื่อหยุดรถไม่ต้องใช้พลังงานเพิ่มเติม ไดรฟ์ถูกออกแบบมาเพื่อเคลื่อนย้ายวัตถุขนาดเล็กด้วยความเร็วและความแม่นยำสูง

มอเตอร์เพียโซขนาดกะทัดรัดพร้อมวงจรควบคุมในตัวสามารถเคลื่อนที่ได้สูงถึง 2.5 กรัม และความเร็วสูงสุด 80 มม./วินาที ในเวลาเดียวกัน ความแม่นยำในการวางตำแหน่งสูงของแคร่ตลับหมึกจะคงอยู่และเพียงพอ ระดับสูงถือกำลังที่เหลือ การมีอยู่ของการตรึงของแคร่ตลับหมึกช่วยให้สามารถใช้งานไดรฟ์ในตำแหน่งใดก็ได้ และรับประกันการตรึงตำแหน่งของแคร่ตลับหมึกหลังจากหยุดแม้จะอยู่ภายใต้โหลด วงจรไดรเวอร์ใช้พัลส์สั้นที่มีแอมพลิจูดเพียง 3 V เพื่อกระตุ้นแอคทูเอเตอร์แบบ piezo วงจรนี้ให้การปรับโหมดเรโซแนนซ์อัตโนมัติสำหรับขนาดเฉพาะของแอคทูเอเตอร์เซรามิก

ลักษณะสำคัญของมอเตอร์เพียโซเชิงเส้น P-652 PILine:

ต้นทุนการผลิตต่ำ
ขนาดมอเตอร์เพียโซ - 9.0×6.5×2.4 มม.
จังหวะการทำงานของแคร่ 3.2 มม.
ความเร็วในการเคลื่อนที่สูงถึง 80 มม. / วินาที;
ล็อคตัวเองเมื่อหยุด
MTBF - 20,000 ชั่วโมง

โมดูลขับเคลื่อนพร้อมคอนโทรลเลอร์ในตัว

PI ผลิตโมดูลควบคุม (คอนโทรลเลอร์) สำหรับไดรฟ์เพียโซ แผงควบคุมประกอบด้วยอินเทอร์เฟซควบคุม ตัวแปลงแรงดันไฟฟ้า และไดรเวอร์เอาท์พุตสำหรับการขับเคลื่อนแอคทูเอเตอร์แบบเพียโซเซรามิก ตัวควบคุมไดรฟ์ใช้รูปแบบการควบคุมตามสัดส่วนแบบดั้งเดิม ขึ้นอยู่กับเงื่อนไขการใช้งานของไดรฟ์ คอนโทรลเลอร์สามารถใช้ดิจิตอลหรือ ประเภทอนาล็อกการควบคุมตามสัดส่วน ในการควบคุมแอคทูเอเตอร์เองนั้น จะใช้สัญญาณไซน์ และฟีดแบ็คจากเซ็นเซอร์ตำแหน่งก็สามารถใช้ได้ PI ผลิตโมดูลสำเร็จรูปพร้อมเซ็นเซอร์ตำแหน่ง PI ได้พัฒนาและผลิตเซ็นเซอร์ตำแหน่ง capacitive สำหรับโมดูลแบบรวม (รูปที่ 15)

ข้าว. 15. โมดูลไดรฟ์ Piezo พร้อมแผงควบคุมในตัว

โหมดควบคุมแบบดิจิตอล (พัลส์)

โหมดการเคลื่อนไหวพัลส์เหมาะสำหรับการใช้งานที่ต้องการการเคลื่อนไหวเล็กน้อยด้วยความเร็วสูง เช่น กล้องจุลทรรศน์หรือระบบอัตโนมัติ มอเตอร์ถูกควบคุมโดยพัลส์ TTL 5V ความกว้างพัลส์กำหนดความยาวของขั้นตอนของมอเตอร์ ขั้นตอนการเคลื่อนไหวในโหมดนี้สูงถึง 50 นาโนเมตร ในการดำเนินการขั้นตอนดังกล่าว จะใช้พัลส์แรงดันไฟฟ้าที่มีระยะเวลาประมาณ 10 μs ระยะเวลาและรอบการทำงานของพัลส์ควบคุมขึ้นอยู่กับความเร็วของการเคลื่อนที่และขนาดของการเคลื่อนที่ของแคร่

โหมดควบคุมอนาล็อก

ที่ โหมดนี้สัญญาณแอนะล็อก ±10 V ใช้เป็นอินพุตควบคุมตำแหน่ง ปริมาณการเคลื่อนที่ของแคร่ในกรณีนี้เป็นสัดส่วนโดยตรงกับแอมพลิจูดของสัญญาณควบคุม

ขอบเขตการใช้งานสำหรับแอคทูเอเตอร์แบบเพียโซที่แม่นยำ:

เทคโนโลยีชีวภาพ
ไมโครแมนิพัลเตอร์;
กล้องจุลทรรศน์;
อุปกรณ์ห้องปฏิบัติการควบคุมคุณภาพ
อุปกรณ์ทดสอบสำหรับอุตสาหกรรมเซมิคอนดักเตอร์
มาตรวิทยา;
การทดสอบอุปกรณ์จัดเก็บข้อมูลดิสก์
R&D และ R&D

ข้อดีของ PILine อัลตราโซนิก piezo มอเตอร์:

ขนาดเล็ก. ตัวอย่างเช่น รุ่น M-662 ให้ระยะชัก 20 มม. โดยมีขนาดตัวเรือน 28 × 28 × 8 มม.
ความเฉื่อยเล็กน้อย. ทำให้เคลื่อนที่ได้ด้วยความเร็วสูง อัตราเร่งสูง และรักษาความละเอียดสูงไว้ PILine ให้ความเร็วในการเคลื่อนที่สูงสุด 800 มม./วินาที และอัตราเร่งสูงสุด 20 กรัม ความแข็งแกร่งของการออกแบบทำให้มีเวลาล่วงหน้าต่อขั้นสั้นมาก และมีความแม่นยำในการวางตำแหน่งสูงที่ 50 นาโนเมตร
ความหนาแน่นของพลังงานที่ดีเยี่ยม. ไดรฟ์ PILine ให้ประสิทธิภาพสูงโดยใช้พื้นที่น้อยที่สุด ไม่มีเครื่องยนต์อื่นใดที่สามารถให้อัตราเร่ง ความเร็ว และความแม่นยำที่เหมือนกันได้
ความปลอดภัย. โมเมนต์ความเฉื่อยขั้นต่ำพร้อมกับคลัตช์เสียดทานช่วยให้การทำงานปลอดภัย ไดรฟ์ดังกล่าวไม่สามารถทำลายและสร้างความเสียหายให้กับวัตถุโดยรอบอันเป็นผลมาจากการละเมิดโหมดการทำงาน ควรใช้คลัตช์เสียดทานมากกว่าเฟืองตัวหนอนในเครื่องยนต์ SQUIGGLE แม้จะมีความเร็วแคร่สูง แต่ความเสี่ยงที่จะเกิดความเสียหาย เช่น นิ้วของผู้ควบคุมนั้นน้อยกว่าไดรฟ์อื่นๆ มาก ซึ่งหมายความว่าผู้ใช้สามารถใช้ความพยายามน้อยลงเพื่อให้แน่ใจว่าไดรฟ์ทำงานอย่างปลอดภัย
ล็อครถอัตโนมัติ.
ความเป็นไปได้ของการทำงานของไดรฟ์ในสุญญากาศ.
ผู้เยาว์ EMP. แอคทูเอเตอร์ PILine ไม่สร้างสนามแม่เหล็กระหว่างการทำงาน และไม่มีวัสดุที่เป็นเฟอร์โรแมกเนติกในการก่อสร้าง
ความยืดหยุ่นสำหรับโซลูชัน OEM. ตัวกระตุ้น PILine สามารถจัดหาได้ทั้งแบบมีหรือไม่มีตัวเข้ารหัส นอกจากนี้ยังสามารถจัดหาส่วนประกอบไดรฟ์แต่ละตัวได้

ตัวกระตุ้นแบบเพียโซเชิงเส้น NEXLINE

NEXLINE piezo actuators ให้ความแม่นยำในการวางตำแหน่งที่สูงขึ้น การออกแบบไดรฟ์ประกอบด้วยแอคทูเอเตอร์หลายตัวที่ทำงานพร้อมกัน ต่างจากแอคทูเอเตอร์ PILine แอคทูเอเตอร์ในอุปกรณ์เหล่านี้ไม่ทำงานในโหมดเรโซแนนซ์ ในกรณีนี้ จะได้รับโครงร่างหลายรอบสำหรับการเคลื่อนย้ายแคร่เคลื่อนย้ายได้โดยใช้ตัวกดแอคทูเอเตอร์หลายตัว สิ่งนี้ไม่เพียงเพิ่มความแม่นยำของตำแหน่ง แต่ยังเพิ่มช่วงเวลาของการเคลื่อนไหวและการคงตัวของรถ ไดรฟ์ประเภทนี้ รวมทั้งไดรฟ์ PILine สามารถจัดหาได้ทั้งแบบมีหรือไม่มีเซ็นเซอร์ตำแหน่งแคร่ตลับหมึก

ข้อได้เปรียบหลักของซีรีย์ NEXLINE ของตัวกระตุ้นแบบเพียโซ:

ความละเอียดสูงมาก ถูกจำกัดด้วยความไวของตัวเข้ารหัสเท่านั้น ในโหมดการเคลื่อนไหวแบบแอนะล็อกโดยใช้เซ็นเซอร์ตำแหน่ง ความแม่นยำในการกำหนดตำแหน่งจะอยู่ที่ 50 นาโนเมตร (0.05 µm)
ทำงานกับโหลดสูงและแรงจับยึดขนาดใหญ่ของแคร่ตลับหมึก แอคทูเอเตอร์ของ NEXLINE สามารถให้แรงได้ถึง 600 นิวตัน การออกแบบที่เข้มงวดและการใช้ความถี่เรโซแนนซ์เรโซแนนซ์ในช่วงหลายร้อยเฮิรตซ์ทำให้การออกแบบสามารถยับยั้งการสั่นสะท้านจากอิทธิพลภายนอกได้ โหมดการทำงานแบบแอนะล็อกสามารถใช้อย่างแข็งขันเพื่อลดการสั่นสะเทือนและความกระวนกระวายใจของฐานไดรฟ์
สามารถทำงานได้ทั้งในโหมดลูปเปิดและด้วย ข้อเสนอแนะโดยเซ็นเซอร์ตำแหน่ง ตัวควบคุมดิจิตอล NEXLINE สามารถใช้สัญญาณบอกตำแหน่งจากตัวเข้ารหัสเชิงเส้นหรือเลเซอร์อินเตอร์เฟอโรมิเตอร์ และสำหรับความแม่นยำในการจัดตำแหน่งที่สูงมาก ให้ใช้สัญญาณตำแหน่งที่แน่นอนจากเซ็นเซอร์คาปาซิทีฟ
ช่วยให้แคร่ตลับหมึกมั่นคงเมื่อปิดเครื่อง
อายุการใช้งานยาวนาน - มากกว่า 10 ปี
แอคชูเอเตอร์ NEXLINE ไม่มีชิ้นส่วนที่เป็นเฟอร์โรแมกเนติก ไม่ได้รับผลกระทบจากสนามแม่เหล็ก และไม่ใช่แหล่งกำเนิดของรังสีแม่เหล็กไฟฟ้า
อุปกรณ์ทำงานได้มาก เงื่อนไขที่ยากลำบากสภาพแวดล้อมภายนอก ชิ้นส่วนแอคทูเอเตอร์ของ NEXLINE ทำจากเซรามิกสูญญากาศ NEXLINE ยังสามารถทำงานได้อย่างไม่มีที่ติเมื่อสัมผัสกับแสงอัลตราไวโอเลตอย่างหนัก
โครงสร้างทนทานมาก แอคทูเอเตอร์ของ NEXLINE สามารถทนต่อแรงกระแทกและการสั่นสะเทือนได้ถึงหลายกรัมระหว่างการขนส่ง

ความยืดหยุ่นในการออกแบบสำหรับ OEM

แอคทูเอเตอร์ของ NEXLINE มีให้เลือกในสามตัวเลือกการรวม ผู้ใช้สามารถสั่งซื้อมอเตอร์ OEM แบบสำเร็จรูป เฉพาะตัวกระตุ้นแบบเพียโซสำหรับมอเตอร์ที่ออกแบบเอง หรือระบบแบบเบ็ดเสร็จแบบเบ็ดเสร็จ เช่น แท่นหมุนแบบหลายแกนหรือไมโครหุ่นยนต์ประกอบที่มีองศาอิสระ 6 องศา ในรูป 16–19 แสดงตัวเลือกการใช้งานต่างๆ สำหรับอุปกรณ์กำหนดตำแหน่งแบบหลายแกนตามแอคทูเอเตอร์ PI piezo

บริษัทมีความเชี่ยวชาญในการพัฒนาและผลิตเซรามิกไมโครมอเตอร์สำหรับใช้ในอุปกรณ์ขนาดเล็ก นิว สเกล เทคโนโลยีส์ อิงค์ (www.NewScaleTech.com) ก่อตั้งขึ้นในปี 2545 โดยกลุ่มผู้เชี่ยวชาญที่มีประสบการณ์หลายสิบปีในการออกแบบแอคทูเอเตอร์แบบเพียโซอิเล็กทริก ต้นแบบเชิงพาณิชย์ตัวแรกของไดรฟ์ SQUIGGLE ถูกสร้างขึ้นในปี 2547 ไดรฟ์รุ่นพิเศษถูกสร้างขึ้นสำหรับการใช้งานใน สภาวะสุดขั้วสำหรับงานในสุญญากาศ ในการติดตั้งที่อุณหภูมิต่ำมาก และสำหรับการทำงานในบริเวณที่มีสนามแม่เหล็กไฟฟ้าแรงสูง

ในช่วงเวลาสั้นๆ มอเตอร์ Piezo ของ SQUIGGLE ถูกนำมาใช้กันอย่างแพร่หลายในอุปกรณ์ห้องปฏิบัติการนาโนเทคโนโลยี อุปกรณ์การประมวลผลไมโครอิเล็กทรอนิกส์ อุปกรณ์เทคโนโลยีเลเซอร์ อุปกรณ์ทางการแพทย์ อุปกรณ์การบินและอวกาศ การป้องกันภัย ตลอดจนอุปกรณ์อุตสาหกรรมและผู้บริโภค เช่น กล้องดิจิตอลและโทรศัพท์มือถือ โทรศัพท์

ไม่มีอะไรจะทำลายในมอเตอร์สามส่วน

เพื่อทำให้งานซับซ้อนขึ้น เราแยกลูปออก

มันถูกซ่อมแซมอย่างง่าย ๆ เพียงสามสายคือกราวด์ตรงกลาง
และเล็กน้อยเกี่ยวกับการทำงานของเครื่องยนต์เองอาจมีบางคนไม่ทราบ
Piezoplates ติดกาวบนวงแหวนโลหะที่มีขา
เมื่อแรงดันไฟฟ้าถูกนำไปใช้กับพวกเขาที่ความถี่เรโซแนนซ์ของชิ้นส่วนนี่คือสเตเตอร์ซึ่งจะเริ่มสั่น
ความถี่จะอยู่ที่ประมาณ 30 kHz ดังนั้นมอเตอร์อัลตราโซนิก
ขาดันโรเตอร์และโฟกัสเกิดขึ้น

บอร์ดมอเตอร์มีลักษณะเช่นนี้ แหล่งจ่ายไฟ DC-DC และอินเวอร์เตอร์ 2 เฟส สามสายกับมอเตอร์

เปรียบเทียบแค่มอเตอร์ไฟฟ้าไม่ใช่อัลตราโซนิก แคนนอนหน้าตาแบบนี้

การเดินสายมอเตอร์ USM มีการสัมผัสที่สำคัญอีกประการหนึ่ง
นี่คือพินที่สี่สำหรับปรับความถี่ของแหล่งจ่ายไฟ
ความจริงก็คือความถี่เรโซแนนซ์ของสเตเตอร์แตกต่างกันไปตามอุณหภูมิ
หากความถี่กำลังแตกต่างจากความถี่เรโซแนนซ์ มอเตอร์จะทำงานช้าลง
ต้องบอกว่ามีเพียงแคนนอนเท่านั้นที่รบกวนการปรับความถี่ ซิกมาไม่ได้โดยเฉพาะอย่างยิ่ง

ซิกม่ามีผู้ติดต่อสามราย

นี่คือ Canon อยู่ระหว่างการซ่อมแซม มี 4 สาย

โดยทั่วไปแล้ว เมื่อประกอบเลนส์ที่โรงงาน ความถี่ของแหล่งจ่ายไฟจะต้องปรับเป็นความถี่เรโซแนนซ์ของสเตเตอร์
ในกรณีนี้ การเปลี่ยนมอเตอร์แบบทื่อในระหว่างการซ่อมแซมเป็นไปไม่ได้ คุณต้องปรับความถี่

พื้นผิวมีความสวยงาม แต่โรเตอร์เหมือนที่มันเกาะติดเสียงแหลมและเครื่องยนต์หมุนได้ไม่ดี

วิธีสุดท้ายและการขัดเงาที่ได้ผลที่สุดด้วยกาวแปะบนกระจก

ปรากฎว่าไม่ใช่แม้แต่ความสะอาดของพื้นผิวที่สำคัญ แต่เป็นความเรียบ

ไม่มีการจำกัดความสมบูรณ์แบบ

วงเวียนนั้นง่ายต่อการเปลี่ยน

ลวดบัดกรีและหุ้มด้วย poxypol

มีความละเอียดอ่อนอย่างหนึ่งที่นี่ การยึดชิ้นส่วนได้รับการปรับปรุงโดยการเพิ่มความหนาของสเตเตอร์และเครื่องยนต์อาจไม่สตาร์ท
เราเอากาวส่วนเกินออก

สปริงสามารถสั้นลงได้ แต่จากนั้นแคลมป์จะเข้าใจยาก
ประกอบแล้วแบบว่า.

และการทดสอบ

มอเตอร์หมุนแยกกัน

พร้อมเกียร์หมุน

กระบอกเลนส์หมุน

นี้สำหรับการพัฒนาทั่วไปในการวัดแรงดันไฟฟ้าของเครื่องยนต์
แรงดันไฟสูงสุดถึง 19 โวลต์ มันกระทบอย่างไว

คุณรู้วิธีการตรวจสอบว่าสเตเตอร์ทำงานแยกจากกันหรือไม่?
จุ่มลงในน้ำและรับน้ำพุ ฉันไม่ได้ถอดมันออก และตอนนี้ฉันขี้เกียจเกินไปที่จะถอดแยกชิ้นส่วนเครื่องยนต์

และถึงกระนั้น เครื่องยนต์เหล่านี้ไม่สามารถซ่อมแซมได้ เพียงแค่เปลี่ยน
ยิ่งไปกว่านั้น หากคุณเปลี่ยนเลนส์บริจาคจากเลนส์ที่ชำรุด ไม่ทราบว่าเลนส์จะใช้ได้นานแค่ไหน

ขอให้โชคดีกับการถ่ายภาพ

7. ไมโครมอเตอร์แบบพีโซอิเล็กทริก

Piezoelectric micromotors (PMD) เป็นมอเตอร์ที่มีการเคลื่อนไหวทางกลของโรเตอร์เนื่องจากผลกระทบ piezoelectric หรือ piezomagnetic

การไม่มีขดลวดและความเรียบง่ายของเทคโนโลยีการผลิตไม่ใช่ข้อดีเพียงอย่างเดียวของมอเตอร์เพียโซอิเล็กทริก ความหนาแน่นพลังงานสูง (123 W/k จีที่ PMD และ 19 W/k จีสำหรับไมโครมอเตอร์ไฟฟ้าทั่วไป) ประสิทธิภาพสูง (ประสิทธิภาพทำลายสถิติ = 85% จนถึงตอนนี้) ความเร็วในการหมุนและแรงบิดที่หลากหลายบนเพลา ลักษณะทางกลที่ยอดเยี่ยม การไม่มีสนามแม่เหล็กที่แผ่รังสี และจำนวน ข้อดีอื่น ๆ ของมอเตอร์เพียโซอิเล็กทริกทำให้เราพิจารณาได้ว่าเป็นมอเตอร์ที่ขนาดใหญ่จะเข้ามาแทนที่ไมโครแมชชีนไฟฟ้าที่ใช้อยู่ในปัจจุบัน

§ 7.1. เอฟเฟกต์เพียโซอิเล็กทริก

เป็นที่ทราบกันดีว่าวัสดุที่เป็นของแข็งบางชนิด เช่น ควอตซ์ สามารถเปลี่ยนขนาดเชิงเส้นในสนามไฟฟ้าได้ เหล็ก นิกเกิล โลหะผสม หรือออกไซด์ของพวกมันยังสามารถเปลี่ยนแปลงขนาดได้เมื่อสนามแม่เหล็กโดยรอบเปลี่ยนแปลง แบบแรกเป็นวัสดุแบบเพียโซอิเล็กทริก ส่วนแบบหลังเป็นวัสดุแบบเพียโซแมกเนติก piezoelectric และ piezomagnetic มีความแตกต่างกัน

มอเตอร์เพียโซอิเล็กทริกสามารถทำจากวัสดุเหล่านี้หรือวัสดุอื่นๆ อย่างไรก็ตาม piezoelectric มากกว่ามอเตอร์แบบ piezomagnetic มีประสิทธิภาพมากที่สุดในปัจจุบัน

มีเอฟเฟกต์เพียโซอิเล็กทริกโดยตรงและย้อนกลับ ตรงคือรูปลักษณ์ ค่าไฟฟ้าเมื่อองค์ประกอบเพียโซอิเล็กทริกเสียรูป ย้อนกลับ - การเปลี่ยนแปลงเชิงเส้นของขนาดขององค์ประกอบเพียโซอิเล็กทริกด้วยการเปลี่ยนแปลงของสนามไฟฟ้า Jeanne และ Paul Curie ค้นพบเอฟเฟกต์เพียโซอิเล็กทริกเป็นครั้งแรกในปี 2423 บนผลึกควอทซ์ ต่อมาคุณสมบัติเหล่านี้ถูกค้นพบในสารมากกว่า 1,500 ชนิด ซึ่งเกลือโรเชลล์ แบเรียมไททาเนต ฯลฯ ถูกนำมาใช้กันอย่างแพร่หลาย เป็นที่ชัดเจนว่า มอเตอร์เพียโซอิเล็กทริก"งาน" กับเอฟเฟกต์เพียโซอิเล็กทริกแบบย้อนกลับ

§ 7.2. การออกแบบและหลักการทำงานของไมโครมอเตอร์เพียโซอิเล็กทริก

ปัจจุบันมีการออกแบบ PMD มากกว่า 50 แบบที่เป็นที่รู้จัก ลองพิจารณาบางส่วนของพวกเขา

แรงดันไฟฟ้าสลับสามเฟสถูกนำไปใช้กับองค์ประกอบเพียโซอิเล็กทริกคงที่ (PE) - สเตเตอร์ (รูปที่ 7.1) ภายใต้การกระทำของสนามไฟฟ้า จุดสิ้นสุดของ PE ซึ่งโค้งงอต่อเนื่องเป็นระนาบสามระนาบ อธิบายวิถีโคจรเป็นวงกลม หมุดซึ่งอยู่ที่ปลาย PE ที่เคลื่อนย้ายได้ จะโต้ตอบกับโรเตอร์อย่างเสียดทานและตั้งค่าให้หมุน

PMD ทีละขั้นตอนได้รับความสำคัญในทางปฏิบัติอย่างมาก (รูปที่ 7.2.) ตัวแปลงสัญญาณไฟฟ้า เช่น ในรูปแบบของส้อมเสียง 1 จะส่งการเคลื่อนที่แบบสั่นไปยังแกน 2 ซึ่งเคลื่อนที่โรเตอร์ 3 ด้วยฟันซี่เดียว เมื่อแกนหมุนกลับ ตีน 4 จะยึดโรเตอร์ให้อยู่ในตำแหน่งที่กำหนดไว้

พลังของโครงสร้างที่อธิบายข้างต้นไม่เกินหนึ่งในร้อยของวัตต์ ดังนั้นการใช้งานเป็นไดรฟ์พลังงานจึงเป็นปัญหาอย่างมาก สิ่งที่มีแนวโน้มมากที่สุดคือการออกแบบตามหลักการพาย (รูปที่ 7.3)

พิจารณาว่าเรือเคลื่อนที่อย่างไร ในช่วงเวลาที่ไม้พายอยู่ในน้ำ การเคลื่อนไหวของไม้จะเปลี่ยนเป็นการเคลื่อนที่เชิงเส้นของเรือ ในการหยุดระหว่างจังหวะ เรือจะเคลื่อนที่ตามแรงเฉื่อย

องค์ประกอบโครงสร้างหลักของเครื่องยนต์ที่พิจารณาคือสเตเตอร์และโรเตอร์ (รูปที่ 7.4) แบริ่ง 2 ติดตั้งอยู่บนฐาน 1 โรเตอร์ 3 ทำจากวัสดุแข็ง (เหล็ก เหล็กหล่อ เซรามิก ฯลฯ) เป็นทรงกระบอกเรียบ ส่วนสำคัญของ PMD คือระบบออสซิลเลเตอร์ไฟฟ้าที่แยกเสียงออกจากฐานและแกนของโรเตอร์ - ออสซิลเลเตอร์ (เครื่องสั่น) ในกรณีที่ง่ายที่สุด ประกอบด้วยแผ่นเพียโซอิเล็กทริก 4 ร่วมกับปะเก็นที่ทนต่อการสึกหรอ 5 ปลายแผ่นที่สองยึดกับฐานด้วยปะเก็นยางยืด 6 ที่ทำด้วยฟลูออโรพลาสต์ ยาง หรือวัสดุอื่นๆ ที่คล้ายคลึงกัน ออสซิลเลเตอร์ถูกกดลงบนโรเตอร์ด้วยสปริงเหล็ก 7 ซึ่งผ่านปะเก็นยางยืด 8 แล้วกดลงบนเครื่องสั่น สกรู 9 ใช้เพื่อควบคุมระดับการกด

เพื่ออธิบายกลไกการเกิดแรงบิด ให้เรานึกถึงลูกตุ้ม หากลูกตุ้มได้รับแจ้งการแกว่งในระนาบตั้งฉากร่วมกันสองระนาบ ดังนั้น ขึ้นอยู่กับแอมพลิจูด ความถี่ และเฟสของแรงที่ก่อกวน จุดสิ้นสุดของมันจะอธิบายวิถีโคจรจากวงกลมหนึ่งไปยังวงรีที่ยาวมาก ดังนั้นในกรณีของเรา หากใช้แรงดันไฟฟ้าสลับของความถี่หนึ่งกับเพลตเพียโซอิเล็กทริก ขนาดเชิงเส้นของมันจะเปลี่ยนแปลงเป็นระยะ: เพิ่มขึ้นหรือลดลง กล่าวคือ จานจะแกว่งตามยาว (รูปที่ 7.5, a)

เมื่อเพิ่มความยาวของจานปลายของมันพร้อมกับโรเตอร์ก็จะเคลื่อนที่ไปในทิศทางตามขวาง (รูปที่ 7.5, b) ซึ่งเทียบเท่ากับการกระทำของแรงดัดตามขวาง ซึ่งทำให้เกิดการสั่นสะเทือนตามขวาง การเปลี่ยนเฟสของการสั่นสะเทือนตามยาวและตามขวางนั้นขึ้นอยู่กับขนาดของเพลต ประเภทของวัสดุ ความถี่ของแรงดันไฟฟ้าที่จ่าย และในกรณีทั่วไปอาจแตกต่างกันไปจาก 0 °ถึง 180 ° ด้วยการเลื่อนเฟสอื่นที่ไม่ใช่ 0 o และ 180 o จุดสัมผัสจะเคลื่อนที่ไปตามวงรี ในขณะที่สัมผัสกับโรเตอร์จานจะส่งแรงกระตุ้นการเคลื่อนที่ (รูปที่ 7.5, c)

ความเร็วเชิงเส้นของการหมุนของโรเตอร์ขึ้นอยู่กับแอมพลิจูดและความถี่ของการกระจัดของปลายออสซิลเลเตอร์ ดังนั้นยิ่งแรงดันไฟจ่ายและความยาวขององค์ประกอบเพียโซอิเล็กทริกมากเท่าใด ความเร็วเชิงเส้นของการหมุนของโรเตอร์ก็ยิ่งมากขึ้นเท่านั้น อย่างไรก็ตาม เราไม่ควรลืมว่าด้วยการเพิ่มความยาวของเครื่องสั่น ความถี่ของการแกว่งของมันจะลดลง

แอมพลิจูดการกระจัดสูงสุดของออสซิลเลเตอร์ถูกจำกัดโดยความแข็งแรงสูงสุดของวัสดุหรือความร้อนสูงเกินไปขององค์ประกอบเพียโซอิเล็กทริก ความร้อนสูงเกินไปของวัสดุที่อยู่เหนืออุณหภูมิวิกฤต - อุณหภูมิ Curie - ทำให้สูญเสียคุณสมบัติของเพียโซอิเล็กทริก สำหรับวัสดุหลายชนิด อุณหภูมิของ Curie สูงกว่า 250 0 C ดังนั้นแอมพลิจูดการกระจัดสูงสุดจึงถูกจำกัดด้วยความแข็งแรงสูงสุดของวัสดุ โดยคำนึงถึงความปลอดภัยสองเท่า V P = 0.75 m / s จะถูกนำมา

ความเร็วเชิงมุมของโรเตอร์

โดยที่ D P คือเส้นผ่านศูนย์กลางของโรเตอร์

ดังนั้นความเร็วในการหมุนรอบต่อนาที

หากเส้นผ่านศูนย์กลางของโรเตอร์ D P \u003d 0.5 - 5 ซม. แล้ว n \u003d 3000 - 300 rpm ดังนั้นโดยการเปลี่ยนเฉพาะเส้นผ่านศูนย์กลางของโรเตอร์จึงสามารถเปลี่ยนความเร็วของเครื่องได้ในช่วงกว้าง

การลดแรงดันไฟฟ้าช่วยให้คุณสามารถลดความเร็วลงเหลือ 30 รอบต่อนาที ในขณะที่ยังคงรักษากำลังที่สูงเพียงพอต่อมวลของเครื่องยนต์ ด้วยการเสริมแรงสั่นสะเทือนด้วยแผ่นแซฟไฟร์ที่มีความแข็งแรงสูง สามารถเพิ่มความเร็วในการหมุนได้ถึง 10,000 รอบต่อนาที ทำให้สามารถขับรถได้โดยไม่ต้องใช้กระปุกเกียร์แบบกลไกในงานที่หลากหลาย

§ 7.3. การประยุกต์ใช้ไมโครมอเตอร์เพียโซอิเล็กทริก

ควรสังเกตว่าการใช้ PMD ยังคงมีอยู่อย่างจำกัด ปัจจุบัน piezodrive สำหรับผู้เล่นที่พัฒนาโดยนักออกแบบของสมาคม Elfa (Vilnius) และไดรฟ์ Piezoelectric สำหรับเพลาขับของเครื่องบันทึกวิดีโอที่สร้างโดยสมาคม Positron ได้รับการแนะนำสำหรับการผลิตแบบอนุกรม

การใช้ PMD ในอุปกรณ์บันทึกเสียงและวิดีโอทำให้เกิดแนวทางใหม่ในการออกแบบกลไกการขนส่งเทป เนื่องจากองค์ประกอบของชุดประกอบนี้เข้ากับเครื่องยนต์ได้อย่างเป็นธรรมชาติ กลายเป็นตัวถัง ตลับลูกปืน แคลมป์ ฯลฯ คุณสมบัติที่ระบุของมอเตอร์เพียโซอิเล็กทริกทำให้สามารถขับดิสก์ของผู้เล่นได้โดยตรงโดยการติดตั้งโรเตอร์บนเพลาของมัน บนพื้นผิวที่ออสซิลเลเตอร์ถูกกดอย่างต่อเนื่อง กำลังบนเพลาของเครื่องเล่นไม่เกิน 0.2 วัตต์ ดังนั้นโรเตอร์ PMD จึงสามารถทำจากทั้งโลหะและพลาสติก เช่น คาร์โบไลต์

เครื่องโกนหนวดไฟฟ้าต้นแบบ "Kharkov-6M" พร้อม PMD สองตัวที่มีกำลังรวม 15W ถูกสร้างขึ้น บนพื้นฐานของกลไกของนาฬิกาตั้งโต๊ะ "Slava" ได้มีการสร้างตัวแปรที่มีสเต็ปปิ้งมอเตอร์เพียโซ แรงดันไฟจ่าย 1.2 V ปริมาณการใช้กระแสไฟ 150 μA การใช้พลังงานต่ำช่วยให้คุณสามารถป้อนอาหารจากโฟโตเซลล์ได้

การติดพอยน์เตอร์และสปริงกลับเข้ากับโรเตอร์ PMD ทำให้สามารถใช้เครื่องยนต์เป็นเครื่องมือวัดทางไฟฟ้าขนาดเล็กและราคาถูกที่มีสเกลกลมได้

บนพื้นฐานของมอเตอร์เพียโซอิเล็กทริกเชิงเส้น รีเลย์ไฟฟ้าถูกสร้างขึ้นโดยใช้พลังงานตั้งแต่หลายสิบไมโครวัตต์ไปจนถึงหลายวัตต์ รีเลย์ดังกล่าวไม่สิ้นเปลืองพลังงานในสภาพการทำงาน หลังการใช้งาน แรงเสียดทานจะยึดหน้าสัมผัสให้อยู่ในสถานะปิดได้อย่างน่าเชื่อถือ

ห่างไกลจากตัวอย่างทั้งหมดของการใช้ PMD ที่ได้รับการพิจารณาแล้ว มอเตอร์ Piezo สามารถใช้กันอย่างแพร่หลายในออโตมาตะ หุ่นยนต์ ขาเทียม ของเล่นเด็ก และอุปกรณ์อื่นๆ

การศึกษามอเตอร์เพียโซอิเล็กทริกเพิ่งเริ่มต้นขึ้น ดังนั้นจึงไม่ได้เปิดเผยความสามารถทั้งหมดของพวกเขา กำลังสูงสุดของ MTD นั้นไม่จำกัดโดยพื้นฐาน อย่างไรก็ตาม พวกมันยังสามารถแข่งขันกับเครื่องยนต์อื่นๆ ในช่วงกำลังสูงสุด 10 วัตต์ สิ่งนี้เชื่อมโยงกับคุณสมบัติการออกแบบของ PMD ไม่เพียงเท่านั้น แต่ยังรวมถึงระดับการพัฒนาวิทยาศาสตร์และเทคโนโลยีโดยเฉพาะอย่างยิ่งด้วยการปรับปรุงวัสดุเพียโซอิเล็กทริก superhard และทนต่อการสึกหรอ ด้วยเหตุผลนี้ จุดประสงค์ของการบรรยายนี้มีขึ้นเพื่อเตรียมวิศวกรในอนาคตสำหรับการรับรู้ด้านเทคโนโลยีใหม่สำหรับพวกเขาก่อนที่จะเริ่มการผลิตทางอุตสาหกรรมของไมโครมอเตอร์เพียโซอิเล็กทริก

บ้าน » ซาลอน » มอเตอร์เพียโซอิเล็กทริกเชิงเส้นขนาดเล็ก Ultrasonic Motor Ultrasonic Piezo Motor RPM