Het aansturen van piëzo-actuatoren met lineaire versterkers, dat is toch even anders schakelen Eric J. Boere Field Application Engineer bij Apex Microtechnology, namens TOP-electronics
Piëzo-electriciteit Betekent elektriciteit als gevolg van druk L00d Zirkoon Titaan Oxide (PZT)
Energie omzetting Sensor Mechanische energie Elektrische energie Actuator
Piëzo-elektrische componenten Symbool
Piëzo-elektrische componenten Elektrisch equivalent
Piëzo-actuatoren ΔL V+ ΔL ( stroke / slag) tot wel 0.01%
Een variëteit aan Piëzo-actuatoren ΔL Stacks (stapels) V+ ΔL ( stroke / slag) tot wel 2%
Een variëteit aan Piëzo-actuatoren V+ Δr Koepelvormen
Een variëteit aan Piëzo-actuatoren V+ Buigers Δθ
Een variëteit aan Piëzo-actuatoren ΔD Buisvormig + V ΔL - Verplaatsing in zowel axiale als radiale richting
Voordelen van piëzo-elektrische actuatoren Elektrostatische bekrachtiging Er wordt geen magnetisch veld gegenereerd Ongevoelig voor beïnvloeding door magnetische velden Er is vrijwel geen vermogen nodig om permanente kracht uit te oefenen
Voordelen van piëzo-elektrische actuatoren Opwekking van grote krachten door relatief kleine actuator Piëzo-elektrische actuator Solenoid (elektromagnetische) actuator 35mm x 33mm 25000N 38mm x 64mm 80N
Voordelen van piëzo-elektrische actuatoren Geen bewegende delen Lange levensduur Weinig onderhoud Toepasbaar in vacuüm Functioneert goed bij cryogene temperaturen
Het creëren en controleren van beweging Elektrisch equivalent
Resonantie Impedantie Anti-resonantie Het creëren en controleren van beweging Elektrisch equivalent L R Cp C Frequentie
Het creëren en controleren van beweging Elektrisch equivalent
Verplaatsing Kracht Het creëren en controleren van beweging Kracht is proportioneel met voltage 0 Voltage V max 0 Voltage V max
Verplaatsing Verplaatsing Het creëren en controleren van beweging Verplaatsing ( stroke / slag) is proportioneel met lading 0 Voltage V max 0 Lading Q max
Het creëren en controleren van beweging Kracht is proportioneel met voltage Verplaatsing (slag) is proportioneel met lading Aanstuur-elektronica hangt dus af van toepassing. Gaat het om kracht of verplaatsing?
Piëzo-uitdagingen Piëzo-actuator gedraagt zich als elektrische capaciteit 1. Capacitieve belasting dreigt een aansturend circuit te destabiliseren 2. Hoge snelheden veroorzaken grote stromen 3. Reactieve belasting van de versterker leidt tot extra vermogensverlies Piëzo-actuatoren kunnen als generator functioneren.
1. Destabilisatie tgv capacitieve belasting? Tezamen met de uitgangsweerstand van de versterker veroorzaakt de capacitieve belasting een extra pool in de z.g. Bode plot.
Stabilisatie
Destabilisatie tgv capacitieve belasting? Tezamen met de uitgangsweerstand van de versterker veroorzaakt de capacitieve belasting een extra pool in de z.g. bode plot. In recente toepassingen is de capacitieve belasting zelfs dynamisch! Bijvoorbeeld: Industriële Inkjet printers Analytische apparatuur T&M apparatuur Dynamische capacitieve belasting maakt de ontstane pool een bewegend doel ; stabilisatie van de versterker is moeilijker geworden.
Een alternatief circuit voor capacitieve belastingen Spanningsterugkoppeling Verbeterde Howland Stroompomp
2. Stromen kunnen groot zijn
3. Vermogensverlies Voorbeeld 90V 45V Tr=2us Tf=2us
Voorzorgsmaatregelen m.b.t. het circuit Ter herinnering: piëzo-actuatoren kunnen als generators werken! Hoogspanningsvoeding _ +
Voorzorgsmaatregelen m.b.t. het circuit Ter herinnering: piëzo-actuatoren kunnen als generators werken! Hoogspanningsvoeding _ +
Voorzorgsmaatregelen m.b.t. het circuit Wat is de uitgangsimpedantie van de voeding? Hoe hoog is de uitgangsspanning in verhouding tot de maximale voedingsspanning van de operationele versterker? Hoogspanningsvoeding _ +
Zijn er vragen?
Bedankt voor uw aandacht! Voor meer informatie bent u meer dan welkom bij stand 26