Εργασίες και εφαρμογές τεχνολογίας πιεζοηλεκτρικών υπερήχων

Εργασίες και εφαρμογές τεχνολογίας πιεζοηλεκτρικών υπερήχων

Οι υπερηχητικοί κινητήρες εφευρέθηκαν το 1965 από τον V.V Lavrinko. Γενικά, γνωρίζουμε το γεγονός ότι η κινητήρια δύναμη δίνεται από το ηλεκτρομαγνητικό πεδίο στους συμβατικούς κινητήρες. Όμως, εδώ για να δώσουμε μια κινητήρια δύναμη, αυτοί οι κινητήρες χρησιμοποιούν το πιεζοηλεκτρική επίδραση στο υπερηχητικό εύρος συχνοτήτων, που κυμαίνεται από 20 kHz έως 10 MHz και δεν ακούγεται από τους φυσιολογικούς ανθρώπους. Ως εκ τούτου, ονομάζεται πιεζοηλεκτρική τεχνολογία USM. Η τεχνολογία υπερήχων χρησιμοποιείται από τους USM που χρησιμοποιούν την ισχύ δόνησης υπερήχων από ένα στοιχείο για τη λειτουργία τους.

Υπερηχητικός κινητήρας

Υπερηχητικός κινητήρας



Πριν συζητήσουμε λεπτομερώς για αυτήν την τεχνολογία πρέπει να γνωρίζουμε για τις πληροφορίες που αφορούν το αισθητήρες υπερήχων , πιεζοηλεκτρικοί αισθητήρες και πιεζοηλεκτρικοί ενεργοποιητές.




Πιεζοηλεκτρικός αισθητήρας

πιεζοηλεκτρικός αισθητήρας

Οι αλλαγές στις φυσικές ποσότητες όπως η πίεση, η δύναμη, το στρες και η επιτάχυνση μπορούν να μετρηθούν μετατρέποντάς τις σε ηλεκτρική ενέργεια. Οι συσκευές ή οι αισθητήρες που χρησιμοποιούνται για αυτήν τη διαδικασία ονομάζονται πιεζοηλεκτρικοί αισθητήρες. Και αυτή η διαδικασία ονομάζεται το πιεζοηλεκτρικό αποτέλεσμα . Εάν εφαρμοστεί τάση σε έναν κρύσταλλο, τότε θα ασκηθεί πίεση στα άτομα του κρυστάλλου προκαλώντας παραμόρφωση ατόμων που είναι 0,1% μόνο.



Αισθητήρας υπερήχων

Αισθητήρας υπερήχων

Αισθητήρας υπερήχων

Οι μορφοτροπείς που παράγουν υψηλή συχνότητα - συχνότητα από περίπου 20 kHz έως 10 MHz ηχητικά κύματα - και, αποδίδουν τον στόχο διαβάζοντας το χρονικό διάστημα μεταξύ της λήψης της ηχούς μετά την αποστολή του σήματος καλούνται ως αισθητήρες υπερήχων. Ως εκ τούτου, Οι αισθητήρες υπερήχων μπορούν να χρησιμοποιηθούν για την ανίχνευση εμποδίων και για να αποφευχθεί η σύγκρουση.

Πιεζοηλεκτρικός ενεργοποιητής

ενεργοποιητής πιεζο



Για τη λεπτή ρύθμιση των φακών μιας κάμερας, καθρέφτη, εργαλείων κατεργασίας και άλλου παρόμοιου εξοπλισμού απαιτείται ακριβής έλεγχος κίνησης. Αυτός ο ακριβής έλεγχος κίνησης μπορεί να επιτευχθεί από τους πιεζοηλεκτρικούς ενεργοποιητές. Το ηλεκτρικό σήμα μπορεί να μετατραπεί σε επακριβώς ελεγχόμενη φυσική μετατόπιση χρησιμοποιώντας έναν πιεζοηλεκτρικό ενεργοποιητή. Αυτά χρησιμοποιούνται για τον έλεγχο των υδραυλικών βαλβίδων και των κινητήρων ειδικής χρήσης.

Τεχνολογία πιεζοηλεκτρικών μηχανών υπερήχων

Απλά μπορούμε να ονομάσουμε την τεχνολογία υπερήχων ως αντίστροφη του πιεζοηλεκτρικού εφέ γιατί, στην περίπτωση αυτή, η ηλεκτρική ενέργεια μετατρέπεται σε κίνηση. Ως εκ τούτου, μπορούμε να το ονομάσουμε ως Piezoelectric USM Technology.


Το πιεζοηλεκτρικό υλικό που ονομάζεται Lead zirconate titanate and quartz χρησιμοποιείται πολύ συχνά για USMs και επίσης για πιεζοηλεκτρικούς ενεργοποιητές παρόλο που οι πιεζοηλεκτρικοί ενεργοποιητές είναι διαφορετικοί από τους USMs. Τα υλικά όπως το νιοβικό λίθιο και ορισμένα άλλα υλικά ενός κρυστάλλου χρησιμοποιούνται επίσης για USMs και πιεζοηλεκτρική τεχνολογία.
Η κύρια διαφορά μεταξύ των πιεζοηλεκτρικών ενεργοποιητών και USMs αναφέρεται ως η δόνηση του στάτη σε επαφή με τον ρότορα, ο οποίος μπορεί να ενισχυθεί με τη χρήση του συντονισμού. Το πλάτος της κίνησης του ενεργοποιητή κυμαίνεται μεταξύ 20 και 200 ​​nm.

Τύποι κινητήρων υπερήχων

Οι USM ταξινομούνται σε διαφορετικούς τύπους με βάση διαφορετικά κριτήρια, τα οποία είναι τα εξής:

Ταξινόμηση των USM με βάση τον τύπο λειτουργίας περιστροφής κινητήρα

  • Περιστροφικοί κινητήρες τύπου
  • Κινητήρες γραμμικού τύπου

Ταξινόμηση των USM με βάση το σχήμα του δονητή

  • Τύπος ράβδου
  • П σε σχήμα
  • Κυλινδρικό σχήμα
  • Τύπος δακτυλίου (τετράγωνο)

Ταξινόμηση με βάση τον τύπο του κύματος δόνησης

  • Τύπος μόνιμου κύματος - ταξινομείται περαιτέρω σε δύο τύπους:
  1. Μονοκατευθυντική
  2. Αμφίδρομος
  • Πολλαπλασιαστικός τύπος κυμάτων ή τύπος κυμαινόμενου κύματος

Εργασία των υπερήχων κινητήρων

Υπερηχητικός κινητήρας

Υπερηχητικός κινητήρας

Η δόνηση προκαλείται στον στάτορα του κινητήρα και χρησιμοποιείται για τη μεταφορά της κίνησης στον ρότορα και επίσης για τη διαμόρφωση των δυνάμεων τριβής. Η ενίσχυση και (μικρο) παραμορφώσεις του ενεργού υλικού χρησιμοποιούνται για την παραγωγή της μηχανικής κίνησης. Η μακρο-κίνηση του ρότορα μπορεί να επιτευχθεί με την διόρθωση της μικρο-κίνησης χρησιμοποιώντας τη διεπαφή τριβής μεταξύ του στάτορας και ο ρότορας .

ο υπερηχητικός κινητήρας αποτελείται από στάτορα και ρότορα. Η λειτουργία του USM αλλάζει τον δρομέα ή τον γραμμικό μεταφραστή. Ο στάτορας του USM αποτελείται από πιεζοηλεκτρικά κεραμικά για τη δημιουργία δονήσεων, ένα μέταλλο του στάτορα για την ενίσχυση της δημιουργούμενης δόνησης και ένα υλικό τριβής για επαφή με τον ρότορα.

Όποτε εφαρμόζεται τάση, δημιουργείται ένα κύμα κίνησης στην επιφάνεια του μετάλλου στάτορα που προκαλεί την περιστροφή του ρότορα. Καθώς ο ρότορας είναι σε επαφή με το μέταλλο στάτορα, όπως αναφέρεται παραπάνω - αλλά μόνο σε κάθε κορυφή του κύματος κίνησης - που προκαλεί την ελλειπτική κίνηση - και, με αυτήν την ελλειπτική κίνηση, ο ρότορας περιστρέφεται προς την αντίθετη κατεύθυνση προς ταξιδεύοντας κύμα.

Χαρακτηριστικά & πλεονεκτήματα της Ultrasonic Motors

  • Αυτά είναι μικρά σε μέγεθος και είναι εξαιρετικά σε απόκριση.
  • Αυτά έχουν χαμηλή ταχύτητα από δέκα έως αρκετές εκατοντάδες σ.α.λ. και υψηλή ροπή, και επομένως δεν απαιτούνται μειωτήρες.
  • Αυτά αποτελούνται από υψηλή ισχύ συγκράτησης και ακόμη και αν η τροφοδοσία είναι απενεργοποιημένη, δεν χρειάζονται φρένο και συμπλέκτη.
  • Είναι μικρά, λεπτά και έχουν μικρότερο βάρος σε σύγκριση με άλλους ηλεκτρομαγνητικούς κινητήρες.
  • Αυτοί οι κινητήρες δεν περιέχουν ηλεκτρομαγνητικό υλικό και δεν παράγουν ηλεκτρομαγνητικά κύματα. Έτσι, αυτά μπορούν να χρησιμοποιηθούν ακόμη και σε περιοχές με υψηλό μαγνητικό πεδίο καθώς αυτές δεν επηρεάζονται από το μαγνητικό πεδίο.
  • Αυτοί οι κινητήρες δεν έχουν γρανάζια και ένας ακουστικός κραδασμός συχνότητας χρησιμοποιείται για την οδήγηση αυτών των κινητήρων. Έτσι, δεν παράγουν θόρυβο και η λειτουργία τους είναι πολύ αθόρυβη.
  • Ακριβής έλεγχος ταχύτητας και θέσης είναι δυνατός με αυτούς τους κινητήρες.
  • Η σταθερά μηχανικού χρόνου για αυτούς τους κινητήρες είναι μικρότερη από 1ms και το έλεγχος ταχύτητας για αυτούς τους κινητήρες είναι λιγότερο βήμα.
  • Αυτοί οι κινητήρες έχουν πολύ υψηλή απόδοση και η απόδοσή τους δεν είναι ευαίσθητη στο μέγεθός τους.

Μειονεκτήματα των υπερήχων κινητήρων

  • Απαιτείται τροφοδοσία υψηλής συχνότητας.
  • Καθώς αυτοί οι κινητήρες λειτουργούν με τριβή, η αντοχή είναι πολύ μικρότερη.
  • Αυτοί οι κινητήρες έχουν χαρακτηριστικά στρέψης ταχύτητας-ροπής.

Εφαρμογές των Υπερήχων

  • Χρησιμοποιείται για την αυτόματη εστίαση του φακού της κάμερας.
  • Χρησιμοποιείται σε μικρές συσκευές χειρισμού χαρτιού και ρολόγια.
  • Χρησιμοποιείται για τη μεταφορά ανταλλακτικών μηχανών.
  • Χρησιμοποιείται για ξήρανση και καθαρισμό με υπερήχους.
  • Χρησιμοποιείται για την έγχυση λαδιού στους καυστήρες.
  • Χρησιμοποιείται ως οι καλύτεροι κινητήρες που είναι γνωστό ότι προσφέρουν υψηλές δυνατότητες για μικρογραφία εξοπλισμού.
  • Χρησιμοποιείται στη σάρωση μαγνητικής τομογραφίας μαγνητικής τομογραφίας στην ιατρική.
  • Χρησιμοποιείται για τον έλεγχο των κεφαλών δίσκου του υπολογιστή, όπως δισκέτες, σκληρούς δίσκους και μονάδες CD.
  • Χρησιμοποιείται σε πολλές εφαρμογές στους τομείς της ιατρικής, της αεροδιαστημικής και της ρομποτική .
  • Χρησιμοποιείται για τον αυτόματο έλεγχο της κυλιόμενης οθόνης.
  • Στο μέλλον, αυτοί οι κινητήρες ενδέχεται να βρουν εφαρμογές στους τομείς όπως η αυτοκινητοβιομηχανία, η νανο-τοποθέτηση, η μικροηλεκτρονική, Τεχνολογία Micro Electro Mechanical System και καταναλωτικά αγαθά.

Αυτό το άρθρο ασχολείται με τους πιεζοηλεκτρικούς κινητήρες υπερήχων, τους αισθητήρες υπερήχων, τους πιεζοηλεκτρικούς αισθητήρες, τους πιεζοηλεκτρικούς ενεργοποιητές, τη λειτουργία USMs, τα πλεονεκτήματα, τα μειονεκτήματα και τις εφαρμογές USMs εν συντομία. Για περισσότερες πληροφορίες σχετικά με τα παραπάνω θέματα, δημοσιεύστε τα ερωτήματά σας σχολιάζοντας παρακάτω.

Φωτογραφικές μονάδες: