TÓM Ắ ác động cơ điện truy n thống sử ụng hiện tượng cảm ng điện từ kh ng th đạt được độ ch nh xác c microm t, v vậy một giải pháp hữu ch l sử ụng hiện tượng iến ạng ch nh xác của vật l
arc sec ưới h nh tr nh l ±50 μ
Hyunpyo Shin; Jun-Hee Moon Design of a Double Triangular Parallel Mechanism for Precision Positioning and Large Force Generation” i áo n y tr nh y một thiết kế của một c p cơ cấu song song tam giác đ định vị ch nh xác v tạo ra l c lớn ghiên c u n y đã hướng đến việc x y ng một ộ ch nh xác m có th th c hiện s p xếp độ ph n giải ưới microm t, h nh tr nh h ng trăm microm t, v tạo ra l c h ng trăm wton ác cơ cấu chấp h nh áp điện được đưa v o sử ụng một cách chiến thuật đ tạo ra một cơ cấu song song với một cấu h nh tam giác đ i go i ra, khớp ản l đ n hồi được thiết kế v tối ưu hoá một cách c n thận 3 cơ cấu chấp h nh trong h m tam giác trong như l một ộ phát tri n, 2 ma trận ản đồ được t nguồn từ động học thuận v nghịch v các t nh toán số học l p đi l p lại tương ng ác ph n tử phần tử hữu hạn v các kết quả th c nghiệm đã ch ng minh r ng giai đoạn phát tri n với cấu h nh tam giác đ i đáp ng các yêu cầu của việc định vị ch nh xác v tạo ra l c lớn một cách đầy đủ
- ghiên c u thiết kế v m ph ng cơ cấu khuếch đại cho pi zo;
- hế tạo cơ cấu khuếch đại, ki m tra v đánh giá đ c t nh của cơ cấu th ng qua th c nghiệm;
- ghiên c u thiết kế thiết ị quay ch nh xác cao th o nguyên l stick-slip;
- hế tạo m h nh thiết ị quay ch nh xác cao;
- Tham khảo các cơ cấu khuếch đại đã được nghiên c u v sử ụng trên thế giới đ đưa ra thiết kế ph hợp của đ đ i;
- Sử ụng phần m m thương mại S W R S đ thiết kế cơ cấu khuếch đại v sử ụng phần m m thương mại SYS đ m ph ng ng suất của cơ cấu khuếch đại v đưa ra các th ng số tối ưu của cơ cấu;
- hế tạo thiết ị quay ch nh xác cao;
- Sử ụng phần m m thương mại M T đ đưa v o t n hiệu đi u khi n cho cơ cấu chấp h nh pi zo th ng qua car đi u khi n PC1711 v ộ khuếch đại điện áp THORLABS MDT694A;
- Thiết kế chương tr nh đọc xung từ nco r th ng qua vi đi u khi n DSP TMS320F28335 đ khảo sát vận tốc của thiết ị quay;
- Th c hiện th c nghiệm đ đánh giá đáp ng của thiết ị
Trong chương n y, s tr nh y một số cơ sở l thuyết nh m ng ụng v o việc giải quyết các vấn đ đ t ra trong luận văn như l l thuyết v vật liệu áp điện, khớp đ n hồi, v hiện tượng stick-slip ( nh-trượt )
2.1 1 i i thi u v hi n t ng p i n iện tượng áp điện hay c n gọi l hiệu ng áp điện (piezoelectricity – piezo effect – piezoelectric phenomenon) được đ cập lần đầu tiên v o năm 1817 ởi nh khoáng vật học R n ust a y người Pháp [11] iện tượng n y đã anh m hai nh vật l người Pháp l Pi rr uri v Paul- acqu s uri ch ng minh v o năm 1880 trong tinh th thạch anh, đá tua-ma-lin (tourmalin ), muối Rochelle (kali natri tactrat) Hankel đã đ xuất đ t tên l ‘piezoelectricity’ với ti n tố l ‘piezo-‘ được t nguồn từ tiếng y ạp l pi z in , có nghĩa l nhấn – pr ss iện tượng áp điện ngược được suy ra ng toán học từ nguyên l nhiệt động l c học cơ ản o a ri l ippmann đưa ra v o năm 1881 v ngay lập t c anh m nh vật l học người Pháp đã xác nhận ng th c nghiệm khẳng định s tồn tại của hiệu ng ngược v o cuối năm 1881 [12] iện tượng xảy ra như sau: người ta t m được một loại chất có t nh chất hóa học gần giống gốm (c ramic) v nó có hai hiệu ng thuận v nghịch, khi áp v o nó một trường điện th nó iến đổi h nh ạng v ngược lại khi ng l c cơ học tác động v o nó th nó tạo ra ng điện ó như một máy iến đổi tr c tiếp chuy n hóa từ điện năng sang cơ năng v ngược lại
iệu ng áp điện l hiệu ng thuận nghịch:
+ iệu ng áp điện thuận: ng điện được sinh ra o tác ụng của l c cơ học;
+ iệu ng áp điện nghịch: ng suất v l c căng được sinh ra khi áp v o vật
Cho mãi đến đầu thế kỷ XX, hiệu ng áp điện vẫn c n được nghiên c u ở trong các ph ng th nghiệm ng ụng th c tế đầu tiên của hiệu ng áp điện xuất hiện trong chiến tranh thế giới lần th nhất l ng l m thạch anh áp điện trong một thiết ị định vị vật ưới nước ng siêu m – th sonar , thạch anh áp điện được ng đ tạo ra sóng siêu m (P ang vin) v đ y được sử ụng như l một cảm iến
Trong những năm 1920, việc sử ụng thạch anh đ đi n khi n tần số cộng hưởng của ao động được đ xuất ởi một nh vật l học người M l W a y Trong suốt giai đoạn sau chiến tranh thế giới lần th nhất các ng ụng của hiện tượng áp điện được iết đến nhi u nhất l mic-cr , gia tốc kế, ộ chuy n đổi siêu m [11]
M c độ lớn điện áp, s thay đổi ho c l c nh của pi zo thường cần khuếch đại Vật liệu áp điện đã được đi u ch nh đ ph hợp với các ng ụng ác hiệu ng áp điện được sử ụng trong các ng ụng cảm iến, chẳng hạn như trong l c hay ịch chuy n cảm iến ác hiệu ng áp điện nghịch được sử ụng trong các ng ụng truy n động, các cơ cấu chấp h nh chẳng hạn như trong động cơ v các thiết ị ki m soát ch nh xác định vị, trong việc tạo ra m thanh v t n hiệu siêu m Trong thế kỷ 20 gốm áp điện v các loại vật liệu nh n tạo khác cho ph p các nh thiết kế đ sử ụng các hiệu ng áp điện v các hiệu ng áp điện ngược trong nhi u ng ụng mới hững vật liệu n y thường có độ n cao v trơ v m t hóa học v tương đối rẻ ti n đ sản xuất Th nh phần, h nh ạng v k ch thước của một nguyên tố gốm Pi zo có th được thay đổi đ đáp ng các yêu cầu mục đ ch cụ th
2.1.2 C c vật li u có ặc t nh p i n
- Trong t nhiên: thạch anh, đường mía, Collagen, Topaz, DNA, muối Rochelle, g và nhi u loại vật liệu khác
- Tinh th nhân tạo: Gallium orthophosphate (GaPO 4 ), Langasite (La 3 Ga 5 SiO 14 );
+ Barium titanate (BaTiO 3 ) – đây là vật liệu gốm áp điện được phát hiện đầu tiên;
+ Lead zirconate titanate (PbTi 1-x Zr x O 3 , 0
