LITERATURE REVIEW : PIEZOELECTRIC ACTUATOR
4.1. Bộ kích hoạt áp điện ngăn xếp
Thiết bị truyền động ngăn xếp bao gồm một số lượng lớn các lớp áp điện được ngăn cách bởi các lớp cách điện. Cùng một điện áp được áp dụng cho các đầu cuối của mỗi lớp
Hình 21 Piezoelectric actuator
Chúng ta có thể đưa ra nhiều giả định khác nhau để giảm bớt sự phức tạp của vấn đề và số lượng các biến liên quan:
1) Tất cả các biến dạng khác ngồi S
3 có thể được bỏ qua. 2) Tất cả các ứng suất ngoại trừ T
3 có thể được bỏ qua. 3) Điện trường chỉ tác dụng theo hướng 3.
4) Mật độ điện tích khác khơng duy nhất là D
3
(3.1) (3.2)
Hình 22 Các thơng số chính trong cấu hình ngăn xếp
Độ giãn dài x
i của lớp i
có độ dày t
sau đó có thể được viết:
(3.3) Trong đó:
(3.4) Độ giãn dài x
i sau đó được viết là:
(3.5) Vì các lớp nằm trong một chuỗi, nên tổng dịch chuyển X của cơ cấu chấp hành là tổng độ giãn dài của mỗi lớp:
Đặc biệt lưu ý là hành trình tự do (chuyển động của cơ cấu chấp hành khi khơng có ứng suất nào được tác dụng) và lực chặn (lực do cơ cấu truyền động tạo ra khi nó được giữ ở vị trí khơng biến dạng)
Hình 23 Đặc tính tĩnh của thiết bị truyền động ngăn xếp áp điện (XLi và FBi là hành trình tự do và lực chặn đối với điện áp Vi, i = 1, 2, 3)
4.2. Bimorph (bender) actuators .
Vật liệu áp điện cũng thường được tìm thấy ở dạng một lớp màng kép (xem Hình 30). Hướng phân cực của hai lớp là như nhau. Điện áp áp dụng cho các thiết bị đầu cuối
của lớp trên ngược lại với áp dụng cho lớp dưới.
Hình 24 Bộ kích hoạt áp điện Bimorph
Các điện áp đối nghịch này sẽ tạo ra sự giãn nở của lớp trên và sự co của lớp dưới. Vì hai lớp được dán lại với nhau, kết quả là ở dạng uốn. Tham số X là tổng độ uốn được tạo ra bởi cơ cấu chấp hành.
Hình 25 Nguyên tắc hoạt động của bimorph
Hình 26 Các thơng số chính trong cấu hình bimorph
Chúng ta có thể đưa ra một số giả định để giảm độ phức tạp và số lượng biến liên quan: 1) Tất cả các biến dạng ngoại trừ S1 có thể được bỏ qua.
2) Tất cả các ứng suất ngoại trừ T1 có thể được bỏ qua. 3) Điện trường chỉ tác dụng theo hướng 3.
4) Mật độ điện tích khác khơng duy nhất là D3.
Chúng ta có thể sử dụng các giả định này để đơn giản hóa các phương trình (3.1) và (3.2) để thu được:
(3.7) (3.8) Cho rằng tất cả các hệ số biến dạng áp điện là đối xứng, d 31=d13. Khi tất cả những điều này được tính tốn, tổng độ uốn tạo ra bởi bimorph có thể là bằng văn bản:
D3 d 31T1 e33T E3 S1 s11ET1 d13 E3
4.
Chuyển vị tĩnh lớn nhất và nội lực lần lượt là:
L
3.
F B
4.3. Stick-slip actuators.
Một bộ kích hoạt chống trượt có thể hoạt động ở hai chế độ khác nhau: một chế độ bước cho hành trình vĩ mơ (vài cm với vận tốc vài mm / giây) và một chế độ quét cho các vị trí vi mơ có độ phân giải cao (vài chục nanomet đến một vài micromet, với độ phân giải nanomet).
Hình 27 Nguyên tắc hoạt động ở chế độ bước [BRE 98]
Trong chế độ đầu tiên, một bước liên quan đến sự biến dạng chậm của bàn chân, tiếp theo là trở lại nhanh chóng trở lại theo hướng ngược lại. Trong giai đoạn chậm, khối lượng theo sau chuyển động của bàn chân nhờ ma sát “dính”, trong khi qn tính của nó ngăn cản nó sau giai đoạn quay trở lại nhanh chóng của chúng “trượt”. Khi một sự dịch chuyển của kích thước nhỏ hơn một bước được yêu cầu, bàn chân được biến dạng từ từ để tránh bất kỳ trượt ở tất cả. Đây là chế độ quét. Có thể sử dụng kết hợp hai chế độ này để có được khoảng cách dịch chuyển dài mà vẫn giữ được độ phân giải nanomet.
Tóm lại, cơ cấu truyền động chống trượt được đặc trưng bởi các điểm sau:
vời nhiễu loạn.
- Một sự đơn giản tuyệt vời đạt được thông qua sự kết hợp của hướng dẫn và lái xe chức năng.