Hareket halindeki Piezo’lar: Teknolojinin temelleri, motorlar ve dahası - I

piezoelektrik-kuvvet-sensoruPiezoelektrik etkisi, piezoseramik adı verilen malzemelerin baskı kuvveti altında elektrik yükü üreterek tepki vermesidir. Bu etki kullanılarak üretilen piezomotorların sayısı pek çok uygulamada gün geçtikçe artıyor. 

1881’de Pierre ve Jacques Curie, quartz kristalinin stres altında elektrik alan ve elektrifiye edildiğinde de hareket yarattığını gözlemledi.  Bugün sinyal ya da hareket üretmek üzere bu malzemeleri kullanan teknolojiler, Yunanca piezein (baskı) kelimesinden gelen piezo olarak adlandırılmakta. Modern piezo elementler plumbum, zirkonat ve titanate (PZT) tozları sıkıştırılıp, pişirilerek ve elektronik bağlantılar yerleştirilerek kullanılıyor. Piezoelektrik kuvvet sensörleri, osilasyon, darbe ya da yüksek hızlı sıkıştırma ya da germe gibi dinamik kuvvetlerin ölçümünde kullanılıyor.

 

Piezoelektrik algılayıcıya uygulanan herhangi bir kuvvet, malzemenin atomik yapısında yüklerin ayrılmasına yol açıyor ve elektrostatik voltaj çıkışı oluşturuyor.

piezoelektrik kafesler

Bir piezomotor, içindeki piezeoelektrik malzemelerin üzerine elektrik alan uygulandığında ortaya çıkan şekil değişikliğini harekete çeviren bir elektrik motorudur. Genellikle küçük olan bu motorlar pek çok farklı uygulamada kullanılır ve konvansiyonel motorlara göre dijital kamera odaklama mekanizmalarında, endüstriyel valflerde, oyuncaklarda ve askeri uygulamalarda minyatürlüklerine rağmen daha iyi performans ve yüksek verim sağlarlar. Dört farklı tipi vardır:

simple piezomotor• Basit, tek elemanlı piezomotorlar gelen voltaja göre oransal bir hareket sağlar. Tipik olarak kristalin rezonans frekansonda çalıştırılır. Tip versiyonları  dağıtım ve tarama işleri için kullanılır. Kesme versiyonları küçük hareketle yüksek yanal kuvvet uygular ve çok eksenli operasyonlarda kullanılmak üzere ayarlanabilir. Seri tepki li istif versiyonları da yüksek kuvvet uygulaması gereken yerler için uygundur.

• Eğintili piezomotorlar ise basit tipi gibi çalışır ama hareket amplifikatörleri ile uzun ve düzgün strok sağlanabilir (birkaç mm uzunluğunda bile)

• Durağan dalga piezomotorları – bir diğer adı ultrasonik piezomotorlar — lineer ve döner versiyonları yapılabilir. Statorun yüksek frekanslı osilasyonu için güç aktarmak üzere yüksek hız, seri tepki (mili saniye mertebesinde) sağlayabilirler. Hareket kızak ya da rotora sürtünme ile aktarıldığı için çözünürlük 40 nm civarındadır. 

 • Döner tip ultrasonik piezomotorlarda iticiler bir piezorezonatöre titreşim kabuğu ile bağlanmıştır. Ultrasonik radyal, kararlı dalga rezonatörde elektriksel olarak ikazlanır ve radyusta itici hareketi oluşturacak şekilde radyal olarak iletilir. 

Elastikliklerinden dolayı iticiler ringin yarıçapına ortogonal yönde aynı frekansla titreşir (faz kayması olabilir). Iki ortogonal hareketin süperpozisyonu iticinin eliptik hareketini sağlar. İticiler rotora karşı yayla yüklendiklerinden, itici temas alanında sürtünme ile hareketleri rotorun dönmesine neden olur. 

• Lineer ultrasonik piezomotorlarda piezo elementler titreşimi oluşturan araca ortogonal olarak bağlanmıştır. Titreşim, bağlı bir vida ile doğrusal hareket aktüatörünüe iletilir.

Tipik olarak piezoelektrik elementlere KHz seviyesinde iki kanallı sinüzaoidal ya da kare ultrasonik dalga uygulanır. Bu dalganın frekansı, vidanın  ilk eğilme rezonansına denk gelir – vida üzerinde orbital hareket için.    

• Piezo stepmotorlar farklı evrelerde farklı kristal serilerini dönüşümlü olarak kullanır. Kristallerin koordinasyonu “tırtıl bacakları” şeklinde düzenlenmeleriyle sağlanır. Bu stepmotorlar pikometre çözünürlüğünde çok farklı sınıf ve stroklarde tasarlanmıştır.

• Döner piezo stepmotorlar da kristal serilerinin (motor şasesine ya da statora tutturulmuştur) dönüşümünü kilitli ve tahrik modları ile sağlarlar. Kısaca bir grup kristal aktüatör rotorunu kilitlemek üzere çalışır, ikinci bir grup ise tetikleneren içinci bir grubu ileri itmek üzere kullanılır. Sırasıyla kristal grupları serbest bırakılır ve kilitli gruplar ilk pozisyonuna döner.

• Lineer piezo stepmotorlarda da kristal serileri  (motor şasesine ya da statora tutturulmuştur) kilitli ve tahrik modları ile hareket ettirilir. Tipik olarak bir grup kristal tahrik modundayken diğerleri kilitleme çevrimindedir. Bunlar arasına sıkıştıkları paralel yüzeyler arasında itme kuvveti oluşturur ve lineer hareketi oluşturur. Seri kristal distorsiyonu (dolayısıyla tepkimesi) steplerin saniyede 100 cm hızlar için MHz seviyesini aşan frekanslarda yapılmasını sağlar. 

ultrasonik piezomotor

Adaptasyon: http://insidepenton.com/machinedesign/nl/Micromo-PiezoMotors.pdf 

Share
Powered by Bullraider.com
   

Twitter'da takip et  

   

Aylık Bülten  

Teknik Bülten

Ayın konusu ile ilgili, makale, bağlantı, yorum, reklam, tanıtım. Yayınlansın dediğiniz ne varsa gönderin. Tecrübe ve katkılarınız bizi memnun eder.  

Telemetri

Bugün uzaktaki makina ve ekipmanlarınızla konuştunuz mu?

Onları dinleyin! Söyleyecekleri şeyler önemli olabilir.

Makinaların genelde söyleyecekleri çok şey vardır ama gerekli ses ve görüntü ekipmanları ile donatılmamıştır. Telemetrik sistemleri kullanarak onları dinleyebilir, ölçülebilir her şey hakkında bilgi alabilirsiniz.

Telemetri deyince tam neyi kastediyoruz?  Devamını oku...

Veri Güvenliği

Kablolu sistemler kapalı alanda çalıştıkları için veri güvenliği açısından daha üstün gözükmelerine rağmen, gerçek tam da böyle değildir. GSM/GPRS ağı üzerinde çalışan telemetrik modüller Devamını oku...

RF Sistemler

Radyo dalgaları uzayda hareket eden ve pek çok iletişim sisteminin temelini oluşturan elektromanyetik dalgalardır. Değişen frekansları ile radyo yayınlarının yanı sıra kablosuz cihazlarda, telefon, televizyon, radar, navigasyon ve telemetrik sistemlerde kullanılmıştır.

Radyo dalgalarında frekans belirleyici özelliktir. Kısa dalgaların

Devamını oku...

Telemetrik Takip Uygulama Örnekleri

Asagıdaki uygulama örnekleri TURA Teknoloji Danışmanlık'ın gönderdiği uygulama örneklerinden seçilmiştir. Detaylar için www.turaconsulting.com 

Uzaktan Tank İzleme Sistemleri

Her geçen gün firmaların LNG (sıvılaştırılmış doğal gaz) depolama tanklarını İzleme taleplerinde artış olmaktadır. Bu tankların çoğu ya erişimi uzak bir yerde ya da şehir dışında bulunmaktadır. Bazı yerlerde ise bulunan tank sayısı birden fazla olabilmektedir.

Telemetri modülleri, Devamını oku...

   
Real-time visitors monitor and live stats
© MUHENDIX.Com 2012, Tum hakları saklıdır.