澳大利亞Piezodrive,SCL 系列,堆棧式執(zhí)行器,帶全橋式應(yīng)變傳感器
150V 閉環(huán)堆棧執(zhí)行器
SCL 系列堆棧執(zhí)行器包括一個用于閉環(huán)控制和應(yīng)變監(jiān)測的全橋式應(yīng)變傳感器。堆棧執(zhí)行器采用陶瓷封裝，用于防潮，并涂有環(huán)氧樹脂涂層，以絕緣高壓線路并提供機(jī)械保護(hù)。SCL 促動器與?PiezoDrive PDu150CL?驅(qū)動器完美匹配，當(dāng)一起訂購時，該驅(qū)動器可以校準(zhǔn)到促動器。應(yīng)用包括：納米定位、顯微鏡、精密加工、振動控制、液壓泵、閥門和光學(xué)。
規(guī)格
| 一般規(guī)格 | |
| 驅(qū)動電壓 | -30V 至 +150V |
| 行程容差 | +/-15% |
| 長度公差 | +/- 0.1 毫米 |
| 磁滯現(xiàn)象 | <15% |
| 工作溫度 | 0 至 +70 攝氏度 |
| 工作濕度 | <40% 推薦 |
| 儲存溫度 | -25 至 +80 攝氏度 |
| 儲存濕度 | <40% 推薦 |
| 應(yīng)變計 | 全橋，350 歐姆 |
| 儀表系數(shù) | 2 |
| 電橋電壓 | <5 Vrms |
注意：
* 18mm 致動器上的應(yīng)變片電觸點靠近堆棧的末端，可能會接觸安裝表面。第 4 節(jié)中顯示了一個 18mm 長的致動器示例。為避免應(yīng)變片短路，建議使用球頭端?；蛘?，可以通過在訂貨代碼后加上 -Spacer 來在兩端添加 0.4mm 陶瓷墊片，例如 SCL050518-Spacer
安裝
堆棧執(zhí)行器不應(yīng)承受較大的拉伸載荷、分布不均的載荷、離軸載荷、彎矩或扭矩。為了減少安裝誤差，可以使用陶瓷或不銹鋼球端將堆棧執(zhí)行器連接到負(fù)載。還推薦使用彎曲機(jī)制。
適合低溫作的膠粘劑包括氰基丙烯酸酯，例如強(qiáng)力膠凝膠，以及通用的雙組分環(huán)氧樹脂，例如 Loctite 3430。在需要散熱或在高溫下運行的應(yīng)用中，建議使用 Loctite 9466。
最大推薦拉伸載荷為鎖緊力的 10%。在需要雙向力或高速運動的應(yīng)用中，建議使用大于最大拉伸載荷的預(yù)緊力。這保證了促動器始終處于壓縮狀態(tài)。建議的最大預(yù)緊力為鎖緊力的 50%。
應(yīng)變計
應(yīng)變片是一個 350 歐姆全橋布置，由兩個 90 度應(yīng)變花構(gòu)成。與壓電膨脹方向?qū)R的應(yīng)變元件標(biāo)記為 +ε 度，90 度元件表示為 –νε。之所以采用這種約定，是因為正應(yīng)變 +ε 由于泊松比 （ν).
感應(yīng)差分電壓VS對于雙變量元件，全橋為 [1，?2]VS=12VeGFε(1+ν)哪里Ve是激勵電壓（例如 5V），GF 是應(yīng)變系數(shù)（例如 2），ε是應(yīng)變，而ν是泊松比（PZT5H 為 0.34）。對于 0.1% 的滿量程應(yīng)變，預(yù)期的電橋電壓為 6.7 mV。
PDu150CL?放大器模塊在 0.1 Hz 至 100 Hz 范圍內(nèi)具有 3 uVrms 的輸入?yún)⒖荚肼?。因此，?yīng)變測量噪聲的預(yù)測標(biāo)準(zhǔn)差為σ=3μV6.7毫伏=0.045滿量程的 %即 6σ- 分辨率?[1]?為 100 Hz 帶寬時滿量程的 0.26%。例如，SCL050509 和?PDu150CL?放大器模塊的閉環(huán)分辨率約為 25nm（峰峰值），帶寬為 100 Hz。
推薦驅(qū)動程序
PDu150CL?驅(qū)動程序模塊（版本 5 或更高版本）提供開環(huán)或閉環(huán)作所需的所有功能。連接圖如下圖所示。
連接后，對模塊進(jìn)行校準(zhǔn)，以便執(zhí)行器的全范圍擴(kuò)展產(chǎn)生 +10V 傳感器輸出。然后，該模塊可以切換到閉環(huán)，其中 0V 至 10V 輸入產(chǎn)生零，到執(zhí)行器的全范圍擴(kuò)展。
當(dāng)執(zhí)行器和?PDu150CL?驅(qū)動器一起訂購時，可以要求進(jìn)行工廠校準(zhǔn)。默認(rèn)情況下，應(yīng)變片經(jīng)過校準(zhǔn)，因此 0V 至 +150V 執(zhí)行器電壓產(chǎn)生 0V 至 +10V 傳感器信號。在閉環(huán)中，全行程由 +10V 輸入信號產(chǎn)生，但是，閉環(huán)中的最大推薦輸入為 9V。這為控制器留下了一些“空間”，以補(bǔ)償由于溫度降低或執(zhí)行器老化等原因而減少的致動器行程。執(zhí)行器在未安裝狀態(tài)下進(jìn)行校準(zhǔn)，因此安裝后應(yīng)檢查校準(zhǔn)，并在必要時進(jìn)行調(diào)整。
球頭
SCL 堆棧執(zhí)行器可配備球端，以改善負(fù)載分布并減少使用過程中的彎曲?？梢酝ㄟ^在訂貨代碼中添加以下后綴之一來指定一個或兩個球頭：-TBE（頂部球端）、-BBE（底部球端）或 -2BE（兩個球端）。例如 SCL050509-2BE。
| 執(zhí)行器橫截面 | 半球直徑 | 額外長度 |
| 5 x 5 毫米 | 5 毫米 | 每個球端 2.5 mm |
| 7 x 7 毫米 | 7 毫米 | 每個球端 3.5 mm |
安裝杯可用于 5 mm 和 7 mm 半球。
| 訂購代碼 | 西裝 Hemisphere | 外徑 | 額外長度 |
| SCUP5的 | 5 毫米 | 5 毫米 | 每杯 0.56 毫米 |
| SCUP7的 | 7 毫米 | 7 毫米 | 每杯 0.78 毫米 |
中風(fēng)
當(dāng)堆疊平動器驅(qū)動剛性彈簧時，范圍會減少系數(shù)kpkp+kL哪里kp是平動電機(jī)剛度，而kL是載荷剛度。
也可以通過約束端板來減少行程，例如通過將促動器粘合到堅硬的底座上。這種影響在長度小于寬度兩倍的致動器中最為明顯。
電容
促動器電容是在室溫下測得的小信號電容。由于磁滯，有效電容隨著施加的電壓而增加。當(dāng)滿量程工作時，有效電容大約是小信號電容的 1.5 倍。電容也隨溫度的增加而增加。溫度升高約 50 °C 將使有效電容增加一倍。
運行過程中的溫升是由于金屬層中的電阻加熱、機(jī)械摩擦和磁滯造成的能量損失。產(chǎn)生的熱量通過表面對流和通過端板的傳導(dǎo)消散。
由于熱傳導(dǎo)，當(dāng)工作頻率持續(xù)超過約 500 Hz 時，建議使用平端板。具有較大橫截面積的執(zhí)行器可提供更好的熱傳導(dǎo);但是，這些也需要更高的驅(qū)動電流。
SCL 系列執(zhí)行器可在高達(dá) 70 攝氏度的溫度下運行?？筛鶕?jù)要求提供具有更高溫度范圍的版本。
運行期間的實際溫升取決于許多因素，包括連接結(jié)構(gòu)的熱阻、通過執(zhí)行器的氣流以及驅(qū)動信號的大小和波形。作為溫度上升的指標(biāo)，下表列出了當(dāng)由 150 Vp-p 正弦
波驅(qū)動時，SCL 執(zhí)行器的溫度升高 25 度的大致頻率。
| 執(zhí)行器橫截面 | 10 攝氏度上升 | 25 攝氏度上升 |
| 5 x 5 毫米 | 600 赫茲 | 1.5 赫茲 |
| 7 x 7 毫米 | 500 赫茲 | 3 kHz |
以上數(shù)字假設(shè)工作頻率低于致動器和連接結(jié)構(gòu)的第一諧振頻率。在諧振頻率附近可以產(chǎn)生更多的熱量。
尺寸
總堆疊尺寸基于規(guī)格中列出的陶瓷的寬度和長度。包括線材和應(yīng)變片在內(nèi)的總寬度尺寸比陶瓷寬 2.3 毫米。
