Пьезоэлектрический преобразователь перемещения дискретного действия

 

ОПИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

Союз Советских

Социалистических

Республик

fsn94 7934 (61) Дополнительное к авт. свид-ву(22) Заявлено Qj. Q3 ° 78(21) 2588549/18-25 с присоед :нением заявки ¹â€” (23) Приоритет

Опубликовано30. 07. 82.Бюллетень ¹ 28

Дата опубликования описания 30 . 07 . 82

311М Кп з

Н 01 4 41/08

Государственный комитет

СССР ио делам изобретений и открытий (53) УДК 537. 228..1(088.8) (72) Авторы изобретения

f0.A. Едигарян и A.Ã. менко У (71) Заявитель (54) ПЬЕЗОЭЛЕКТРИЧЕСКИЙ ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ ПЕРЕМЕЩЕНИЯ

ДИСКРЕТНОГО ДЕЙСТВИЯ

1 2

Изобретение относится к точному приборостроению и может быть использовано для осуществления прецизионных линейных и угловых микроперемещений (программных и непрограммных) в узлах оптико-механических и оптикоэлектронных приборов, а также в точном станкостроении, машиностроении и в других областях техники в качест- 10 ве силового исполнительного органа высокоточных дискретных систем при- . водов микроперемещений и микропередач.

Известны пьезоэлектрические преобразователи линейных перемещений диск- 15 ретного действия, представляющие со бой, например, пьезокерамическую трубку с нанесенными на внутренних и наружных поверхностях управляющими электродами или пакет пьезоэлементов (1).

Недостаток известного преобразователя состоит в малом значении и нестабильности величины тягового усилия.

Известен пьезоэлектрический преобразователь перемещения дискретного действияг выполненный в виде пакета, собранного из отдельных пьезоэлементов, соединенных между собой меха нически-последовательно, электрически — параллельно (2) .

Недостатками известного устройства являются низкая точность отработки заданных перемещений вследствие сильного влияния гистерезиса характеристик пьезоэлемента, а также сложность схем питания и управления.

Цель изобретения - повыаение точности отработки заданных перемещений путем исключения влияния гистерезиса характеристик пьезоэлементов, упрощения схем питания и управления.

Поставленная цель достигается тем, что пьезоэлементы в преобразова« теле сгруппированы в секции Йо кодовому принципу с количеством элементов в каждой из них, определяемьхй весом разряда и основанием системы кодирования, причем пьезоэлементы электрически соединены . между собой в пределах каждой секции.

Это позволяет снизить отрицательное влияние гистерезиса на точность отрабатываемых перемещений, При таком конструктивном выполнейии преобразователя на каждый его пьезоэлемент подается напряжение, имеющее два (при двоичном и двоичнодесятичном коде) или несколько фикси947934

20

hX=X

40= 0В-ОД

Ввиду того, что лХ и ьО определены по координатам точек А и В, лежа 25 щих на вершинах петли гистерезиса, они не зависят от характера (траектории)этой кривой, т.е.:в данном случае в выражениях 4Х и д0 гистерезис не участвует.

Для произвольной точки С, расположенной íà кривой гистерезиса между его вершинами А и В, напряжению U соответствуют два значения перемещения: Х вЂ” для восходящей ветви d и. ф — для нисходящей ветви Ф . Гистерезис определяется как разность между этими значениями сС „= »(-W C

Из графика видно, что для крайних точек А и В петли гистерезиса такой двухзначности не существует, т.е.

=о. х,щ 45

Предлагаемое выполнение устройства позволяет упростить схему питания, так как в этом случае требуется применить источник питания с двумя или несколькими фиксированными зна- у» чениями выходного напряжения, а также осуществить непосредственное преобразование управляющих сигналов, представленных в кодовом виде в соответствующее перемещение, что позволяет упростить схему управления, исключив из его состава высокоточный кодо-аналоговый или цифро-аналоговый преобразователь.

Формула изобретения

Пьезоэлектрический преобразователь перемещения дискретного действия, выполненный в виде пакета, собранного из отдельных пьезоэлементов, соединенных между собой механически — последовательно, электрически — параллельно, о т л и ч а юшийся тем, что, с целью повышения точности отработки заданных перемещений путем исключения влияния гистерезиса характеристик пьезоэлементов, упрощения схем питания и управления, пьезоэлементы в нем сгруппированы в секции по кодовому принципу с количеством элементов в каждой из них, определяемым весом разряда и основанием системы кодирования, причем пьезоэлементы электрованных уровней, в результате чего ими отрабатывается перемещение стро-. го фиксированной величины. При двоичном и двоично-десятичном коде построения секции (разрядов) перемещение составляет

4Х= В, О, где 4Х вЂ” перемещение, отрабатываемое одним пьезоэлементом;

40- разность уровней напряжения на пьезоэлемент;

Д вЂ” коэффициент пропорциональности, называемой продольным пьезомодулем.

На фиг.1 дано определение аХ и 40 из петли гистерезиса статической характеристики; на фиг.2 — схема одного из вариантов реализации преобразователя.

Из определения следует

Преобразователь 1 состоит иэ пье- » зоэлементов 2, собранных в вице пакета. Пьезоэлементы механически могут быть соединены между собой с помощью клея или прижаты друг к другу пружи»ой. Электрически они сгруппированы 65 в секции с числом элементов в каждой из них где Мс — количество элементов, объединенных в секции; а — основание системы кодирования секций;

n — номер (вес) разряда (и =1, 2,3,.. ° ) При двоичном и двоично-десятичном коде построения секций ct -=2.

В пределах каждой секции пьезоэлементы электрически соединены между собой параллельно с помощью токоподводящих шин 3 и 4 (шина 3 — общая). Секции преобразователя через коммутатор 5 подключаются к источнику б питания, который на своем выходе имеет два уровня напряжения (При двоичном и двоично-десятичном коде). Управление коммутатором осуществляется электронным блоком 7.

При ручном управлении необходимое ь блока 7 отпадает.

Преобразователь работает следующим образом.

В соответствии с кодом, выдаваемым блоком 7 управления, коммутатор

5 подключает к источнику б питания соответствующий набор секций, общее количество элементов в котором пропорционально величине заданного перемещения. где К вЂ” заданное перемещение, ьХ вЂ” перемещение, обеспечиваемое одним пьезоэлементом.

Таким образом, отработка заданных перемещений осуществляется путем подключения к источнику питания соответствующего количества пьезоэлементов.

947934 авиа.1

663/76 исное рически соединены между собой в пределах каждой секции.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Патент CUR Р 1952215, кл.3108.1, 1976.

2. Патент CION 9 3614486, кл.3108.2, 1971 (прототип) .

+Х

Филиал ППП "Патент", г.ужгород,ул.Проектная,4