piezoelektromos mikromotoren
Work pezoelektroniki különböző eszközök alapján piezoelektromos-cal hatás, ami fedezte fel 1880-ban a francia tudósok testvérek Pierre Curie és Jacques Curie. A „piezoelektromos” azt jelenti, „villamos a nyomást.” Közvetlen piezoelektromos hatás (a rövidebb piezoeffect) nyomása, hogy néhány kristályos testek úgynevezett pezoelektrikami szembenálló szervek, amelyek azonos, de különböző előjelű töltések. Ha az irány a deformáció, azaz. E. nem tömöríti, és nyújtsd a piezoelektromos, a díjat a arcok váltakoznak előjellel ..
Azáltal piezoelectrics tartalmaz néhány természetes vagy mesterséges kristályok, mint a kvarc vagy Rochelle-só, és a különleges piezo-kerámia anyagok, mint például bárium-titanát. Emellett a közvetlen piezoelektromos hatás és inverz piezoeffect alkalmazott, amely abban áll, az a tény, hogy az elektromos mező piezoelektromos anyag szerződések kiterjed vagy irányától függően a területen vektor. A kristályos piezoelektromos intenzitása és visszirányú piezoelektromos hatás attól függ, hogyan irányított képest a kristály tengelyek mechanikai erő vagy intenzitását az elektromos mező.
Gyakorlati célokra használja piezoelectrics különböző formájú: téglalap vagy kerek tányér, hengerek, gyűrűk. Az ilyen piezoelektromos kristályokkal van vágva egy bizonyos módon, tiszteletben tartása a tájolás tekintetében a kristály tengelyek. A piezoelektromos elem között van elhelyezve a fémlemezek vagy fémfóliák visszük szemközti felületei a piezoelektromos elem. Az így kapott kondenzátor dielektrikum piezoelektromos anyagú.
Ha egy ilyen piezoelemet összeget váltakozó feszültség, a piezoelektromos elem miatt inverz piezoelektromos hatás összenyomható és kitágítható, t. E. elő mechanikai rezgések. Ebben az esetben az energia az elektromos oszcilláció energiává alakul át, a mechanikai rezgések frekvenciája egyenlő a gyakorisága az alkalmazott váltakozó feszültség. Mivel a piezoelektromos elem egy bizonyos természetes frekvenciája mechanikai rezgések, rezonancia jelenség figyelhető meg. A legnagyobb oszcilláció amplitúdója lemez piezoelektromos elem akkor kapjuk, amikor a frekvencia külső EMF lemezek természetes frekvenciaoszcillációkhoz. Követi, meg kell jegyezni, hogy számos rezonancia frekvenciák, amelyek léteznek, illetve a különböző típusú lemez rezgések.
Hatása alatt a külső változó mechanikai erőt a piezoelektromos elem van váltakozó feszültség ugyanazon a frekvencián. Ebben az esetben, a mechanikai energia alakul át az elektromos energia és a piezoelektromos elem válik generátor EMF. Azt mondhatjuk, hogy a piezo eleme van egy rezgő rendszer, amelyben az elektromechanikus lengések léphetnek fel. Mindegyik piezoelektromos elem megegyezik az oszcillátor áramkör. Egy hagyományos oszcillátor áramkör,
álló tekercs és kondenzátor, periodikusan átmeneti energiát egy elektromos mező, koncentrálódik a hűtővel, mágneses mező energia a tekercsben, és fordítva. A mechanikai energia a piezoelektromos elem periodikusan belép árammá. A helyettesítő áramkör a piezoelektromos elem látható. 1induktivnost L jelentése a tehetetlenségi jellemzői a piezoelektromos lemez, a C kapacitás jellemzi a rugalmas tulajdonságai, a lemez és az R ellenállás - energiaveszteség a rezgés során. Kapacitással. úgynevezett statikus, pre-höz egy hagyományos kapacitív az elektródok között, és a piezoelektromos elem nem jár annak rezgési tulajdonságait.
Az egyik első volt piezoelektromos kvarcrezonátor eszközök, amelyek nagyon magas stabilitását rezgési frekvencia. Sok éven át, a kvarcrezonátor sikeresen alkalmazták, hogy stabilizálja a frekvencia generátorok és rádióadók. Különösen nagy stabilitás érhető el, ha a kvarcrezonátor inkubátorba helyezzük. Van egy különleges szabás kvarc lemez (képest a kristály tengely), és anélkül termosztáttal, amely frekvencia stabilitás rendkívül magas. Természetes frekvenciája kvarcrezonátor függ a geometriai méretei. Például, ha a kvarc lemez rezgések a vastagság rezonáns frekvencia határozza meg a lemezvastagság. vastagsága változás hatása alatt a hőmérséklet vezet frekvencia instabilitása.
Példa tranzisztor oszcillátor áramkör egy kristály-vezérelt ábrán látható. 2. A kristály beállítja a bemeneti tranzisztort (plot bázis - emitter feszültség) a stabil rezgési frekvenciája, és amplifikált oszcillációk kapunk rezgőkör tartalmazza a kimeneti, a kollektor kör. Feedback szükséges önálló gerjesztés oszcillátor keresztül -base gyűjtő kapacitás. Ha a kapacitás nem elegendő, a kollektor és a bázis lehet például egy további kondenzátort. R1 és R2 ellenállások tartalmazza, hogy emitter csomópontjának volt az előre feszültség.
A jósági tényezője kvarc rezonátor, azaz. E. Az arány a tárolt reaktív
energia az energia veszteség nagyon magas, és eléri a 10 4 -10 6. Az
egy ekvivalens áramkör látható. Kvarcrezonátor 1 két fő
A rezonancia frekvenciát. Sorozathoz rezonancia (NMR napryazhe--
Nij) az áramkör LC-R rezonancia frekvencia f1 = [2π (LC) 1/2] -1. és
A kontúr, ahol a kapott párhuzamos rezonancia (jelenlegi rezonancia)
rezonancia frekvencia magasabb: f2 = [2π (LCE) 1/2] -1 egyenértékű kapacitív SE = CC0 / (C + C0).
Piezo rezonátor lehet nem csak a kvarc, hanem azért, mert a piezo-kerámia. Azonban, amikor a minőségi tényező csökken, és ez a 10 2 -10 4.
Kvarckristályok széles körben alkalmazott frekvencia előírások, eszközök frekvencia mérés, egy elektronikus óra, hogy biztosítsák a nagy pontosságú szélütés. Mivel a rezonátorok állnak kvarc sáváteresztő szűrők és szigetelő elektron-áteresztő nagyon szűk sávszélességet. Egy nagy csoport különböző piezoelektromos eszközök piezoelektromos átalakítók, amelyek reagálnak a hőmérséklet, nyomás, elmozdulás, gyorsulás. A legtöbb esetben a munka ezen érzékelők a tényen alapul, hogy még a kis változások a geometriai méretei a piezoelektromos elem termel érezhető változás a rezonancia frekvencia. Sok piezoelektromos eszközök piezokerámia használni, amely piezoelektromos hatás sokkal erősebb, mint a kvarc (például bárium-titanát 100-szor erősebb).
Használatáról szóló közvetlen pezoef Fecteau működik piezoelektromos mikrofonok és pickupok. Ők egy piezoelektromos vagy Rochelle só
Jelentős érdeklődés piezoelektromos transzformátorok (PET), amelyben a piezoelektromos elem három vagy több elektródot csatlakozása váltakozó feszültségű forrás és a terhelés vagy több forrásból, és több terhelést.
Ahogy a hagyományos transzformátorok tekercsek, PET amplifikálására a jel feszültség vagy áram, hogy átalakítsa a terhelési ellenállást, hogy végezzen fáziseltolódás 180 °. PET keskeny sávú,
bot közeli frekvenciák egy közeli
a rezonancia frekvenciák a piezoelektromos sejt,
A legtöbb esetben a PET feszültségű transzformátorok, de ha ezek célja a nagy áramok - néhány amper, hívják őket áramváltók. Része PET csatlakoztatott váltakozó feszültségforrás, az úgynevezett kórokozó, és egy részét köti össze a terhelést, - egy generátor. A gerjesztő miatt az inverz piezoelektromos hatás a villamos energia megy rezgés energia akusztikus hullámok felszaporodó felé a generátort. Ez miatt közvetlen mechanikus rezgéseit piezoelektromos energia alakul át elektromos energiává. Mivel a amplitúdója mechanikai rezgések maximuma rezonancia, ez a rezonáns frekvencián áttétel arány egyenlő a szekunder feszültség elsődleges lesz maximális.
A legegyszerűbb formájában, a PET készült a két piezoelektromos rudak egymáshoz kötve (3.). Egy sáv kórokozója, Drew-goy - generátor. Mindkét bar készült piezoelektromos kerámiából különböző összetételű, hogy anyagok gerjesztő és a generátor különböző igényel-vanija. Attól függően, hogy a megállapodás a elektródákat a gerjesztő és generátor transzformátorok. A legnagyobb beérkezett kérelem transzformátorok hosszirányú kereszt típusú. Az ilyen PET ábrán látható. 10.3. Ő a gerjesztő elektromos mező felé irányul, és végig a generátor. Attól függően, hogy az arány a méret a feszültség áttétel üresjáratban elérheti a több ezret.
Amellett, hogy „négyzethálós” használjuk, és egyéb kisállat: lemez, hengeres-paraméter, gyűrű. Piezotransformer lehet használni a másik rendszer egy power-swing watt több tíz watt, sőt, különösen alacsony fogyasztású nagyfeszültségű egyenirányító vagy alacsony fogyasztású, alacsony voltos egyenirányítók a teljesítmény tranzisztort áramköröket. Ilyen Transfrm hatásfokú motor diagnosztika 80-95%. Meg kell jegyezni, számos fontos jellemzője PET: nincs feitekercseiőkészüiék egyszerűség, alacsony költségű, alacsony súly, a lehetőséget a miniatürizálás használata a chips, a munkaképesség mind az alacsony és magas frekvenciákon, sokféle minták és üzemmódokat. Hátránya PET - hiánya vezetés a DC komponens, amely nem teszi lehetővé, hogy használja őket néhány gyakorlati áramkörök.
Piezoelektromos microengines (PMD) nevezzük motorokhoz, amelyben a mechanikai mozgás a rotor végzi piezoelektromos vagy piezomágneses hatást.
Hiánya könnyű gyárthatóság és a tekercsek nem az egyetlen előnye a piezoelektromos motor technológia. Nagy fajlagos teljesítményű (123 W / kg az MIT és 19 W / kg a hagyományos elektromágneses mikromotor), nagy hatékonyságú (kapott rekord eddig hatékonyság = 85%), széles sebességtartomány és nyomatékok a tengely, a kiváló mechanikai tulajdonságai, hiánya kisugárzott mágneses mezők és számos más előnye piezoelektromos motorok teszi számunkra, hogy úgy vélik, ezek a motorok, amelyek nagy mennyiségben fogja cserélni a jelenleg használt elektromos mikrogépeket.
§ 7.1. piezoelektromos hatás
Ismeretes, hogy néhány szilárd anyagok, mint például a kvarc képesek megváltoztatni a lineáris méret egy elektromos mező. Vas, nikkel, ezek ötvözetei vagy oxidok változó környezeti mágneses mezők is változhat annak méreteit. Az első közülük tartozik a piezoelektromos anyag, és a második - piezomagnetikus. Ennek megfelelően különbséget piezomagnetikus és piezoelektromos hatás.
A piezoelektromos motort lehet konfigurálni, mint az egyik ilyen és egyéb anyagok. Jelenleg azonban a leghatékonyabb idők piezoelektromos nem piezomagnetikus motorokat.
Van egy direkt és inverz piezoelektromos hatás. Közvetlen - a megjelenése az elektromos töltés a piezoelektromos elem deformáció. Fordított - rámpa piezoelemet méretben, ha változik az elektromos mező. Először piezoelektromos talált Jeanne és Paul Curie 1880-ban a kvarc kristályok. Ezt követően, ezeket a tulajdonságokat fedeztek fel több mint 1500 anyagok, amelyeket széles körben használnak Rochelle-só, bárium-titanát, és mások. Egyértelmű, hogy a piezoelektromos motorok „munka” a fordított piezoelektromos hatást.