Piezodrive150V闭环堆叠执行器 SCL系列堆栈执行器 全桥应变传感器 压电驱动器 功率放大器 电压放大器 压电执行器 压电致动器

150V 闭环堆叠执行器

SCL系列的堆栈执行器包括全桥应变传感器,用于闭环控制和应变监测。堆叠执行器采用陶瓷封装以保护湿度,并涂有环氧涂层以绝缘高压线路并提供机械保护。SCL执行器理想地匹配到PiezoDrive PDu150CL驱动器,该驱动器可根据订单校准至执行器。应用包括:纳米定位、显微镜、精密加工、振动控制、液压泵、阀门和光学。

规格

一般规格
驱动电压-30V到+150V
中风容忍+/-15%
长度公差+/-0.1毫米
滞后效应<15%
工作温度0至+70摄氏度
工作湿度<推荐40%
储存温度-25到+80摄氏度
储存湿度<推荐40%
应变计全桥,350欧姆
轨距因子2
桥电压<5 Vrms

零件编号

订单
代码
范围:
0V至150V
范围:
-30至150V
长度
截面
资本
+/-20%
弥撒阻挡
力量
刚度规则。
频率。
立即购买
SCL0505099.5 嗯12 嗯9毫米5×5毫米0.75微法拉2.0克1000 N105 N/um140 kHz立即购买
SCL05051820 um26 嗯18* 毫米5×5毫米1.6 uF3.8克1000 N50 N/um70 kHz立即购买
SCL05053641 嗯53 嗯36毫米5×5毫米3.5 uF7.4克1000 N24牛顿/单位34 kHz立即购买
SCL07071819 嗯24 嗯18* 毫米7×7毫米3.0 微法7.3克1900 N100牛顿/单位70 kHz立即购买
SCL07073638 嗯50 嗯36毫米7×7毫米6.0 uF14克190050 N/um35 kHz立即购买

注释:
* 18毫米执行器的应变计电气触点靠近堆叠末端,可能接触安装面。第4节展示了一个18毫米长度执行器的示例。为避免应变计短路,建议使用球头。或者,也可以通过在订单代码加上 -Spacer(例如 SCL050518-Spacer)来在两端加装 0.4mm 陶瓷间隔

安装方式

堆叠执行器不应承受显著的拉伸载荷、不均匀分布的载荷、离轴载荷、弯曲力矩或扭矩。为减少安装误差,可以使用陶瓷或不锈钢球端将堆叠执行器与负载接口连接。也建议使用弯曲机构。

适合低温作的粘合剂包括氰基丙烯酸酯,如超级胶凝胶,以及通用的两组份环氧树脂,如乐抿石3430。在需要散热或高温运行的应用中,推荐使用乐泰9466。

最大推荐拉伸载荷为阻挡力的10%。在需要双向力或高速运动的应用中,建议使用大于最大拉伸载荷的预载力。这保证了执行器始终处于压缩状态。最大推荐预载力为阻挡力的50%。

150V闭环堆叠执行器 -

应变计

应变计为350欧姆全桥结构,由两个90度花环组成。与压电展开方向对齐的应变元素标记为+ε,90度元素记为–νε。采用这一约定是因为正应变+ε会导致泊松比().

带应变计的压电堆栈执行器
压电堆栈执行器的全桥应变计电路

感应差分电压对于一个两变元素,全桥为[1, 2]=12⁢⁢⁡⁡ε⁢(1+)其中是激励电压(例如5V),GF是规范因子(例如2),ε是应变,且是泊松比(PZT5H为0.34)。在0.1%的全规模应变下,预期桥电压为6.7 mV。

PDu150CL放大器模块的输入参考噪声为3 uVrms,范围为0.1 Hz至100 Hz。因此,应变测量噪声的预测标准差为σ=3⁢μ⁢V6.7⁢mV=0.045也就是说,6σ-分辨率[1]为100 Hz带宽时全尺度的0.26%。例如,SCL050509和PDu150CL放大器模块的闭环分辨率约为25nm(峰对峰),带宽为100 Hz。

推荐驾驶员

PDu150CL驱动模块(版本5及以上)提供了开环或闭环运行所需的所有功能。连接图如下所示。

Recommended driver circuit for closed-loop stack actuators

连接后,模块经过校准,使执行器的全范围延伸输出为+10V传感器。模块随后可切换为闭环,0V到10V输入时执行器全范围延伸为零。

当执行器和PDu150CL驱动器同时订购时,可以请求工厂校准。默认情况下,应变计校准为0V至+150V执行器电压产生0V至+10V传感器信号。在闭环中,完整冲程由+10V输入信号产生,但闭环的最大推荐输入电压为9V。这为控制器留出了一定的“余裕”,以补偿因温度降低或执行器老化等导致的行程缩短。执行器校准时处于未安装状态,安装后应检查校准,必要时调整。

球端

SCL堆叠执行器可配备球端,以改善负载分布并减少使用过程中的弯曲。通过在订单代码中添加以下后缀之一,可以指定一个或两个球端:-TBE(上球端)、-BBE(底球端)或-2BE(两个球端)。例如SCL050509-2BE。

执行器截面半球直径额外长度
5 x 5 毫米5毫米每个球头2.5毫米
7 x 7 毫米7毫米每个球头3.5毫米

安装杯适用于5毫米和7毫米的半球。

订单代码西装半球外径额外长度
SCUP55毫米5毫米每杯0.56毫米
SCUP77毫米7毫米每杯0.78毫米
150V Closed-Loop Stack Actuators -

中风

当堆叠执行器驱动刚性弹簧时,续航距离会减少为+其中是执行器刚度,是载荷刚度。

通过约束端板,例如将执行器与刚性底座结合,也可减少行程。这种效应在长度小于宽度两倍的执行器中最为显著。

电容

执行器电容是在室温下测量到的小信号电容。由于滞后效应,有效电容随施加电压而增加。在全范围工作时,有效电容约为小信号电容的1.5倍。电容也会随温度增加。温度大约增加50摄氏度时,有效电容会翻倍。

热成像

运行期间温度上升是由于金属层的电阻加热、机械摩擦以及滞后导致的能量损失所致。产生的热量通过表面对流和端板传导被散发。

由于热传导,当工作频率持续超过约500赫兹时,建议使用平端板。截面积更大的执行器能提供更好的热传导性;但这些也需要更高的驱动电流。

SCL系列执行器可在最高70摄氏度的温度下工作。可根据需求提供更高温度范围的版本。

实际运行时的温度上升取决于多种因素,包括连接结构的热阻抗、执行器上的气流,以及驱动信号的大小和波形。作为温度上升的指示,下表列出了在由150 Vp-p正弦
波驱动时,SCL执行器温度大约增加25度的频率。

执行器截面10摄氏度升高25摄氏度上升
5 x 5 毫米600 Hz1.5 kHz
7 x 7 毫米500赫兹3 kHz

上述图假设工作频率低于执行器和连接结构的第一共振频率。在共振频率附近可以产生显著更多的热量。

尺寸

总堆叠尺寸基于规格中列出的陶瓷的宽度和长度。包括钢丝和应变计在内的总宽度比陶瓷宽2.3毫米。

Dimensions of piezoelectric actuator with strain gauge


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