Hva er en piezoelektrisk aktuator?

Den piezoelektriske aktuatoren er en form for mikrokontroll elektromekanisk system.Den er avhengig av den piezoelektriske effekten med noen krystaller slik at når et elektrisk felt blir brukt på krystallen, skaper det mekanisk belastning i det strukturelle gitteret som kan oversettes til bevegelse i et mikrometer eller nanometerskala.Typer aktuatorer kan variere fra tunge industrisystemer som er drevet av pneumatisk eller hydraulisk kraft ned til små piezoelektriske aktuatorer, som har et veldig begrenset, men nøyaktig kontrollert bevegelsesområde.En typisk piezoelektrisk aktuator vil generere langsgående bevegelse når elektrisk kraft påføres enheten til en aksel eller annen mekanisk kobling med et forskyvningsområde på rundt 4 til 17 mikron (0,0002 til 0,0007 tommer).Denne typen aktuatorsystem er ofte integrert i en tøyningsmåler også kjent som et ekstensometer, som brukes til å måle veldig fine nivåer av sammentrekning og ekspansjon i materialer og overflater.

Det er tre generelle typer piezoelektriske aktuatorutforminger eller bevegelsesordninger som bestemmer det unike spekteret av piezoelektriske aktuatordeler som utgjør den mekaniske bevegelsen til enheten.Disse er sylindriske, bimorf og unimorf eller flerlagsaktuatorer, og hver har også en modusbetegnelse som er avhengig av typen piezoelektrisk koeffisient for mekanisk stress som induseres.En flerlags 33-modus aktuator er designet for å generere bevegelse langs banen til det påførte elektriske feltet, mens en sylindrisk 31-modus aktuator viser bevegelse vinkelrett på den elektriske kraften.En 15-modus aktuator bruker skjærstamme i krystallen for diagonal kraft, men de er ikke så vanlige som andre typer piezoelektrisk aktuator, da skjærstamme er en mer kompleks krystallreaksjon som er vanskelig å kontrollere og som produserer systemer for.

Formålet som en piezoelektrisk aktuator brukes til er vanligvis basert på det faktum at det er kan ha en mekanisk respons på elektrisk kraft i en tidsramme fra en sekund, samt ikke generere betydelig elektromagnetisk interferens i sin drift.Dette inkluderer vanlig bruk for komponentene i avstembare lasere og forskjellige adaptive optikksensorer, så vel som mikronivåkontroll av ventiler der strømningshastigheten for drivstoff er kritisk for mengden som genereres, for eksempel i drivstoffinjeksjonssystemer og avionikkkontroller.Den piezoelektriske aktuatoren har også mange bruksområder innen medisinen der den er innebygd i mikropumper for prosedyrer som dialyse og automatiserte medikamentdispensere eller dråpedispensere.Forskningsarenaer er også avhengig av den piezoelektriske aktuatoren, for eksempel hvor det er en essensiell komponent i atomkraftmikroskopet (AFM) innen nanoteknologi.

Andre avanserte forskningsfelt som bruker den piezoelektriske aktuatoren inkluderer presisjonsbearbeiding, astronomikontroll for teleskoper, bioteknologiforskning, samt halvlederingeniør og integrert kretsproduksjon.Noen av disse feltene krever en piezoelektrisk aktuator som kan kontrollere bevegelse varierer ned til nivået på 2 mikron (0,0001 tommer) i en tidsperiode på mindre enn 0,001 sekunder.Den piezoelektriske aktuatoren er en optimal enhet for slike applikasjoner også fordi den har flere unike egenskaper, inkludert veldig lavt strømforbruk, den genererer ingen magnetfelt, og den kan fungere ved kryogene temperaturer.Sannsynligvis er den største nyttige egenskapen til enheten imidlertid at det er en solid-state-enhet som ikke krever gir eller lagre, slik at den gjentatte ganger kan betjenes opp til milliarder av ganger uten å vise bevis for ytelsesnedbrytning.