压电微角度驱动器及其闭环控制检测系统

采用高碳铬轴承钢GCr15作为压电微角度驱动器的加工材料,满足了系统高硬度、耐磨性、抗腐蚀性等要求。运用柔性铰链结构为压电陶瓷提供预紧并扩大输出角位移。通过TMS320LF2407型数字信号处理器(DSP)实现对运动系统的控制,提高了系统数据处理能力和运行速度。对运动系统采用数字比例-积分-微分(PID)闭环控制,提高了驱动器的位移分辨率和重复定位精度。在检测系统中,通过集成在驱动器上的圆光栅,将驱动器的实际输出结果一方面液晶显示,另一方面反馈到DSP内以进行闭环控制。驱动器单周期角位移精度可达3%。     

纳米级步距压电电动机的精密驱动电源

介绍了一种基于尺蠖运动原理的纳米级步距压电电动机,提出了一种新型的压电陶瓷驱动电源,并给出了详细的电路原理图。对压电陶瓷进行的动态驱动实验表明,在输入三角波、方波、正弦波等动态信号时,该驱动电源可以很好地跟随输入波形的变化,实现了输入电压为0~5 V时,输出电压在0~200 V内连续可调,具有40 mV的高分辨率和较为理想的静特性。纹波电压小于±10 mV,电源在100 kHz范围内具有良好的频响特性。     

￠1.8 mm棒状压电陶瓷微马达的研究

提出一种低成本、结构简单,直径为￠1.8mm的摆头式棒状压电微马达。阐述了压电微马达的驱动机理、部分制作工艺及工作特性。该压电微马达的换能激振部分采用外形尺寸￠1.8 mm×8 mm的压电陶瓷圆棒,马达整体装配外形尺寸￠1.8 mm×12 mm,质量不足0.25 g,稳定工作频带宽,约为3 kHz,最高空载转速不低于500r/min。     

压电微悬臂梁共振频率的检测系统

介绍了一种压电微悬臂梁共振频率检测系统.压电材料沉积在微悬臂梁上,在压电层的上下电极之间施加交变电压使其振动,当微悬臂梁的振动频率等于它的固有频率时,发生共振,此时微悬臂梁的振幅最大.结合所设计的激励电路以及微悬臂梁共振频率检测电路,对压电微悬臂梁进行了检测实验.实验结果表明,放大电路能够检测出压电微臂梁的共振频率,并且压电微悬臂梁达到共振时,共振频率附近振幅远大于其他频率对应的振幅,振幅最大值接近600 nm.     

大行程纳米级压电电动机的驱动控制系统

介绍了一种基于尺蠖运动原理的大范围纳米级步距压电电动机.根据其运动原理和机械结构特点,设计完成了该压电电动机的控制系统,通过控制电压变化来控制压电晶体的伸缩,从而完成夹紧器的夹紧、放松与驱动器的微位移,巧妙的将压电陶瓷的形变通过机械装置输出,并对该控制系统进行了波形测试.实验表明,该控制系统产生的三角波、方波信号纹波电压小,信号稳定,满足电动机驱动要求.     

硅基压电悬臂梁式微麦克风的设计与优化

设计了一种硅基PZT压电悬臂梁式微麦克风。这种微麦克风采用压电多层膜悬臂梁作为声压感受器件，采用有限元耦合场分析的方法对压电复合膜悬臂梁进行了有限元分析和模拟，研究了压电复合多层膜悬臂梁的结构参数与力学性能的关系，分析了影响微麦克风机电性能的多种因素，给出了优化的器件结构和工艺流程。     

压电双晶片驱动的压电微泵的研究

介绍了一种基于MEMS技术的压电微泵。该微泵利用聚二甲基硅氧烷(PDMS)作为泵膜,利用双面湿法腐蚀形成被动阀,并利用压电双晶片作为驱动部件。对压电双晶片的理论变形量和压电微泵的泵腔变化量、泵腔压缩比进行了理论分析,并对其输出流量进行了测试。在100 V、20 Hz的方波驱动下,该压电微泵的最大输出流量为317μL/min。结果显示该压电微泵的制作工艺简单,具有良好的流体驱动性能。     

基于压电材料的引线键合微夹持器设计

引线微夹持器是IC/LED键合系统的关键模块.该文综合采用压电智能材料与柔性联接的组合结构,设计了键合系统的引线微夹持器.利用有限元法,计算了微夹持器的振动模态与静力特性,获得了系统的固有频率、振动模态及电信号驱动下的支臂端部张开量.在实验上,通过高速摄像系统的跟踪实验,捕获了系统支臂端部的运动行为,获得了系统张开量与驱动电压的关系;并用激光非接触测量技术,获得系统端部的振动特性.该文计算与实验均为引线微夹持器的可靠性应用提供基础.     

压电粘滑旋转电机的设计

该文提出了一种结构简单紧凑的压电粘滑旋转电机。通过一个力偶式机构设计了定子,并在此基础上设计出双定子压电粘滑旋转电机,提升了电机结构的紧凑性。通过在典型锯齿波上改造而成的一种异步驱动方式,使电机能够实现“增粘减滑”。建立了电机机电-摩擦耦合动力学模型,制作出电机的样机并进行相应的实验。实验结果表明,电机输出位移曲线显示出良好的步进特性,当驱动电压幅值为150 V、频率为900 Hz时,电机输出的最大单步转角、转速分别为125μrad和6.3 (°)/s,最大可承负载为30 g。     

“双驱动足”回转式压电马达初步研究

提出一种“双驱动足”回转式压电马达，分析了其工作原理，并根据工作原理，设计，研制了样机，进行了初步的试验研究，证明工作原理基本正确，为今后进一步研究提供了参考依据。     

超声压电马达矩形复合板振子的耦合振动分析

以矩形复合平板为对象，根据弹性薄板理论，确定复合板的等效弹性常数，导出复合平板的弯曲振动方程；并利用表观弹性法，建立了振子共振频率的简单解析表达式。由于计算方法简单，所以这种方法可供科研及工程设计人员参考     

行波型超声电机速度测控系统的研究

研制了一种行波超声电机速度的计算机测试控制系统。实验结果表明，该控制系统可以准确测试本中心研制的φ45mm压电行波型超声电机的启动关断性能，并解决了压电行波型电机由于长时间运转发热产生谐振频率漂移导致电机转速下降的问题，能进行频率跟踪，从而保持电机转速的稳定。     

压电叠堆驱动式超声电机设计

该文研究了拟发挥压电叠堆大输出力的特点,并提出了一种压电叠堆驱动的超声电机。电机定子由压电叠堆与金属弹性体结构组成,定子在交变激励信号下产生行波振动,并通过摩擦耦合驱动转子旋转输出。该文制作了样机,并搭建了实验平台。测试结果表明,电机转速与驱动电压呈正相关关系。当驱动电压峰-峰值为310 V时,电机最大输出转速为42.55 r/min,输出扭矩为0.8 N·m。     

一种新型旋转超声电机驱动控制试验系统

介绍了一种新型旋转超声电机即压电定子和压电转子振型嵌合式旋转超声电机驱动控制试验系统。系统以LabVIEW作为开发平台,通过DAQ板卡和外围电路的设计进行输入输出采集与控制。该系统能输出幅值、频率、相位可调节信号,通过光电编码器检测超声电机转子位置反馈给系统用以保证电机下次启动时保持定转子振型嵌合位置关系。试验结果表明,该试验系统完全满足此新型旋转型超声电机驱动控制试验要求。     

压电式喷射点胶控制系统的电路设计

基于新型压电式点胶头采用的双压电陶瓷的推挽驱动作为胶体喷射的作用机制,设计并搭建了压电式喷射点胶控制系统,完成了硬件与软件模块的组装调试,实现对下压电陶瓷信号的频率、占空比、幅值、上压电陶瓷信号幅值的连续可调,具备人机交互、清洗、喷射点数可调等功能。经测试,系统各参数达到预定指标,频率显示误差:±1.2 Hz;占空比显示误差:±1%;幅值显示误差:±8 mV。在驱动方波电压200 V、频率65 Hz、占空比20%、喷嘴直径250μm、供料压力4 bar、喷射高度3.5 mm的条件下,得到平均直径为1.07 mm左右的喷射胶滴,一致性误差为±2%。     

步进电机定位控制系统的设计

系统基于51单片机控制,以FPGA芯片来实现驱动,步进电机的脉冲分配作为核心电路加以必要的数字模拟辅助电路,形成一个4相8拍步进电机定位控制系统。该系统完成了步进电机的正确脉冲分配并实现了步进电机的方向调节、速度调节及定位控制等功能,由于单片机控制模块的使用使得FPGA驱动模块对步进电机的定位控制更加方便,对步进电机的速度控制精度很高,并且更加准确。