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南京然創精密機械有限公司

Nan Jing Ran Chuang Precision Machinery Co.,Ltd

壓電閥在智能閥門定位器中的應用

2016年09月09日

壓電晶體是一種電能和機械能可逆轉換的陶瓷功能材料,它既可以將機械能轉化為電能,也可以將電能轉化為機械能。

控制閥信息》 南京易捷自動測試技術有限責任公司    崔慧華

1、 壓電效應的應用
      壓電晶體是一種電能和機械能可逆轉換的陶瓷功能材料,它既可以將機械能轉化為電能,也可以將電能轉化為機械能。壓電晶體受到外力擠壓時,除產生機械變形外,在晶體的表面產生與擠壓力成比例的電荷,通過電荷放大器可以把電荷轉化為相應的電壓輸出,用來制造成壓電力傳感器、超聲波接受器等。
       同樣在壓電晶體上施加電場,壓電晶體的外型尺寸也會發生微小的變化,這種現象稱為電致伸縮現象,由于其機械變形是由電場產生的,而且壓電晶體的內阻非常大,幾乎不消耗能量,可制造小型化、低功耗元件如蜂鳴器、超聲波發生器、壓電閥等。

2、 先導壓電閥P9
      先導壓電閥P9壓電閥片P9由兩片極性相反的壓電陶瓷片粘接到電極上,單端固定,形成懸臂機構,通電時一片伸長一片收縮,將位移放大。薄片上不加電壓時,壓縮空氣輸入孔1封閉,輸出孔2和大氣想通,輸出氣壓為0;薄片上加一定電壓時由于壓電陶瓷的材料特性,薄片上產生幾十到幾百微米的彎曲變形,大氣孔3封閉,壓縮空氣有1流向輸出孔2,產生輸出氣壓信號,薄片的彎曲程度隨著施加電壓的大小變化而變化,輸出口2的氣壓也發生響應的變化,所以P9先導閥片可以用作開關閥或比例閥。響應時間<2mS,在1.2bar的壓力線流量1.5L/Min。同樣的道理,P9可以用于真空度的控制。


 

3、 壓電開關閥P20
       壓電開關閥P20(圖3)由先導壓電閥片P9、開關功率放大器、微型減壓閥和30μm的過濾器組成2位3通閥。

4、壓電智能閥門定位器氣路結構
      壓電智能閥門定位器氣路上采用兩個P20壓電閥(PV1、PV2)和兩個單向閥(RV1、RV2)組成非常簡單的控制氣路,智能閥門定位器共有3種氣路邏輯狀態

當執行機構有少量泄漏或閥門管道壓力突然變化引起閥位波動時,智能定位器馬上由保持狀態切換到脈沖工作狀態,由于P20的響應時間可以到20mS,進氣或排氣壓電閥可以將進氣或排氣量控制到最。ń茷0),保證閥位的擾動控制在1%誤差范圍內。
5、壓電智能閥門定位器控制模式
     壓電智能閥門定位器采用脈寬調制工作方式PWM(Pulse Width Modulation)驅動壓電閥。當控制偏差很大時,定位器輸出連續信號;當偏差不大時,輸出脈沖信號;當偏差很小時,輸出更小的脈沖信號;當偏差達到閥門控制精度范圍,沒有控制指令輸出,保持定位。
6、壓電智能閥門定位器特點
      由于核心氣動元件是壓電材料結構,其可活動部件少、體積小、極低功耗、輸出氣流量可以從0到130L/Min連續變化,壓電智能閥門定位器有許多優點。
控制精度高、速度快:進氣或排氣的最小流量幾乎可以為0,很容易將控制閥調節到1%或更高的精度,在 25行程3Bar壓力的調節閥,開關速度可控制2S以內。
耗氣量低、抗震動:閥門定位時,氣路處在保持狀態,消耗壓縮空氣量幾乎忽略不計。智能閥門定位器使用的是兩個常閉壓電閥,停電時壓縮空氣沒有排空,降低了使用成本。無活動噴嘴擋板機構,定位器可以消除外界震動對閥門的影響。
低功耗:壓電閥片的驅動電流為10μA,無需保持電流,對于從4-20mA信號或現場總線中取電的儀表來說是非常重要的,可以方便地使用LCD指示、任意分程、自定義流量曲線、閥位輸出、限位開關、現場總線等功能。
維護簡單:模塊化結構,自動整定后,閥門的特性參數都保存到定位器中,用戶可根據初始的記錄來了解閥門的使用情況,為閥門的維護提供可靠依據。

來源:南京然創精密機械有限公司
南京然創精密機械有限公司
劉濤
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生產廠家
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江蘇省 南京市 六合區 葛塘中山科技園A7幢302室

公司簡介

南京然創精密機械有限公司是壓電驅動控制器、壓電驅動元件、壓電送料器、壓電泵、自動化生產設備等產品專業生產加工的公司,擁有完整、科學的質量管理體系。公司是由國內知名壓電控制及驅動領域專家吉林大學博士生導師楊志剛教授創立,公司現有12人規模的開發團隊均為碩士研究生及以上學歷,其中博士五名,分屬機械、電子、通訊工程專業。主要研究領域為壓電泵、壓電振動給料器、壓電精密定位器、超聲懸浮軸承及壓電能量收集裝置等,多次承擔國家863與自然科學基金項目,是國內最專業的壓電驅動器研究中心之一。
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