диплом Разработка пьезоэлектрического двигателя (id=idd_1909_0001164)

Содержание

Введение
1. Разработка пьезоэлектрического двигателя
1.1 Анализ требований к пьезодвигателю
1.2 Обзор известных конструкций шаговых пьезодвигателей и выбор направлений разработки
1.3 Предлагаемый пьезоэлектрический двигатель
1.4 Описание работы пьезодвигателя
1.5 Расчет механических характеристик пьезодвигателя
1.6 Функциональная схема блока управления пьезодвигателем
1.7 Расчет высоковольтного усилителя
1.7.1 Выбор схемы высоковольтного усилителя и описания ее работы
1.7.2 Расчет усилителя пикового детектора
1.8 Расчет усилителя мощности
1.9 Расчет модулятора
1.10 Расчет управляющего оператора
1.11 Расчет входного каскада
2. Расчет основных экономических показателей на этапе научно- иследовательских разработок
2.1 Обоснование и анализ экономических расчетов
2.2 Технико-экономическое обоснование целесообразности разработки
2.3 Расчет затрат на проведение научно-исследовательской работы
2.4 Сетевой график и его основные элементы
3. Организация рабочего места инженера испытателя
Заключение:
Список использованных источников
Приложение 1
Приложение 2
Приложение 3. Панель
Приложение 4. Пьезоэлемент
Приложение 5. Пьезоэлемент
Приложение 6. Блоксхема
Приложение 7. Стол координатный
Приложение 8. Движитель
Приложение 9. Блок управления Ш.Д.
Приложение 10. Микроплата
Приложение 11. Функциональная схема управления пьезо-двигателем.
Приложение 12.Электрическая схема блока управления Ш.Д.


Введение

С ростом уровня науки и техники особенно бурным в последние годы,с появлением новых технологий непрерывно возрастают требования к точности поциционирования.
В традиционном машиностроении долгое время наивысшими были точности в единицы микролитров. С появлением микроэлектроники, адаптивной оптики и волоконных-оптических линий связи требуемые точности возросли на один-два порядка. А с появлением и стремительным развитием в последние 10 лет сканирующей тунельной микроскопии и ее разновидностей (атомно-силовой, магнитно-силовой микроскопии и т.д.) переходит в практическую плоскость вопрос создания новых отраслей техники и технологии - паноэлектроники и панотехнологии, в которых рядовыми значениями размеров элементов являются еденицы и доли панометров. В ряде других случаев актуальны системы, способные осуществлять движения со скоростями,например, порядка миллиметр за сутки. При этом как правило выдвигаются требования электронизации и компьютеризации систем, согласования их с устройствами других областей науки и техники.
Классическими принципами механики решить такие задачи зачастую невозможно, потому приходиться прибегать к новым принципам и методам построения таких систем, используя новые классы физических явлений и эффектов, нетрадиционные методы решения этих задач. В связи с изложенным в последние 10-15 лет получили развитие способы построения устройств позиционирования, основанные на использование эффектов изменения объемов твердого тела при воздействии на него магнитного или электрического полей в частности, явления электрострикции (обратного пьезоэффекта) и др.
Из перечисленных эффектов в большинстве случаев можно отдать предпочтение обратному пьезоэффекту, обеспечивающему достаточно большое изменение размеров рабочего тела при его сравнительно малых габаритах, практически полном влиянии полей наводок, широком диапазоне рабочих температур (от гелиевых и до нескольких сот градусов цельсия), больших рабочих усилиях и высоком быстродействии.
В качестве рабочего материала наиболее часто используется пьезокерамика, различные сорта которой обладают широким спектром характеристик и по сравнению с монокристалическими материалами на два-три порядка более высокие значения пьезомодуля. К их недостаткам следует отнести температурную нестабильность, гистерезис, ползучесть, поэтому построение прецизионных механических приводов на основе пьезокерамики допустимо в тех случаях, когда наряду с пьезодвигателем устройства содержат измерители величин перемещений.
Одним из основных вариантов применения проектируемого привода (двигателя) является использование его в системах юстировки (СЮ) узлов волоконно-оптических линий связи (ВОЛС) с обратной связью по интенсивности светового потока в линии, поэтому недостатки пьезокерамики здесь роли не играют, но зато в полной мере могут быть реализованы ее преимущества.



1 Разработка пьезоэлектрического двигателя

1.1 Анализ требований к пьезодвигателю

В соответствии с заданием на проектирование основными областями применения проектируемого двигателя являются юстировочные устройства для ВОЛС и сканирующей тунельной микроскопии (СТМ). Проанализируем условия применения пьезодвигателя в них с целью определения требований к его конкретным техническим характеристикам. При этом предполагается, что требования по минимальным массогабаритным показателям, стоимости, наилучшей технологичности изготовления, экономичности, и т. п. являются традиционными и само собой разумеющимися, однако приоритетной задачей является получения требуемых параметров.
Основными параметрами любого линейного шагового двигателя являются:
- линейный дискрет перемещения,
- скорость хода,
- усиление хода,
- тяговое усиление,
- энергетические показатели - число и форма управляющих сигналов, рабочие токи и напряжения, а также общий КПД,
- малогабаритные показатели,
- условия эксплуатации с точки зрения требуемых допустимых климатических и механических воздействий.
Определим требования к ним:
а) Минимальный дискрет перемещения d для СЮ ВОЛС определяется требуемой точностью совмещения оптических осей одномодовых и многомодовых оптических кабелей, наиболее жесткое значение которой составляет 0,1 мкм. Для систем крупного позиционирования СТМ минимальный дискрет перемещения должен быть равен 10ё25% от величины максимального хода систем точного позицирования рабочего органа, которая обычно составляет не менее 0,5 мкм. Отсюда минимальный дискрет равен 0,05ё0,125 мкм.
Выбирая из двух полученных значений наименьшее получаем

d ? 0,05 мкм

б)Конкретные требования по скорости хода V разрабатываемого двигателя не предъявляются, однако из общих соображений можно полагать, что она должна быть по возможности более высокой при условии реализации определяющего требования по d.
в) Требуемая длина хода L для СЮ ВОЛС составляет доли миллиметра, а для СТМ - порядка 10 мм. В любом случае ее величина опрделяется размерами направляющих, по которым перемещается подвижная часть (движитель) проектируемого двигателя и величиной его свободного хода, обеспечиваемой конструкцией жгута для подачи на него управляющих сигналов. Надо отметить, что получение L = 10 мм решается достаточно просто выбором соответствующей длины направляющих и применением эластичного жгута.
г) Тяговое усиление Р определяется величиной требуемой перемещаемой нагрузки, которая и для СД ВОЛС и для СТМ не превышает нескольких десятков грамм.
Отсюда с запасом можно принять требуемое значение Р равным Р=1Н.
д) Энергетические показатели в разрабатываемом двигателе не регламентируются.

Заказать эту работу прямо сейчас

Посмотреть другие готовые работы по предмету ПРИБОРОСТРОЕНИЕ

© 2002-2024 Москва 'Мастерская дипломов'. Все права защищены.