Стабилизированные ПАВ генераторы

ПАВ генератор представляет собой усилитель, в цепи обратной связи которого, включена линия задержки.

Рисунок 46 – ПАВ генератор с внешней цепью обратной связи.

ПАВ генераторы могут работать в СВЧ диапазоне (от 100 МГц до 4 ГГц). Частота генерации и ее стабильность определяются свойствами кристалла, на котором построена линия задержки на ПАВ. Генератор на ПАВ проще и дешевле в изготовлении, чем альтернативные вариант получения высокостабильных сигналов в этом частотном диапазоне (например, многократное умножение сигнала сравнительно низкочастотного генератора с кварцевой стабилизацией частоты). Частота ПАВ генератора равна частоте ВШП ЛЗ. Сдвиг фазы, который обеспечивается ЛЗ ПАВ должен быть равен 2pN. (N – количество длин волн уложенных в ЛЗ – целое число). Чем больше N тем выше стабильность частоты генерации.

(Конструктивно ПАВ генераторы выполнены на одном кристалле вместе с ЛЗ ПАВ и усилителем)

Пьезоэлектрические двигатели (ПЭД)

По принципу действия ПЭД можно подразделить на две основные группы:

- ударного действия с дискретным перемещением подвижной части;

- ПЭД волнового типа с непрерывным перемещением подвижной части.

В ПЭД ударного типа осуществляется ударное взаимодействие «статора» и «ротора» в зоне их сосредоточенного контакта, и подвижная часть приводится в движение под действием ударных импульсов, следующих с частотой колебаний ПЭ. Частота колебаний может доходить до МГц; следовательно, эти ПЭД при больших значениях f_р характеризуются высокой равномерностью движения, хотя в каждый период колебаний Т существует неравномерность. Эта группа ПЭД в определенном смысле аналогична электрическим двигателям постоянного тока, так как якорь последних получает высокочастотные периодические толчки от взаимодействия магнитных полей.

Рисунок 47 – Упрощенные конструкции ПЭД ударного типа

Рисунок 48 – Упрощенные конструкции ПЭД волнового типа: вращательного движения с аксиальной (а) и радиальной (б) поляризацией, их разрез (в), линейный ПЭД (г).

В ПЭД волнового типа с «распределенным» контактом осуществляется «непрерывное» фрикционное взаимодействие волнового движения упругого преобразователя (ПЭ) и подвижной части. (Бегущая волна). Эта группа ПЭД имеет некоторую аналогию с волновыми фрикционными передачами, а так же с электрическими двигателями переменного тока, у которых в этом случае происходит постоянное взаимодействие электромагнитных полей статора и ротора.

При работе ПЭД происходит «проскальзывание» подвижной части и ПЭ относительно друг друга, что приводит к их изнашиванию, снижению КПД, и точности отработки перемещений, нестабильности характеристик и параметров ПЭД при действии дестабилизирующих факторов (среды, нагрузки).

В диапазоне мощностей (1-10 Вт) ПЭД имеет ряд преимуществ:

- более высокие динамические свойства;

- высокую разрешающую способность по перемещению;

- в 1.5-2 лучшие массогабаритные показатели;

- повышенную технологичность изготовления (на 20-30%);

- отсутствие влияния на работу ПЭД электромагнитных полей.

Момент развиваемый низкоскоростными ПЭД достигает 10 Н*М.

КПД ПЭД может достигать 85%.

Частота вращения достигает 10⁵ мин^-1 .

Мощность ПЭД лежит в пределах 3-50 Вт.

ПЭД ударного типа имеют большие момент вращения и КПД, чем ПЭД волнового типа.

Двигатели обоих типов могут быть как реверсивными так и не реверсивными.

На рисунке представлена конструкция пьезоэлектрического двухкоординатного привода для перемещения предметного столика оптического микроскопа.

1- предметная плита; 2- шариковые опоры; 3- основание; 4,5 – пьезокерамические кольца, оси которых находятся под углом 90⁰; кольца 4 и 5 контактируют с плитой 1 посредством башмаков 6.

Кольца работают поочередно: интервал времени перемещения по одной оси соответствует интервалу холостого хода по другой координате.

Амплитуда импульсов питания привода определяет величину шага перемещения столика, частота следования импульсов определяет скорость перемещения столика.

Рисунок 49– Пьезоэлектрический двухкоординатный привод.