تعمل وتطبيقات تكنولوجيا المحركات الكهروإجهادية بالموجات فوق الصوتية

تعمل وتطبيقات تكنولوجيا المحركات الكهروإجهادية بالموجات فوق الصوتية

تم اختراع المحركات فوق الصوتية في عام 1965 بواسطة V.V Lavrinko. بشكل عام ، نحن ندرك حقيقة أن القوة المحركة يتم إعطاؤها بواسطة المجال الكهرومغناطيسي في المحركات التقليدية. ولكن هنا لتوفير قوة دافعة ، تستخدم هذه المحركات ال تأثير كهرضغطية في الموجات فوق الصوتية نطاق التردد الذي يتراوح من 20 كيلو هرتز إلى 10 ميجا هرتز وغير مسموع للإنسان العادي. ومن ثم ، يطلق عليها تكنولوجيا USM الكهرضغطية. يتم استخدام تقنية الموجات فوق الصوتية من قبل USM التي تستخدم قوة الاهتزاز فوق الصوتية من أحد المكونات لتشغيلها.



محرك بالموجات فوق الصوتية

محرك بالموجات فوق الصوتية

قبل مناقشة هذه التقنية بالتفصيل ، نحتاج إلى معرفة المعلومات المتعلقة بـ مجسات فوق صوتية ، وأجهزة استشعار كهرضغطية ومشغلات كهرضغطية.






مستشعر كهرضغطية

مستشعر كهرضغطية

يمكن قياس التغيرات في الكميات الفيزيائية مثل الإجهاد والقوة والإجهاد والتسارع عن طريق تحويلها إلى طاقة كهربائية. تسمى الأجهزة أو المستشعرات المستخدمة في هذه العملية بأجهزة استشعار كهرضغطية. وتسمى هذه العملية باسم تأثير كهرضغطية . إذا تم تطبيق جهد عبر بلورة ، فسيتم فرض الضغط على ذرات البلورة مما يتسبب في تشوه الذرات بنسبة 0.1٪ فقط.



أجهزة الاستشعار بالموجات فوق الصوتية

أجهزة الاستشعار بالموجات فوق الصوتية

أجهزة الاستشعار بالموجات فوق الصوتية

المحولات التي تولد ترددًا عاليًا - تردد من حوالي 20 كيلوهرتز إلى 10 ميجا هرتز موجات صوتية - وتنسب الهدف من خلال قراءة الفاصل الزمني بين استقبال الصدى بعد إرسال الإشارة تسمى أجهزة استشعار فوق صوتية. لذلك، يمكن استخدام أجهزة الاستشعار بالموجات فوق الصوتية لاكتشاف العوائق ولتجنب الاصطدام.

مشغل كهرضغطية

المحرك بيزو

من أجل الضبط الدقيق لعدسات الكاميرا ، والمرآة ، وأدوات التشغيل وغيرها من المعدات المماثلة ، يلزم وجود تحكم دقيق في الحركة ، ويمكن تحقيق هذا التحكم الدقيق في الحركة بواسطة مشغلات كهرضغطية. يمكن تحويل الإشارة الكهربائية إلى إزاحة مادية يتم التحكم فيها بدقة باستخدام مشغل كهرضغطية. تستخدم هذه للتحكم في الصمامات الهيدروليكية والمحركات ذات الأغراض الخاصة.

تكنولوجيا المحرك الكهربائي الانضغاطي بالموجات فوق الصوتية

ببساطة يمكننا أن نطلق على تقنية الموجات فوق الصوتية أنها معكوسة للتأثير الكهرضغطية لأنه ، في هذه الحالة ، الطاقة الكهربائية إلى حركة. ومن ثم ، يمكننا أن نسميها تقنية USM الكهرضغطية.


تُستخدم المواد الكهروإجهادية المسماة تيتانات الزركونات الرصاص والكوارتز في كثير من الأحيان في USM وأيضًا لمشغلات كهرضغطية على الرغم من اختلاف المشغلات الكهرضغطية عن المشغلات USM. تُستخدم أيضًا مواد مثل niobate الليثيوم وبعض المواد الكريستالية المفردة الأخرى في USMs والتكنولوجيا الكهروضغطية.
يتم تحديد الاختلاف الرئيسي بين المشغلات الكهروإجهادية و USM على أنه اهتزاز الجزء الثابت الملامس للعضو الدوار ، والذي يمكن تضخيمه باستخدام الرنين. يتراوح اتساع حركة المشغل بين 20 إلى 200 نانومتر.

أنواع المحركات بالموجات فوق الصوتية

يتم تصنيف USM إلى أنواع مختلفة بناءً على معايير مختلفة ، وهي كالتالي:

تصنيف USMs على أساس نوع عملية دوران المحرك

  • محركات من النوع الدوار
  • محركات من النوع الخطي

تصنيف USMs على أساس شكل الهزاز

  • نوع القضيب
  • П شكل
  • شكل اسطواني
  • نوع الحلقة (المربع)

يعتمد التصنيف على نوع موجة الاهتزاز

  • نوع الموجة الواقفة - يتم تصنيفها إلى نوعين:
  1. أحادي الاتجاه
  2. ثنائي الاتجاه
  • انتشار نوع الموجة أو نوع الموجة المتنقلة

عمل المحركات فوق الصوتية

يعمل المحرك بالموجات فوق الصوتية

يعمل المحرك بالموجات فوق الصوتية

يتم إحداث الاهتزاز في الجزء الثابت للمحرك ، ويتم استخدامه لنقل الحركة إلى الدوار وأيضًا لتعديل قوى الاحتكاك. يتم استخدام التضخيم والتشوهات (الدقيقة) للمواد الفعالة لتوليد الحركة الميكانيكية. يمكن تحقيق الحركة الكلية للدوار من خلال تصحيح الحركة الدقيقة باستخدام واجهة الاحتكاك بين الجزء الثابت والدوار .

ال محرك بالموجات فوق الصوتية يتكون من الجزء الثابت والدوار. يعمل تشغيل USM على تغيير الدوار أو المترجم الخطي. يتكون الجزء الثابت في USM من سيراميك كهرضغطية لتوليد الاهتزاز ، ومعدن من الجزء الثابت لتضخيم الاهتزاز المتولد ومادة احتكاك للتلامس مع الدوار.

عندما يتم تطبيق الجهد ، يتم إنشاء موجة متنقلة على سطح المعدن الثابت مما يؤدي إلى تدوير الجزء المتحرك. نظرًا لأن الدوار ملامس للمعدن الساكن ، كما ذكر أعلاه - ولكن فقط في كل ذروة من الموجة المتحركة - التي تسبب الحركة الإهليلجية - ومع هذه الحركة البيضاوية ، يدور الدوار في الاتجاه بالعكس لاتجاه الجزء المتحرك. موجة السفر.

ميزات ومزايا المحركات بالموجات فوق الصوتية

  • هذه صغيرة الحجم وممتازة في الاستجابة.
  • هذه لها سرعة منخفضة من عشرة إلى عدة مئات من الدورات في الدقيقة وعزم دوران مرتفع ، وبالتالي ليست هناك حاجة لتروس التخفيض.
  • تتكون هذه من قوة إمساك عالية ، وحتى إذا تم إيقاف تشغيل الطاقة ، فإنها لا تحتاج إلى الفرامل والقابض.
  • فهي صغيرة ورقيقة وأقل وزنًا مقارنة بالمحركات الكهرومغناطيسية الأخرى.
  • لا تحتوي هذه المحركات على أي مادة كهرومغناطيسية ولا تولد موجات كهرومغناطيسية. لذلك ، يمكن استخدامها حتى في مناطق المجال المغناطيسي العالية حيث لا تتأثر بالمجال المغناطيسي.
  • لا تحتوي هذه المحركات على أي تروس ، ويتم استخدام اهتزاز تردد غير مسموع لقيادة هذه المحركات. لذا ، فهي لا تصدر أي ضوضاء وتشغيلها هادئ للغاية.
  • يمكن التحكم في السرعة والموضع بدقة باستخدام هذه المحركات.
  • ثابت الوقت الميكانيكي لهذه المحركات أقل من 1 مللي ثانية و التحكم في السرعة لهذه المحركات خطوة أقل.
  • تتميز هذه المحركات بكفاءة عالية جدًا ، وكفاءتها لا تتأثر بحجمها.

عيوب المحركات بالموجات فوق الصوتية

  • مطلوب مصدر طاقة عالي التردد.
  • نظرًا لأن هذه المحركات تعمل على الاحتكاك ، فإن المتانة تكون أقل بكثير.
  • هذه المحركات لها خصائص تدلي السرعة والعزم.

تطبيقات المحركات بالموجات فوق الصوتية

  • تستخدم للتركيز التلقائي لعدسة الكاميرا.
  • تستخدم في أجهزة مناولة الورق المدمجة والساعات.
  • تستخدم في نقل أجزاء الماكينة.
  • تستخدم للتجفيف والتنظيف بالموجات فوق الصوتية.
  • يستخدم لحقن الزيت في الشعلات.
  • تستخدم كأفضل المحركات المعروفة لتقديم إمكانات عالية لتصغير المعدات.
  • تستخدم في التصوير بالرنين المغناطيسي التصوير بالرنين المغناطيسي في الطب.
  • تستخدم للتحكم في رؤوس أقراص الكمبيوتر مثل الأقراص المرنة والأقراص الصلبة ومحركات الأقراص المضغوطة.
  • تستخدم في العديد من التطبيقات في مجالات الطب والفضاء و علم الروبوتات .
  • تستخدم للتحكم التلقائي في شاشة التدحرج.
  • في المستقبل ، قد تجد هذه المحركات تطبيقات في مجالات مثل صناعة السيارات ، وتحديد المواقع بالنانو ، والإلكترونيات الدقيقة ، تكنولوجيا النظام الكهروميكانيكي الصغير والسلع الاستهلاكية.

تناقش هذه المقالة حول المحركات الكهروضغطية بالموجات فوق الصوتية ، وأجهزة الاستشعار بالموجات فوق الصوتية ، وأجهزة الاستشعار الكهروضغطية ، والمشغلات الكهروضغطية ، وعمل USM ، والمزايا ، وعيوب وتطبيقات USMs باختصار. لمزيد من المعلومات حول الموضوعات المذكورة أعلاه ، يرجى نشر استفساراتك من خلال التعليق أدناه.

اعتمادات الصورة: