난해한 액츄에이터

모터는 어디에나 있습니다. DC 모터, AC 모터, 스테퍼 및 기타 다수. 이 기사에서는 이러한 일반적인 장치를 넘어서 귀하의 프로젝트 중 하나에 사용할 수 있는 좀 더 난해하고 특이한 전자 액추에이터를 찾아보겠습니다. 어쨌든 그들의 메커니즘은 그 자체로 흥미롭습니다! 피에조, 자기변형, 자기유변학, 보이스 코일, 검류계 및 기타 장치에 대한 조사를 위해 휴식 시간 후에 저와 함께 하십시오. 여러분이 가장 좋아하는 액추에이터와 모터에 대해서도 듣고 싶습니다. 아래에 의견을 남겨주세요!

압전 재료는 때때로 마술처럼 보입니다. 압전 물질에 전압을 가하면 움직이는 것처럼 간단합니다. 물론 문제는 그다지 움직이지 않는다는 것입니다. 여러분에게 가장 친숙한 압전 장치는 바로 부저입니다. 일반적으로 10V 미만으로 구동합니다. 부저가 명확하게 들리는 소리를 생성하지만 실제로는 부저가 구부러지는 것을 볼 수 없습니다(위에 표시된 것처럼).

부저의 움직임을 측정하기 위해 최근에 150볼트 피에조 드라이버로 부저를 구동하려고 시도했는데, 이로 인해 총 편향이 약 0.1mm가 되었습니다. 일반적인 기준으로는 그리 많지 않습니다!

그러나 일부 애플리케이션의 경우 이동 범위보다는 분해능이 주요 관심사입니다. 피에조 액츄에이터가 실제로 빛을 발하는 곳이 바로 여기입니다. 피에조 액츄에이터의 포스터보이 애플리케이션은 아마도 스캐닝 프로브 현미경일 것입니다. 개별 원자를 시각화하려면 나노미터 미만의 정확도(1mm의 1000분의 1 미만)가 필요한 경우가 많습니다. 여기에는 피에조 스택이 이상적입니다(해커들은 저렴한 부저도 사용했습니다!).

때로는 더 넓은 범위의 이동에 대해 높은 정밀도가 필요할 때도 있습니다. 이를 가능하게 하는 다양한 피에조 구성이 있습니다. 특히 Inchworm, “LEGS” 및 슬립스틱 액추에이터가 있습니다.

PiezoMotor LEGS 액추에이터는 위에 표시됩니다. 언급한 바와 같이 피에조는 작은(일반적으로 밀리미터 미만) 모션만 생성합니다. LEGS는 이 모션을 직접 사용하는 대신 이 모션을 사용하여 로드를 따라 "걷고" 앞뒤로 밀어냅니다. 따라서 막대는 작은 나노미터 단위로 이동합니다. 그러나 피에조는 빠르게 움직일 수 있습니다(초당 수천 번 구부러짐). 그리고 LEGS(및 유사한 Inchworm 액추에이터)는 상대적으로 빠르고 높은 힘과 고해상도 모션을 허용합니다.

식탁보 트릭(예, 이건 가짜입니다. 아이는 괜찮아요. 걱정하지 마세요. :))

장거리 이동 피에조 액추에이터의 또 다른 유형은 "스틱 슬립 현상"을 사용합니다. 이것은 위에 표시된 식탁보 마술과 매우 유사합니다. 천을 천천히 당기면 천과 그릇 사이에 상당한 마찰이 생겨 천과 함께 끌리게 됩니다. 빨리 당기면 마찰이 줄어들고 그릇이 제자리에 유지됩니다.

정적 마찰과 동적 마찰 사이의 이러한 차이는 스틱슬립 액추에이터에서 활용됩니다. 기본 메커니즘은 아래 그림에 나와 있습니다.

확장할 때 턱이 느려지면 나사가 회전하지만 피에조 스택이 빠르게 압축되면 나사가 돌아오지 않습니다. 따라서 나사를 회전시킬 수 있습니다. 공정을 거꾸로 하면(빠르게 늘인 다음 천천히 압축) 공정이 역전되고 나사가 반대 방향으로 회전됩니다. 이 구성의 장점은 피에조의 원래 정밀도를 상당 부분 유지한다는 것입니다. 피코모터는 넓은 이동 범위(일반적으로 25mm)에서 약 30나노미터의 해상도를 가지며 일반적으로 광학 포커싱 및 정렬에 사용되며 eBay에서 100달러 정도에 구입할 수 있습니다. 아, 그리고 그것들은 음악을 만드는데도 사용될 수 있습니다. 즐겨찾기에는 Stairway to Heaven이 포함되며 Still Alive(포털의) 버전이 1개가 아니라 2개 있습니다. 의무적인 Imperial March 데모는 여기에 포함되어 있습니다:

다른 수많은 피에조 구성이 있지만 일반적으로 높은 힘과 고정밀 모션을 제공하는 데 사용됩니다. 내 블로그에 몇 가지 내용을 더 기록해 두었습니다.

자기변형은 자기장 하에서 물질의 모양이 변하는 경향입니다. 우리는 최근 자기변형에 관해 꽤 많이 이야기해 왔습니다. 그러나 피에조와 마찬가지로 고정밀 모션에도 사용할 수 있습니다. 피에조와 달리 작동을 위해 상대적으로 낮은 전압이 필요하며 틈새 응용 분야를 찾았습니다.