Toto piezoelektrické správanie je možné využiť v mnohých aplikáciách, napr. B. na generovanie alebo detekciu ultrazvukových vĺn, ako zdroj vznietenia (iskry) pre zapaľovače alebo grily na propánový plyn alebo na jemné pohyby optických šošoviek na automatické zaostrovanie vo fotoaparátoch smartfónov.
Piezo technológia tiež ponúka nový spôsob navrhovania ventilov na riadenie tlaku alebo prietoku plynov. Keď sa na piezo ohýbačku privedie napätie, ohne sa a zdvihne zo sedla ventilu. Čím vyššie je napätie, tým viac sa pohon ohýba a tým viac plynu môže pretekať ventilom.
Piezokeramika pôsobí ako malý kondenzátor, pretože aplikované napätie nabíja keramický materiál a spôsobuje jeho ohýbanie. Aby materiál získal svoj pôvodný tvar, musí sa aktívne vybiť. Piezokeramika nevyžaduje žiadnu energiu na udržanie existujúcej mechanickej deformácie. Aj po výpadku prúdu si ventil zachová aktuálnu polohu.
To tiež znamená, že energia je potrebná len vtedy, keď sa má zmeniť tvar piezo ohýbačky, t.j. zmeniť náboj na samotnej ohýbačke. Množstvo potrebnej energie je v tomto prípade veľmi malé (rádovo 1 mWs), keďže piezokeramika má malú kapacitu (v rozsahu 20 nF až 40 nF). Naproti tomu solenoidové ventily vyžadujú nepretržité napájanie niekoľkých wattov na udržanie otvoreného stavu, pričom sa elektromagnetický ventil v procese zahrieva.
Piezo technológia je vďaka svojej nízkej spotrebe energie ideálna pre zariadenia napájané z batérie (ktoré spotrebujú oveľa menej energie ako solenoidové ventily) a pre aplikácie, kde ventily nesmú ohrievať plyn.
Piezo technológia má veľmi špecifické výhody:
- Proporcionálne správanie
- Žiadny vznik tepla
- Extrémne nízka spotreba energie
- Kompaktná a ľahká konštrukcia
- Dlhá životnosť
- Iskrová bezpečnosť
Piezoventily nemožno použiť ako náhradu za solenoidové ventily. Piezoventily pracujú pri vyššom napätí, až do 310V, zatiaľ čo solenoidové ventily pracujú pri 5, 12 alebo 24V. Na generovanie potrebných 250 - 310 V z 5, 12 alebo 24 V napájacieho zdroja a na nabíjanie a vybíjanie piezo ohýbačky je vždy potrebná jednoduchá elektronika piezoelektrického ovládača. Hoci sa 310 V môže zdať vysoké, zodpovedajúci prúd je veľmi malý (max. 5 mA s sériovým odporom 50 k ohmov na výstupe). Piezoelektronika môže byť navrhnutá tak, aby bola elektricky bezpečná, takže pri dotyku kontaktov napätie okamžite klesne hlboko pod 50V.
Festo ponúka široký sortiment ventilov s piezo technológiou pre rôzne požiadavky na prietok alebo tlak v rôznych aplikáciách. Tieto ventily je možné použiť aj na reguláciu 100% plynného kyslíka, pretože ich materiály sú testované na kompatibilitu s kyslíkom.
O autorovi
Thomas Kunert
Product Management MedLab
Kontakt
