Таку п’єзоелектричну поведінку можна використовувати в багатьох рішеннях, наприклад для генерування або виявлення ультразвукових хвиль, як джерело запалювання (іскри) для запальничок або пропанових газових грилів або для рухів оптичних лінз для автофокусування в камерах смартфонів.

П’єзотехнологія також пропонує новий спосіб розробки клапанів для контролю тиску або швидкості потоку газів. Коли до п’єзопривода подається напруга, він згинається та піднімається з сідла клапана. Чим вище напруга, тим більше прогинається привід і тим більше газу може протікати через клапан.

П’єзокераміка діє як маленький конденсатор, оскільки прикладена напруга заряджає керамічний матеріал, змушуючи його згинатися. Щоб відновити свою первісну форму, матеріал необхідно активно розряджати. П'єзокераміка не потребує енергії для підтримки наявної механічної деформації. Навіть після збою живлення клапан зберігає поточне положення.

Це також означає, що енергія потрібна лише тоді, коли потрібно змінити форму п’єзоприводу, тобто змінити заряд самого пристрою. Кількість енергії, необхідної в цьому випадку, дуже мала (порядку 1 мВт·с), оскільки п’єзокераміка має малу ємність (в діапазоні від 20 нФ до 40 нФ). Навпаки, електромагнітні клапани потребують безперервного джерела живлення в кілька ват, щоб підтримувати відкритий стан, нагріваючи електромагнітний клапан у процесі.

Завдяки низькому енергоспоживанню п’єзотехнологія ідеально підходить для пристроїв, що живляться від акумуляторів (які споживають набагато менше енергії, ніж електромагнітні клапани), а також для застосувань, де клапани не можуть нагрівати газ.

П'єзотехнологія має дуже конкретні переваги:

  • Пропорційна поведінка
  • Відсутність надлишкового тепла
  • Надзвичайно низька потреба в енергії
  • Дуже компактний і легкий
  • Тривалий термін служби
  • Іскробезпека

П'єзоклапани не можна використовувати як заміну електромагнітних клапанів. П'єзоклапани працюють при вищих напругах, до 310 В, тоді як електромагнітні клапани працюють при 5, 12 або 24 В. Проста електроніка п'єзоприводу потрібна для генерування необхідних 250–310 В від джерела живлення 5, 12 або 24 В, а також для заряджання та розряджання п’єзоприводу. Хоча 310 В може здатися високим, відповідний струм дуже малий (макс. 5 мА з послідовним резистором 50 кОм на виході). П'єзоелектроніка може бути розроблена таким чином, щоб бути електрично безпечною, так що коли торкатися контактів, напруга відразу падає значно нижче 50 В.

Festo пропонує широкий асортимент клапанів із п’єзотехнологією для різних вимог до витрат або тиску в різноманітних сферах застосування. Ці клапани також можна використовувати для контролю 100% газоподібного кисню, оскільки їхні матеріали перевіряються на сумісність з киснем.

Про автора

Thomas Kunert
Product Management MedLab
Контакти

Цікаві статті