这种压电效应可用于许多应用,例如用于产生或检测超声波,用作打火机或丙烷烧烤架的点火源(火花),或精细移动光学镜头,以使智能手机的相机自动对焦。

压电技术还为开发用于控制气体压力或流量的阀带来了新的可能性。当将电压施加到压电弯曲片时,它会弯曲并脱离阀座。电压越高,执行器弯曲幅度越大,流过阀的气体就越多。

为压电陶瓷施加电压会使陶瓷充电,导致其弯曲,其作用原理类似于小型电容器。为了恢复原来的形状,必须主动使陶瓷放电。压电陶瓷不需要任何能量来维持现有的机械变形。即使断电后,阀也会保持在当前位置。

这也意味着,只有在要改变压电弯曲片的形状,即要自行改变压电弯曲片的充电状态时,才需要通电。此时所需的电能非常少(1 mWs 级别),因为压电陶瓷的电容很小(介于 20 nF 至 40 nF)。相比之下,电磁阀需要持续输入几瓦的功率才能维持打开状态,在此过程中,电磁阀会发热。

由于能耗低,这种压电技术非常适合用于采用电池供电的设备(其功耗比电磁阀低得多),禁止阀加热气体时的应用。

压电技术具有以下特殊优势:

  • 成比例控制
  • 不发热
  • 能耗极低
  • 结构紧凑,重量轻
  • 使用寿命长
  • 本质安全

压电阀不能替代电磁阀。压电阀的工作电压较高,可达 310 V,而电磁阀的工作电压为 5 V、12 V 或 24 V。如需从 5 V、12 V 或 24 V 电源中产生所需的 250 - 310 V 电压,并对压电弯曲片进行充电和放电,必须使用简单的压电驱动电子装置。虽然看似 310 V 电压很高,但对应的电流却很低(输出端使用 50 kOhm 串联电阻时,最大电流为 5 mA)。压电电子装置可以设计成电气安全型,这样一来,当接触到触点时,电压会立即降至远低于 50 V。

Festo 开发有各种采用压电技术的阀,可满足各种应用中的不同流量或压力要求。这些阀还可用于控制 100% 的氧气,因为其材质经过氧气兼容性测试。

作者介绍

Thomas Kunert
MedLab 产品管理部门
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