עיצובים ליניאריים של סגסוגת זיכרון צורה (SMA) רבים הוצעו להשתמש בטכנולוגיות שונות לבקרת מיקום מדויקת, כגון משוב תזוזה, משוב טמפרטורה, משוב כוח ומשוב התנגדות. לכל טכנולוגיה יתרונות משלה, כמו גם מגבלות ומגבלות.

כונן SMA בעל חישה עצמית נחשב לחסכוני מכיוון שאינו מצריך שימוש בחיישנים חיצוניים במערכת. עם זאת, הביצועים שלו ביחס לשיטות אחרות לא נדונו בהרחבה.

רקע מחקר וניסוי

האפשרויות של שימוש בסגסוגות של זיכרון צורות כמפעילים הן אינסופיות. תחומי היישום כוללים תעופה וחלל, רובוטיקה, רפואה, אלקטרוניקה ובנייה. SMA נחשבת לאטרקטיבית בשל יחס חוזק-משקל גבוה ופשטות, ובכך הופכת את המערכת ליעילה ואמינה יותר. ניתן ליישם אותו באמצעות שליטה פסיבית או אקטיבית.

ל-SMA יש פוטנציאל רב ביישומים הדורשים בקרת מיקום מדויקת, כגון בוכנות או שסתוםs, מניפולטורים, הצבעת אנטנות ומבני תעופה חכמים. על מנת להתאים ליישומים אלו, הוצעו טכניקות שונות לייצור תזוזות מדויקות. SMA מתאים גם כדרייבר למבני אנטנה פרבולית הניתנים להגדרה מחדש מכיוון שהוא יכול ליצור סטיה גדולה. במחקר אחר, על ידי מדידת המתח על פני המבנה, ושימוש בבקר נגזרת אינטגרלית פרופורציונלית משופרת (PID) עם אנטי מפצה לשליטה, מאלצות את השליטה לייצר את שינוי הכתר. סגסוגות זיכרון צורות נמצאות בשימוש נרחב גם במחקר רובוטיקה.

מנגנון המשמש ביישומי רובוטיקה משתמש בקפיצי SMA ומשתמש בבקר מעורפל כדי לשלוט במיקום ובכוח. במערכת זו, בקר לוגי מטושטש בלולאה סגורה משמש לשליטה בכוח המופעל על ידי המפעיל ובמיקום העומס הנוסף. דוגמה נוספת היא השימוש ב-SMA ומקודדים לבקרת מיקום מדויקת ביותר בקצות האצבעות של מיקרו-רובוטים, ושימוש במדדי מתח למדידת קשיחות ושליטה בכוח. SMA משמש גם ביד תותבת בעלת חמש אצבעות עם מנגנון הנעה מונע על גידים כדי לייצר את המיומנות הנדרשת תוך שמירה על המורכבות המכנית והשליטה של ​​המכשיר נמוכה. חיישן המישוש המשולב בקצות האצבעות משפר את יכולת השליטה הכוללת של היד, ומאמץ סוג חדש של ערכת בקרת מיקום משוב התנגדות.

ביישומי רכב, תוכנן ויוצר מתקן מראה חסכוני על ידי שילוב חוטי סגסוגת זיכרון צורה ואלגוריתמי בקרה כדי לספק מיקום יציב ומדויק של המראות האחוריות החיצוניות. SMA נחשב גם במערכת ההידוק של עמוד ההגה, כאשר אלמנט זיכרון צורה שולט בפונקציות הפתיחה והסגירה של שרוול ההגה.

חוט סגסוגת זיכרון צורה יכול ליצור כוח מניע כאשר הטמפרטורה משתנה. ניתן להשיג זאת על ידי חימום קונבנציונלי וחימום ג'ול. סגסוגות זיכרון צורות עוברות גם טרנספורמציה של פאזה תחת עומס או שינויי טמפרטורה. סגסוגת זיכרון הצורה הופכת לשלב מרטנזיט תאום בעת טעינה, והופכת לאוסטניט בעת חימום. אם סגסוגת זיכרון הצורה תתקרר, היא תחזור לשלב המרטנסיט התאום. חוקרים רבים פיתחו מודלים דינמיים של סגסוגות זיכרון צורות.

למרות שיותר יעיל לשלוט ישירות על מיקום המערכת, במקרה של SMA, ניתן גם להשתמש בהתנגדות שלה כדי לשלוט בכונן שלה ללא שימוש בחיישן חיצוני, ובכך להפוך את המערכת לפחות מסובכת.

ישנם גורמים רבים המשפיעים על שינוי ההתנגדות, אך בנוסף ללחץ ולטמפרטורה, שיטות בקרה בזמן אמת מאתגרות למדידת גורמים אחרים, וקשה ליישם טכנולוגיית בקרת משוב. בנוסף, שינויים בהתנגדות עשויים להיות מושפעים באופן ישיר או עקיף מלחץ ו/או טמפרטורה. בשל האפשרות והמורכבות של שימוש במשוב התנגדות בכונני SMA, מחקרים רבים התמקדו במודלים של מאפייני התנגדות כדי להבין טוב יותר התנהגות זו.

על מנת לעמוד בדרישות של בקרת מיקום מדויקת בטווח של 2 מ"מ, נבחר חוט שטף מגנטי מסוג 0.012 אינץ' באורך של 10 ס"מ. בניסוי, עיקול 70°C של 0.012 ואורך B של 100 מ"מ ± 1 מ"מ. נבחרו. קצה לולאה 13897 מכווץ. אורכו של חוט SMA זה יפיק כ-3% מהמכה, כלומר תזוזה של 2-4 מ"מ. תוצאות הניסוי הקשורות לבקרת המיקום המדויקת של ה-SMA פותחו , כולל כוח/מיקום ו/או טמפרטורה או כיול התנגדות/מיקום פנימי, ומערכת משוב בקרה לבקרת מיקום מדויקת.

באמצעות ספסל בדיקה מותאם אישית שפותח עבור מחקר זה, נבדקו הביצועים של מערכת משוב מיקום מדויקת המשיגה תזוזה של 2 מ"מ. על מנת לשלוט במדויק על המיקום של מפעיל סגסוגת זיכרון הצורה, ניתן להשתמש בחיישן תזוזה כדי למדוד ישירות את המיקום ולהשתמש בו כקלט למערכת המשוב.

למערכת משוב התזוזה יש ביצועים ודיוק של תגובת זמן טובים, ושגיאת המצב היציב היא 1% בכל התנאים. הדיוק של מערכת החישה העצמית נמוך, ושגיאת המצב היציב של תגובת הצעד היא 15%. ניסויים מצאו שבהשוואה למערכת החישה העצמית, למערכת משוב התזוזה יש כוח התחלתי גבוה יותר וזמן עלייה ארוך יותר. הטמפרטורה הממוצעת של מערכת משוב התזוזה נמוכה מהטמפרטורה של מערכת החישה העצמית, מה שגורם להפרש המהלכים של מערכת SMA עם מהלך נמוך יותר של מערכת משוב התזוזה.

מסקנת ניתוח

תוך שימוש בסגסוגת זיכרון צורות כמניע, פותחה פלטפורמה ניסיונית למיקום מדויק של תזוזות קטנות במיוחד בטווח של 2 מ"מ. ניתן לפתח מערכות משוב שונות לשימוש במפעילי סגסוגת זיכרון צורות עבור בקרת מיקום, כגון מפעילי סגסוגת זיכרון צורה עבור תזוזה, התנגדות, כוח או טמפרטורה. בעבודת המחקר של מחקר זה, תוכננו מערכת בקרת משוב תזוזה ומערכת בקרת משוב חישה עצמית, והושוו ביצועיהם. צפוי שמערכת משוב התזוזה תייצר דיוק טוב יותר, אך בקרת משוב חישה עצמית עשויה להוזיל את עלות המערכת מכיוון שהיא אינה משתמשת בחיישנים.

לכן, מחקר זה נועד לחקור את הדיוק של מערכת החישה העצמית בהשוואה למערכת משוב העקירה. השתמש בחיישן תזוזת הלייזר כדי למדוד את המיקום ולספק קלט למערכת משוב התזוזה. עבור מערכות חישה עצמית, נפילת המתח על פני ה-SMA משמשת כמדידת הקלט של המערכת. למערכת משוב התזוזה יש ביצועים ודיוק של תגובה חולפת טובים, ושגיאת המצב היציב היא 1% בכל תנאי העבודה. הדיוק של משוב החישה העצמי גרוע, וזמן התגובה איטי. עם זאת, על ידי טעינה מראש של מנהל ההתקן SMA, הדיוק של מערכת החישה העצמית משתפר. כאשר הטעינה המוקדמת מוגברת מ-500 גרם ל-700 גרם, שגיאת המצב היציב מצטמצמת מ-15 גרם ל-11%. על ספסל הבדיקה, הביצועים של מערכת משוב התזוזה לבקרת המיקום של סגסוגת זיכרון הצורה בגודל 2 מ"מ טובים יותר מאלו של מערכת החישה העצמית. עם זאת, ניתן לשפר את מערכת המשוב של מערכת החישה העצמית, והחוטים המספקים מתח מוכחים במחקרים ניסיוניים.

תוצאות המחקר מוכיחות את ההיתכנות של החלפת מערכת משוב העקירה במערכת הפעלה חסכונית יותר עם חישה עצמית. במערך הניסוי של בקרת מיקום מדויקת המוצעת במחקר זה, ניתן להשמיט את השימוש בחיישני עקירה בלייזר. טכנולוגיה זו דורשת פחות רכיבים, ובכך מפחיתה את העלות הראשונית של המערכת ואת עלות המערכת כולה בטווח הארוך. מערכות חישה יכולות להיחשב חסכוניות יותר בהשוואה למערכות הנעה אחרות, הדורשות התקני מדידת מיקום חיצוניים, כגון שנאים דיפרנציאליים משתנים ליניאריים (לינארים), חיישני אינפרא אדום, חיישני לייזר ומדדי מתח והעלות הנלווית שלהם רכש ותחזוקה, צריכת אנרגיה ו מערכות מדידה למוצרים אלקטרוניים ופיתוח תוכנה.

קישור למאמר זה: השתמש בסגסוגת זיכרון כמניע כדי להשיג מיקום מדויק של תזוזות קטנות במיוחד

הצהרה מחודשת: אם אין הוראות מיוחדות, כל המאמרים באתר זה מקוריים. אנא ציין את המקור להדפסה חוזרת: https: //www.cncmachiningptj.com/，thanks！

PTJ® מספק מגוון רחב של דיוק מותאם אישית עיבוד cnc סין שירותי.מוסמך ISO 9001:2015 &AS-9100. יצרן עיבוד שבבי בקנה מידה גדול של תיקים רפואיים, מתן עיצוב תלת מימד, אב טיפוס ושירותי משלוח גלובליים. מציע גם מארזים קשיחים, EVA חצי קשיח, מארזים תפורים רכים, פאוצ'ים ועוד עבור יצרני OEM. כל המארזים מיוצרים בהתאמה אישית לפי מפרטים עם אינסוף שילובים של חומרים, תבניות, כיסים, לולאות, רוכסנים, ידיות, לוגו ואביזרים. אפשרויות חסינות זעזועים, עמידות במים וידידותיות לסביבה. חלקים רפואיים, תגובת חירום, חלקים אלקטרוניים, תאגידים, חינוך, צבא, ביטחון, ספורט, חוצות ותעשיות בנייה. השירותים כוללים ייעוץ לקונספט של מקרה, עיצוב תלת מימד, יצירת אב טיפוס, יצירת רוטוטיפוס,קידוח CNC שירותים וייצור. ספר לנו קצת על תקציב הפרויקט שלך וזמן האספקה ​​הצפוי. אנו נתכנן איתך אסטרטגיה כדי לספק את השירותים המשתלמים ביותר כדי לעזור לך להגיע ליעד שלך, אתה מוזמן לפנות אלינו ישירות ( sales@pintejin.com ).