Che cos'è un attuatore lineare piezo-elettrico?
Alcune strutture cristalline danno una carica elettrica quando sollecitate o attorcigliate, che è noto come effetto piezoelettrico. Questo è usato in molti circuiti elettronici. Un attuatore lineare piezoelettrico utilizza questo effetto al contrario, avendo una corrente elettrica che provoca il movimento nel cristallo. Questi attuatori si trovano spesso nei motori microelettronici o molto piccoli e dove sono necessari piccoli movimenti in linea retta, come i microinterruttori.
Esistono due tipi principali di attuatori piezoelettrici, stepping e azione continua, che differiscono per l'azione risultante dall'ingresso elettrico. Un cristallo piezoelettrico a gradini si sposta di una quantità misurabile ad ogni attivazione elettrica. Questo è il tipo di movimento normalmente associato a un attuatore lineare piezoelettrico, che si muove avanti e indietro con un movimento lineare o lineare.
Molti cristalli piezoelettrici hanno anche frequenze di risonanza, in cui un ingresso elettrico di una tensione specifica farà risuonare il cristallo o vibrare a una velocità specifica. Gli effetti di frequenza di risonanza possono essere utilizzati per attuatori continui, dove ogni vibrazione provoca un piccolo movimento. Sfruttando la risonanza, i piccoli movimenti possono essere combinati in un movimento che appare continuo.
Un attuatore lineare piezoelettrico utilizza un cuscinetto di attrito su una superficie del cristallo che può essere posizionato adiacente ad un'asta, ruota o altro dispositivo che deve essere spostato. Quando il cristallo si muove, il cuscinetto di frizione trasferisce quel movimento sul dispositivo. Dopo aver interrotto l'ingresso elettrico, il cristallo ritorna alla sua forma originale e il cuscinetto di frizione si allontana dal dispositivo fino alla successiva attivazione.
La stratificazione o l'accatastamento di singoli cristalli insieme può comportare movimenti più ampi. Vengono effettuati collegamenti elettrici per ciascun cristallo nella pila e, quando attivato, il movimento combinato è approssimativamente la somma di ciascun cristallo nella pila. Posizionare i cristalli uno di fronte all'altro lungo la lunghezza dell'attuatore può creare movimenti lineari più lunghi. L'ingresso elettrico si alterna ai cristalli su ciascun lato dell'asta dell'attuatore lineare piezoelettrico, il che lo fa spostare più lontano di un singolo ingresso.
Il movimento della struttura cristallina non dipende solo dalla carica elettrica, ma dalla polarità o dalla direzione del flusso di elettroni. L'inversione della polarità elettrica può causare lo spostamento o la deformazione dei cristalli nella direzione opposta. Questo effetto viene utilizzato per spostare un attuatore lineare piezoelettrico nella direzione opposta o avanti e indietro modificando ripetutamente la polarità.