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什么是压电产品的开环与闭环?购买时又该如何选择呢?

什么是开环、什么是闭环?

我们已经了解了压电陶瓷特性中存在迟滞特性、蠕变特性、非线性,也就是开环压电陶瓷、纳米定位台等压电产品的位移量不会随着电压的线性升降而线性变化。我们称之为开环状态。 
为压电陶瓷或纳米定位台产品配置高分辨率传感器,控制器配置传感检测模块,传感模块对压电陶瓷或纳米定位台的位移进行检测,再将检测到的位置信号反馈给驱动模块,驱动模块改变电压调整压电产品的位移,从而使非线性得以修正,zui终实现精准定位,定位精度可以达到纳米量级。我们把这样带有位置传感反馈功能的回路称之为闭环。

 

 

如何确定选择开环与闭环

 

由于压电陶瓷的迟滞、蠕变、非线性,大约10%左右满行程位移量的位置偏差,首先要确定这个偏差是否在应用要求可接受范围内,如果可以,那么选择开环即可,如果需要位置的准确性大于满行程位移的1%,则需要选择闭环版本。 
开环版本压电产品非常适用于要求超快响应速度、非常高的分辨率,但绝对定位不那么重要的应用中。它也可以用于采用外部反馈控制系统,如:干涉仪、PSD(定位敏感二极管)、CCD芯片/图像处理系统、操作员手眼控制等。 
闭环版本压电产品配置了高分辨率、响应速度快的传感器,配备在机构中zui合适的位置,通过向控制器反馈高带宽、纳米级定位精度的反馈信号。


闭环传感器类型 

目前芯明天的压电传感器包括三种:电容式CAP、电感式LVDT、电阻式SGS 。从定位精度角度来讲,电容式传感器远远高于其他两种,而从性价比及工艺结构特点来看,目前电阻式传感器在压电产品中应用更为广泛。

 

举例

下图描述的是开环和闭环操作下模拟信号电压线性施加到压电纳米定位台,执行电压顺序(0V→10V→0V)。 
开环工作:芯明天控制器XE-650.OW与芯明天P11.X压电纳米定位台

 

闭环工作: 芯明天控制器E72.S1L与芯明天P12压电扫描台

 

 

小常识


在几千赫兹以上的高动态操作,迟滞蠕变特性不能完全呈现,因此开环即可。 
与闭环电路控制相比,开环版本控制系统的响应时间(带宽)会更快。

对于闭环版本,由于受到位置传感器与PID算法的双重影响,分辨率相较于开环要略低,对于只对分辨率有很高要求的应用,选择开环即可。

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