芯明天压电控制器的原理是模拟PID控制(比例-积分-微分控制),以比例控制、积分控制为主。PID控制器是一个在工业控制应用中常见的反馈回路部件,由比例单元P、积分单元I和微分单元D组成。PID控制的基础是比例控制;积分控制可消除稳态误差,但也可能增加超调;微分控制可加快大惯性系统响应速度以及减弱超调趋势等。
芯明天控制器的基本原理图如下,每种产品间会略有不同。
基于以上原理,芯明天开发研制了种类繁多的压电控制器系列产品,每种产品会有不同的输出电压、工作带宽、功率、电流、功耗、产品等级等。主要用于驱动容性负载产品,以压电产品为主,可驱动的压电产品多样。
以下简单介绍几种芯明天压电控制器的应用案例。
驱动压电叠堆陶瓷
压电叠堆陶瓷为锆钛酸铅(PZT)材料,芯明天提供的叠堆陶瓷一般单支的高度从2mm至92mm可选,堆栈型压电陶瓷叠堆单支的高度可达200mm。芯明天E53.A系列压电陶瓷驱动电源可用于驱动PZT压电叠堆陶瓷,在E53.A驱动下,可使得压电叠堆陶瓷在高度方向产生1‰~2‰(微米量级)的位移,且使其步进的分辨率达皮米量级。
驱动控制压电微点胶阀
压电式微点胶系统是一种非接触式的点胶喷射阀,这种非接触式的点胶方式使得阀门可在空腔、凹槽和不规则的表面顺利作业。芯明天E52微点胶阀控制器可控制点胶阀的点胶量、点胶频率及单次点胶的速度,可实现1000赫兹的点胶频率,10秒内可完成达5000次点胶,单次点胶阶跃时间可达约40μs,可驱动各类压电点胶阀产品,可与多种厂家的微点胶阀进行配套组合使用。
驱动控制压电移相器
压电移相器是移相干涉仪中重要的部件。芯明天压电控制器可调节压电移相器驱动镜片的位置,使之做平行直线运动,改变参考光的光程,从而在物光和参考光之间引入相移量。使用芯明天压电控制器调节压电式移相器,具有分辨率高、响应速度快、易于控制、性能稳定等特点。
控制压电变形镜
压电变形镜主要用于各种自适应光学系统之中,它由很多单元组合而成。相同尺寸的压电变形镜,单元数越多,可调节的面形越好。芯明天压电变形镜控制器的通道数可达百通道,每通道可驱动控制压电变形镜的一个单元,可控制单元数达150个,可使得单个单元的面形变化速度达亚毫秒级、定位的分辨率可达亚微弧度。
控制微进给快速刀具
在精密和超精密车削中,尺寸公差的控制关键在于横向微进给装置的精度。芯明天E01压电控制器可用于调节压电式快速微进给刀具定位器,且微进给运动的分辨率可达5nm甚至亚纳米级。
卫星激光通信中调节光束方向
卫星激光通信是利用光学激光束传送数据的先进通信技术,该技术的核心之一是进行远距离(数千至数万公里)光信号接收技术。光信号的超精密调节对准是通过压电倾斜镜的角度偏转运动完成的,而该偏转运动是由压电控制器控制完成的。
控制物镜的焦点位置
例如,在晶圆切割过程中,需要通过物镜对激光进行聚焦,芯明天压电控制器通过输出电压信号,对物镜的Z向位置进行调节,从而对激光聚焦后的焦点进行Z向位置调节。
驱动超声压电陶瓷
超声压电陶瓷的应用非常广泛,如超声清洗、超声马达等。芯明天高频压电控制器可驱动超声压电陶瓷,频率可达24MHZ,输出电压可达800V。
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