Nhiều thiết kế bộ truyền động tuyến tính hợp kim bộ nhớ hình dạng (SMA) đã được đề xuất sử dụng các công nghệ khác nhau để điều khiển vị trí chính xác, chẳng hạn như phản hồi dịch chuyển, phản hồi nhiệt độ, phản hồi lực và phản hồi điện trở. Mỗi công nghệ đều có những ưu điểm, cũng như hạn chế riêng.

Ổ SMA tự cảm biến được coi là hiệu quả về chi phí vì nó không yêu cầu sử dụng các cảm biến bên ngoài trong hệ thống. Tuy nhiên, hiệu suất của nó so với các phương pháp khác vẫn chưa được thảo luận rộng rãi.

Nền tảng nghiên cứu và thử nghiệm

Khả năng sử dụng hợp kim bộ nhớ hình dạng làm thiết bị truyền động là vô tận. Các lĩnh vực ứng dụng bao gồm hàng không vũ trụ, robot, y tế, điện tử và xây dựng. SMA được coi là hấp dẫn do tỷ lệ sức mạnh trên trọng lượng cao và tính đơn giản, do đó làm cho hệ thống hiệu quả và đáng tin cậy hơn. Nó có thể được áp dụng bằng cách sử dụng điều khiển thụ động hoặc chủ động.

SMA có tiềm năng lớn trong các ứng dụng yêu cầu điều khiển vị trí chính xác, chẳng hạn như piston hoặc vans, người điều khiển, hướng ăng-ten, và cấu trúc hàng không thông minh. Để thích ứng với các ứng dụng này, các kỹ thuật khác nhau đã được đề xuất để tạo ra các chuyển vị chính xác. SMA cũng thích hợp làm trình điều khiển cho các cấu trúc ăng ten parabol có thể cấu hình lại vì nó có thể tạo ra độ lệch lớn. Trong một nghiên cứu khác, bằng cách đo biến dạng trên bề mặt cấu trúc và sử dụng bộ điều khiển đạo hàm tích phân tỷ lệ (PID) cải tiến với bộ chống bù để điều khiển, điều khiển lực để tạo ra sự thay đổi mão. Hợp kim bộ nhớ hình dạng cũng được sử dụng rộng rãi trong nghiên cứu chế tạo người máy.

Một cơ chế được sử dụng trong các ứng dụng robot sử dụng lò xo SMA và sử dụng bộ điều khiển mờ để điều khiển vị trí và lực. Trong hệ thống này, một bộ điều khiển logic mờ vòng kín được sử dụng để điều khiển lực tác động bởi cơ cấu chấp hành và vị trí của tải bổ sung. Một ví dụ khác là việc sử dụng SMA và bộ mã hóa để kiểm soát vị trí chính xác cao của các đầu ngón tay của robot vi mô và việc sử dụng đồng hồ đo biến dạng để đo độ cứng và kiểm soát lực. SMA cũng được sử dụng trong bàn tay giả năm ngón với cơ chế truyền động bằng gân để tạo ra sự khéo léo cần thiết trong khi giữ cho độ phức tạp cơ học và điều khiển của thiết bị ở mức thấp. Cảm biến xúc giác tích hợp trên đầu ngón tay giúp cải thiện khả năng điều khiển tổng thể của bàn tay và áp dụng sơ đồ điều khiển vị trí phản hồi lực kháng kiểu mới.

Trong các ứng dụng ô tô, một trình điều khiển gương tiết kiệm chi phí được thiết kế và sản xuất bằng cách kết hợp dây hợp kim bộ nhớ hình dạng và các thuật toán điều khiển để cung cấp vị trí ổn định và chính xác của gương chiếu hậu bên ngoài. SMA cũng được xem xét trong hệ thống kẹp cột lái, trong đó phần tử bộ nhớ hình dạng điều khiển các chức năng đóng và mở của tay lái.

Dây hợp kim bộ nhớ hình dạng có thể tạo ra động lực khi nhiệt độ thay đổi. Điều này có thể đạt được bằng cách sưởi ấm thông thường và sưởi ấm Joule. Các hợp kim bộ nhớ hình dạng cũng trải qua quá trình biến đổi pha khi tải hoặc thay đổi nhiệt độ. Hợp kim bộ nhớ hình dạng chuyển thành pha mactenxit song tinh khi được tải và chuyển thành Austenit khi được nung nóng. Nếu hợp kim bộ nhớ hình dạng được làm nguội, nó sẽ trở lại pha mactenxit kép. Nhiều nhà nghiên cứu đã phát triển các mô hình động của hợp kim bộ nhớ hình dạng.

Mặc dù điều khiển trực tiếp vị trí của hệ thống hiệu quả hơn nhưng trong trường hợp SMA, người ta cũng có thể sử dụng điện trở suất để điều khiển ổ đĩa của nó mà không cần sử dụng cảm biến bên ngoài, do đó làm cho hệ thống ít phức tạp hơn.

Có nhiều yếu tố ảnh hưởng đến sự thay đổi của điện trở suất, nhưng ngoài ứng suất và nhiệt độ, các phương pháp điều khiển thời gian thực là thách thức để đo các yếu tố khác và rất khó áp dụng công nghệ điều khiển phản hồi. Ngoài ra, những thay đổi về điện trở suất có thể bị ảnh hưởng trực tiếp hoặc gián tiếp bởi ứng suất và / hoặc nhiệt độ. Do khả năng và sự phức tạp của việc sử dụng phản hồi điện trở trong các ổ SMA, nhiều nghiên cứu đã tập trung vào mô hình hóa các đặc tính kháng để hiểu rõ hơn về hành vi này.

Để đáp ứng các yêu cầu điều khiển vị trí chính xác trong phạm vi 2mm, một dây từ thông loại 0.012 "với chiều dài 10 cm đã được chọn. Trong thí nghiệm, đoạn uốn 70 ° C là 0.012 và chiều dài B là 100 mm ± 1 mm đã được chọn. Đầu vòng dây 13897 được uốn cong. Chiều dài của dây SMA này sẽ tạo ra khoảng 3% hành trình, có nghĩa là độ dịch chuyển 2-4 mm. Các kết quả thử nghiệm liên quan đến điều khiển vị trí chính xác của SMA đã được phát triển , bao gồm lực / vị trí và / hoặc nhiệt độ Hoặc nội trở / hiệu chuẩn vị trí, và hệ thống phản hồi điều khiển để kiểm soát vị trí chính xác.

Sử dụng băng ghế thử nghiệm tùy chỉnh được phát triển cho nghiên cứu này, hiệu suất của hệ thống phản hồi vị trí chính xác đạt được độ dịch chuyển 2mm đã được kiểm tra. Để điều khiển chính xác vị trí của cơ cấu chấp hành hợp kim bộ nhớ hình dạng, một cảm biến dịch chuyển có thể được sử dụng để đo trực tiếp vị trí và sử dụng nó làm đầu vào cho hệ thống phản hồi.

Hệ thống phản hồi dịch chuyển có hiệu suất và độ chính xác đáp ứng thời gian tốt, và sai số ở trạng thái ổn định là 1% trong mọi điều kiện. Độ chính xác của hệ thống tự cảm biến thấp và sai số trạng thái ổn định của phản ứng bước là 15%. Các thí nghiệm đã phát hiện ra rằng so với hệ thống tự cảm nhận, hệ thống phản hồi dịch chuyển có công suất ban đầu cao hơn và thời gian tăng cao hơn. Nhiệt độ trung bình của hệ thống phản hồi dịch chuyển thấp hơn nhiệt độ của hệ thống tự cảm biến, dẫn đến chênh lệch hành trình của hệ thống SMA với hành trình thấp hơn của hệ thống phản hồi dịch chuyển.

Kết luận phân tích

Sử dụng hợp kim bộ nhớ hình dạng làm trình điều khiển, một nền tảng thử nghiệm để định vị chính xác các dịch chuyển cực nhỏ trong phạm vi 2 mm đã được phát triển. Các hệ thống phản hồi khác nhau có thể được phát triển để sử dụng bộ truyền động hợp kim bộ nhớ hình dạng để điều khiển vị trí, chẳng hạn như bộ truyền động hợp kim bộ nhớ hình dạng cho dịch chuyển, lực cản, lực hoặc nhiệt độ. Trong công việc nghiên cứu của nghiên cứu này, hệ thống điều khiển phản hồi dịch chuyển và hệ thống điều khiển phản hồi tự cảm nhận đã được thiết kế, và hiệu suất của chúng được so sánh với nhau. Người ta mong đợi rằng hệ thống phản hồi dịch chuyển sẽ tạo ra độ chính xác tốt hơn, nhưng điều khiển phản hồi tự cảm biến có thể làm giảm giá thành của hệ thống vì nó không sử dụng cảm biến.

Do đó, nghiên cứu này nhằm nghiên cứu độ chính xác của hệ thống tự cảm nhận so với hệ thống phản hồi dịch chuyển. Sử dụng cảm biến dịch chuyển laser để đo vị trí và cung cấp đầu vào cho hệ thống phản hồi dịch chuyển. Đối với hệ thống tự cảm biến, điện áp rơi trên SMA được sử dụng làm phép đo đầu vào của hệ thống. Hệ thống phản hồi dịch chuyển có hiệu suất và độ chính xác đáp ứng thoáng qua tốt, và sai số ở trạng thái ổn định là 1% trong mọi điều kiện làm việc. Độ chính xác của phản hồi tự cảm nhận kém và thời gian phản hồi chậm. Tuy nhiên, bằng cách tải trước trình điều khiển SMA, độ chính xác của hệ thống tự cảm biến được cải thiện. Khi tăng tải trước từ 500 g lên 700 g, sai số ở trạng thái ổn định giảm từ 15 g xuống 11%. Trên băng ghế thử nghiệm, hiệu suất của hệ thống phản hồi dịch chuyển để kiểm soát vị trí của hợp kim bộ nhớ hình dạng 2 mm tốt hơn so với hệ thống tự cảm biến. Tuy nhiên, hệ thống phản hồi của hệ thống tự cảm biến có thể được cải thiện, và các dây cung cấp lực căng đã được chứng minh trong các nghiên cứu thực nghiệm.

Kết quả nghiên cứu chứng minh tính khả thi của việc thay thế hệ thống phản hồi dịch chuyển bằng hệ thống truyền động tự cảm biến tiết kiệm chi phí hơn. Trong thiết lập thử nghiệm của điều khiển vị trí chính xác được đề xuất trong nghiên cứu này, việc sử dụng cảm biến dịch chuyển laser có thể được bỏ qua. Công nghệ này yêu cầu ít thành phần hơn, do đó giảm chi phí ban đầu của hệ thống và chi phí của toàn bộ hệ thống về lâu dài. Hệ thống cảm biến có thể được coi là tiết kiệm chi phí hơn so với các hệ thống truyền động khác, yêu cầu các thiết bị đo vị trí bên ngoài, chẳng hạn như máy biến áp vi sai biến đổi tuyến tính (tuyến tính), cảm biến hồng ngoại, cảm biến laser và đồng hồ đo biến dạng và chi phí mua sắm và bảo trì liên quan của chúng, Tiêu thụ năng lượng và hệ thống đo lường cho các sản phẩm điện tử và phát triển phần mềm.

Liên kết đến bài viết này ： Sử dụng hợp kim bộ nhớ làm trình điều khiển để đạt được vị trí chính xác của các dịch chuyển cực nhỏ

Tuyên bố Tái bản: Nếu không có hướng dẫn đặc biệt, tất cả các bài viết trên trang web này là bản gốc. Vui lòng ghi rõ nguồn để tái bản: https: //www.cncmachiningptj.com/，thanks！

PTJ® cung cấp đầy đủ các Độ chính xác tùy chỉnh máy gia công cnc trung quốc Dịch vụ. Chứng nhận ISO 9001: 2015 & AS-9100. Nhà sản xuất gia công quy mô lớn túi y tế, cung cấp dịch vụ thiết kế 3D, mẫu thử nghiệm và giao hàng toàn cầu. Cũng cung cấp các loại vỏ cứng, EVA nửa cứng, bao mềm, túi và nhiều thứ khác cho OEM. Tất cả các trường hợp được thực hiện tùy chỉnh theo thông số kỹ thuật với sự kết hợp vô hạn của nguyên vật liệu, khuôn, túi, vòng, khóa kéo, tay cầm, logo và phụ kiện. Các tùy chọn chống va đập, chống nước và thân thiện với môi trường. Bộ phận y tế, phản hồi khẩn cấp, Phần điện tử, các ngành công nghiệp, giáo dục, quân sự, an ninh, thể thao, ngoài trời và xây dựng. Các dịch vụ bao gồm tư vấn khái niệm trường hợp, thiết kế 3D, tạo mẫu, tạo mẫu,Khoan CNC Dịch vụ và sản xuất. Hãy cho chúng tôi biết một chút về ngân sách dự án của bạn và thời gian giao hàng dự kiến. Chúng tôi sẽ cùng bạn lập chiến lược để cung cấp các dịch vụ hiệu quả nhất về chi phí nhằm giúp bạn đạt được mục tiêu của mình, Bạn có thể liên hệ trực tiếp với chúng tôi ( sales@pintejin.com ).