EO_508

Nella figura 8 viene mostrato l’utilizzo della variazione di lunghezza di un attuatore in un controllore del flusso di massa. Nel caso delle apparecchiature per la formazione del film e l’incisione (etching) utilizzate per la produzione dei semiconduttori, questi azionamenti garantiscono un controllo estremamente preciso del flusso di gas nei con- trollori del flusso di massa. Miglioramento delle prestazioni e dell’affidabilità Grazie al ridottissimo numero di parti in movimento e a caratteristiche quali la realizzazione mediante una strut- tura multistrato a elettrodo intero, gli azionamenti piezo- elettrici assicurano vantaggi intrinseci, in termini di af- fidabilità, rispetto agli azionamenti elettromeccanici. Per ottimizzare prestazioni e affidabilità degli azionamenti piezoelettrici, gli utilizzatori devono solamente seguire alcune semplici linee guida di progettazione. Quando si progetta il fissaggio, è necessario evitare che gli aziona- menti vengano piegati, attorcigliati o sottoposti a forze di trazione. Una regola empirica è la seguente: qualsiasi for- za di torsione dovrebbe essere inferiore a 3x10-1 N*m per un azionamento che genera una forza (resistenza a com- pressione) di 800 N. La forza di trazione dovrebbe essere limitata a 50 N (o a un valore inferiore). L’azionamento do- vrebbe essere installato in modo che l’asse centrale dello spostamento generato sia allineato con l’asse centrale del carico. Per quanto concerne il pilotaggio dell’attuatore, l’entità dello spostamento è all’incirca proporzionale alla ten- sione applicata. È necessaria la presenza di un control- lore per generare lo schema di tensione richiesto e pilo- tare l’azionamento attraverso un amplificatore in grado di produrre le tensioni necessarie. Nelle applicazioni di posizionamento che richiedono un’elevata precisione, la retroazione ad anello chiuso può contribuire a migliorare il controllo relativo allo spostamento. Non devono invece essere applicate tensioni inverse. Nel corso della progettazione del circuito di pilotaggio è necessario tener conto di isteresi, oscillazioni, defor- mazioni e di altri fenomeni simili. Al fine di prevenire oscillazioni di elevata intensità, che possono provocare la rottura dell’attuatore, l’aumento e la diminuzione del- la tensione applicata deve essere inferiore a 1/3 della fre- quenza di risonanza dell’elemento dell’attuatore. L’attivazione di un attuatore piezoelettrico è simile all’i- niezione di cariche elettriche in un condensatore relati- vamente grande. Per ottenere un’elevata velocità di rispo- sta dell’azionamento è necessaria una corrente elettrica di elevata intensità. Per il pilotaggio impulsivo, nel progetto del driver è necessario tener conto del calore auto-genera- to, della corrente di carica/scarica e dell’impedenza dell’a- limentatore. Gli azionamenti piezoelettrici consentono un controllo del movimento semplice e preciso, assicurando consumi ridotti, basso rumore e compattezza dimensionale in un gran numero di prodotti impiegati nei settori industriale, medicale e consumer. Gli azionamenti a strati sovrapposti a elettrodo intero sono in grado di produrre spostamenti di notevole entità in relazione alla tensione applicata e ga- rantiscono un’elevata resistenza alle sollecitazioni provo- cate da ripetuti azionamenti. COMPONENTS ACTUATORS Fig. 6 – Dosaggio di precisione ad alta velocità effettuato mediante un attuatore piezoelettrico Fig. 7 – Attuatore piezoelettrico in un interferometro di Fabry- Perot Fig. 8 – Attuatore piezoelettrico in un controllore del flusso di massa ELETTRONICA OGGI 508 - MARZO 2023 56