工作注意事项
安装
Thorlabs的压电双晶片有带或不带基板的版本可选,以便安装。PB4VB2W和PB4NB2W没有基板,可以通过机械夹具或胶水安装。
我们建议将压电弯曲型驱动器安装到刚性的基板(陶瓷、PEEK等)以维持弹性柔量,并避免基板形变造成额外的漂移。选择基板时,请确保接触面足够平整,以便恰当地安装双晶片。如果使用的是金属基板,请确保压电双晶片与基板之间的接触区域绝缘,以防三个外部电极与金属基板之间的接触形成短路。
Bimorph Bender
Click to Enlarge
图2:如果使用夹具安装PB4VB2W或PB4NB2W,夹具应该施加在+号中心与电极边缘的非致动区域内大约1.5 mm 宽的范围。
使用胶水安装双晶片时,请确保粘合的接触面只在压电双晶片的非致动部分,如图1所示,以免降低行程。对于机械组件,推荐使用低杨氏模量的胶粘剂,且固化温度应该尽可能地低,以减少支撑的热-机械应力。
如果使用机械夹具安装,在维持组件的机械稳定性的同时,合模压力应该尽可能地低,大约为指定阻挡力的5倍。为了达到全行程,避免因损坏焊接点而破坏导线连接端,请将夹具用在电极与+号中心之间的非致动区域,如图2所示。
电气连接
每个压电弯曲型驱动器有三个电极:必须施加正偏压的电极,标记有银色加号,连接红色线,而另外两个电极则焊接到白线和绿线。
注意:驱动后,压电元件充满电。直接连接绿线和白线存在产生放电、火花甚至故障的危险。我们建议在导线之间使用电阻(>1 kΩ)以释放电荷。
将引线焊接到电极
如果引线必须连接或者重新连接到电极,使用的焊接温度不得高于370℃(700 °F),在每个电极上的焊接时间最多为2秒。将引线焊接到电极中间,尽量使焊接点达到最小。
驱动模式
这些驱动器可以使用两种基本驱动原理中的任意一种进行工作。表格中总结了不同驱动选项的配置。
Bimorph Bender Driving Modes
Wire Color Red White Green
Single-Side Voltage Control
Option 1 0 V to 150 V 0 V 0 V
Option 2 0 V 0 V 0 V to -150 V
Differential Voltage Control
Option 3 150 V 0 V to 150 V 0 V
Option 4 75 V -75 V to 75 V -75 V
单侧电压控制
单侧电压控制用于压电双晶片弯曲型驱动器只需要在一个方向弯曲的情况。在这种驱动模式下,白线电压保持在0 V,红线或绿线的电压可变,导致双晶片弯曲,任一方向的最大位移为450 µm。
在这种模式下,双晶片的加号面朝上,范围在0到150 V之间的正向电压施加在红线,使得上层延长,而下层长度不变。随着所施电压的升高,双晶片的自由端会向下弯曲,如图 3a所示。
如果将范围在0到-150 V之间的负向电压施加到绿线,下层会延长,而上层长度不变,则双晶片的自由端会向上弯曲,如图 3b所示。
使用单侧电压控制时,千万不要同时改变红色和绿色引线的电压,因为两个引线之间的电压差超过150 V时会损坏驱动器。
差分电压控制
差分电压控制用于压电弯曲型驱动器需要朝两个方向弯曲的情况。给中间的白线施加变化的电压,同时给绿线和红线施加恒定的电压,这样,操作人员就可以控制上层相对于下层的延长量,从而控制位移的方向和幅度。
可以按照表格中Option 3和Option 4的描述进行配置,对压电双晶片实施差分电压控制。两种驱动配置均可以在红线和绿线之间产生150 V的差分电压,实现最大位移。按照Option 3配置,应给红线施加150 V电压,给绿线施加0 V电压,白线电压控制在0-150 V之间。按照Option 4配置,红线电压75 V,绿线电压-75 V,白线的电压控制在-75-75 V之间。
举例来说,按照Option 3配置PB4NB2W压电弯曲型驱动器的情况下,对白线施加75 V电压时,上下层之间的电压大小相等:上下层的延长量相等,且自由端不会产生位移。对白线施加0 V电压时,上层延长,而下层长度不变,向下位移为450 µm。对白线施加150 V电压时,下层延长,而上层长度不变,向上位移为450 µm。如果对白线施加中间电压时,上下层的延长量就会不同,位移的幅度和方向也会相应地变化。
Bimorph Bender
Click to Enlarge
图 4:差分电压控制示例(表格中的Option 3)Bimorph Bender
Click to Enlarge
图 3a:带正偏压的单侧电压控制
(表中的Option 1)Bimorph Bender
Click to Enlarge
图 3b:带负偏压的单侧电压控制
(表中的Option 2)
长期工作
这些压电双晶片弯曲型驱动器在室温(25 °C)和环境湿度为45%的条件下进行过测试,以检验其耐用性。在频率等于或低于100 Hz时,驱动器在经历1 x 108个周期之后仍可发挥作用。
清洁注意事项,适合真空应用
针对真空应用,Thorlabs压电陶瓷芯片的信息图标(info icon)中标明了真空兼容额定值。虽然无需额外清洁即可达到此值,但我们还是建议先在超声波浸液槽中用异丙醇(IPA)清洁这些产品,然后在60 °C下烘烤两小时。请勿将产品浸入其他有机溶剂中。
压电双晶片,150 V
压电双晶片,150 V
放大
Item #a Info Displacement Free Lengthb Dimensions Resonant Frequency
(No Load) Blocking
Force Pre-Attached
Holder
PB4VB2W info ±135 µm ± 15% 16 mm 20.0 mm x 8.0 mm x 0.8 mmc 930 Hz 1.4 N
(0.31 lbs) No
PB4VB2S info 27.0 mm x 19.0 mm x 3.0 mmc,d Yes
PB4NB2W info ±450 µm ± 15% 28 mm 32.0 mm x 7.8 mm x 0.8 mmc 370 Hz 1.5 N
(0.33 lbs) No
PB4NB2S info 39.0 mm x 19.0 mm x 3.0 mmc,d Yes
完整规格请查看上方信息图标()。
指的是从压电材料的无电极边缘直到标记银色加号之间的区域。
不包含导线
包含带有Ø4.3 mm安装通孔的支架
+1
|