شیر پیزو | Piezo Valve

دستگاه های سلونوئیدی استانداردی برای ولو های پنوماتیکی هستند که بصورت برقی کنترل می شوند. اگرچه که شیر پیزو مزیت های زیادی نسبت به همتایان Solenoid خود ارائه می دهند. و زمینه های کاملا جدیدی از کاربری را ایجاد می کنند. ولو های پنوماتیکی که با تکنولوژی Piezo ساخته شده اند، مزایای زیادی دارند. آنها کوچک، سبک، فوق العاده دقیق، با دوام، سریع هستند و انرژی ذخیره می کنند. پیزو ولو برای برقراری وضعیت switching به انرژی نیاز ندارند و بنابراین هیچ گرمایی تولید نمی کنند. علاوه بر این، ولو های Piezo می توانند بصورت بالقوه، بدون هیچ صدایی عمل کنند. و دیگر مزیت کلیدی آنها اینست که بصورت تناسبی کار می کنند.

این شیرها می توانند جایگزین بهتری برای شیرهای برقی مرسوم باشند. بخصوص در اپلیکیشن هایی که نیاز به شیر تناسبی هست که بصورت مستقیم کنترل می شوند.

این ولو ها کنترل سریع و نرمی را برای سیلندر های پنوماتیک فراهم می کنند. و در مصارف پزشکی، اتوماسیون آزمایشگاه، تولید و حتی موتور به خوبی کار می کنند.

المان Piezo در شیر پیزو چیست؟

شیر پیزو بخاطر توانایی آنها در سنجش دقیق و هدفمند هوای فشرده، برای کمک به جابجایی بایونیک FESTO و همچنین به این خاطر که فضای نصب و راه اندازی مورد نیاز آنها کمتر از دیگر ولو ها است، انتخاب می شوند.

المان های Piezo مبدل های الکترومکانیکال هستند. با اثر مستقیم Piezoelectric، یک المان Piezo نیروی مکانیکی (فشار، استرس/فشار حاصل از کشش، شتاب) را به ولتاژی قابل اندازه گیری تبدیل می کند. اثر معکوس Piezoelectric، کاملا بالعکس است__ یک المان پیزو زمانی که ولتاژی به آن اعمال می شود، تغییر شکل می دهد، که باعث ایجاد حرکتی مکانیکی یا نوسان می شود. المان های ابتدایی Piezo می توانند شکل مبدل های دیسکی، bender actuators و piezo stacks را به خود بگیرند.

bender actuator

bender actuator مستطیلی شکل است. المان اولیه آن قطعه ای از ماده ی سرامیکی Piezo است که جفت صفحات آن هادی است. این ماده ی سرامیکی از یک طرف به یک بستر رسانا متصل است. سطوح هادی این لایه سرامیکی و بستر رسانا به عنوان الکترود عمل می کنند.

اگر ولتاژی به این الکترود ها اعمال شود، ماده ی سرامیکی در جهت میدان الکتریکی مسطح می شود. bender actuator ها در بیشتر مصارف، در قسمت جلویی فیکس می شود، که بنابراین به حرکتی خمیده در قسمت جلویی منجر می شود.

bender actuator ها در چندین نسخه با نیرو ها و حرکت های متفاوت actuator، موجود هستند و برای استفاده در شیر های پنوماتیک بسیار مناسب می باشند.

مبدل دیسکی هم المان پیزویی بسیار ساده است که شکل دیسک سرامیکی نازکی را می گیرد که به بستری فلزی پیچیده شده است. برای ایجاد یک میدان الکتریکی، فضای دایره وار روی سطح دیسک باید متالیزه شده باشد.

اگر ولتاژی در لحظه به این بستر و الکترود ها وارد شود، سرامیک در جهت میدان الکتریکی گسترده می شود و دیسک ضخیم تر می شود، در حالیکه همزمان قطر آن کوچکتر می شود.

با هم، فضای متالیزه شده و بستر مجهول/Passive به مثابه نوار بیمتال عمل می کنند. و باعث می شوند تا کل سیستم در جهتی کروی خم شوند/ متمایل می شوند. این اثر خمیدگی/خمیده شدن/متمایل شدن را می توان در میکروپمپ ها استفاده کرد.

عملکرد bender actuator در شیر های Piezo

وقتی ولتاژی اعمال می شود، المان Piezo به دلیل کاهش در جهت طولی خم می شود/متمایل می شود.

مبدل های انباشته (Piezo stacks) دسته ای از دیسک ها هستند که بطور سری بصورت مکانیکی و بطور موازی بصورت الکتریکی به هم متصل شده اند. بر خلاف مبدل های دیسکی، عملیات با خم شدن ترکیبی از مواد اولیه شروع نمی شود بلکه با گسترش/حرکت مستقیم در جهت میدان صورت می پذیرد.

این طرز قرارگیری فقط ضربه های کوتاه __ ماکزیمم 0.2% از ارتفاع کلی__ اما با نیروی محرکه ی بسیار زیادی که به چندین تن می رسد را ممکن می سازد. این مصارف شامل liquid valves  و  micro positioning می شوند.

پتانسیل ذخیره انرژی در تکنولوژی Piezo در مقایسه با شیرهای برقی سنتی.

المان های Piezo در قالب bender actuator ها، نخست در ولو های پنوماتیک استفاده می شدند. عملکرد ولو های Piezo بستگی به قدرت میدان الکتریکی دارد__ هرچه قدرت میدان بیشتر باشد، عملکرد  actuator و ولو بهتر می شود.  بر خلاف solenoid valve ها، ولو های Piezo برای برقراری حالت switching نیازی به نگه داشتن جریان ندارند.

ولو های Piezo نیاز به تامین ولتاژ بالاتری نسبت به solenoid valve ها دارند، اما این حالت تنها در طی فاز باز سوئیچ قابل مشاهده است. در این صورت، انرژی مصرفی سوئیچ باز، بسیار پایین تر از سطح توان فعال سازی نرمال در پنوماتیک است.