Qu’est-ce qu’un pilote piézoélectrique ?
Un pilote piézoélectrique est un dispositif d’alimentation et de commande permettant de faire fonctionner et de contrôler de manière stable un élément piézoélectrique.
Les éléments piézoélectriques sont des dispositifs qui convertissent les déplacements mécaniques en valeurs de tension ou les tensions appliquées en actions mécaniques en utilisant les effets piézoélectriques et piézoélectriques inverses, et sont également appelés éléments piézoélectriques. En particulier lors de la conversion en fonctionnement mécanique, il est possible d’obtenir un contrôle très fin, de l’ordre du micron, à grande vitesse.
Les pilotes piézoélectriques jouent le rôle de source d’énergie et de contrôleur lorsqu’il s’agit de contrôler des mouvements aussi précis à l’aide d’éléments piézoélectriques.
Utilisations des pilotes piézoélectriques
Les pilotes piézoélectriques sont largement utilisés dans les situations où un contrôle fin des mouvements est nécessaire, comme dans les microscopes et les machines-outils de précision où un positionnement minutieux est essentiel. Dans les utilisations de microscopie optique, les pilotes piézoélectriques peuvent être utilisés pour piloter des platines X-Y et des lentilles d’objectif pour un positionnement rapide et précis.
Cela convient parfaitement, par exemple, à l’imagerie tridimensionnelle à grande vitesse des phénomènes dynamiques dans les cellules vivantes. Les pilotes piézo-électriques sont également souvent utilisés dans les machines-outils, telles que les tours, pour les travaux de précision nécessitant une exactitude inférieure au micron.
Les performances du pilote piézoélectrique, qui est chargé de contrôler le fonctionnement du dispositif d’actionnement piézoélectrique, sont importantes pour garantir que les performances du dispositif d’actionnement utilisant l’élément piézoélectrique sont pleinement exploitées.
Principe du pilote piézoélectrique
Le principe du circuit d’attaque piézoélectrique est le suivant : il comporte une alimentation pour l’entraînement de l’élément piézoélectrique et une fonction de circuit de commande pour la gestion précise de potentiels infimes (pour utiliser les effets piézoélectriques et les effets piézoélectriques inverses). L’élément piézoélectrique lui-même a les caractéristiques d’un condensateur, et l’alimentation qui le pilote (côté conducteur piézoélectrique) doit avoir les caractéristiques d’une alimentation de type amplificateur qui peut absorber et décharger le courant de sortie à mesure que le condensateur est chargé et déchargé.
Les dispositifs piézoélectriques réagissent à d’infimes variations de tension. Si un changement de tension dans le circuit est détecté dans un état stable sans entrée, l’élément piézoélectrique sera piloté même si aucune action n’est entreprise, il faut donc faire attention aux composants bruyants.
La tension d’alimentation du pilote piézoélectrique doit être suffisamment stable. Pour garantir la stabilité de l’alimentation, un régulateur shunt ou similaire est incorporé pour surveiller la tension appliquée à l’élément piézoélectrique et appliquer constamment un retour d’information.
En minimisant ainsi les dysfonctionnements et les bruits de dérive, il est possible de fournir de manière stable un courant suffisant pour remplir la capacité de l’élément piézoélectrique et de terminer l’entraînement en quelques microsecondes seulement en réponse à une augmentation soudaine de la tension de commande en entrée.
Autres informations sur les commandes piézoélectriques
1. Moteur piézoélectrique avec commande PWM
Conformément à la récente tendance à la conservation de l’énergie, telle que définie par les objectifs du Millénaire pour le développement, les amplificateurs audio utilisent la modulation de largeur d’impulsion (PWM) pour améliorer l’efficacité, et certains fabricants appliquent également des amplificateurs contrôlés par PWM aux pilotes piézoélectriques.
Contrairement aux amplificateurs audio spécialisés, le développement d’amplificateurs uniques à faible courant et à haute tension commandés par MLI et adaptés aux éléments piézoélectriques a conduit à la commercialisation d’amplificateurs piézoélectriques compacts et à haut rendement.
2. Utilisations dans les écouteurs et les haut-parleurs
Les éléments piézoélectriques eux-mêmes sont utilisés dans le domaine acoustique depuis un certain temps, mais leur utilisation était limitée aux haut-parleurs piézoélectriques et autres. Ces dernières années, cependant, les éléments piézoélectriques ont été utilisés dans les écouteurs haut de gamme pour la lecture à haute résolution et d’autres utilisations. Lorsqu’une tension est appliquée à un transducteur piézoélectrique, l’élément piézoélectrique génère une pression. Grâce à cette caractéristique, lorsqu’un signal musical est appliqué au transducteur piézoélectrique sous forme de tension, le diaphragme vibre en conséquence. En d’autres termes, la tension est convertie en son.
L’avantage de l’utilisation d’un transducteur piézoélectrique dans les écouteurs est qu’il n’y a pas de processus de conversion du signal, comme dans le cas d’un type dynamique, où une bobine est utilisée pour convertir le signal musical en force magnétique afin de faire vibrer le diaphragme. De plus, comme le pilote piézoélectrique fait vibrer le diaphragme directement, il fonctionne à des vitesses extrêmement élevées, ce qui permet une très bonne reproduction des ultra-hautes fréquences. Ils sont donc idéaux pour reproduire les informations riches en ultra-hautes fréquences des sources sonores à haute résolution.
Cependant, afin d’utiliser les performances des écouteurs à haut-parleurs piézo-électriques, d’autres haut-parleurs, tels que ceux pour les basses et moyennes fréquences, sont également haut de gamme, et les produits sont coûteux. Le mécanisme des haut-parleurs piézo-électriques est presque le même que celui des écouteurs piézo-électriques. Toutefois, les haut-parleurs piézoélectriques d’un fabricant ont une structure très fine et flexible qui leur permet de faire vibrer une variété d’objets pour produire un son.
Ils ont également une gamme sonore plus large que les précédents haut-parleurs piézoélectriques, avec une sortie améliorée dans les graves, qui constituaient un point faible particulier. Les récents téléviseurs LCD ont un châssis très fin et les haut-parleurs existants ne peuvent plus être installés. Les haut-parleurs piézoélectriques minces de type film, tels que ceux mentionnés ci-dessus, sont adaptés à ces téléviseurs minces, et une meilleure qualité sonore est attendue à l’avenir.