Une servocommande de position élimine
le comportement
non linéaire des piézocéramiques tels que l'hystérésis
et le fluage et est la solution pour les déplacements
nanométriques hautement répétitifs.
PI offre la plus grande sélection de mécanismes
piézos à boucle fermée et d'électroniques de commande. Les avantages
d'une servocommande de position sont:
- Linéarité, stabilité,
répétabilité et précision élevées
- Compensation automatique en
cas de
variation de charges ou de forces
- Raideur pratiquement infinie
(dans les limites de la charge)
- Élimination des effets d'hystérésis
et de fluage
Les actuateurs et les systèmes piézos à boucle fermée de PI sont
équipés de systèmes de mesure de la position fournissant une résolution subnanométrique, une linéarité
meilleure que 0,01 %, et une bande passante jusqu'à 10 kHz. Un contrôleur asservi (numérique ou analogique) détermine
la tension appliquée sur la céramique PZT en comparant un
signal de référence (position commandée) au signal de
position du capteur réel (voir
Fig. 28).
Pour une précision maximum, il est recommandé que le capteur mesure
directement
le déplacement de la pièce dont la position est importante (métrologie directe). PI offre une grande variété
d'actuateurs piézos avec des capteurs de métrologie directe
intégrés. Les capteurs capacitifs fournissent la meilleure
précision (voir section 5, “Capteurs de Position Capacitifs ”).
Des systèmes plus simples et moins précis mesurent des valeurs
telles que la déformation dans les éléments d'entraînement.
Résolution
en Boucle Ouverte et en Boucle Fermée
Les
systèmes
piézos asservis en position offrent une linéarité
et une répétabilité plusieurs fois supérieures aux systèmes
à boucle ouverte. La résolution
(déplacement incrémentiel minimum) des actuateurs piézos
est réellement meilleure pour des systèmes à boucle ouverte que pour des systèmes
à boucle fermée. Ceci est dû au fait que la résolution du piézo n'est pas limitée par
la friction mais plutôt par le bruit électronique. En boucle ouverte, il
n'y a pas de capteur ni d'électronique d'asservissement pour
ajouter un
bruit supplémentaire sur le signal de contrôle.
Dans un système piézo asservi, les électroniques du
capteur et de contrôle sont donc particulièrement importantes.
Avec des systèmes appropriés de haute qualité, une résolution
subnanométrique est aussi possible en mode à boucle fermée,
comme décrit Fig. 30 et
31. Les capteurs capacitifs permettent d'atteindre la résolution, la
linéarité et la stabilité les plus élevées.
Données de Calibrage Piézo
Chaque
contrôleur de position piézo asservi de PI est calibré
avec le système spécifique de positionnement piézo à boucle fermée pour
obtenir la gamme de déplacement,
la réponse en fréquence et le temps de stabilisation optimaux. Le calibrage est effectué en usine et
un rapport donnant les valeurs de la précision en positionnement tabulées et tracées
est fourni avec le système (voir p.
see link). Afin d'optimiser
le calibrage, il est nécessaire de connaître en détail
l'application spécifique. Pour plus d'informations voir p.
see link dans
la section
“ Piézo Drivers & Nanopositioning Controllers"
Les contrôleurs numériques peuvent lire
automatiquement les valeurs de calibrage importantes
inscrites sur une puce personnalisée intégrée dans le mécanisme piézo. Cette
fonction facilite l'utilisation d'un contrôleur
avec différents actuateurs/platines et vice versa.