TS30 White Paper Часть 5. Моторизованный привод В TS30 применён моторизованный привод прямого действия, в котором электрическая энергия благодаря обратному пьезоэлектрическому эффекту напрямую преобразуется в механическое перемещение алидады и трубы, без использования механических передач. Прямой привод с использованием пьезоэффекта позволил объединить не первый взгляд несовместимые вещи – максимальные скорости и ускорения кругов и возможность ничтожно малых «шагов» коррекции угла их поворота (что необходимо при сверхвысокоточных измерениях). TS30 – единственный на сегодня тахеометр, который использует пьезопривод прямого действия для управления вертикальным и горизонтальным кругами. Что же такое пьезоэффект? Пьезоэлектричество (от греч. piézo - давлю) – явление возникновения поляризации диэлектрика (как правило, это кристалл) под действием механических напряжений – на нём появляются смещённые друг относительно друга положительный и отрицательный заряды (прямой пьезоэлектрический эффект). Кристаллы, на которых наблюдается такой эффект, называются пьезоэлектриками. Процесс «обратим»: если такой кристалл поместить в электрическое поле, то в нём возникнут механические деформации (обратный пьезоэффект). Первое подробное исследование пьезоэлектрических эффектов сделано в 1880 братьями Кюри на кристалле кварца, в дальнейшем пьезоэлектрические свойства были обнаружены более чем у 1500 веществ. Степень и направление деформации зависит от величины и направления приложенного к кристаллу электрического поля. При изменении направления электрического поля на противоположное соответственно изменяются на противоположное направления напряжений и деформаций. Таким образом, если воздействовать на пьезоэлектрик переменным электрическим полем определённой частоты, можно «раскачать» его с соответствующей частотой. Механические колебания пьезоэлектрика в переменном электрическом поле можно использовать при изготовлении приводов механизмов. Кроме природных кристаллов, пьезоэлектрики научились получать искусственным путём. Появление пьезоэлектрической керамики позволило использовать пьезоэффект во множестве устройств для самых различных областей применения. В прямом приводе вертикального и горизонтального кругов TS30 имеется по два закреплённых, диаметрально противоположных друг другу керамических пьезоэлемента, которые используются для раскручивания и точного перемещения прикреплённых к кругам керамических колец прямоугольного сечения – роторов (см.рис.8). Каждый закреплённый пьезоэлемент состоит из двух электродов – активного и пассивного (см.рис.9). Мы можем управлять колебаниями конкретного активного электрода, подавая на него синусоидальное переменное напряжение. Деформация закреплённого керамического элемента приводит к смещению установленного на нём керамического «носика». При этом «кончик носика» движется по эллиптической траектории (направление и скорость этого движения зависит от напряжения, подаваемого на активный сегмент закреплённого керамического элемента), периодически «утыкаясь» в кольцо-ротор, и, таким образом, придавая ему вращение. В педивикии есть неплохой анимированный рисунок, поясняющий суть процесса: http://ru.wikipedia.org/wiki/Файл:Piezomotor_type_inchworm.gif Прямой привод, использующий пьезоэффект, отличает высокая скорость работы, возможность быстрого «раскручивания», но вместе с тем сверхмалые «шаги» перемещения (порядка нанометров) и низкое энергопотребление. Отсутствие движущихся частей, которые имелись бы при наличии трансмисссии, обеспечивает исключительную надёжность и увеличенный период эксплуатации между ТО . В приводе нет шестерёнок. Окромя всего прочего, прямой привод TS30 и сам не создаёт магнитного поля, и не подвержен его влиянию. А это снимает ограничения на эксплуатацию прибора вблизи мощных источников таких полей, например, на электростанциях. Вот преимущества привода TS30 перед не-пьезо приводами: • Высокая скорость вращения (до 180° в секунду); • Быстрая раскрутка (угловое ускорение до 360°/с2); • Долговечность и надёжность; • Бесшумная работа; • Компактность конструкции; • Отсутствует энергопотребление, если круги неподвижны. Вот так-то. Прямой привод TS30 позволяет значительно сократить время на позиционирование алидады и трубы. Прикажем тахеометру TS30 (пьезопривод) и обычному тахеометру на курьих ножках повернуться к лесу задом, к нам передом (разворот на 200 гон – 180° градусов то бишь). Сравнение приведено на рис.10: вверху – график зависимости скорости (гоны/с) от времени, внизу – график зависимости угла поворота (гоны) от времени. Максимальная скорость вращения у TS30 выше в четыре раза. В результате время, потраченное на выполнение команды «Кругом!», в два раза меньше. Мощность, потребляемая (моторизованным) приводом тахеометра, является, как правило, определяющим фактором, влияющим на продолжительность работы инструмента при использовании питания от внутренних батарей. Низкое энергопотребление, особенно в случаях, когда ничего не крутится, способствует значительному увеличению времени работы. В этом и есть преимущество прямого привода TS30 – он потребляет энергию только при движении кругов. Особенностью прямых приводов является способность удерживать алидаду и трубу в заданном положении, не расходуя никакой энергии. Нет затрат энергии, и а) измерения можно проводить дольше по сравнению с тахеометрами, оснащёнными приводами другого типа, б) не выделяется никакого лишнего тепла внутри прибора, а контроль внутренней температуры – фактор, критичный при высокоточных измерениях. Текущее положение кругов алидады и трубы, «прихваченных» (керамическими зубчиками) , очень стабильно. Труба во время наведения и измерения, таким образом, не испытывает никакого дрожания. Посмотрите таблицу 1 – она даёт представление о преимуществах и недостатках обычного привода, прямого магнитного привода и прямого пьезопривода. Ну вы поняли. Пункт 1. Прямые приводы с использованием пьезоэффекта имеют значительно больший срок службы по сравнению с традиционными. В связи с тем, что в прямых приводах нет никаких дополнительных шестерёнок и подшипников, они почти не подвержены истиранию (почему не истираются «носики», я не понял - Hmep), поэтому GOTO Пункт 1 P.S. Люди, переведите эту фразу, пожалуйста: В контексте статьи я её не понимаю. На ней глава про привод заканчивается. P.P.S. "Существующая информация", по ходу, мохнатого года.
