• Title/Summary/Keyword: 피에조 구동기

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KSTAR 연료주입계 Piezoelectric Valve 및 제어기 개발

  • Song, Jae-In;Kim, Yeong-Ok;Kim, Gwang-Pyo;Chu, Yong;Park, Gap-Rae
    • Proceedings of the Korean Vacuum Society Conference
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    • 2012.08a
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    • pp.205-205
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    • 2012
  • Korea Superconducting Tokamak Advanced Research (KSTAR) 장치는 국내 유일의 초전도 자석을 이용한 핵융합 연구 장치로서 초고온의 플라즈마를 생성하여 차세대 에너지원인 핵융합 에너지를 획득하는 것을 목표로 두고 있다. 플라즈마를 생성부터 유지하기 위해서는 수소 동위원소를 토카막 내부로 공급해 주어야 하는데 이러한 수소동위원소를 "연료"라 부르며, 이 연료를 토카막 내부로 공급해 주는 시스템을 연료주입 시스템(Fueling System)이라고 한다. KSTAR에서는 토카막 내부로 고속의 연료 주입이 필요하고 정밀한 양의 연료를 공급하는 밸브를 사용하여야 하며, 이러한 밸브를 제어 할 수 있는 제어기를 필요로 한다. 위의 사항에 적합한 피에조 밸브(Piezoelectric Valve)는 2 msec 이내의 개폐시간과 500 Torr ${\ell}$/s 이상의 유량을 흘려줄 수 있는 피에조 밸브로 압전소자에 가해지는 전압(0~250 V)에 따라 변위의 양에 비례하여 연료가 진공용기 내로 유입된다. 압전소자의 변위는 최대 140 ${\mu}m$로 최적화되어 있어야 하며, 정전용량(Capacitance)는 30~40 nF이어야 한다. 또한 소자에 힘(Force)를 가해 최대 7 N으로 136 ${\mu}m$의 변위를 가진 소자를 사용해야 한다. 피에조 밸브의 특성으로는 아날로그 신호로 작동이 되어야 하며, 유량신호를 피드백하여 밸브의 구동 전압을 정밀하게 제어 되어야 한다. 피드백 제어를 위해 압력센서는 XCS-190 Series를 사용하여 낮은 유량에서도 민감하게 반응하도록 제작하였으며, 고전압이 유기 되었을 때 제어기를 보호하기 위한 정션박스를 설치하였다. 밸브 제어기는 피에조 밸브의 개방 속도를 높이기 위해 밸브 구동 전압을 순간적으로 높이는 POP 전압을 생성하는 기능과 유량 신호를 피드백해서 밸브 구동 전압을 정밀 제어 하는 기능을 가지고 있다. 제어장치는 아날로그 및 디지털 제어회로의 전원용 +15 V DC와 밸브 구동용 +250 V DC 출력용의 전원 공급 장치(Power supply unit), 펄스 및 트리거 신호를 생성하는 Master Programmer unit), Pop 전압과 피드백의 중요한 기능을 수행하는 Valve controller unit로 제작 되었다. 피에조 밸브와 제어기는 상호 작용하여 동작을 원활히 할 수 있도록 특성 실험을 진행하여야 하며, 진공상태에서 Lack의 유무를 확인하여야 한다. 현재 개발 제작된 밸브의 진공누설시험 및 특성실험을 진행하고 있으며, KSTAR 5차 캠페인에 적용할 계획이다.

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자기변형(3) - 구동기의 이론적 모델링 -

  • Lee, Ho-Cheol
    • Journal of KSNVE
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    • v.21 no.4
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    • pp.25-29
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    • 2011
  • 자기변형(magnetostriction)에 관한 연재물 3번째로 이번 호부터는 본격적으로 자기변형 현상을 이용한 구동기(actuator)의 이론적인 모델링에 대해서 알아보기로 한다. 아직 필자의 이해의 수준이‘달인’의 경지에 이르지 않은 탓에 대부분의 내용은 기존의 논문의 내용을 요약 정리하거나 여러 논문들 간의 시각의 차이를 드러내는 방식으로 진행할 것임에 대하여 사전에 양해를 구한다. 또한 이 연재에서는 주로 구동기에 대한 내용을 언급하고 있으나 자기변형 물질 역시 피에조 물질과 마찬가지로 센서로 사용하는 것이 가능하기 때문에 이 연재에서 설명하는 내용은 센서를 설명할 때도 많은 경우 그대로 혹은 약간의 변형을 거쳐서 사용할 수 있음을 언급해둔다.

A Design of Piezo Driver IC for Auto Focus Camera System (디지털카메라의 자동초점제어를 위한 피에조 구동회로의 설계)

  • Lee, Jun-Sung
    • Journal of IKEEE
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    • v.14 no.3
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    • pp.190-198
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    • 2010
  • This paper describes a auto focus piezo actuator driver IC for portable digital camera. The 80[V] DC voltage is generated by a DC-DC converter and supplied to power of piezo moving control circuit. The voltage of piezo actuator needs range -20[V] to 80[V] proportional to 1[Vp-p] input control voltages. The dimensions and number of external parts are minimized in order to get a smaller hardware size. IIC(Inter-IC) interface logic is designed for data interface and it makes debugging easy, test for mass productions. The power consumption is around 40[mW] with supply voltage of 3.6[V]. This device has been fabricated in a 0.6[um] double poly, triple metal 100[V] BCD MOS process and whole chip size is 1600*1500 [$um^2$].

The Design of Piezo-driven mirror for the Path Length Control in a Ring Resonator (링 공명기의 경로치 제어를 위한 피에조 구동 거울의 설계)

  • Lee, Jeong-Ick
    • Journal of the Korea Academia-Industrial cooperation Society
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    • v.10 no.10
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    • pp.2551-2556
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    • 2009
  • The principal operation of a ring laser gyroscope depends on the phase difference for the counter-propagating waves within a closed path. The reflection mirrors mounted on the resonator block form the traveling waves. Thus, the dimension accuracy of resonator block influences the traveling path of beam. In order to maintain the stable optical beam path in the ring resonator, the piezo-driven moveable mirror is adopted for the path length control under the thermal expansion or mechanical strain of resonator block. This paper presents the mathematical description of the elastic behavior of piezo-driven mirror. This description can be applied for the concept design of piezo-driven mirror.

Analysis of Hydraulic Characteristics of High Pressure Injector with Piezo Actuator (피에조 액츄에이터 적용 고압 인젝터의 유압 동특성 해석)

  • Lee, Jin-Wook;Min, Kyoung-Doug
    • Transactions of the Korean Society of Automotive Engineers
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    • v.14 no.4
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    • pp.164-173
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    • 2006
  • In the electro-hydraulic injector for the common rail Diesel fuel injection system, the injection nozzle is being opened and closed by movement of a injector's needle which is balanced by pressure at the nozzle seat and at the needle control chamber, at the opposite end of the needle. In this study, the piezo actuator was considered as a prime movers in high pressure Diesel injector. Namely a piezo-driven Diesel injector, as a new method driven by piezoelectric energy, has been applied with a purpose to develop the analysis model of the piezo actuator to predict the dynamics characteristics of the hydraulic component(injector) by using the AMESim code. Aimed at simulating the hydraulic behavior of the piezo-driven injector, the circuit model has been developed and verified by comparison with the experimental results. As this research results, we found that the input voltage exerted on piezo stack is the dominant factor which affects on the initial needle behavior of piezo-driven injector than the hydraulic force generated by the constant injection pressure. Also we know the piezo-driven injector has more degrees of freedom in controlling the injection rate with the high pressure than a solenoid-driven injector.

The Development of the Beam Rotating Actuator Based on the Bimorph Piezo Material (Bimorph 피에조 소자를 이용한 빔 회전 구동기의 개발)

  • 이정현;한창수;김수현;곽윤근
    • Proceedings of the Korean Society of Precision Engineering Conference
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    • 1995.10a
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    • pp.450-453
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    • 1995
  • The beam rotating actuator, which can be utilized to improve the data transfer rate for the optical disk systems, has been developed. It can employ a newly developed laser beam rotating actuator for putting multi-beam spots on more than one track on the optical disk simultaneously. Therefore, It has to maintain up to .+-.0.01 .deg. resolution and high bandwidth performance. In this these, the Dove prism is used for the beam rotating actuator based on bimorph piezo material. The performance of the beam rotating actuator is verified since the dynamics ferquency performance is measured using the dynamic analyzer and the attached stain gage sensor. the beam rotating angle performance is also examined since the long range beam reflection character is utilized.

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The Design of Path Length Controller in Ring Laser Gyroscope for Attitude Control in the space launch vehicle (우주발사체 자세제어용 링 레이저 자이로 피에조 구동기 설계)

  • Kim, Eui-Chan;Yang, Koon-Ho
    • Aerospace Engineering and Technology
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    • v.9 no.2
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    • pp.31-35
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    • 2010
  • The Ring Laser Gyroscope makes use of the Sagnac effect within a resonant ring cavity of a He-Ne laser and has more accuracy than the other gyros. The space launch vehicle use require the high accuracy Gyro to control and determine the altitude to deliver the satellite in the space. In this paper, The theory of the Path Length Control is explained. The electrical design of Path Length Controller is described. The Design for Path Length Controller is composed of the demodulator, integrator, phase shifter, high voltage amplifier. We apply the circuit to 28cm square ring laser gyro and get the test results.

Improvement of circular cutting using adaptive control in micro milling with piezo-actuator (피에조 구동기의 마이크로 밀링에서 적응제어를 이용한 원주가공의 성능향상)

  • Chung B. M.;Ko T. J.;Seok J. W.;Kim H. S.;Park J. K.
    • Journal of the Korean Society for Precision Engineering
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    • v.23 no.1 s.178
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    • pp.201-208
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    • 2006
  • Recently, there are many studies for the micro-machining using Piezo actuator. However, because of its step-by-step motion, it is nearly impossible to increase the machining accuracy for a circular path. To increase the accuracy, it is well known that it is necessary the finer and synchronous movement for x-y axes. Therefore, this paper proposes an adaptive control for finer movement of the actuator, and realizes a synchronous control for the x-y axes. The experimental results show that the machining accuracy is remarkably improved.

The Design of Path Length Controller in Ring Laser Gyroscope for Attitude Control in the LEO satellite (위성 자세제어 자이로 센서 피에조 구동기 설계)

  • Kim, Eui-Chan
    • Proceedings of the IEEK Conference
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    • 2009.05a
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    • pp.341-343
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    • 2009
  • The Ring Laser Gyroscope makes use of the Sagnac effect within a resonant ring cavity of a He-Ne laser and has more accuracy than the other gyros. The Low Earth Orbit satellite for observatory use require the high accuracy Gyro to control and determine the altitude because of the need of payload pointing accuracy. In this paper, The theory of the Path Length Control is explained. The electrical design of Path Length Controller Is described. The Design for Path Length Controller is composed of the demodulator, integrator, phase shifter, high voltage amplifier. We apply the circuit to 28cm square ring laser gyro and get the test results.

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The Design of Path Length Controller in Ring Laser Gyroscope for Attitude Control in the LEO satellite (저궤도 위성 자세제어 센서 RLG 피에조 구동기 설계)

  • Kim, Eui-Chan;Lee, Heung-Ho
    • The Transactions of The Korean Institute of Electrical Engineers
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    • v.57 no.9
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    • pp.1584-1588
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    • 2008
  • The Ring Laser Gyroscope makes use of the Sagnac effect within a resonant ring cavity of a He-Ne laser and has more accuracy than the other gyros. The Low Earth Orbit satellite for observatory use require the high accuracy Gyro to control and determine the altitude because of the need of payload pointing accuracy. In this paper, The theory of the Path Length Control is explained. The electrical design of Path Length Controller is described. The Design for Path Length Controller is composed of the demodulator, integrator, phase shifter, high voltage amplifier. We apply the circuit to 28cm square ring laser gyro and get the test results.