Cedrat Technologies, innovation in mechatronicsCedrat Technologies, innovation in mechatronics

Cedrat Technologies, innovation in mechatronics

Actionneurs piézo et électroniques

Les actionneurs piézoélectriques, suivant les acceptions communes, regroupent de nombreux concepts. Tout système utilisant un effet piézo est potentiellement un actionneur piézo. Pour être plus précis, la classification suivante sera appliquée en fonction des effets et de l’utilisation.

L’effet piézoélectrique direct a été découvert par Pierre et Jacques Curie en 1880 : appliquer une charge mécanique sur certains cristaux tels que le Quartz ou les sels de Rochelle fait apparaitre des charges électriques. Cet effet est utilisé pour réaliser des capteurs de forces, ou bien des générateurs électriques à partir de vibrations. Les actionneurs standards de CEDRAT TECHNOLOGIES, tels que les APA® peuvent être utilisés pour ces fonctions car l’effet piézoélectrique direct est naturellement présent dans tous les actionneurs piézos. CEDRAT TECHNOLOGIES peut aussi développer des capteurs, ou des générateurs spécifiques tels que présentés dans les sections correspondantes.

L’effet piézoélectrique inverse, l’effet fondamental utilisé pour réaliser des fonctions d’actionnement, est la déformation d’un matériau piézoélectrique créé par l’application d’un champ électrique.

Depuis les années 60, les matériaux les plus communs pour les actionneurs sont les céramiques PZT (Plomb, Zirconium, Titane). Les céramiques piézo sont polarisées, et recouvertes d’électrodes pour pouvoir générer le champ électrique d’excitation. Elles offrent des déformations de l’ordre de 300 ppm pour un champ de 600kV/m. Ce champ nécessite de hautes tensions, excepté à la résonance grâce au facteur Q qui permet d’obtenir la pleine déformation avec des tensions réduites. Cette méthode qui conduit à des « actionneurs résonants » fut développée en premier lieu par Paul Langevin en 1917 pour la fabrication de transducteurs sonar. Elle est toujours utilisée par CEDRAT TECHNOLOGIES pour concevoir divers générateurs de vibrations, sons et ultrasons ainsi que des systèmes de détection.

Les céramiques multicouches (MLA) ont été développées dans les années 90 pour réduire la tension à appliquer hors résonance. Grâce à une structure basée sur des couches de PZT de 50 à 100 µm placées entre des électrodes internes, le champ électrique maximal peut atteindre 2MV/m avec une tension de moins de 200V, conduisant à une déformation de l’ordre de 1000 ppm. Dans un sens plus restreint, les actionneurs piézo sont des actionneurs contrôlables à base de céramiques multicouches pour réaliser des actionneurs monoblocs utilisant des déformations induites électriquement.

Les actionneurs piézoélectriques standards de CEDRAT TECHNOLOGIES, tels que les PPA et les APA® utilisent ainsi ces matériaux piézo depuis plus de 10 ans. Les céramiques multicouches disponibles sur le marché ont été comparées en termes de performance et de fiabilité dans un contexte d’activité spatiale, au bénéfice aujourd’hui de tous les clients, spatiaux et non spatiaux.

Sont présentés dans les exemples suivant de nouveaux actionneurs, ou des actionneurs adaptés associés à leurs électroniques développés par CEDRAT TECHNOLOGIES : Actionneurs percés, double amplification pour atteindre des courses de plusieurs millimètres, actionneur à précontrainte renforcé, pour résister aux vibrations les plus sévères, très petits ou très gros actionneurs …

Les mécanismes piézo et les moteurs piézo sont des produits plus complexes que CEDRAT TECHNOLOGIES développe aussi et sont présentés dans d’autres sections.

Pour en savoir plus, consultez aussi nos publications relatives aux actionneurs piézo.

Micro-actionneurs piézo

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Description

Actionneur piézoélectrique miniature et électronique d’entraînement basé sur un actionneur piézoélectrique amplifié standard

Applications

Aéronautique, Microtechnologies, Robotique, UAV...

Statut
Prototype

Actionneurs piézoélectriques amplifiés : APA120ML-PP

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Description

La précontrainte parallèle (option PP) dans un actionneur piézoélectrique amplifié permet de doubler sa résistance aux vibrations. Technologie développée avec les CNE (Agence Spatiale Française) pour les téléscopes embarqués sur statellites. Voir cas APA 120ML-PP.

Applications

Aéronautique, Optique, Mécanisme de recentrage, Résistance accrue aux vibrations de lancement

Statut
Space evaluated

Actionneur Direct à Précharge Parallèle : PPA10M

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Description

L’actionneur PPA 10M est conçu selon les règles de l’espace et en particulier pour éviter le glissement du manche.

Applications

Instrumentation, Aéronautique, Optronique, Cavité laser, etc...

Statut
Space qualified prototype

Actionneur Direct à Précharge Parallèle Creux : HPPA

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Description

Le HPPA est un actionneur piézo direct avec un trou interne de 8 mm de diamètre

Applications

Recentrer, ligne de délai optique, cavité laser, etc...

Statut
Space qualified prototype

LA75 OEM

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Description

Le LA75 OEM est la version OEM et autonome du produit LA75 standard. Cette version peut conduire et contrôler un actionneur piézoélectrique.

Applications

Actionneurs piézo, conducteur piézo, autonome

Statut
Proof of concept

Amplificateur de commutation SA75D

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Description

Le SA75D est un nouvel amplificateur haute puissance dédié à l’alimentation des actionneurs piézo-électriques. Utilisant des PWM haute fréquence avec une topologie spécifique pour les charges piézo-électriques, le SA75D offre une grande puissance et une ondulation très faible. Ces caractéristiques spéciales rendent le SA75D parfait pour les applications de mouvement dynamiques et précises.

Le SA75D est développé avec le G2ELAB dans le cadre du projet Avibus.

Applications

Actionneur piézo, dynamique élevée, faibles pertes

Statut
Prototype

Électronique de conduite spatiale : FB-LA75

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Description

L’espace de conduite et de contrôle électronique FB-LA75 a été conçu selon les règles de l’espace.

Applications

Aérospatiale, Actionneurs piézo, etc...

Statut
Space evaluated

Actionneur piézoélectrique super amplifié pour IRM

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Description

Actionneur piézoélectrique non magnétique à course longue a été conçu pour l’intégration IRM

Applications

IRM, Médical, Non magnétique, etc...

Statut
Prototype

Battery-based power supplies for embedded actuators, sensors & mechatronic systems

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Description

Power supplies for piezo or magnetic actuators, sensors & mechatronic systems based on 3.7V (typical) lithium polymer cells voltage.

Applications

Embedded piezo & magnetic actuators, motors, sensors, mechanisms, valves

Statut
Proof of concept

Active smart Flaps & Fins

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Description

Long stroke, high force, ligth-weight Amplified Piezoelectric Actuators for making active flaps of helicopter blades and smart fins of Unmanned or Micro Aerial Vehicles (UAVs, MAVs), rockets and missiles. Project in cooperation with ONERA.

Applications

Aerospace, Helicopter, Missile, UAV, MAV, etc...

Statut
Prototype

Electro-active polymers (EAP)

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Description

Electro-Active Polymers (EAP) receives growing interests due to some outstanding reported electromechanical performances. This may allow designing new active devices. Most of these outstanding performances (strain up to 300 %) have been reported on pre-tensioned devices.

Applications

Actuators, long stroke, low cost

Statut
Demonstrator