Proceedings of the Korean Society for Noise and Vibration Engineering Conference
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2004.11a
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pp.407-412
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2004
본 연구에서는 PMN-PT bimorph actuator를 이용하여 초소형 광디스크 드라이브용 광픽업 구동기를 제작하였다. 최근에 휴대용 기기에서의 고용량 정보 저장기기에 대한 필요성이 대두됨에 따라 착탈식이 가능한 수 기가급 초소형 광디스크 드라이브가 개발중에 있다. PMN-PT는 약 1.5kV/cm 이하의 전기장에서는 PZT같은 압전 소자와 마찬가지로 입력 전압에 대한 변형률이 선형성을 나타내는데, 사용된 PMN-PT는 PZT의 약 3배 가까운 압전 상수값을 나타내었다. 보 끝단에 외부 힘이 작용할 때 PMN-PT bimorph 구동기가 낼 수 있는 수직 방향의 힘과 변위에 대해서 일반적인 적층 형태로 이론적인 해석을 수행 하였다. 그리고 이 bimorph로 구동될 Cymbal 형태의 변위 확대 기구의 변위에 대한 이론적인 모델을 제시하고, 이를 이용하여 2개의 bimorph로 2축을 동시에 구동하는 픽업 구동기를 제작하였다. 3개의 제작된 prototype으로 실험을 수행하여 예상 변위량과 잘 일치함을 보였다. 또한, 상용 해석 프로그램인 Matlab과 Ansys를 이용하여 Cymbal 확대 기구의 여러 파라미터에 따른 구동 성능의 민감도를 확인해 보았다.
Proceedings of the Korean Society for Noise and Vibration Engineering Conference
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2005.05a
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pp.883-889
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2005
Micro robots have been developed for many applications: medical, industrial, military, and so on. A small mobile robot was built and it has three legs made of bimorph piezoelectric actuators. It proceeds by vibrating the rear leg and it rotates by vibrating one of the front legs. The locomotion of the robot is described by relative position of mass center and the friction between the legs and the floor. This paper describes the principles of locomotion and modeling of the robot Modeling was simulated to investigate the dynamics of its mobility. The simulation results verified the modeling by showing similar movement of the robot as measured. It remained, however, several problems through experiments such as crooked direction of forward movement and proceeding speed.
Journal of the Korean Society for Precision Engineering
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v.15
no.12
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pp.194-201
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1998
The beam rotating actuator has been developed. It can be utilized to improve the data transfer rate for the optical disk systems, Newly developed laser beam rotating actuator is applied to put multi-beam spots on more than one track on the optical disk simultaneously. The beam rotating actuator is made of piezoelectric ceramic bimorph as the form of cantilever, Piezoelectric actuators with high resolution, high stiffness and fast frequency response are widely assembled in micropositioning applications. Therefore, the actuator has above 50Hz natural frequency. Beam array is rotated using the dove prism in the end of beamrotator. The dynamic equation of beam rotating actuator is derived theoretically. The actuator is designed on the ground of this analysis. The performance of the beam rotating actuator is verified as the dynamics frequency performance is measured using the dynamic analyzer and sensor.
Journal of the Korean Institute of Intelligent Systems
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v.7
no.3
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pp.81-88
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1997
This paper dealt with the position control of a flexible miniature finger driven by piezoelectric bimorph cells, cemented on both side of the finger. Bending moments generated by cells drives the finger, and end-point of the finger is controlled, so as to move in synchrony with fluctation of target and maintain a constant distance between target surface and inger's tip. The voltage applied for the cell is controlled by tip displacement error and error rate. We proposed a PD-Fuzzy controller under conception of PD control strategy. It brought and advantage which reduce number of rules than that of same type conventional fuzzy system and more correct redponse than PID control results.
본 논문에서는 압전체의 3차원 유한 요소 해석을 통해 압전체의 공진 특성을 해석하였으며 이를 실험적으로 검증하였다. 검증된 유한요소법을 압전 외팔보(Piezoelectric Bimorph cantilever)에 적용하여 임피던스 해석을 수행하였으며 실험 결과와 비교하여 해석의 타당성을 검증하였다. 또한 팬용 압전 외팔보의 공진 특성 해석을 통해 공진 주파수, 변위 및 편향각을 계산하였다. 이를 통해 펀용 압전 외팔보의 적용 가능성을 확인하였다.
Proceedings of the Korean Institute of Electrical and Electronic Material Engineers Conference
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2005.07a
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pp.62-63
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2005
Recently, a tiny piezoelectric linear motor using a vibration made of the transducer has been invented. The motor consists of a shaft, mobile element, and piezoelectric transducer using a piezoelectric radial mode bimorph disk. The fringe of the bimorph disk is fixed firmly which means this area has no degree of freedom. Therefore, the radial mode of the tranducer transfers to the flexurd mode. The mobile elements move along the shaft by the impact force generated by the flexurd mode of the piezoelectric transducer. The piezoelectric ceramic disks have thickness of 0.1 mm and diameter of 3.5 mm. The elastic disk is introduced between two disks of the ceramic, which has thickness of 0.1 mm and diameter of 3.8 mm. The fringe of the elastic disk is fixed by a brass cylinder which height is 1.2 mm. The Pyrex shaft is used which has diameter of 1 mm and height of 10 mm. The motors are operated at their resonant frequencies. The dynamic properties of the motor have been intensively measured and analyzed according to the applied voltage wave forms at the resonant frequencies. As the sawtooth and rectangular voltage waves are applied, the velocity, the thrust force, and the velocity dependence of the mobile position are measured. The dynamic characteristics are also analyzed within a period of each wave using laser vibrometer. The velocity of the mobile is moderately constant along the shaft. The better dynamic characteristics are obtained in the case of applying the rectangular wave.
Kim, Chul-Min;Kim, Chang-Il;Lee, Joo-Hee;Paik, Jong-Hoo;Cho, Jeong-Ho;Chun, Myoung-Pyo;Jeong, Young-Hun;Lee, Young-Jin
Proceedings of the Korean Institute of Electrical and Electronic Material Engineers Conference
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2010.06a
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pp.312-312
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2010
모터나 기계류와 같이 주변에서 발생하는 미활용 진동에너지를 전기에너지로 수확하기 위한 Piezoelectric Energy Harvester를 개발하고자 하였다. PZT-5H의 조성으로 후막세라믹 적층 구조 캔틸레버 타입의 압전시트를 통해 압전 에너지 하베스터를 제작하였다. 일반적으로 진동에너지를 수확하여 전기에너지로 변환시키는 압전 에너지 하베스팅 기술은 에너지 효율이 낮은 문제점을 가지고 있으므로 에너지 효율을 높이기 위한 방법으로 본 연구에서는 Unimorph 와 Bimorph 타입의 캔틸레버의 가로, 세로, 두께, 재료변수에 따라 발생하는 최적의 효율을 가지는 구조를 찾고자 하였다. 캔틸레버 각 변수에 따른 공진주파수 대역에서 발생하는 전압을 분석하여 50Hz의 공진주파수를 가지는 60*35*0.2mm의 캔틸레버를 설계하였다. 시뮬레이션을 통해 얻어진 결과를 실험적으로 검증하기 위해 전력량을 측정한 결과, Bimorph는 Unimorph 타입에 비해 2배가량의 향상된 발전특성을 가지며 에너지 하베스터에서 초당 $76.2\;{\mu}W$의 전력량을 가지는 것을 확인하였고 시뮬레이션 결과와의 타당성을 확인하였다.
In this paper, a new three-dimensional piezoelectric thin shell element containing an integrated distributed piezoelectric sensor and actuator is proposed. The distributed piezoelectric sensor layer monitors the structural shape deformation due to the direct effect and the distributed actuator layer suppresses the deflection via the converse piezoelectric effect. A finite element formulation is presented for static response of laminated shell with piezoelectric sensors/actuators. An eight-node and forty-DOF shell element is built. The performance of the shell elements is improved by reduced integration technique. The static shape control of structure is derived. The shell element is verified by calculating piezoelectric polymeric PVDF bimorph beam. The results agreed with those obtained by theoretical analysis, Tzou and Tseng (1990) and Hwang and Park (1993) fairly well. At last, the static shape control of a paraboloidal antenna is presented.
The First Order Shear Deformation Theory (FOSDT) is considered to study the dynamic behavior of a bimorph beam. A delamination zone between the upper and the lower layer has been taken into consideration; the beam is discretised using the finite elements method (FEM). Several parameters are taken into consideration like structural damping, the geometry, the load nature and the configurations of the boundary conditions. Results show that the delamination between the upper and the lower layer affects considerably the actuation.
Transactions of the Korean Society for Noise and Vibration Engineering
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v.13
no.3
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pp.225-231
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2003
A new three-dimensional thin shell element for a structure containing an integrated distributed piezoelectric sensor and actuator is Proposed. The assumed strain formulation and the bubble function are introduced to improve the performance of the shell element. A finite element formulation gives a general tool that can predict the static or dynamic responses of the shell with piezoelectric sensor/actuator. The verification through the calculation of the static response for the piezoelectric bimorph beam shows that the results agree with those from the theoretical analysis very well. Dynamic response of a shell shows that the reduction of vibration is possible with the introduction of the piezoelectric shell sensor and actuator. However. the curvature of sensor/actuator is an obstacle for application, since the flexible PVDF is not strong enough and the PZT with curvature should be made specially.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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