FR3037454A1 - Dispositif de commande d'actionneur piezoelectrique - Google Patents

Abstract

La présente invention concerne un dispositif de commande d'actionneur piézoélectrique pouvant combiner deux types de commande d'un actionneur piézoélectrique, une commande en tension et une commande en charge. La commutation entre la commande en charge et la commande en tension se fait de façon automatique, sans ajout d'éléments de commutation, en fonction de la nature de la tension appliquée à l'entrée du montage.

Description

3037454 DISPOSITIF DE COMMANDE D'ACTIONNEUR PIEZOELECTRIQUE Domaine de l'invention L'invention se situe dans le domaine des commandes d'actionneurs piézoélectriques, et en particulier concerne un circuit de commande qui permet de diminuer l'hystérésis de tels actionneurs. Etat de la Technique Il existe principalement deux types d'actionneurs piézoélectriques : les actionneurs directs dans lesquels le déplacement obtenu de l'ordre du micromètre est égal à la déformation du matériau piézoélectrique, et les actionneurs amplifiés dans lesquels un circuit mécanique vient amplifier le mouvement et ainsi augmenter le déplacement qui est de l'ordre du millimètre. Dans ces dispositifs, un champ électrique est utilisé pour obtenir une déformation du matériau piézoélectrique et commander le déplacement. La commande d'un actionneur peut être une commande en tension ou en charge. Le brevet U.S. 4,263,527 de Comstock décrit un dispositif de 20 commande en charge d'un actuateur piézoélectrique. Le brevet U.S.7,015,621 B2 de Mizuuchi décrit un dispositif de commande en tension d'un actuateur piézoélectrique. Bien qu'étant la solution la plus courante et simple à mettre en oeuvre, la commande en tension présente un inconvénient majeur en ce 25 que le déplacement de l'actionneur, qui est fonction de la tension appliquée, n'est pas linéaire. Ceci en particulier est du aux variations des paramètres physiques du matériau piézoélectrique, du fluage et de l'hystérésis. Le fluage (ou « creep » en anglais) est une dérive lente de la 2 3037454 déformation du matériau en fonction du temps, qui se traduit par une élongation lente de l'actionneur sous une tension constante et qui conduit à ce que la position s'établit à quelques pourcents par décade de temps de la consigne de déplacement initial. 5 L'hystérésis (ou hystérèse) est la propriété d'un système qui tend à demeurer dans un certain état quand une cause extérieure qui a produit le changement d'état a cessé. Les actionneurs piézoélectriques présentent une hystérésis entre la tension appliquée et le déplacement engendré. Cette non linéarité peut varier entre 10 et 20% en fonction de 10 la nature du matériau, et les déplacements d'un actionneur piézoélectrique ne sont pas les mêmes selon que ce soit une tension croissante ou une tension décroissante qui lui est appliquée. Il existe des solutions pour améliorer le comportement des actionneurs piézoélectriques, en particulier pour diminuer l'hystérésis. 15 La demande de brevet FR2850219 de J. Agnus et al. décrit un dispositif de commande mixte en tension et en charge d'un actionneur piézoélectrique qui permet d'obtenir un comportement statique linéaire en boucle ouverte, réduisant ainsi l'hystérésis. Cependant, le circuit nécessite l'ajout de moyens de commutation et d'interruption pour zo basculer d'un mode de commande à l'autre. Il existe alors le besoin d'une solution qui pallie aux inconvénients des approches connues. La présente invention répond à ce besoin. Résumé de l'invention 25 Un objet de la présente invention est de proposer un système pouvant combiner deux types de commande d'un actionneur piézoélectrique, une commande en tension et une commande en charge, dans lequel la commutation entre la commande en charge et la commande en tension se fait de façon automatique, en fonction de la 30 nature de la tension appliquée à l'entrée du montage. 3 3037454 Avantageusement, le dispositif de la présente invention est simple à mettre en oeuvre et peu coûteux, ne faisant appel à aucun autre circuit extérieur pour le pilotage des actionneurs piézoélectriques. 5 Avantageusement, le gain du dispositif est le même en basse et haute fréquence grâce à l'adaptation du pont capacitif ou résistif. Le gain de l'amplificateur est fixé par les résistances en basse fréquence voire en continu, tandis qu'en haute fréquence, le gain est fixé par la capacité des condensateurs formés par l'actionneur piézoélectrique et le condensateur 10 appelé condensateur de référence Cref. Ainsi, en partant de la capacité inhérente Cpzt des actionneurs piézoélectriques, donnée par les fabricants, et du gain souhaité, il est très aisé de dimensionner les composants des ponts résistifs (Rpzt, RCref) et capacitifs (Cpzt, Cref) puisque le gain Av est donné par la relation Cref/Cpzt = Rp7f /Rcref. 15 Un autre avantage de l'invention est que l'amplificateur hybride peut fonctionner avec n'importe quel type d'actionneur piézoélectrique pour lequel il n'est pas besoin de connaitre le modèle d'hystérésis équivalent. L'amplificateur hybride permet ainsi de commander n'importe 20 quel actionneur piézoélectrique en boucle ouverte car la caractéristique tension - déplacement est rendue pratiquement linéaire. Avantageusement, la tension de sortie de l'amplificateur hybride est prise aux bornes de l'actionneur piézoélectrique et non aux bornes de 25 l'ensemble (Cpzt, Rpzt, Cref, RCref), auquel cas l'hystérésis n'est pas atténuée. Dans un mode de réalisation préférentiel, le dispositif de commande d'actuateur piézoélectrique de l'invention comprend : 30 - un amplificateur opérationnel ayant une entrée inverseuse et une entrée non inverseuse, et une sortie permettant de délivrer une tension 4 3037454 de sortie ; - un circuit capacitif comprenant un actuateur piézoélectrique et un condensateur en série, ledit circuit capacitif étant connecté par l'extrémité libre de l'actuateur piézoélectrique à la sortie de l'amplificateur 5 opérationnel et par l'extrémité libre du condensateur à une borne de tension basse ; - un circuit résistif comprenant une première résistance et une deuxième résistance en série, ledit circuit résistif étant connecté par l'extrémité libre de la première résistance à la sortie de l'amplificateur 10 opérationnel et par la deuxième résistance à une borne de tension basse ; le dispositif étant caractérisé en ce que l'entrée inverseuse de l'amplificateur opérationnel est connectée aux extrémités communes de l'actuateur piézoélectrique et du condensateur, et aux extrémités communes entre la première et la deuxième résistance, le circuit capacitif 15 et le circuit résistif formant un pont d'impédances. Avantageusement, le rapport des impédances du circuit capacitif est égal au rapport des impédances du circuit résistif.

Dans un mode de fonctionnement, un signal de commande à une fréquence donnée appliqué sur l'entrée non inverseuse de l'amplificateur opérationnel permet d'obtenir une commande en charge de l'actuateur piézoélectrique.

Dans un autre mode de fonctionnement, un signal de commande continu appliqué sur l'entrée non inverseuse de l'amplificateur opérationnel permet d'obtenir une commande en tension de l'actuateur piézoélectrique.

Dans un mode réalisation, l'amplificateur opérationnel est alimenté entre -60V et +160V.

5 3037454 Dans une variante d'implémentation, le dispositif de l'invention comprenant des diodes transils unidirectionnelles connectées aux bornes de l'actionneur piézoélectrique pour limiter la tension aux dites bornes. La 5 tension aux bornes de l'actionneur piézoélectrique peut être limitée respectivement à +150V et -20V. Dans une autre variante, le dispositif de l'invention comprend de plus une résistance connectée à la sortie de l'amplificateur opérationnel 10 pour limiter le courant débité dans l'actionneur piézoélectrique. L'invention couvre aussi un interféromètre commandé par un dispositif de commande tel que décrit. Avantageusement, l'interféromètre peut être un interféromètre de Fabry-Pérot.

15 Les actionneurs piézoélectriques sont utilisés dans divers domaines pour différents buts tels le contrôle actif de vibrations pour de l'assistance à l'usinage de pièces industrielles, le contrôle dans les microscopes de petits déplacements pour le balayage d'une surface à 20 sonder, la commande d'injecteurs automobiles, la production de fines gouttelettes dans les imprimantes, l'ajustement de la longueur d'une cavité laser en opto-acoustique ou encore le micro-positionnement de miroir en astronomie.

25 Description des figures Différents aspects et avantages de l'invention vont apparaitre en appui de la description d'un mode préféré d'implémentation de l'invention mais non limitatif, avec référence aux figures ci-dessous : 6 3037454 La figure 1 illustre un dispositif de commande en tension de l'art antérieur ; La figure 2 illustre un dispositif de commande en charge de l'art antérieur ; 5 La figure 3 illustre un dispositif de commande hybride selon un mode de réalisation de l'invention ; La figure 4 illustre un exemple d'implémentation du dispositif de l'invention.

10 Description détaillée de l'invention La figure 1 illustre un dispositif de commande en tension connu de l'art antérieur. Le principe de la commande en tension est d'appliquer une tension Vs aux bornes d'un actionneur piézoélectrique (10) par le biais 15 d'un amplificateur (12). Le circuit comprend un actionneur piézoélectrique (10) connecté en sortie d'un amplificateur opérationnel (12). L'amplificateur (12) est monté en montage non inverseur, et reçoit sur une première entrée une tension de commande V. Une première résistance R1 (14) est connectée entre la sortie de l'amplificateur (12) et une 20 deuxième entrée de l'amplificateur. Une deuxième résistance R2 (16) est connectée entre la deuxième entrée de l'amplificateur et une tension basse Vo. La tension de sortie Vs de l'amplificateur (12) est proportionnelle à sa tension de commande Vc selon la relation : 25 Vs= 1+ 1.17,. (1) R2 7 3037454 Le gain Av en tension de l'amplificateur (12) est constant et défini par les résistances R1 et R2 (14, 16) selon l'équation : V R Av=-' = (2) V, R2 La réponse fréquentielle du circuit est donnée par l'équation 5 suivante : f= Is (3) 271-crztv, où Is est le courant de sortie de l'amplificateur (12) parcourant l'actionneur (10) et Cpzt la valeur de capacitance de l'actionneur. Ainsi, la fréquence 1' dépend du courant Is et de la tension de 10 sortie V. De manière générale le courant de sortie est limité à une valeur (notée qui fixe la valeur de la fréquence maximale. Ce type de commande présente l'inconvénient d'une hystérésis assez élevée, et ne convient pas pour la commande de systèmes qui ont besoin de micropositionnements, tels les déplacements très précis de 15 miroirs dans le domaine de l'optique, par exemple. La figure 2 illustre un dispositif de commande en charge connu de l'art antérieur. Le principe de la commande en charge consiste à appliquer une quantité de charges constante sur les électrodes d'un actionneur piézoélectrique afin d'obtenir un comportement linéaire entre 20 la commande et le déplacement occasionné. Le circuit de la figure 2 comprend un actionneur piézoélectrique (20) connecté entre la sortie 'OUT' et l'entrée inverseuse (-) d'un amplificateur opérationnel (22), l'ensemble présentant la configuration d'un montage 25 non inverseur. Une tension d'entrée Vc est appliquée sur la deuxième entrée non inverseuse (+) de l'amplificateur. Un condensateur dit de 8 3037454 référence (24) est connecté en série avec l'actionneur piézoélectrique (20) sur l'entrée inverseuse. Il présente une tension Vcref à ses bornes. Le condensateur de capacité Cref reçoit une quantité de charge Qref proportionnelle à la tension à ses bornes.

5 Dans un circuit de commande en charge, la déformation de l'actionneur piézoélectrique est linéaire en fonction de la charge électrique. L'homme du métier pourra se référer au travail de J. Agnus, « Etude, Réalisation, Caractérisation et Commande d'une Micropince Piézoélectrique », Université de Franche-Comté, 2003 qui décrit plus en 10 détail cette relation et montre que l'application d'une quantité constante de charges sur les électrodes d'un actionneur piézoélectrique permet d'obtenir un comportement linéaire entre la commande et le déplacement occasionné. Bien que ce type de circuit permette de diminuer de manière 15 sensible l'hystérésis, typiquement d'un facteur de 10, J. Agnus a démontré dans l'article précité, que ce montage ne permet pas le maintien à long terme des charges initialement appliquées, et donc le maintien d'une déformation linéaire constante de l'actionneur piézoélectrique. Il ne permet pas de supprimer le fluage.

20 En régime statique ou continu, il y a saturation de l'amplificateur opérationnel. En effet, la fréquence des signaux de commande est nulle, et l'impédance des condensateurs est infinie, ceux-ci se comportent alors comme des circuits ouverts. Dans ces conditions, le condensateur Cref (24) et l'actionneur (20) sont en circuit ouvert et le montage se comporte 25 comme un comparateur de tension, entrainant la saturation de l'amplificateur opérationnel. En régime dynamique, la fréquence du signal de sortie aux bornes de l'actionneur (20) dépend uniquement de la valeur du courant de sortie et de la tension d'entrée Vc de l'amplificateur.

30 En se référant à la figure 2, l'actionneur piézoélectrique (20) peut être est remplacé par un circuit équivalent qui est un condensateur 'Cm' 9 3037454 ayant une impédance Zp(p) = 1/p. Cpzt En considérant par ailleurs, ' ZR (p)' l'impédance du condensateur de référence (24) Cref, l'amplificateur opérationnel (22) étant en fonctionnement linéaire, les impédances ZR(p) et Zp(p) étant en série, 5 elles forment alors un diviseur de tension. L'expression de la tension d'entrée \/c(p) est donnée par la relation: ZR(p) Ve(P)=Vs(P) (4) ZR(P)+ZR(P) 10 La fonction de transfert F(p) qui en résulte est: (5) F(p)=Vs(P) =ZR(P)+Zp(P) (I)) ZR(p) En remplaçant ZR(p) et Zp(p) par leur expression respective, on obtient: 1 1 + P C F (p)= ' p f C p' 1 P C 'f (6) 15 Ce qui donne après simplification: (7) C +C F (p)= ref PZt C pzt La tension aux bornes de l'actionneur (20) est alors: vpe(P)=17,(p)-17,(p) - 17,(1,) cp, (8) 20 Ainsi, en dynamique, le gain de l'amplificateur en charge ne dépend donc que de la valeur capacité inhérente de l'actionneur piézoélectrique et du condensateur en série avec ce dernier. En considérant la capacité du condensateur de référence fixe, celle de l'actionneur varie en fonction de certains paramètres dont la tension à ses 10 3037454 bornes. L'expression de la fréquence de fonctionnement de l'amplificateur est alors donnée par l'équation : is f = 2 it-Ve C'f (9) 5 L'homme du métier constate que la fréquence du signal de sortie, donc aux bornes de l'actionneur piézoélectrique dépend uniquement de la valeur du courant de sortie is et de la tension d'entrée Ve de l'amplificateur. Ainsi, ce type de circuit à commande en charge présente l'inconvénient d'avoir un effet du fluage et de ne pas permettre une lo commande en continu. La figure 3 illustre un dispositif de commande hybride selon un mode de réalisation de l'invention, combinant les deux modes de commande, en charge et en tension.

15 Le dispositif (300) combine un premier circuit (302) pour le contrôle de commande en charge avec un second circuit (304) pour le contrôle de commande en tension, les deux circuits étant couplés à un amplificateur opérationnel (30). Avantageusement, le montage hybride de l'invention permet que la 20 commutation entre les deux modes charge/tension soit faite de façon automatique. L'amplificateur (30) reçoit une tension d'entrée Ve sur une première entrée non inverseuse (+), et délivre en sortie 'OUT' une tension de sortie Vs.

25 Le premier circuit (302) comprend un actuateur piézoélectrique (32) et un condensateur (34) en série. L'actuateur piézoélectrique (32) est connecté à la sortie 'OUT' et à l'entrée inverseuse de l'amplificateur 11 3037454 opérationnel (30). Le condensateur (34) en série est connecté à l'entrée inverseuse de l'amplificateur opérationnel et à une tension basse Vo. Le premier circuit est un circuit capacitif comprenant un actuateur piézoélectrique et un condensateur en série, ledit circuit capacitif étant 5 connecté par l'extrémité libre de l'actuateur piézoélectrique à la sortie de l'amplificateur opérationnel et par l'extrémité libre du condensateur à une borne de tension basse. Le second circuit (304) comprend une première résistance (36) et une deuxième résistance (38) en série. La première résistance (36) est 10 connectée à la sortie 'OUT' et à l'entrée inverseuse de l'amplificateur opérationnel (30). La deuxième résistance (38) est connectée à l'entrée inverseuse de l'amplificateur opérationnel et à une tension basse Vo. Le second circuit est un circuit résistif comprenant une première résistance et une deuxième résistance en série, ledit circuit résistif étant 15 connecté par l'extrémité libre de la première résistance à la sortie de l'amplificateur opérationnel et par la deuxième résistance à une borne de tension basse. La tension basse peut de manière préférentielle, être ramenée à la terre.

20 La sortie inverseuse (-) de l'amplificateur (30) correspond à un point de connexion 'Pu' commun entre les deux circuits capacitifs (302) et résistifs (304). Le point de connexion Pc est commun respectivement entre l'actuateur (32) et le condensateur (34) pour le premier circuit (302), et entre la première résistance (36) et la deuxième résistance (38) pour le 25 second circuit (304). Le point de connexion commun 'Pu' a une tension notée VCref ' - Ainsi, le dispositif est caractérisé en ce que l'entrée inverseuse de l'amplificateur opérationnel est d'une part connectée aux extrémités 12 3037454 communes de l'actuateur piézoélectrique et du condensateur, et d'autre part connectée aux extrémités communes entre la première et la deuxième résistance, le circuit capacitif et le circuit résistif formant un pont d'impédances.

5 Le dispositif de l'invention offre donc un pont d'impédances formé par les condensateurs (32, 34) du premier circuit (302) et par les première et deuxième résistances (36, 38) du second circuit (304). L'équilibre de ce pont est satisfait lorsque : C pzt Rref (10) où C ref R pzt 10 - Cpzt représente la capacité inhérente de l'actionneur piézoélectrique (32) ; - Cref représente la capacité du condensateur (34) ; - Rp7t et Rref représentent respectivement les première et deuxième résistances du second circuit (304).

15 Dans le domaine de Laplace, la tension de sortie Vs(p) de l'amplificateur et la tension aux bornes de l'actionneur piézoélectrique Vp,t(p), s'expriment respectivement par les équations (11) et (12) suivantes : 1+ RC ref *R pzt (CC ref ± C pzt) p Rc f + R Rc + R V s(p)= RCrej Pzt * ref pzt 1+ R pzt * C pzt Rcref *V(p) (1 1 ) Rc 20 Vpzt(P)=Vs(P)-Ve(P)= ref 1+(R*( * C pzt)p où les paramètres représentent : RPz t ± (R pzt * Cc ref )p (12) 13 3037454 - 'p' la variable de Laplace; - `Cpzt' la capacité inhérente de l'actionneur piézoélectrique ; - `1=Ipzt' la résistance en parallèle avec l'actionneur ; - `Ccref la capacité du condensateur de référence ; 5 - `Rcref la résistance en parallèle avec le condensateur de référence. La valeur de la fréquence de coupure du dispositif de la figure 3, peut être déterminée en fonction du courant de sortie maximal i smax 113 délivré par l'amplificateur opérationnel, de l'amplitude Ae de la tension d'entrée Ve(t) considérée sinusoïdale et de la valeur de la capacité du condensateur de référence Cref, selon l'équation suivante : f =2*71-*iAs.e.* Ccref (13) En considérant l'équation (12), l'homme de l'art constate que pour 15 une tension d'entrée donnée, lorsque `p' tend vers 0, le gain de la fonction de transfert tend vers `Rpzt/Rcref' et lorsque `p' tend vers l'infini le gain de la fonction de transfert tend vers `CCref/Cpzt'. D'un point de vue physique, lorsque la fréquence tend vers 0, les condensateurs Cpzt (32) et Cref (34) sont équivalents à des circuits 20 ouverts. Le courant de sortie circule uniquement à travers les résistances Rpzt (36) et `Rcref' (38). Dans ce mode, le dispositif se comporte comme un circuit de commande en tension. Lorsque la fréquence tend vers l'infini, les condensateurs Cpzt (32) et Cref (34) sont équivalents à des court-circuits. Tout le courant de sortie 25 circule à travers ces deux condensateurs. Dans ce mode, le dispositif se comporte comme un circuit de commande en charge.

14 3037454 Avantageusement, aux fréquences extrêmes, basses et hautes fréquences, il n'existe aucun déphasage entre les signaux d'entrée et de sortie. Le gain en basses fréquences est fixé par les résistances (36,38) tandis qu'en hautes fréquences, il est fixé par les condensateurs (32,34).

5 Le courant de sortie `is' est donné par l'équation suivante : *d [v (0])±.17,(t) +s(t)=(CCrej ( ) (14) dt Rc'f La constante de temps Y du montage est: t = Rpzt *Cpzt (15) Pour que la commutation des modes de commande en charge et 10 en tension puisse se faire automatiquement, les gains en tension en basse et haute fréquence doivent être égaux. Quand cette condition d'égalité des gains en tension est remplie, le comportement du dispositif de l'invention est le suivant: Après l'application d'un signal de commande à une fréquence 15 donnée, l'actionneur piézoélectrique se déplace jusqu'à une certaine position, avec une hystérésis réduite. C'est le mode de commande en charge avec la partie capacitive du premier circuit (302), composé de Cref et Cpzt qui est mise en jeu. Ensuite, en régime permanent, avec l'application d'un signal 20 continu, la partie résistive du second circuit (304) composé de Rpzt et Rref entre en fonctionnement. C'est le mode de commande en tension. Les gains en commande en charge et en tension étant identiques, la tension aux bornes de l'actionneur piézoélectrique (32) est constante.

15 3037454 Ainsi, avantageusement, l'actionneur ne se déplace plus, le déplacement étant maintenu stable. Il n'y a donc plus de fluage contrairement aux dispositifs de commande en charge connus. La commande des actionneurs piézoélectriques pour des 5 interféromètres de Fabry-Perot doit respecter des exigences de positionnement précis. En effet, ces actionneurs piézoélectriques doivent assurer le déplacement et l'alignement des lames de l'interféromètre pour une course de 0-200pm avec une précision de positionnement de l'ordre du nanomètre, une très grande reproductibilité du positionnement (très 10 faible hystérésis) et une erreur de linéarité, ainsi que des dérives très faibles (très faible fluage). Le dispositif de la présente invention permet de répondre à ces exigences. La figure 4 illustre un exemple d'implémentation du dispositif de l'invention pour une application à la commande de miroirs mobiles dans 15 des interféromètres de Fabry-Perot. Le dispositif de commande hybride tel que détaillé sur la figure 3, est représenté sur la figure 4 par les références (40) pour l'amplificateur opérationnel, (42) pour l'actionneur piézoélectrique Cp,t, (44) pour le condensateur de référence Cref, (46) et (48) respectivement pour les 20 premières et deuxièmes résistances. Divers composants électroniques d'application classique pour l'homme de l'art, sont ajoutés autour du dispositif de l'invention pour permettre le fonctionnement opérationnel recherché. Ainsi, sans que cela ne soit limitatif, il peut être ajouté des condensateurs (Cl, C2, C3, C4) 25 pour permettre un découplage des tensions d'alimentation (+Vcc, -Vcc), des diodes transils unidirectionnelles (Dl, D2) pour limiter la tension aux bornes de l'actionneur piézoélectrique (42). Une résistance RH, peut être ajoutée pour limiter le courant débité dans l'actionneur ainsi qu'un condensateur de compensation de phase Cui-13. Des diodes (D3, D4) de 16 3037454 protection de l'entrée différentielle de l'amplificateur (40) peuvent être ajoutées, ainsi que des diodes transil (D5, D6) pour protéger le montage contre les surtensions et les inversions de polarité des tensions d'alimentation.

5 Dans une implémentation préférentielle, l'amplificateur peut être un amplificateur haute tension alimenté entre -60V et +160V, la tension aux bornes de l'actionneur limitée respectivement à +150V et -20V, le courant débité dans l'actionneur limité à 130mA. La table ci-dessous reporte les résultats de la comparaison des 10 courbes d'hystérésis obtenues avec un amplificateur opérationnel de gain 20 commandant plusieurs actionneurs piézoélectriques, par une commande en tension classique, et par une commande hybride selon le dispositif de la présente invention. Les actionneurs piézoélectriques utilisés présentent les 15 caractéristiques suivantes : Paramètre Valeur Unité Tension d'alimentation (Vp7t) -20 à +150 V Déplacement max. sans charge (Appzt) 344 IIM Capacité inhérente Cpzt 10 Fréquence de résonnance libre-libre (Frpzt) 2738 Hz Fréquence de résonnance bloqué-libre (Frpzt) 634 Hz Temps de réponse libre-libre (trpzt) 0,18 MS Temps de réponse bloqué-libre (trpzt) 0,79 MS Résolution 3,44 nm Masse (Mpzt) 47,5 g 17 3037454 Rigidité (Kpzt) 0,55 N/prn Force de blocage 189 N Indice de variation de température (kt) 3,38 Hystérésis (H) 16 < H <20 % Facteur de dérive Non spécifiée La comparaison dans le tableau ci-après est donnée pour des mesures relevées sur trois actionneurs piézoélectriques. Actionneur Hystérésis Hystérésis Amplificateur hybride Facteur commande de réduction en tension 1 19,01% 0,76% 96,00% 2 19,42% 0,85% 95,62 % 3 16,82 % 0,23% 98,63% 5 Sur la dernière colonne, il peut être apprécié l'importante diminution de l'hystérésis quelque soit l'actionneur. En effet, les commandes en tension (2ème colonne) aboutissent à une hystérésis de l'ordre de 20% de l'amplitude totale du déplacement des actionneurs piézoélectriques tandis que pour l'amplificateur hybride (3ème colonne) Io cette même hystérésis est réduite à environ 1%. Ainsi, la présente description illustre différentes implémentations non limitatives de l'invention. Les exemples ont été choisis pour permettre une bonne compréhension des principes de l'invention, mais ne sont en rien exhaustifs et doivent permettre à l'homme du métier d'apporter des 15 modifications et des variantes d'implémentation en conservant les mêmes principes. Il est montré que l'amplificateur hybride de l'invention permet de diminuer de façon significative l'amplitude de l'hystérésis des actionneurs 18 3037454 piézoélectriques. Le dispositif proposé permet ainsi de linéariser le déplacement d'un actionneur en fonction de la tension appliquée à ses bornes ou de la tension de consigne. Un autre avantage du dispositif de l'invention réside en ce qu'il ne 5 nécessite pas de modèle d'hystérésis (Preisach, Maxwell, ...) et peut par conséquent fonctionner avec tout actionneur piézoélectrique, dans la limite du montage électronique. Les seuls paramètres à connaitre pour sa mise en oeuvre sont la capacité inhérente de l'actionneur piézoélectrique au repos et sa bande passante, de telles données étant généralement 10 disponibles dans les catalogues des fabricants d'actionneurs piézoélectriques. Les domaines d'applications de l'amplificateur hybride de l'invention pourront être par exemple le nano et le micropositionnement, les applications mécatroniques ou encore le domaine de la réalité 15 virtuelle. 19

Claims (9)

1. REVENDICATIONS1. Un dispositif de commande d'actuateur piézoélectrique comprenant : - un amplificateur opérationnel ayant une entrée inverseuse et une entrée non inverseuse, et une sortie permettant de délivrer une tension de sortie ; - un circuit capacitif comprenant un actuateur piézoélectrique et un condensateur en série, ledit circuit capacitif étant connecté par l'extrémité libre de l'actuateur piézoélectrique à la sortie de l'amplificateur opérationnel et par l'extrémité libre du condensateur à une borne de tension basse ; - un circuit résistif comprenant une première résistance et une deuxième résistance en série, ledit circuit résistif étant connecté par l'extrémité libre de la première résistance à la sortie de l'amplificateur opérationnel et par la deuxième résistance à une borne de tension basse ; le dispositif étant caractérisé en ce que l'entrée inverseuse de l'amplificateur opérationnel est connectée aux extrémités communes de l'actuateur piézoélectrique et du condensateur, et aux extrémités communes entre la première et la deuxième résistance, le circuit capacitif et le circuit résistif formant un pont d'impédances.
2. 2. Le dispositif selon la revendication 1 dans lequel le rapport des impédances du circuit capacitif est égal au rapport des impédances du circuit résistif.
3. 3. Le dispositif selon la revendication 1 dans lequel un signal de commande à une fréquence donnée appliqué sur l'entrée non 20 3037454 inverseuse de l'amplificateur opérationnel permet d'obtenir une commande en charge de l'actuateur piézoélectrique.
4. 4. Le dispositif selon l'une quelconque des revendications 1 à 3 5 dans lequel un signal de commande continu appliqué sur l'entrée non inverseuse de l'amplificateur opérationnel permet d'obtenir une commande en tension de l'actuateur piézoélectrique. 10
5. 5. Le dispositif selon l'une quelconque des revendications 1 à 4 dans lequel, l'amplificateur opérationnel est alimenté entre -60V et +160V.
6. 6. Le dispositif selon l'une quelconque des revendications 1 à 5 15 comprenant de plus des diodes transils unidirectionnelles connectées aux bornes de l'actionneur piézoélectrique pour limiter la tension aux dites bornes.
7. 7. Le dispositif selon la revendication 6 dans lequel la tension aux 20 bornes de l'actionneur piézoélectrique est limitée respectivement à +150V et -20V.
8. 8. Le dispositif selon la revendication 7 comprenant de plus une résistance connectée à la sortie de l'amplificateur opérationnel 25 pour limiter le courant débité dans l'actionneur piézoélectrique.
9. 9. Un interféromètre commandé par un dispositif selon l'une quelconque des revendications 1 à 8, l'interféromètre pouvant 21 3037454 être un interféromètre de Fabry-Pérot.