型號多了 SG 或 CAP，差別在哪裡？

查看壓電致動器或定位平台規格時，常會看到同一系列產品分成一般版本、SG 或 CAP。這些字母代表的並非單純版本差異，而是不同的位置感測與回授方式，也會直接影響定位性能、系統配置與成本。

選型時，首先要釐清兩件事：

你的應用需要多小的位移解析能力，還是需要每次都準確停在指定位置？

兩者看起來接近，實際上是不同的需求。

開迴路規格中的解析度，主要反映壓電致動器對微小電壓變化的位移能力；如果應用要求實際位置控制、重複定位或長時間維持在指定位置，就需要進一步考慮閉迴路系統的感測器解析度、線性度與控制性能。

開迴路與閉迴路的差別：有沒有位置回授

壓電致動器利用逆壓電效應產生位移。施加電壓後，壓電材料會產生微小伸縮，因此能做到奈米等級的精密運動。

不過，壓電材料本身具有兩項需要注意的特性：

  • 遲滯（Hysteresis）：相同電壓下，升壓與降壓過程對應的位置可能不同。在開迴路控制下，遲滯可達總行程約 10–15%。
  • 潛變（Creep）：電壓維持不變後，壓電材料的位置仍可能隨時間緩慢變化。

開迴路系統依照輸入電壓驅動致動器，本身沒有位置感測器持續確認實際位置。

閉迴路系統則加入位置感測器，將實際位移回傳至控制器，再由控制器持續修正輸出，以降低遲滯與潛變造成的位置誤差。

簡單來說：

開迴路控制的是輸入；閉迴路則會持續確認實際位置。

因此，如果應用只需要產生微小位移，開迴路可能已經足夠；若需要重複回到指定位置、長時間保持位置，或進行精密軌跡控制，通常就需要閉迴路。

SG 應變計與電容感測器怎麼選？

閉迴路系統的定位表現與位置感測器密切相關。

piezosystem jena 常見的回授方式主要包括應變計（Strain Gauge，SG／SGS）與電容式感測器（Capacitive Sensor，CAP）。兩者的量測原理、性能與成本不同。

比較項目 應變計（Strain Gauge, SG／SGS） 電容式感測器（Capacitive, CAP）
量測方式 貼附於致動器本體，透過材料形變間接量測位移 非接觸式量測致動器與參考面之間的相對位移
典型解析度等級 約 1–2 nm 級 可達次奈米等級
線性度 會受到致動器本體形變特性影響 直接量測位移，通常具有較佳的線性表現
溫度穩定性 會受到應變計本身溫度特性影響 通常較佳
成本 相對較低 較高
適合應用 一般工業精密定位、兼顧性能與成本的系統 半導體檢測、精密量測及更高定位性能需求

以 TRITOR 100 三軸壓電平台為例：

開迴路解析度規格為 0.2 nm；閉迴路版本則依感測方式不同，CAP 版為 1 nm、SG 版為 2 nm，實際規格仍應以原廠最新 datasheet 為準。

這裡也可以看出一個常見的選型誤區：

開迴路解析度與閉迴路定位性能不能直接拿來比較。

0.2 nm 描述的是開迴路下能夠產生多細微的位移變化；SG 或 CAP 的閉迴路規格，則涉及位置感測與實際控制能力。

因此，比較不同產品或報價時，除了看行程與解析度，也要先確認比較的是開迴路、SG 還是 CAP 版本，否則很容易把不同條件下的規格放在一起比較。

哪些應用適合使用閉迴路？

是否需要閉迴路，可以先從一個問題判斷：

系統是否需要知道目前的實際位置？

以下幾類應用通常會使用閉迴路控制。

1. 需要重複回到相同位置

例如晶圓檢測平台、探針量測或多點定位。

這類應用每次移動後都需要回到指定座標。如果只有開迴路控制，壓電材料本身的遲滯與潛變可能造成位置差異；閉迴路則能透過位置回授進行修正。

2. 需要長時間維持固定位置

壓電材料存在潛變現象，即使輸入電壓維持不變，位置仍可能隨時間產生變化。

閉迴路系統可以持續監測實際位置並進行修正，因此較適合長時間穩定定位的需求。

3. 光纖對位與雷射聚焦

光纖耦合、雷射聚焦等應用對位置變化相當敏感。

微小的位置偏移就可能影響耦合效率或聚焦品質，因此這類系統通常會使用位置回授，提高定位穩定性與重複性。

4. 多軸協同運動與軌跡控制

當多個軸需要同步移動，或系統要求沿指定路徑運動時，各軸的實際位置都會影響最終軌跡。

閉迴路控制可以持續修正各軸的位置誤差，因此較適合多軸精密定位與軌跡控制。

如果應用只需要單向位移、推頂或預緊，並不要求精確回到相同位置，開迴路通常已經能滿足需求，也不一定需要增加感測器與閉迴路控制成本。

開迴路壓電致動器可參考 P 系列與 PA 系列；需要三軸閉迴路定位的平台，則可參考 TRITOR 三軸壓電平台。

成本與定位性能如何取捨？

加入閉迴路後，增加的並不只有感測器成本，整套系統也會有所不同。

主要可分為三個部分：

  1. 位置感測器成本 電容式感測器的成本通常高於應變計，相關機構設計也較複雜。

  2. 控制器與驅動電子系統 閉迴路需要根據位置回授進行即時控制，因此控制器必須具備相對應的伺服控制功能。

  3. 系統整合與校正 安裝與設定閉迴路系統時，需要確認感測器訊號、控制參數與整體系統穩定性。

因此，選型時不需要一開始就直接選擇最高精度的版本。

比較實際的方式是先確認：

應用是否需要閉迴路？

如果需要，再進一步判斷 SG 的性能是否已經足夠。

對許多工業精密定位應用而言，SG 已能兼顧定位性能與成本；若應用對解析度、線性度或穩定性有更高要求，再進一步評估 CAP 版本。

開迴路、SG 還是 CAP？

如果還不確定應該選開迴路、SG 或 CAP，可以先整理以下幾項條件：

  • 是否需要重複回到相同位置
  • 需要多少定位解析度與重複定位性能
  • 是否需要長時間維持固定位置
  • 是否為多軸同步或軌跡控制
  • 可接受的系統成本與校正方式

將應用條件透過詢價單提供給我們，我們可以依實際需求協助評估適合的版本。

若想先自行確認產品方向，也可以使用 AI 選型助理初步比對需求，或查看完整的 piezosystem jena 產品列表。

拿順實業為 piezosystem jena 台灣獨家總代理。