Като цяло задвижващият механизъм използва източник на енергия за преместване или управление на механични компоненти. Те често се срещат в различни машини и електродвигатели . В продължение на много години различни видове механични устройства са били миниатюризирани, въпреки че тази процедура обикновено се нуждае от много по-малки компоненти на индивида. През 21-ви век микрозадвижващите механизми са разработени там, където индустриални процеси като микромашинна обработка и литография се използват главно за направата на микрозадвижващ механизъм. Тази статия обсъжда общ преглед на a микроактуато r – работа с приложения.
Дефиниция на микрозадвижка
Микроскопичен сервомеханизъм, използван за доставяне и предаване на измерено количество енергия за системата или друга работа на механизма, е известен като микрозадвижващ механизъм. Подобно на общия задвижващ механизъм, микрозадвижващият механизъм трябва да отговаря на тези стандарти като бързо превключване, голям ход, висока точност, по-малка консумация на енергия и т.н. Тези задвижващи механизми се предлагат в различни размери, които варират от милиметри до микрометри, но след като бъдат опаковани, те могат да постигнат целият размер в сантиметри,
След като се генерира механичното движение на твърдите тела, типичните измествания на тези задвижващи механизми варират от нанометри до милиметри. По същия начин типичните скорости на потока, генерирани за тези задвижващи механизми, варират от пиколитър или минута до микролитър или минути. Диаграмата на микрозадвижването е показана по-долу.
Конструкция на микрозадвижващия механизъм
Следващите фигури показват три дизайна на термични микрозадвижки: задвижващ механизъм от биоматериал, задвижващ механизъм с огъната греда и задвижващ механизъм за огъване. Дизайнът на топлинна изпълнителни механизми с един материал е симетрична, която е известна като огъната греда или V-образна форма.
Задвижващият механизъм от два материала включва материали с различни коефициенти на топлинно разширение и работи еднакво с биметален термостат. Всеки път, когато температурата се промени поради вграден нагревател в задвижващия механизъм, микрозадвижващият механизъм може да се движи поради изменението в рамките на разширението, свързано с изменението в рамките на температурата.
Задвижващият механизъм с огъната греда включва крака под ъгъл, които са полезни при разширяване след нагряване и осигуряват сила и изместване. Задвижващият механизъм за огъване е асиметричен и включва горещо рамо и студено рамо. Тези задвижващи механизми включват асиметрични крака, които се огъват към повърхността поради диференциално разширение след нагряване.
Работа на микроактуатора
Принципът на работа на микрозадвижващия механизъм е да генерира механично движение на течности или твърди тела, където това движение се генерира чрез промяна на една форма на енергия в друга енергия, като от термична, електромагнитна или електрическа в кинетична енергия (K.E) на подвижни компоненти. За повечето задвижващи механизми се използват различни принципи на генериране на сила като пиезо ефект, биметален ефект, електростатични сили и ефект на паметта на формата. Подобно на общия задвижващ механизъм, микрозадвижващият механизъм трябва да отговаря на тези стандарти като бързо превключване, голям ход, висока точност, по-ниска консумация на енергия и т.н.
Механичният задвижващ механизъм включва захранване, трансдукционен блок, задвижващ елемент и изходно действие.
- Захранването е електрически ток/напрежение.
- Трансдукционният блок преобразува правилната форма на захранването в предпочитаната форма на действие на задвижващия елемент.
- Задвижващият елемент е компонент или материал, който се движи през захранването.
- Изходното действие обикновено е в предписано движение.
Видове микрозадвижки
Микрозадвижките се предлагат в различни типове, които са обсъдени по-долу.
- Термичен микрозадвижващ механизъм
- Микрозадвижване MEMS
- Електростатичен микрозадвижващ механизъм
- Пиезоелектричен
Термичен микрозадвижващ механизъм
Термичният микрозадвижващ механизъм е стандартен компонент, който се използва в Microsystems. Тези компоненти се захранват с електричество чрез нагряване на Джаул, иначе оптично активирано с помощта на лазер. Тези задвижващи механизми се използват в проекти на MEMS, които включват нанопозиционери и оптични превключватели. Основните предимства на термичните микрозадвижки включват главно по-ниски работни напрежения, високо генериране на сила и по-малка уязвимост към повреди на сцеплението в сравнение с електростатичните задвижки. Тези задвижващи механизми се нуждаят от повече мощност и техните скорости на превключване са ограничени от времето за охлаждане.
За проектирането и тестването на тези микрозадвижки трябва да се извърши широка гама от работа. Така че тези микрозадвижки са проектирани с различни методи за микропроизводство, като обработка на силиций върху изолатор и повърхностна микрообработка. Приложенията на микроактуаторите включват главно радиочестотни мрежи с регулируем импеданс, микрорелета, много точни медицински инструменти и много други.
Микрозадвижване MEMS
Микрозадвижването MEMS е един вид микро електромеханична система и основната му функция е да променя енергията в движение. Тези задвижващи механизми съчетават електрически и механични компоненти с микрометрични размери. И така, типичните движения, постигнати от тези задвижващи механизми, са микрометри. Микроактюаторите MEMS се използват главно в различни приложения като ултразвукови емитери, микроогледала за оптично отклонение на лъча и системи за фокусиране на камери. Така че тези видове микрозадвижки се използват главно за постигане на контролирано отклонение.
Електростатичен микрозадвижващ механизъм
Микрозадвижващите модули, които се задвижват чрез електростатична сила, са известни като електростатичен микрозадвижващ механизъм. Електростатичният микрозадвижващ механизъм се превръща в най-значимия градивен елемент в изчислителните системи и обработката на оптични сигнали поради своята висока плътност, малък размер, ниска консумация на енергия и висока скорост. Като цяло принципът на работа в рамките на тези системи може да се обясни като електростатична енергия на привличане, причиняваща механична революция, преобразуване или деформация на огледалната плоча, контролирайки фазата, мощността или посоката на светлинния лъч, когато той се предава през някакво свободно пространство или среда.
В този тип микрозадвижващо устройство всяка задвижваща единица включва вълнообразни електроди, където тези електроди се изтеглят и изолират един от друг чрез електростатичната сила. Този тип деформация на задвижващия механизъм зависи главно от електростатичната сила, външната сила и еластичността на конструкцията.
Движението на този задвижващ механизъм беше просто анализирано чрез FEM (метод на крайните елементи) и макромоделът на този задвижващ механизъм беше произведен, за да се провери неговото движение. И така, беше потвърдено, че очевидното съответствие на задвижващия механизъм може да се контролира от система за контрол с обратна връзка, използваща капацитивно отчитане на изместване и електростатично задвижване.
Пиезоелектричен микрозадвижващ механизъм
Пиезоелектричните микроактюатори са много известни и най-често използвани в различни области. Те са проектирани чрез монтиране на пиезоелектрични елементи един върху друг. След като напрежението бъде дадено на двете страни на тези елементи, тогава те могат да се разширят. Но има сложна структура, така че е сложно да се сглоби. Пиезоелектрическият микрозадвижващ механизъм се използва в различни системи за серво управление, за да осигури ултра прецизно позициониране и компенсация с потенциала.
Моля, вижте тази връзка, за да научите за a Пиезоелектричен задвижващ механизъм .
Предимства и недостатъци
The предимства на микрозадвижките включват следното.
- Предимствата на термичните микрозадвижки са по-ниски работни напрежения, генериране на сила е високо и по-малка чувствителност към повреди на сцеплението в сравнение с електростатичните задвижки.
- Микрозадвижките се предлагат в по-малък размер, с по-малко консумация на енергия и по-бърза система за реакция.
The недостатъци на микрозадвижките включват следното.
- Термичните микрозадвижки се нуждаят от повече мощност.
- Скоростта на превключване на термичните микрозадвижки е ограничена от времето за охлаждане.
Приложения за микрозадвижване
Приложенията на микрозадвижките включват следното.
- Микрозадвижването е малко активно устройство, използвано за създаване на механично движение на течности/твърди тела. Тук движението се произвежда чрез промяна на една форма на енергия в друга форма.
- Микрозадвижващите механизми са приложими в микрофлуидиката за лаборатория върху чип и имплантируеми системи за доставяне на лекарства.
- Това е микроскопичен сервомеханизъм, който предава и доставя измерено количество енергия за работа на друга система/механизъм.
- Микрозадвижките се използват за изграждане на малки огледала за проектори и дисплеи.
- MEMS микроактюаторите се използват главно в различни приложения като ултразвукови излъчватели, системи за фокусиране на камери и микроогледала за отклоняване на оптичен лъч.
- Силата, произведена от електрически микрозадвижващ механизъм, се използва главно за генериране на механични деформации в интересуващия ни материал.
И така, това е всичко преглед на микрозадвижването който е способен да изпълнява задачите на конвенционалния инструмент в рамките на макросвета, но те са много по-малки по размер и позволяват по-голяма прецизност. Примерите за микрозадвижващи механизми включват основно превключвател с оптична матрица, събран с торсионни микроогледала, които се задвижват чрез електростатична сила, микрозадвижващ механизъм, използван за сканиране на микровълнова антена, микрозадвижващ механизъм с тънкослойна сплав с памет и триизмерна микроструктура за самосглобяване с микрозадвижващи механизми за надраскване. Ето един въпрос към вас, какво е MEMS?
