Secara amnya, penggerak menggunakan sumber tenaga untuk menggerakkan atau mengawal komponen mekanikal. Ini sering dijumpai dalam pelbagai mesin dan motor elektrik . Selama bertahun-tahun, pelbagai jenis peranti mekanikal telah dikecilkan, walaupun prosedur ini biasanya memerlukan komponen individu yang sangat kecil. Pada abad ke-21, mikroaktuator telah dibangunkan di mana proses industri seperti mikropemesinan & litografi digunakan terutamanya untuk membuat mikroaktuator. Artikel ini membincangkan gambaran keseluruhan a microactuato r – bekerja dengan aplikasi.
Definisi Mikroaktuator
Mekanisme servomik mikroskopik yang digunakan untuk membekalkan & menghantar jumlah tenaga yang diukur untuk sistem atau operasi mekanisme lain dikenali sebagai mikroaktuator. Seperti penggerak am, mikroaktuator perlu memenuhi piawaian ini seperti pensuisan pantas, perjalanan besar, ketepatan tinggi, penggunaan kuasa yang kurang, dsb. Penggerak ini tersedia dalam pelbagai saiz yang berbeza-beza dari milimeter hingga mikrometer, tetapi apabila ia dibungkus, ia boleh mencapai saiz keseluruhan dalam sentimeter,
Setelah gerakan mekanikal pepejal dijana, maka anjakan tipikal penggerak ini berjulat dari nanometer hingga milimeter. Begitu juga, kadar aliran biasa yang dijana untuk penggerak ini berjulat daripada picoLiter atau minit kepada mikroLiter atau julat minit. Gambar rajah Mikroaktuator ditunjukkan di bawah.
Pembinaan Penggerak Mikro
Angka berikut menunjukkan tiga reka bentuk mikroaktuator haba penggerak biobahan, penggerak rasuk bengkok & penggerak lentur. Reka bentuk haba penggerak dengan bahan tunggal adalah simetri yang dikenali sebagai rasuk bengkok atau berbentuk V.
Penggerak dwi-bahan termasuk bahan dengan pekali pengembangan terma berbeza & berfungsi sama dengan termostat dwilogam. Apabila suhu berubah kerana pemanas terbenam dalam penggerak, mikroaktuator boleh bergerak kerana variasi dalam pengembangan yang dikaitkan dengan variasi dalam suhu.
Penggerak rasuk bengkok termasuk kaki bersudut yang membantu dalam mengembang setelah dipanaskan dan memberikan daya dan output anjakan. Penggerak lentur adalah tidak simetri yang merangkumi lengan panas & lengan sejuk. Penggerak ini termasuk kaki asimetri yang membengkok ke permukaan akibat pengembangan pembezaan setelah dipanaskan.
Kerja Mikroaktuator
Prinsip kerja Mikroaktuator adalah untuk menjana gerakan mekanikal cecair atau pepejal di mana gerakan ini dijana melalui menukar satu bentuk tenaga kepada tenaga lain seperti daripada haba, elektromagnet atau elektrik kepada tenaga kinetik (K.E) komponen boleh alih. Bagi kebanyakan penggerak, prinsip penjanaan daya yang berbeza digunakan seperti kesan piezo, kesan dwilogam, daya elektrostatik & kesan ingatan bentuk. Seperti penggerak am, mikroaktuator perlu memenuhi piawaian ini seperti pensuisan pantas, perjalanan besar, ketepatan tinggi, penggunaan kuasa yang kurang, dsb.
Penggerak mekanikal termasuk bekalan kuasa, unit transduksi, elemen penggerak dan tindakan keluaran.
- Bekalan kuasa adalah Arus/voltan Elektrik.
- Unit transduksi menukar bentuk bekalan kuasa yang betul kepada bentuk tindakan elemen penggerak yang diutamakan.
- Elemen penggerak ialah komponen atau bahan yang bergerak melalui bekalan kuasa.
- Tindakan output biasanya dalam gerakan yang ditetapkan.
Jenis Mikroaktuator
Mikroaktuator boleh didapati dalam pelbagai jenis yang dibincangkan di bawah.
- Mikroaktuator Terma
- Mikroaktuator MEMS
- Penggerak Mikro Elektrostatik
- Piezoelektrik
Mikroaktuator Terma
Mikroaktuator haba ialah komponen standard yang digunakan dalam Microsystems. Komponen ini dikuasakan secara elektrik melalui pemanasan Joule sebaliknya diaktifkan secara optik dengan menggunakan laser. Penggerak ini digunakan dalam reka bentuk MEMS yang termasuk penentu kedudukan nano & suis optik. Faedah utama mikroaktuator haba terutamanya termasuk voltan operasi yang kurang, penjanaan daya yang tinggi, dan kurang terdedah kepada kegagalan lekatan berbanding dengan penggerak elektrostatik. Penggerak ini memerlukan lebih kuasa & kelajuan pensuisannya dihadkan melalui masa penyejukan.
Untuk mereka bentuk dan menguji mikroaktuator ini, pelbagai kerja perlu dilakukan. Jadi mikroaktuator ini direka bentuk dengan kaedah mikrofabrikasi berbeza seperti pemprosesan silikon pada penebat & pemesinan mikro permukaan. Aplikasi mikroaktuator terutamanya termasuk rangkaian RF impedans boleh tala, geganti mikro, peralatan perubatan yang sangat tepat dan banyak lagi.
Mikroaktuator MEMS
Mikroaktuator MEMS adalah salah satu jenis Sistem Mekanikal Elektro Mikro dan fungsi utamanya ialah menukar tenaga kepada gerakan. Penggerak ini menggabungkan komponen elektrik & mekanikal dengan dimensi mikrometer. Jadi, gerakan biasa yang dicapai oleh penggerak ini ialah mikrometer. Mikroaktuator MEMS digunakan terutamanya dalam aplikasi berbeza seperti pemancar ultrasonik, mikrocermin pesongan rasuk optik & sistem fokus kamera. Jadi jenis mikroaktuator ini digunakan terutamanya untuk menghasilkan pesongan terkawal.
Penggerak Mikro Elektrostatik
Unit pemacu mikroaktuator yang digerakkan melalui daya elektrostatik dikenali sebagai mikroaktuator elektrostatik. Mikroaktuator elektrostatik menjadi blok binaan paling penting dalam sistem pengkomputeran & pemprosesan isyarat optik kerana ketumpatan tinggi, saiz kecil, penggunaan kuasa rendah & kelajuan tinggi. Secara umum, prinsip operasi dalam sistem ini boleh dijelaskan sebagai tenaga menarik elektrostatik yang menyebabkan revolusi mekanikal, penukaran atau ubah bentuk plat cermin, mengawal fasa, kuasa, atau arah pancaran cahaya apabila ia menghantar ke seluruh ruang atau medium kosong.
Dalam mikroaktuator jenis ini, setiap unit pemanduan termasuk elektrod seperti gelombang di mana elektrod ini ditarik & ditebat antara satu sama lain melalui daya elektrostatik. Jenis ubah bentuk penggerak ini bergantung terutamanya pada daya elektrostatik, daya luaran & keanjalan struktur.
Pergerakan penggerak ini hanya dianalisis melalui FEM (kaedah unsur terhingga) & model makro penggerak ini direka untuk mengesahkan gerakannya. Jadi, telah disahkan bahawa pematuhan ketara penggerak boleh dikawal oleh sistem kawalan maklum balas menggunakan penderiaan anjakan kapasitif dan pemanduan elektrostatik.
Penggerak Mikro Piezoelektrik
Mikroaktuator piezoelektrik sangat terkenal dan paling kerap digunakan dalam bidang yang berbeza. Ini direka bentuk dengan memasang elemen piezoelektrik di atas satu sama lain. Sebaik sahaja voltan diberikan kepada kedua-dua belah elemen ini, maka ia boleh mengembang. Tetapi ia mempunyai struktur yang rumit jadi ia adalah kompleks untuk dipasang. Penggerak mikro piezoelektrik digunakan dalam sistem kawalan servo yang berbeza untuk menyediakan kedudukan & pampasan ultra-tepat dengan potensi.
Sila rujuk pautan ini untuk mengetahui tentang a Penggerak Piezoelektrik .
Kelebihan dan kekurangan
The kelebihan mikroaktuator termasuk yang berikut.
- Faedah mikroaktuator haba adalah kurang voltan operasi, penjanaan daya adalah tinggi, dan kurang kerentanan terhadap kegagalan lekatan jika dibandingkan dengan penggerak elektrostatik.
- Mikroaktuator tersedia dalam saiz yang lebih kecil, dengan penggunaan kuasa yang lebih sedikit & sistem tindak balas yang lebih pantas.
The keburukan mikroaktuator termasuk yang berikut.
- Mikroaktuator haba memerlukan lebih banyak kuasa.
- Kelajuan pensuisan mikroaktuator haba dihadkan oleh masa penyejukan.
Aplikasi Mikroaktuator
Aplikasi mikroaktuator termasuk yang berikut.
- Mikroaktuator ialah peranti aktif kecil yang digunakan untuk menghasilkan gerakan mekanikal cecair/pepejal. Di sini gerakan dihasilkan dengan menukar satu bentuk tenaga kepada bentuk lain.
- Mikroaktuator boleh digunakan dalam mikrobendalir untuk Lab-on-a-Chip & Sistem Penghantaran Ubat Boleh Diimplan.
- Ia adalah servomechanism mikroskopik yang menghantar & membekalkan jumlah tenaga yang diukur untuk operasi sistem/mekanisme yang lain.
- Mikroaktuator digunakan untuk membina cermin kecil untuk projektor & paparan.
- MEMS mikroaktuator digunakan terutamanya dalam aplikasi yang berbeza seperti pemancar ultrasonik, sistem fokus kamera & mikrocermin pesongan rasuk optik.
- Daya yang dihasilkan oleh mikroaktuator elektrik digunakan terutamanya untuk menghasilkan ubah bentuk mekanikal dalam bahan yang diminati.
Oleh itu, ini semua tentang gambaran keseluruhan tentang Microactuator yang mampu melaksanakan tugas alat konvensional dalam dunia makro, walau bagaimanapun, saiznya sangat kecil & membolehkan ketepatan yang lebih tinggi. Contoh penggerak mikro terutamanya termasuk suis matriks optik yang dikumpul dengan mikrocermin kilasan yang digerakkan melalui daya elektrostatik, mikroaktuator yang digunakan untuk pengimbasan antena gelombang mikro, mikroaktuator dengan aloi memori filem nipis & pemasangan sendiri struktur mikro 3 dimensi dengan mikroaktuator pemacu calar. Berikut adalah soalan untuk anda, apakah MEMS?
