Általában az aktuátor energiaforrást használ a mechanikai alkatrészek mozgatásához vagy vezérléséhez. Ezek gyakran megtalálhatók különféle gépekben és villanymotorok . Sok éven át a különböző típusú mechanikus eszközöket miniatürizálják, bár ehhez az eljáráshoz általában az egyén nagyon kisebb alkatrészekre van szüksége. A 21. században olyan mikroaktorokat fejlesztettek ki, ahol az ipari folyamatokat, például a mikromegmunkálást és a litográfiát főként mikroaktuátorok előállítására használják. Ez a cikk áttekintést nyújt a microactuato r – alkalmazásokkal való munka.
Mikroműködtető definíció
Egy mikroszkopikus szervomechanika, amelyet a rendszer vagy más mechanizmus működéséhez mért mennyiségű energia ellátására és továbbítására használnak, mikroaktornak nevezik. Az általános aktuátorokhoz hasonlóan a mikroaktoroknak is meg kell felelniük ezeknek a szabványoknak, mint például a gyors kapcsolás, a nagy mozgási sebesség, a nagy pontosság, a kisebb energiafogyasztás stb. Ezek az aktuátorok különböző méretekben kaphatók, amelyek millimétertől mikrométerig változnak, de ha már becsomagolják a teljes méret centiméterben,
Ha a szilárd anyagok mechanikai mozgása létrejön, akkor ezeknek a működtetőknek a tipikus elmozdulása nanométertől milliméterig terjed. Hasonlóképpen, az ezeknél az aktuátoroknál generált tipikus áramlási sebességek a picoLitertől a perctől a mikroliterig vagy a percig terjednek. A mikroaktor diagramja az alábbiakban látható.
Mikro működtető szerkezet
A következő ábrák három termikus mikroműködtető szerkezetet mutatnak be, bioanyagból készült működtetőt, hajlított gerendás működtetőt és hajlító működtetőt. A termikus tervezés aktuátorok Egyetlen anyaggal szimmetrikus, amelyet hajlított gerendának vagy V-alakúnak neveznek.
A két anyagból készült működtető különböző hőtágulási együtthatójú anyagokat tartalmaz, és a bimetál termosztáthoz hasonlóan működik. Amikor a hőmérséklet megváltozik az aktuátorba beágyazott fűtőelem miatt, a mikroaktor elmozdulhat a hőmérsékleten belüli változással összefüggő tágulási változás miatt.
A hajlított gerendás működtető szerkezet szögletes lábakkal rendelkezik, amelyek melegítés után segítik a kitágulást, és erőt és elmozdulást biztosítanak. A hajlító működtető aszimmetrikus, amely tartalmaz egy meleg és egy hideg kart. Ezek a szelepmozgatók aszimmetrikus lábakat tartalmaznak, amelyek felmelegítés után a differenciális tágulás miatt a felület felé hajlanak.
A mikroaktor működése
A Microactuator működési elve folyadékok vagy szilárd anyagok mechanikai mozgásának generálása, ahol ez a mozgás az egyik energiaforma másik energiává változtatásával jön létre, például hőből, elektromágnesesből vagy elektromosból a mozgatható alkatrészek kinetikus energiájává (K.E). A legtöbb aktuátornál különböző erőgenerálási elveket alkalmaznak, mint például a piezoeffektus, a bimetál hatás, az elektrosztatikus erők és az alakmemória effektus. Az általános aktuátorokhoz hasonlóan a mikroaktoroknak is meg kell felelniük ezeknek a szabványoknak, mint például a gyors kapcsolás, a nagy mozgási sebesség, a nagy pontosság, a kisebb energiafogyasztás stb.
A mechanikus aktuátor tápegységet, transzdukciós egységet, működtető elemet és kimeneti műveletet tartalmaz.
- A tápegység elektromos áram/feszültség.
- A transzdukciós egység a tápegység megfelelő formáját alakítja át a működtetőelem kívánt működési formájává.
- A működtető elem olyan alkatrész vagy anyag, amely a tápegységen keresztül mozog.
- A kimeneti művelet általában egy előírt mozgásban történik.
Mikroaktorok típusai
A mikroaktorok különböző típusokban állnak rendelkezésre, amelyeket alább tárgyalunk.
- Termikus mikroaktor
- MEMS mikroműködtető
- Elektrosztatikus mikro működtető
- Piezoelektromos
Termikus mikroaktor
A termikus mikroaktor egy szabványos alkatrész, amelyet a Microsystemsben használnak. Ezeket az alkatrészeket Joule-fűtéssel látják el elektromosan, egyébként optikailag lézerrel aktiválva. Ezeket az aktuátorokat olyan MEMS-konstrukciókban használják, amelyek nanopozicionálókat és optikai kapcsolókat tartalmaznak. A termikus mikroaktorok fő előnyei az elektrosztatikus aktuátorokhoz képest elsősorban a kisebb üzemi feszültség, a nagy erőkifejtés és a tapadási hibákkal szembeni kisebb érzékenység. Ezeknek az aktuátoroknak több teljesítményre van szükségük, és kapcsolási sebességük a hűtési idők miatt korlátozott.
Ezen mikroaktorok tervezése és tesztelése sokféle munkát igényel. Tehát ezeket a mikroaktorokat különböző mikrogyártási módszerekkel tervezték, mint például a szilícium-szigetelő feldolgozás és a felületi mikromegmunkálás. A mikroaktorok alkalmazási területei elsősorban hangolható impedanciájú RF hálózatok, mikrorelék, nagyon pontos orvosi műszerek és még sok más.
MEMS mikroműködtető
A MEMS mikroaktor a mikroelektromos mechanikai rendszer egyik fajtája, és fő funkciója az energia mozgássá alakítása. Ezek a működtetők egyesítik az elektromos és mechanikai alkatrészeket mikrométeres méretekkel. Tehát az ilyen aktuátorok által elért tipikus mozgások mikrométerek. A MEMS mikroaktorokat főként különböző alkalmazásokban használják, például ultrahangos emitterekben, optikai sugáreltérítő mikrotükrökben és kamera fókuszrendszerekben. Tehát az ilyen típusú mikroaktorokat főként szabályozott eltérítés előállítására használják.
Elektrosztatikus mikro működtető
Az elektrosztatikus erő által meghajtott mikroműködtető egységeket elektrosztatikus mikroaktornak nevezik. Az elektrosztatikus mikroaktuátor a számítástechnikai rendszerek és az optikai jelfeldolgozás legjelentősebb építőelemévé válik nagy sűrűsége, kis mérete, alacsony energiafogyasztása és nagy sebessége miatt. Általánosságban elmondható, hogy ezeken a rendszereken belül a működési elv úgy magyarázható, hogy az elektrosztatikus vonzó energia mechanikai fordulatot, átalakítást vagy tükörlemez deformációt okoz, és szabályozza a fázist, a teljesítményt vagy a fénysugár irányát, amikor az áthalad valamilyen szabad térben vagy közegben.
Az ilyen típusú mikroaktorokban minden egyes meghajtó egység hullámszerű elektródákat tartalmaz, amelyek az elektrosztatikus erő hatására húzódnak és szigetelődnek egymástól. Az aktuátor ilyen típusú deformációja elsősorban az elektrosztatikus erőtől, a külső erőtől és a szerkezet rugalmasságától függ.
Ennek az aktuátornak a mozgását egyszerűen elemezték a FEM (végeselem-módszer) segítségével, és ennek az aktuátornak a makrómodelljét készítették el a mozgás ellenőrzésére. Így megerősítést nyert, hogy az aktuátor látszólagos megfelelősége egy visszacsatoló vezérlőrendszerrel szabályozható kapacitív elmozdulásérzékeléssel és elektrosztatikus meghajtással.
Piezoelektromos mikro működtető
A piezoelektromos mikroaktorok nagyon híresek és leggyakrabban használják a különböző területeken. Ezeket úgy tervezték, hogy piezoelektromos elemeket szerelnek egymásra. Ha ezeknek az elemeknek mindkét oldala feszültséget kap, akkor kitágulhatnak. De bonyolult a felépítése, így bonyolult összeszerelni. A piezoelektromos mikro-aktort különböző szervovezérlő rendszerekben használják, hogy rendkívül pontos pozícionálást és kompenzációt biztosítsanak a potenciállal.
Kérjük, tekintse meg ezt a linket, ha többet szeretne megtudni a Piezoelektromos működtető .
Előnyök és hátrányok
Az A mikroaktorok előnyei a következőket tartalmazzák.
- A termikus mikroaktorok előnyei a kisebb üzemi feszültség, a nagy erőkifejtés és az elektrosztatikus aktuátorokhoz képest kisebb érzékenység a tapadási hibákra.
- A mikroaktorok kisebb méretben, kisebb energiafogyasztással és gyorsabb reakciórendszerrel kaphatók.
Az A mikroaktorok hátrányai a következőket tartalmazzák.
- A termikus mikroaktoroknak nagyobb teljesítményre van szükségük.
- A termikus mikroaktorok kapcsolási sebességét a hűtési idők korlátozzák.
Mikroaktor alkalmazások
A mikroaktorok alkalmazásai a következők.
- A mikroaktor egy kisméretű aktív eszköz, amelyet folyadékok/szilárd anyagok mechanikai mozgásának előállítására használnak. Itt a mozgás úgy jön létre, hogy az egyik energiaformát egy másik formára változtatják.
- A mikroaktorok a Lab-on-a-Chip és a beültethető gyógyszerszállító rendszerek mikrofluidikájában használhatók.
- Ez egy mikroszkopikus szervomechanizmus, amely mért mennyiségű energiát továbbít és szolgáltat egy másik rendszer/mechanizmus működéséhez.
- A mikroaktorokat projektorok és kijelzők kis tükreinek építésére használják.
- MEMS A mikroaktorokat főként különböző alkalmazásokban használják, például ultrahangos sugárzókban, kamera fókuszrendszerekben és optikai sugáreltérítő mikrotükrökben.
- Az elektromos mikroaktor által keltett erőt főként a kérdéses anyagon belüli mechanikai deformációk generálására használják.
Tehát erről szól az egész a Microactuator áttekintése amely képes ellátni a hagyományos eszköz feladatait a makrovilágon belül, azonban nagyon kisebb méretűek és nagyobb pontosságot tesznek lehetővé. Példák a mikro-aktorokra elsősorban az elektrosztatikus erő által meghajtott torziós mikrotükrökkel összegyűjtött optikai mátrixkapcsolót, a mikrohullámú antenna letapogatására használt mikroaktort, a vékony filmes memóriaötvözetből készült mikroaktort és a 3-dimenziós mikroszerkezet önszerelvényét karcmeghajtó mikroaktorokkal. Itt egy kérdés, hogy mi az a MEMS?
