Üldiselt kasutab täiturmehhanism mehaaniliste komponentide liigutamiseks või juhtimiseks energiaallikat. Neid leidub sageli erinevates masinates ja elektrimootorid . Paljude aastate jooksul on erinevat tüüpi mehaanilisi seadmeid miniatuurseks muudetud, kuigi see protseduur vajab tavaliselt inimese väga väiksemaid komponente. 21. sajandil töötati välja mikroajamid, kus mikroajami valmistamiseks kasutatakse peamiselt selliseid tööstuslikke protsesse nagu mikrotöötlus ja litograafia. Selles artiklis käsitletakse ülevaadet a microactuato r – rakendustega töötamine.
Mikroajami määratlus
Mikroskoopilist servomehhanismi, mida kasutatakse süsteemi või mõne muu mehhanismi töö jaoks mõõdetud energiakoguse varustamiseks ja edastamiseks, nimetatakse mikroajamiks. Sarnaselt üldajamiga peab ka mikroajam vastama sellistele standarditele nagu kiire lülitus, suur käigupikkus, suur täpsus, väiksem energiatarve jne. Neid täiturmehhanisme on saadaval erinevates suurustes, mis varieeruvad millimeetritest mikromeetriteni, kuid kui need on pakendatud, on need saavutatavad. kogu suurus sentimeetrites,
Kui tahkete ainete mehaaniline liikumine on tekitatud, ulatuvad nende täiturmehhanismide tüüpilised nihked nanomeetritest millimeetriteni. Samamoodi on nende täiturmehhanismide jaoks genereeritud tüüpilised voolukiirused picoLiterist või minutist mikroliitrini või minutini. Mikroajami diagramm on näidatud allpool.
Mikroajami ehitus
Järgmised joonised näitavad kolme termilise mikroajami konstruktsiooni biomaterjalist täiturmehhanismi, painutatud tala täiturmehhanismi ja paindeajamit. Soojuse disain täiturmehhanismid ühe materjaliga on sümmeetriline, mida tuntakse painutatud tala või V-kujulisena.
Kahest materjalist täiturmehhanism sisaldab erineva soojuspaisumisteguriga materjale ja töötab võrdselt bimetallist termostaadiga. Iga kord, kui temperatuur muutub täiturmehhanismi sisseehitatud küttekeha tõttu, võib mikroajam liikuda temperatuurimuutustega seotud paisumise varieerumise tõttu.
Painutatud tala täiturmehhanismil on nurga all olevad jalad, mis aitavad pärast kuumutamist laieneda ning tagavad jõu ja nihke väljundi. Paindeajam on asümmeetriline, mis sisaldab kuuma ja külma kätt. Nendel täiturmehhanismidel on asümmeetrilised jalad, mis painduvad pärast kuumutamist diferentsiaalse paisumise tõttu pinnale.
Mikroajami töö
Mikroajami tööpõhimõte on tekitada vedelike või tahkete ainete mehaaniline liikumine, kus see liikumine tekib ühe energiavormi muutmisel teiseks energiaks, näiteks soojus-, elektromagnetilisest või elektrilisest liikuvate komponentide kineetiliseks energiaks (K.E). Enamiku täiturmehhanismide puhul kasutatakse erinevaid jõu genereerimise põhimõtteid, nagu piesoefekt, bimetalliefekt, elektrostaatilised jõud ja kujumäluefekt. Nagu üldine täiturmehhanism, peab ka mikroajam vastama sellistele standarditele nagu kiire lülitus, suur käik, suur täpsus, väiksem energiatarve jne.
Mehaaniline täiturmehhanism sisaldab toiteallikat, ülekandeseadet, täiturelementi ja väljundseadet.
- Toiteallikaks on elektrivool/pinge.
- Transduktsiooniseade muudab toiteallika õige vormi täiturelemendi eelistatud toimimisvormiks.
- Käivituselement on komponent või materjal, mis liigub läbi toiteallika.
- Väljundtegevus toimub üldiselt ettenähtud liikumises.
Mikroajamite tüübid
Mikroajamid on saadaval erinevat tüüpi, mida käsitletakse allpool.
- Termiline mikroajam
- MEMS mikroajam
- Elektrostaatiline mikroajam
- Piesoelektriline
Termiline mikroajam
Termiline mikroajam on Microsystemsis kasutatav standardkomponent. Need komponendid saavad elektritoitega Joule'i kuumutamise kaudu, muidu aktiveeritakse optiliselt laseri abil. Neid täiturmehhanisme kasutatakse MEMS-i konstruktsioonides, mis sisaldavad nanopositsioneerijaid ja optilisi lüliteid. Termiliste mikroajamite peamised eelised hõlmavad peamiselt väiksemat tööpinget, suurt jõu genereerimist ja väiksemat haavatavust adhesioonitõrgete suhtes võrreldes elektrostaatiliste täiturmehhanismidega. Need täiturmehhanismid vajavad rohkem võimsust ja nende lülituskiirused on jahutusaegade tõttu piiratud.
Nende mikroajamite projekteerimiseks ja testimiseks tuleb teha palju tööd. Seega on need mikroajamid konstrueeritud erinevate mikrotootmismeetoditega, nagu räni isolaatoril töötlemine ja pinna mikrotöötlus. Mikroajamite rakenduste hulka kuuluvad peamiselt häälestatavad impedantsi RF-võrgud, mikroreleed, väga täpsed meditsiiniseadmed ja palju muud.
MEMS mikroajam
MEMS-i mikroajam on ühte tüüpi mikroelektromehaaniline süsteem ja selle põhiülesanne on muuta energia liikumiseks. Need täiturmehhanismid ühendavad elektrilisi ja mehaanilisi komponente mikromeetri mõõtmetega. Seega on nende täiturmehhanismide tüüpilised liikumised mikromeetrid. MEMS-i mikroajamid kasutatakse peamiselt erinevates rakendustes, nagu ultraheli kiirgajad, optilise kiire kõrvalekalde mikropeeglid ja kaamera fookussüsteemid. Nii et seda tüüpi mikroajamid kasutatakse peamiselt kontrollitud läbipainde tekitamiseks.
Elektrostaatiline mikroajam
Elektrostaatilise jõu abil käitatavaid mikroajamid nimetatakse elektrostaatiliseks mikroajamiks. Elektrostaatilisest mikroajamist on saamas arvutussüsteemide ja optilise signaalitöötluse kõige olulisem ehitusplokk oma suure tiheduse, väiksuse, väikese energiatarbimise ja suure kiiruse tõttu. Üldiselt võib nende süsteemide tööpõhimõtet seletada elektrostaatilise ligitõmbava energiaga, mis põhjustab mehaanilise pöörde, muundamise või peegelplaadi deformatsiooni, reguleerib faasi, võimsust või valguskiire suunda, kui see edastab läbi vaba ruumi või keskkonna.
Seda tüüpi mikroajamis sisaldab iga juhtseade lainekujulisi elektroode, kus need elektroodid tõmmatakse ja isoleeritakse üksteisest elektrostaatilise jõu kaudu. Seda tüüpi täiturmehhanismi deformatsioon sõltub peamiselt elektrostaatilisest jõust, välisjõust ja konstruktsiooni elastsusest.
Selle täiturmehhanismi liikumist analüüsiti lihtsalt FEM-i (lõplike elementide meetod) abil ja selle täiturmehhanismi makromudel valmistati selle liikumise kontrollimiseks. Seega leidis kinnitust, et täiturmehhanismi näilist vastavust saab kontrollida tagasiside juhtimissüsteemiga, kasutades mahtuvusliku nihke andurit ja elektrostaatilist juhtimist.
Piesoelektriline mikroajam
Piesoelektrilised mikroajamid on väga kuulsad ja neid kasutatakse erinevates valdkondades kõige sagedamini. Need on kujundatud piesoelektriliste elementide paigaldamisega üksteise peale. Kui nende elementide mõlemale poolele on antud pinge, võivad need laieneda. Kuid sellel on keeruline struktuur, nii et seda on keeruline kokku panna. Piesoelektrilist mikroajamit kasutatakse erinevates servojuhtimissüsteemides, et pakkuda ülitäpset positsioneerimist ja potentsiaali kompenseerimist.
Palun vaadake seda linki, et saada teavet a kohta Piesoelektriline ajam .
Eelised ja miinused
The mikroajamite eelised sisaldama järgmist.
- Termiliste mikroajamite eelised on väiksemad tööpinged, suur jõu genereerimine ja väiksem vastuvõtlikkus adhesioonihäiretele võrreldes elektrostaatiliste täiturmehhanismidega.
- Mikroajamid on saadaval väiksema suurusega, väiksema energiatarbimisega ja kiirema reageerimissüsteemiga.
The mikroajamite puudused sisaldama järgmist.
- Termilised mikroajamid vajavad rohkem võimsust.
- Termiliste mikroajamite lülituskiirust piiravad jahutusajad.
Mikroajamite rakendused
Mikroajamite rakendused hõlmavad järgmist.
- Mikroajam on väike aktiivne seade, mida kasutatakse vedelike / tahkete ainete mehaanilise liikumise tekitamiseks. Siin tekib liikumine, muutes ühe energiavormi teiseks.
- Mikroajamid on kasutatavad mikrofluidikas Lab-on-a-Chip ja implanteeritavate ravimite kohaletoimetamise süsteemide jaoks.
- See on mikroskoopiline servomehhanism, mis edastab ja varustab mõõdetud koguse energiat mõne teise süsteemi/mehhanismi töö jaoks.
- Mikroajamid kasutatakse projektorite ja kuvarite väikeste peeglite ehitamiseks.
- MEMS mikroajamid kasutatakse peamiselt erinevates rakendustes, nagu ultraheli kiirgajad, kaamera fookussüsteemid ja optilise kiire läbipainde mikropeeglid.
- Elektrilise mikroajami tekitatud jõudu kasutatakse peamiselt mehaaniliste deformatsioonide tekitamiseks huvipakkuvas materjalis.
Seega on see kõik umbes ülevaade mikroajamist mis on võimeline täitma tavapäraste tööriistade ülesandeid makromaailmas, kuid need on väga väiksemad ja võimaldavad suuremat täpsust. Mikroajamite näited hõlmavad peamiselt optilise maatriksi lülitit, mis on kogutud elektrostaatilise jõu abil juhitavate väände-mikropeeglitega, mikrolaineantenni skaneerimiseks kasutatavat mikroajamt, õhukese kilega mälusulamist mikroajamit ja kolmemõõtmelise mikrostruktuuri isekoostumist kriimustusajamiga mikroajamiga. Siin on teile küsimus, mis on MEMS?
