माइक्रोएक्ट्यूएटर: डिजाइन, कार्य, प्रकार और इसके अनुप्रयोग

आम तौर पर, एक एक्चुएटर यांत्रिक घटकों को स्थानांतरित करने या नियंत्रित करने के लिए ऊर्जा स्रोत का उपयोग करता है। ये अक्सर विभिन्न मशीनों में पाए जाते हैं और विद्युत मोटर्स . कई वर्षों के लिए, विभिन्न प्रकार के यांत्रिक उपकरणों को छोटा कर दिया गया है, हालांकि इस प्रक्रिया में आम तौर पर व्यक्ति के बहुत छोटे घटकों की आवश्यकता होती है। 21वीं सदी में, माइक्रोएक्ट्यूएटर विकसित किए गए थे जहां माइक्रोमैचिनिंग और लिथोग्राफी जैसी औद्योगिक प्रक्रियाओं का उपयोग मुख्य रूप से माइक्रोएक्ट्यूएटर बनाने के लिए किया जाता है। यह लेख a . के एक सिंहावलोकन पर चर्चा करता है माइक्रोएक्ट्यूएटो आर - अनुप्रयोगों के साथ काम करना।

माइक्रोएक्ट्यूएटर परिभाषा

सिस्टम या किसी अन्य तंत्र संचालन के लिए ऊर्जा की एक मापी गई मात्रा की आपूर्ति और संचार करने के लिए उपयोग किया जाने वाला एक सूक्ष्म सर्वोमैकेनिज्म माइक्रोएक्ट्यूएटर के रूप में जाना जाता है। एक सामान्य एक्ट्यूएटर की तरह, एक माइक्रोएक्ट्यूएटर को इन मानकों को पूरा करना होता है जैसे तेज स्विचिंग, बड़ी यात्रा, उच्च परिशुद्धता, कम बिजली की खपत, आदि। ये एक्ट्यूएटर विभिन्न आकारों में उपलब्ध हैं जो मिलीमीटर से माइक्रोमीटर तक भिन्न होते हैं, लेकिन एक बार पैक किए जाने के बाद वे प्राप्त कर सकते हैं सेंटीमीटर में पूरा आकार,

एक बार ठोस पदार्थों की यांत्रिक गति उत्पन्न हो जाने के बाद, इन एक्चुएटर्स का विशिष्ट विस्थापन नैनोमीटर से मिलीमीटर तक होता है। इसी तरह, इन एक्चुएटर्स के लिए उत्पन्न विशिष्ट प्रवाह दर पिकोलिटर या मिनट से लेकर माइक्रोलिटर या मिनट रेंज तक होती है। माइक्रोएक्ट्यूएटर आरेख नीचे दिखाया गया है।

माइक्रो एक्ट्यूएटर निर्माण

निम्नलिखित आंकड़े तीन थर्मल माइक्रोएक्ट्यूएटर डिज़ाइन बायोमटेरियल एक्ट्यूएटर, बेंट-बीम एक्ट्यूएटर और फ्लेक्सर एक्ट्यूएटर दिखाते हैं। थर्मल का डिजाइन प्रवर्तक एक एकल सामग्री के साथ सममित है जिसे बेंट-बीम या वी-आकार के रूप में जाना जाता है।

द्वि-भौतिक एक्चुएटर में विभिन्न थर्मल विस्तार गुणांक वाली सामग्री शामिल है और यह एक द्विधात्वीय थर्मोस्टेट के समान काम करता है। जब भी एक्चुएटर में एक एम्बेडेड हीटर के कारण तापमान में परिवर्तन होता है, तो तापमान के भीतर भिन्नता के साथ जुड़े विस्तार के भीतर भिन्नता के कारण माइक्रोएक्ट्यूएटर आगे बढ़ सकता है।

बेंट-बीम एक्ट्यूएटर में एंगल्ड लेग्स शामिल हैं जो एक बार गर्म होने पर विस्तार करने में सहायक होते हैं और बल और विस्थापन आउटपुट प्रदान करते हैं। फ्लेक्सर एक्ट्यूएटर असममित है जिसमें एक गर्म हाथ और एक ठंडा हाथ शामिल है। इन एक्ट्यूएटर्स में असममित पैर शामिल होते हैं जो एक बार गर्म होने पर अंतर विस्तार के कारण सतह पर झुक जाते हैं।

माइक्रोएक्ट्यूएटर का कार्य

एक माइक्रोएक्ट्यूएटर का कार्य सिद्धांत तरल पदार्थ या ठोस की यांत्रिक गति उत्पन्न करना है जहां यह गति ऊर्जा के एक रूप को दूसरी ऊर्जा जैसे थर्मल, इलेक्ट्रोमैग्नेटिक, या इलेक्ट्रिकल से चल घटकों की गतिज ऊर्जा (K.E) में बदलकर उत्पन्न होती है। अधिकांश एक्चुएटर्स के लिए, पीजो प्रभाव, द्विधातु प्रभाव, इलेक्ट्रोस्टैटिक बल और आकार स्मृति प्रभाव जैसे विभिन्न बल उत्पादन सिद्धांतों का उपयोग किया जाता है। एक सामान्य एक्ट्यूएटर की तरह, एक माइक्रोएक्ट्यूएटर को इन मानकों को पूरा करना होता है जैसे तेज स्विचिंग, बड़ी यात्रा, उच्च परिशुद्धता, कम बिजली की खपत, आदि।

मैकेनिकल एक्ट्यूएटर में बिजली की आपूर्ति, ट्रांसडक्शन यूनिट, एक्ट्यूएटिंग एलिमेंट और आउटपुट एक्शन शामिल हैं।

• बिजली की आपूर्ति विद्युत प्रवाह/वोल्टेज है।
• पारगमन इकाई बिजली की आपूर्ति के सही रूप को सक्रिय करने वाले तत्व की क्रियाओं के पसंदीदा रूप में परिवर्तित करती है।
• एक्ट्यूएटिंग एलिमेंट एक घटक या सामग्री है जो बिजली की आपूर्ति के माध्यम से चलती है।
• आउटपुट कार्रवाई आम तौर पर एक निर्धारित गति में होती है।

माइक्रोएक्ट्यूएटर प्रकार

माइक्रोएक्ट्यूएटर विभिन्न प्रकारों में उपलब्ध हैं जिनकी चर्चा नीचे की गई है।

• थर्मल माइक्रोएक्ट्यूएटर
• एमईएमएस माइक्रोएक्ट्यूएटर
• इलेक्ट्रोस्टैटिक माइक्रो एक्ट्यूएटर
• piezoelectric

थर्मल माइक्रोएक्ट्यूएटर

एक थर्मल माइक्रोएक्ट्यूएटर एक मानक घटक है जिसका उपयोग माइक्रोसिस्टम्स में किया जाता है। इन घटकों को विद्युत रूप से जूल हीटिंग के माध्यम से संचालित किया जाता है अन्यथा लेजर का उपयोग करके वैकल्पिक रूप से सक्रिय किया जाता है। इन एक्चुएटर्स का उपयोग एमईएमएस डिजाइनों में किया जाता है जिसमें नैनोपोजिशनर्स और ऑप्टिकल स्विच शामिल हैं। इलेक्ट्रोस्टैटिक एक्ट्यूएटर्स की तुलना में थर्मल माइक्रोएक्ट्यूएटर्स के मुख्य लाभों में मुख्य रूप से कम ऑपरेटिंग वोल्टेज, बल की उच्च पीढ़ी और आसंजन विफलताओं की कम भेद्यता शामिल है। इन एक्चुएटर्स को अधिक शक्ति की आवश्यकता होती है और उनकी स्विचिंग गति शीतलन समय के माध्यम से सीमित होती है।

इन माइक्रोएक्ट्यूएटर्स की डिजाइनिंग और टेस्टिंग के लिए कई तरह का काम करना पड़ता है। इसलिए इन माइक्रोएक्ट्यूएटर्स को विभिन्न माइक्रोफैब्रिकेशन विधियों जैसे सिलिकॉन-ऑन-इन्सुलेटर प्रसंस्करण और सतह माइक्रोमैचिनिंग के साथ डिज़ाइन किया गया है। माइक्रोएक्ट्यूएटर्स के अनुप्रयोगों में मुख्य रूप से ट्यून करने योग्य प्रतिबाधा आरएफ नेटवर्क, माइक्रो-रिले, बहुत सटीक चिकित्सा उपकरण, और बहुत कुछ शामिल हैं।

एमईएमएस माइक्रोएक्ट्यूएटर

एमईएमएस माइक्रोएक्ट्यूएटर एक प्रकार का माइक्रो इलेक्ट्रो मैकेनिकल सिस्टम है और इसका मुख्य कार्य o यह ऊर्जा को गति में बदलना है। ये एक्चुएटर माइक्रोमीटर आयामों के साथ विद्युत और यांत्रिक घटकों को मिलाते हैं। तो, इन एक्चुएटर्स द्वारा प्राप्त विशिष्ट गति माइक्रोमीटर हैं। एमईएमएस माइक्रोएक्ट्यूएटर मुख्य रूप से अल्ट्रासोनिक एमिटर, ऑप्टिकल बीम डिफ्लेक्शन माइक्रोमिरर और कैमरा फोकस सिस्टम जैसे विभिन्न अनुप्रयोगों में उपयोग किए जाते हैं। तो इस प्रकार के माइक्रोएक्ट्यूएटर मुख्य रूप से नियंत्रित विक्षेपण उत्पन्न करने के लिए उपयोग किए जाते हैं।

इलेक्ट्रोस्टैटिक माइक्रो एक्ट्यूएटर

एक माइक्रोएक्ट्यूएटर ड्राइविंग इकाइयाँ जो इलेक्ट्रोस्टैटिक बल के माध्यम से संचालित होती हैं, इलेक्ट्रोस्टैटिक माइक्रोएक्ट्यूएटर के रूप में जानी जाती हैं। इलेक्ट्रोस्टैटिक माइक्रोएक्ट्यूएटर अपने उच्च घनत्व, छोटे आकार, कम बिजली की खपत और उच्च गति के कारण कंप्यूटिंग सिस्टम और ऑप्टिकल सिग्नल प्रोसेसिंग के भीतर सबसे महत्वपूर्ण बिल्डिंग ब्लॉक बन रहा है। सामान्य तौर पर, इन प्रणालियों के भीतर संचालन सिद्धांत को इलेक्ट्रोस्टैटिक आकर्षक ऊर्जा के रूप में समझाया जा सकता है, जिससे यांत्रिक क्रांति, रूपांतरण या दर्पण प्लेट विरूपण होता है, जो चरण, शक्ति या प्रकाश किरण दिशा को नियंत्रित करता है जब यह कुछ खाली स्थान या माध्यम में प्रसारित होता है।

इस प्रकार के माइक्रोएक्ट्यूएटर में, प्रत्येक ड्राइविंग यूनिट में तरंग जैसे इलेक्ट्रोड शामिल होते हैं जहां इन इलेक्ट्रोडों को इलेक्ट्रोस्टैटिक बल के माध्यम से एक दूसरे से खींचा और अछूता किया जाता है। इस प्रकार का एक्चुएटर विरूपण मुख्य रूप से इलेक्ट्रोस्टैटिक बल, बाहरी बल और संरचना की लोच पर निर्भर करता है।

इस एक्ट्यूएटर की गति का विश्लेषण केवल FEM (परिमित-तत्व विधि) के माध्यम से किया गया था और इसकी गति को सत्यापित करने के लिए इस एक्चुएटर के मैक्रो मॉडल को गढ़ा गया था। तो, यह पुष्टि की गई थी कि एक्चुएटर के स्पष्ट अनुपालन को कैपेसिटिव विस्थापन सेंसिंग और इलेक्ट्रोस्टैटिक ड्राइविंग का उपयोग करके फीडबैक कंट्रोल सिस्टम द्वारा नियंत्रित किया जा सकता है।

पीजोइलेक्ट्रिक माइक्रो एक्ट्यूएटर

पीजोइलेक्ट्रिक माइक्रोएक्ट्यूएटर बहुत प्रसिद्ध हैं और विभिन्न क्षेत्रों में सबसे अधिक बार उपयोग किए जाते हैं। ये एक दूसरे के ऊपर पीजोइलेक्ट्रिक तत्वों को माउंट करके डिजाइन किए गए हैं। एक बार जब इन तत्वों के दोनों पक्षों को वोल्टेज दिया जाता है, तो वे विस्तार कर सकते हैं। लेकिन इसकी एक जटिल संरचना है इसलिए इसे इकट्ठा करना जटिल है। पीजोइलेक्ट्रिक माइक्रो-एक्ट्यूएटर का उपयोग विभिन्न सर्वो नियंत्रण प्रणालियों में किया जाता है ताकि अल्ट्रा-सटीक स्थिति और क्षमता के साथ मुआवजा प्रदान किया जा सके।

a . के बारे में जानने के लिए कृपया इस लिंक को देखें पीजोइलेक्ट्रिक एक्ट्यूएटर .

फायदे और नुकसान

माइक्रोएक्ट्यूएटर्स के फायदे निम्नलिखित को शामिल कीजिए।

• इलेक्ट्रोस्टैटिक एक्ट्यूएटर्स की तुलना में थर्मल माइक्रोएक्ट्यूएटर्स के लाभ कम ऑपरेटिंग वोल्टेज हैं, बल की पीढ़ी अधिक है, और आसंजन विफलताओं के लिए कम संवेदनशीलता है।
• कम बिजली की खपत और तेज प्रतिक्रिया प्रणाली के साथ माइक्रोएक्ट्यूएटर छोटे आकार में उपलब्ध हैं।

माइक्रोएक्ट्यूएटर्स के नुकसान निम्नलिखित को शामिल कीजिए।

• थर्मल माइक्रोएक्ट्यूएटर्स को अधिक शक्ति की आवश्यकता होती है।
• थर्मल माइक्रोएक्ट्यूएटर्स की स्विचिंग गति शीतलन समय से सीमित होती है।

माइक्रोएक्ट्यूएटर अनुप्रयोग

माइक्रोएक्ट्यूएटर्स के अनुप्रयोगों में निम्नलिखित शामिल हैं।

• माइक्रोएक्ट्यूएटर एक छोटा सक्रिय उपकरण है जिसका उपयोग तरल पदार्थ / ठोस की यांत्रिक गति उत्पन्न करने के लिए किया जाता है। यहां ऊर्जा के एक रूप को दूसरे रूप में बदलने से गति उत्पन्न होती है।
• माइक्रोएक्ट्यूएटर्स लैब-ऑन-ए-चिप और इम्प्लांटेबल ड्रग डिलीवरी सिस्टम के लिए माइक्रोफ्लुइडिक्स में लागू होते हैं।
• यह एक सूक्ष्म सर्वोमैकेनिज्म है जो किसी अन्य सिस्टम / मैकेनिज्म ऑपरेशन के लिए ऊर्जा की एक मापी गई मात्रा को प्रसारित और आपूर्ति करता है।
• प्रोजेक्टर और डिस्प्ले के लिए छोटे दर्पण बनाने के लिए माइक्रोएक्ट्यूएटर का उपयोग किया जाता है।
• एमईएमएस माइक्रोएक्ट्यूएटर्स मुख्य रूप से अल्ट्रासोनिक एमिटर, कैमरा फोकस सिस्टम और ऑप्टिकल बीम डिफ्लेक्शन माइक्रोमिरर जैसे विभिन्न अनुप्रयोगों में उपयोग किए जाते हैं।
• एक इलेक्ट्रिक माइक्रोएक्ट्यूएटर द्वारा उत्पादित बल का उपयोग मुख्य रूप से ब्याज की सामग्री के भीतर यांत्रिक विकृति उत्पन्न करने के लिए किया जाता है।

इस प्रकार, यह सब के बारे में है माइक्रोएक्ट्यूएटर का अवलोकन जो मैक्रोवर्ल्ड के भीतर पारंपरिक उपकरण के कार्यों को करने में सक्षम है, हालांकि, वे आकार में बहुत छोटे हैं और अधिक सटीकता की अनुमति देते हैं। माइक्रो एक्ट्यूएटर उदाहरणों में मुख्य रूप से टॉर्सनल माइक्रोमिरर के साथ एकत्रित एक ऑप्टिकल मैट्रिक्स स्विच शामिल है जो इलेक्ट्रोस्टैटिक बल के माध्यम से संचालित होते हैं, माइक्रोवेव एंटीना स्कैनिंग के लिए उपयोग किया जाने वाला एक माइक्रोएक्ट्यूएटर, पतली फिल्म मेमोरी मिश्र धातु के साथ एक माइक्रोएक्ट्यूएटर और स्क्रैच ड्राइव माइक्रोएक्ट्यूएटर के साथ 3-आयामी माइक्रोस्ट्रक्चर स्व-असेंबली। यहां आपके लिए एक प्रश्न है, एमईएमएस क्या है?