일반적으로 액추에이터는 기계적 구성 요소를 이동하거나 제어하기 위해 에너지원을 사용합니다. 이들은 다양한 기계에서 자주 발견되며 전기 모터 . 이 절차에는 일반적으로 개인의 매우 작은 구성 요소가 필요하지만 수년 동안 다양한 유형의 기계 장치가 소형화되었습니다. 21세기에는 마이크로 액츄에이터를 만들기 위해 마이크로 머시닝 및 리소그래피와 같은 산업 공정이 주로 사용되는 마이크로 액츄에이터가 개발되었습니다. 이 문서에서는 마이크로 액츄에이터 r – 응용 프로그램 작업.
마이크로 액츄에이터 정의
시스템 또는 다른 메커니즘 작동을 위해 측정된 양의 에너지를 공급 및 전송하는 데 사용되는 미세한 서보 메커니즘을 마이크로 액츄에이터라고 합니다. 일반 액츄에이터와 마찬가지로 마이크로 액츄에이터는 빠른 스위칭, 큰 이동 거리, 고정밀, 적은 전력 소비 등과 같은 이러한 표준을 충족해야 합니다. 이러한 액츄에이터는 밀리미터에서 마이크로미터까지 다양한 크기로 제공되지만 일단 포장되면 달성할 수 있습니다. 전체 크기(센티미터),
고체의 기계적 움직임이 생성되면 이러한 액추에이터의 일반적인 변위 범위는 나노미터에서 밀리미터입니다. 유사하게, 이러한 액추에이터에 대해 생성된 일반적인 유속 범위는 picoLiter 또는 분에서 microLiter 또는 분 범위입니다. 마이크로 액츄에이터 다이어그램은 아래와 같습니다.
마이크로 액츄에이터 구성
다음 그림은 세 가지 열 마이크로 액츄에이터 디자인 생체 재료 액츄에이터, 벤트 빔 액츄에이터 및 굴곡 액츄에이터를 보여줍니다. 열의 디자인 액추에이터 단일 재료를 사용하는 대칭형은 구부러진 빔 또는 V자형으로 알려져 있습니다.
이중 재료 액추에이터에는 열팽창 계수가 다른 재료가 포함되어 있으며 이중 금속 온도 조절 장치와 동일하게 작동합니다. 액츄에이터에 내장된 히터로 인해 온도가 변할 때마다 온도 내 변동과 관련된 팽창 내 변동으로 인해 마이크로 액츄에이터가 움직일 수 있습니다.
벤트 빔 액추에이터에는 가열되면 팽창하고 힘과 변위 출력을 제공하는 데 도움이 되는 각진 다리가 포함되어 있습니다. 플렉셔 액추에이터는 핫 암과 콜드 암을 포함하는 비대칭입니다. 이 액추에이터에는 가열되면 차등 팽창으로 인해 표면으로 구부러지는 비대칭 다리가 포함됩니다.
마이크로 액츄에이터의 작동
마이크로 액츄에이터의 작동 원리는 유체 또는 고체의 기계적 운동을 생성하는 것입니다. 여기서 이 운동은 한 형태의 에너지를 열, 전자기 또는 전기에서 가동 구성요소의 운동 에너지(K.E)로 변환하는 것과 같은 다른 에너지로 변경하여 발생합니다. 대부분의 액추에이터에는 피에조 효과, 바이메탈 효과, 정전기력 및 형상 기억 효과와 같은 다양한 힘 생성 원리가 사용됩니다. 일반 액츄에이터와 마찬가지로 마이크로 액츄에이터는 빠른 스위칭, 큰 이동 거리, 고정밀, 적은 전력 소비 등과 같은 이러한 표준을 충족해야 합니다.
기계식 액추에이터에는 전원 공급 장치, 변환 장치, 작동 요소 및 출력 동작이 포함됩니다.
- 전원 공급 장치는 전류/전압입니다.
- 변환 장치는 올바른 형태의 전원 공급 장치를 작동 요소의 기본 동작 형태로 변환합니다.
- 작동 요소는 전원 공급 장치를 통해 이동하는 구성 요소 또는 재료입니다.
- 출력 동작은 일반적으로 규정된 동작입니다.
마이크로 액츄에이터 유형
마이크로 액츄에이터는 아래에서 설명하는 다양한 유형으로 제공됩니다.
- 열 마이크로 액츄에이터
- MEMS 마이크로 액츄에이터
- 정전기 마이크로 액추에이터
- 압전
열 마이크로 액츄에이터
열 마이크로 액츄에이터는 Microsystems에서 사용되는 표준 구성 요소입니다. 이러한 구성 요소는 줄 가열을 통해 전기적으로 구동되며 그렇지 않으면 레이저를 사용하여 광학적으로 활성화됩니다. 이 액추에이터는 나노포지셔너 및 광 스위치를 포함하는 MEMS 설계에 사용됩니다. 열 마이크로 액츄에이터의 주요 이점은 주로 정전 액츄에이터에 비해 작동 전압이 낮고 힘이 많이 발생하며 접착 실패에 대한 취약성이 적다는 것입니다. 이 액추에이터는 더 많은 전력이 필요하고 스위칭 속도는 냉각 시간으로 인해 제한됩니다.
이러한 마이크로 액츄에이터를 설계하고 테스트하려면 광범위한 작업을 수행해야 합니다. 따라서 이러한 마이크로 액츄에이터는 절연체 표면 처리 및 표면 미세 가공과 같은 다양한 미세 가공 방법으로 설계되었습니다. 마이크로 액츄에이터의 응용 프로그램에는 주로 조정 가능한 임피던스 RF 네트워크, 마이크로 릴레이, 매우 정확한 의료 기기 등이 포함됩니다.
MEMS 마이크로 액츄에이터
MEMS 마이크로 액츄에이터는 Micro Electro Mechanical System의 일종으로 그 주요 기능은 에너지를 운동으로 바꾸는 것입니다. 이 액추에이터는 전기 및 기계 부품을 마이크로미터 치수와 결합합니다. 따라서 이러한 액추에이터가 달성하는 일반적인 동작은 마이크로미터입니다. MEMS 마이크로 액츄에이터는 주로 초음파 이미터, 광학 빔 편향 마이크로미러 및 카메라 초점 시스템과 같은 다양한 응용 분야에 사용됩니다. 따라서 이러한 유형의 마이크로 액츄에이터는 주로 제어된 편향을 생성하는 데 사용됩니다.
정전기 마이크로 액추에이터
정전기력에 의해 구동되는 마이크로 액츄에이터 구동 유닛은 정전기 마이크로 액츄에이터로 알려져 있다. 정전기 마이크로 액츄에이터는 고밀도, 소형, 저전력 소비 및 고속으로 인해 컴퓨팅 시스템 및 광 신호 처리 분야에서 가장 중요한 빌딩 블록이 되고 있습니다. 일반적으로 이러한 시스템의 작동 원리는 기계적 회전, 변환 또는 미러 플레이트 변형을 일으키는 정전기 인력 에너지로 설명될 수 있으며, 자유 공간이나 매체 전체를 투과할 때 위상, 전력 또는 광선 방향을 제어합니다.
이러한 유형의 마이크로 액츄에이터에서 각 구동 장치에는 정전기력에 의해 이들 전극이 당겨지고 서로 절연되는 파동형 전극이 포함됩니다. 이러한 유형의 액추에이터 변형은 주로 정전기력, 외력 및 구조의 탄성에 따라 달라집니다.
이 액츄에이터의 동작은 FEM(유한요소법)을 통해 간단하게 해석되었으며, 동작을 검증하기 위해 본 액츄에이터의 매크로 모델을 제작하였다. 따라서 액츄에이터의 겉보기 컴플라이언스는 용량성 변위 감지 및 정전기 구동을 사용하는 피드백 제어 시스템에 의해 제어될 수 있음을 확인했습니다.
압전 마이크로 액추에이터
압전 마이크로 액츄에이터는 매우 유명하고 다양한 분야에서 가장 자주 사용됩니다. 이들은 서로의 위에 압전 소자를 장착하여 설계되었습니다. 이러한 요소의 양쪽에 전압이 가해지면 확장할 수 있습니다. 하지만 복잡한 구조를 가지고 있어 조립이 복잡합니다. 압전 마이크로 액츄에이터는 다양한 서보 제어 시스템에 사용되어 잠재적인 초정밀 포지셔닝 및 보상을 제공합니다.
에 대해 알아보려면 이 링크를 참조하십시오. 압전 액추에이터 .
장점과 단점
그만큼 마이크로 액츄에이터의 장점 다음을 포함합니다.
- 열 마이크로 액츄에이터의 장점은 정전 액츄에이터와 비교할 때 작동 전압이 낮고 힘 발생이 높으며 접착 실패에 대한 민감성이 낮다는 것입니다.
- 마이크로 액츄에이터는 더 적은 전력 소비 및 더 빠른 응답 시스템으로 더 작은 크기로 제공됩니다.
그만큼 마이크로 액츄에이터의 단점 다음을 포함합니다.
- 열 마이크로 액츄에이터는 더 많은 전력이 필요합니다.
- 열 마이크로 액츄에이터의 스위칭 속도는 냉각 시간에 의해 제한됩니다.
마이크로 액츄에이터 애플리케이션
마이크로 액츄에이터의 응용 분야는 다음과 같습니다.
- Microactuator는 유체/고체의 기계적 운동을 생성하는 데 사용되는 작은 능동 장치입니다. 여기에서 운동은 에너지의 한 형태를 다른 형태로 변경함으로써 생성됩니다.
- Microactuators는 Lab-on-a-Chip & Implantable Drug Delivery Systems용 미세 유체에 적용 가능합니다.
- 다른 시스템/메커니즘 작동을 위해 측정된 에너지 양을 전송 및 공급하는 미세한 서보 메커니즘입니다.
- 마이크로 액츄에이터는 프로젝터 및 디스플레이용 소형 거울을 만드는 데 사용됩니다.
- MEMS 마이크로 액츄에이터는 주로 초음파 이미 터, 카메라 초점 시스템 및 광학 빔 편향 마이크로 미러와 같은 다양한 응용 분야에 사용됩니다.
- 전기 마이크로 액츄에이터에 의해 생성된 힘은 주로 관심 재료 내에서 기계적 변형을 생성하는 데 사용됩니다.
따라서 이것은 모든 것에 관한 것입니다. 마이크로 액츄에이터 개요 거시 세계 내에서 기존 도구의 작업을 수행할 수 있지만 크기가 매우 작고 정밀도가 더 높습니다. 마이크로 액츄에이터의 예로는 주로 정전기력을 통해 구동되는 비틀림 마이크로 미러로 수집된 광학 매트릭스 스위치, 마이크로파 안테나 스캐닝에 사용되는 마이크로 액츄에이터, 박막 메모리 합금 및 스크래치 드라이브 마이크로 액츄에이터가 있는 3차원 미세 구조 자가 조립이 포함됩니다. 여기 당신을 위한 질문이 있습니다. MEMS가 무엇입니까?
