कंघी चलाना

डिजिटल होलोग्राफिक माइक्रोस्कोप द्वारा विमान में कंपन करने वाली कॉम्ब ड्राइव को मापा गया

कंघी-ड्राइव एक्चुएटर की उंगलियों के बीच विद्युत-क्षेत्र रेखाओं का गुणात्मक चित्रण। चार अलग-अलग प्रकार के क्षेत्र हैं जिनका एक्चुएशन के कार्य-ऊर्जा चित्र में एक्चुएशन पर एक अलग प्रभाव पड़ता है। फ़ील्ड रेखाएँ जो उंगलियों के ऊर्ध्वाधर किनारों को जोड़ती हैं (नीला) और जो उंगलियों के ऊपरी किनारों को जोड़ती हैं (लाल) वे बल के घटक से जुड़ी होती हैं जो उंगलियों को संरेखित करती हैं। जो एक उंगली के ऊपरी किनारों को ऊर्ध्वाधर किनारों या दूसरे (हरे) के दूर के शीर्ष किनारों से जोड़ते हैं, वे उंगलियों को अलग कर देते हैं। फ़ील्ड रेखाएं जो उंगली की युक्तियों को उसके पड़ोसियों (भूरे रंग) के किनारों से जोड़ती हैं, सक्रियण बल में योगदान नहीं करती हैं।

कॉम्ब-ड्राइव माइक्रोइलेक्ट्रोमैकेनिकल एक्चुएटर्स हैं, जिन्हें अक्सर रैखिक एक्चुएटर्स के रूप में उपयोग किया जाता है, जो इलेक्ट्रोस्टैटिक बलों का उपयोग करते हैं जो दो विद्युत प्रवाहकीय कॉम्ब्स के बीच कार्य करते हैं। कॉम्ब ड्राइव एक्चुएटर्स आम तौर पर सूक्ष्म या नैनोमीटर पैमाने पर काम करते हैं और आम तौर पर सिलिकॉन वफ़र सब्सट्रेट को थोक माइक्रोमशीनिंग या सतह माइक्रोमशीनिंग द्वारा निर्मित किया जाता है।

आकर्षक इलेक्ट्रोस्टैटिक बल तब निर्मित होते हैं जब स्थिर और चलती कंघियों के बीच एक वोल्टेज लगाया जाता है जिससे वे एक साथ खींचे जाते हैं। एक्चुएटर द्वारा विकसित बल दो कंघियों के बीच धारिता में परिवर्तन, ड्राइविंग वोल्टेज, कंघी के दांतों की संख्या और दांतों के बीच के अंतर के साथ बढ़ता है। कंघियों को इस प्रकार व्यवस्थित किया जाता है कि वे कभी स्पर्श न करें (क्योंकि तब कोई वोल्टेज अंतर नहीं होगा)। आम तौर पर दांतों को इस तरह से व्यवस्थित किया जाता है कि वे एक-दूसरे से तब तक फिसल सकें जब तक कि प्रत्येक दांत विपरीत कंघी में जगह न ले ले।

यदि मोटर के रैखिक संचालन को रोटेशन या अन्य गतियों में परिवर्तित करना है तो रिस्टोरिंग वसंत (उपकरण) , उत्तोलक और क्रैंकशाफ्ट को जोड़ा जा सकता है।

बल को पहले संधारित्र में संग्रहीत ऊर्जा से शुरू करके और फिर बल की दिशा में अंतर करके प्राप्त किया जा सकता है। संधारित्र में ऊर्जा निम्न द्वारा दी जाती है:

$E={\frac {1}{2}}CV^{2}$

$F={\frac {1}{2}}{\frac {\partial C}{\partial dx_{drive}}}V^{2}$ संधारित्र के लिए धारिता का उपयोग करते हुए, बल है:

$F={\frac {-1}{2}}{\frac {nt\epsilon _{o}\epsilon _{r}V^{2}}{d}}$

$V$ = लागू विद्युत क्षमता,

   $\epsilon _{r}$ = ढांकता हुआ की सापेक्ष विद्युतशीलता,
   $\epsilon _{o}$ = मुक्त स्थान की पारगम्यता (8.85 pF/m),

$n$ = इलेक्ट्रोड के दोनों ओर उंगलियों की कुल संख्या,

   $t$ = इलेक्ट्रोड की समतल दिशा में मोटाई,
   $d$ = इलेक्ट्रोड के बीच का अंतर.

कॉम्ब-ड्राइव की संरचना

• आपस में जुड़े दांतों की पंक्तियाँ • आधा तय • चल असेम्बली का आधा भाग • विद्युत रूप से पृथक • इलेक्ट्रोस्टैटिक आकर्षण/प्रतिकर्षण - CMOS ड्राइव वोल्टेज • कई दांतों का बल बढ़ा - आमतौर पर 10μm लंबा और मजबूत

स्केलिंग मुद्दे

कॉम्ब ड्राइव बड़े अंतराल दूरी (समान रूप से सक्रियण दूरी) तक स्केल नहीं कर सकते हैं, क्योंकि बड़े अंतराल दूरी पर प्रभावी बलों के विकास के लिए उच्च वोल्टेज की आवश्यकता होगी - इसलिए विद्युत टूटने से सीमित है। इससे भी महत्वपूर्ण बात यह है कि अंतराल दूरी द्वारा लगाई गई सीमाएं सक्रियण दूरी को सीमित करती हैं।

यह भी देखें

• इलेक्ट्रोस्टैटिक मोटर
• इंटरडिजिटल ट्रांसड्यूसर
• माइक्रोइलेक्ट्रोमैकेनिकल सिस्टम

संदर्भ

• Legtenberg, Rob; Growenveld, AW; Elwenspoek, M (1996). "Comb Drive Actuators for Large Displacements". J. Micromech. Microeng. 6 (3): 320–9. Bibcode:1996JMiMi...6..320L. doi:10.1088/0960-1317/6/3/004.