Los accionamientos de peine son actuadores microelectromecánicos , a menudo utilizados como actuadores lineales , que utilizan fuerzas electrostáticas que actúan entre dos peines conductores de electricidad. Los actuadores de accionamiento de peine operan típicamente a escala micro o nanométrica y generalmente se fabrican mediante micromecanizado en masa o micromecanizado superficial de un sustrato de oblea de silicio .
![](http://wikiimg.tojsiabtv.com/wikipedia/commons/thumb/2/2a/Comb-drive-digital-holographic-Microscopy-Holographic-MEMS-Analyzer.gif/220px-Comb-drive-digital-holographic-Microscopy-Holographic-MEMS-Analyzer.gif)
![](http://wikiimg.tojsiabtv.com/wikipedia/commons/thumb/1/14/CombActuatorFields.png/220px-CombActuatorFields.png)
Las fuerzas electrostáticas atractivas se crean cuando se aplica un voltaje entre los peines estáticos y en movimiento, lo que hace que se junten. La fuerza desarrollada por el actuador es proporcional al cambio de capacitancia entre los dos peines, aumentando con el voltaje de activación, el número de dientes del peine y el espacio entre los dientes. Los peines están dispuestos de manera que nunca se toquen (porque entonces no habría diferencia de voltaje). Normalmente, los dientes están dispuestos de modo que puedan deslizarse unos sobre otros hasta que cada diente ocupe la ranura del peine opuesto.
Se pueden agregar resortes , palancas y cigüeñales de restauración si la operación lineal del motor se va a convertir en rotación u otros movimientos.
La fuerza se puede derivar comenzando primero con la energía almacenada en un capacitor y luego diferenciando en la dirección de la fuerza. La energía en un condensador viene dada por:
Usando la capacitancia para un capacitor de placas paralelas , la fuerza es:
= potencial eléctrico aplicado, = permitividad relativa del dieléctrico, = permitividad del espacio libre (8.85 pF / m),
= número total de dedos en ambos lados de los electrodos, = espesor en la dirección fuera del plano de los electrodos, = espacio entre electrodos.
Estructura de los accionamientos de peine
• filas de dientes entrelazados • mitad fija • mitad parte del ensamblaje móvil • aislada eléctricamente • atracción / repulsión electrostática - voltaje de accionamiento CMOS • muchos dientes mayor fuerza - típicamente 10μm de largo y fuerte
Problemas de escala
Los accionamientos de peine no pueden escalar a grandes distancias de separación (equivalente a distancia de actuación), ya que el desarrollo de fuerzas efectivas a grandes distancias de separación requeriría altos voltajes, por lo tanto limitado por una falla eléctrica . Más importante aún, las limitaciones impuestas por la distancia de separación limitan la distancia de actuación.
Ver también
Referencias
- ^ Tsoukalas, Konstantinos; Vosoughi Lahijani, Babak; Stobbe, Søren (5 de junio de 2020). "Impacto de las leyes de escalado de transducción en sistemas nanoelectromecánicos" . Cartas de revisión física . 124 (22): 223902. arXiv : 1912.09907 . Código Bibliográfico : 2020PhRvL.124v3902T . doi : 10.1103 / PhysRevLett.124.223902 . PMID 32567909 . S2CID 209439614 .
- Legtenberg, Rob; Growenveld, AW; Elwenspoek, M (1996). "Actuadores de accionamiento tipo peine para grandes desplazamientos" . J. Micromech. Microeng . 6 (3): 320–9. Código Bibliográfico : 1996JMiMi ... 6..320L . doi : 10.1088 / 0960-1317 / 6/3/004 .