कॉम्ब ड्राइव

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कॉम्ब ड्राइव वाइब्रेटिंग इन-प्लेन जिसे डिजिटल होलोग्राफिक माइक्रोस्कोप द्वारा मापा जाता है

File:CombActuatorFields.png

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

कॉम्ब-ड्राइव माइक्रोइलेक्ट्रोमैकेनिकल एक्ट्यूएटर्स हैं, जिन्हें अक्सर रैखिक एक्ट्यूएटर्स के रूप में उपयोग किया जाता है, जो इलेक्ट्रोस्टैटिक बलों का उपयोग करते हैं जो दो विद्युत प्रवाहकीय कंघियों के बीच कार्य करते हैं। कॉम्ब ड्राइव एक्ट्यूएटर्स आमतौर पर माइक्रो- या नैनोमीटर स्केल पर काम करते हैं और आमतौर पर थोक माइक्रोमशीनिंग या सतह माइक्रोमशीनिंग सिलिकॉन वफ़र सब्सट्रेट द्वारा निर्मित होते हैं।

आकर्षक इलेक्ट्रोस्टैटिक बल तब बनते हैं जब स्थिर और गतिमान कंघों के बीच एक वोल्टेज लगाया जाता है जिससे वे एक साथ खींचे जाते हैं। एक्चुएटर द्वारा विकसित बल दो कंघियों के बीच समाई में परिवर्तन, ड्राइविंग वोल्टेज के साथ बढ़ने, कंघी के दांतों की संख्या और दांतों के बीच की खाई के समानुपाती होता है। कंघों को व्यवस्थित किया जाता है ताकि वे कभी स्पर्श न करें (क्योंकि तब कोई वोल्टेज अंतर नहीं होगा)। आम तौर पर दांतों को व्यवस्थित किया जाता है ताकि वे एक-दूसरे के पीछे स्लाइड कर सकें जब तक कि प्रत्येक दांत विपरीत कंघे में स्लॉट पर कब्जा न कर ले।

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

बल पहले एक 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:

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

$F={\frac {1}{2}}{\frac {\partial C}{\partial dx_{drive}}}V^{2}$ एक संधारित्र के लिए समाई 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 पारगम्यता,
   $\epsilon _{o}$ = मुक्त स्थान की परमिटिटिविटी (8.85 pF/m),

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

   $t$ = इलेक्ट्रोड के समतल दिशा में मोटाई,
   $d$ = इलेक्ट्रोड के बीच की खाई।

कंघी-ड्राइव की संरचना

• आपस में जुड़े दांतों की कतारें • आधा तय • जंगम विधानसभा का आधा हिस्सा • विद्युत रूप से पृथक • इलेक्ट्रोस्टैटिक आकर्षण/प्रतिकर्षण - सीएमओएस ड्राइव वोल्टेज • कई दांतों का बल बढ़ा – आम तौर पर 10μm लंबा और मजबूत

स्केलिंग मुद्दे

कॉम्ब ड्राइव बड़े गैप डिस्टेंस (समतुल्य रूप से एक्चुएशन डिस्टेंस) को स्केल नहीं कर सकते हैं, क्योंकि बड़े गैप दूरियों पर प्रभावी बलों के विकास के लिए उच्च वोल्टेज की आवश्यकता होगी - इसलिए बिजली का टूटना द्वारा सीमित। इससे भी महत्वपूर्ण बात यह है कि गैप डिस्टेंस द्वारा लगाई गई सीमाएं एक्चुएशन डिस्टेंस को सीमित करती हैं।

यह भी देखें

• इलेक्ट्रोस्टैटिक मोटर
• इंटरडिजिटल ट्रांसड्यूसर
• माइक्रोइलेक्ट्रॉनिक 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.