कॉम्ब ड्राइव

File:Comb-drive-digital-holographic-Microscopy-Holographic-MEMS-Analyzer.gif

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

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कॉम्ब-ड्राइव प्रवर्तक 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 सूक्ष्म वैद्‌युत यांत्रिक प्रवर्तक हैं, जिन्हें अधिकांश रैखिक प्रवर्तक के रूप में उपयोग किया जाता है, जो विद्युत् स्थैतिक बलों का उपयोग करते हैं जो दो विद्युत प्रवाहकीय कॉम्बों के बीच कार्य करते हैं। कॉम्ब ड्राइव प्रवर्तक सामान्यतः माइक्रो- या नैनोमीटर स्तर पर काम करते हैं और सामान्यतः थोक सूक्ष्म मशीन या सतह सूक्ष्म मशीन सिलिकॉन वफ़र सब्सट्रेट द्वारा निर्मित होते हैं।

आकर्षक विद्युत् स्थैतिक बल तब बनते हैं जब स्थिर और गतिमान कॉम्बों के बीच एक वोल्टेज लगाया जाता है जिससे वे एक साथ खींचे जाते हैं। प्रवर्तक द्वारा विकसित बल दो कॉम्बों के बीच समाई में परिवर्तन, ड्राइविंग वोल्टेज के साथ बढ़ने, कॉम्ब के दांतों की संख्या और दांतों के बीच की खाई के समानुपाती होता है। कॉम्बों को व्यवस्थित किया जाता है जिससे वे कभी स्पर्श (क्योंकि तब कोई वोल्टेज अंतर नहीं होगा) न करें। सामान्यतः दांतों को व्यवस्थित किया जाता है जिससे वे एक-दूसरे के पीछे स्लाइड कर सकें जब तक कि प्रत्येक दांत विपरीत कॉम्ब 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 प्रारंभ 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:

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

$V$ = प्रायुक्त विद्युत क्षमता,

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

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

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

कॉम्ब-ड्राइव की संरचना

• आपस में जुड़े दांतों की कतारें

• आधा तय

• जंगम विधानसभा का आधा हिस्सा

• विद्युत रूप से पृथक

• विद्युत् स्थैतिक आकर्षण/प्रतिकर्षण- सीएमओएस ड्राइव वोल्टेज

• कई दांतों का बल बढ़ा– सामान्यतः 10μm लंबा और शक्तिशाली

स्तरिंग मुद्दे

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

यह भी देखें

• विद्युत् स्थैतिक 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.