10. Тепловые актюаторы
Тепловые актюаторы используют как линейное или объёмное расширение жидкости или газа, так и деформацию формы вследствие биметаллического эффекта, которые имеют место благодаря изменению температуры. Рассмотрим биметаллический актюатор. На рис. 10 мы видим балку из одного материала (кремний), и слой из другого материала (алюминий). Коэффициент теплового расширения у них разный. При нагревании, один материал расширяется быстрее, чем другой, и балка изгибается. Нагревание можно производить, пропуская через это устройство электрический ток.
Рис. 10
Тепловые актюаторы могут создавать относительно большие силы, но нет конструкции которая бы позволяла это сделать с позиции эффективного использования энергии. Результат улучшается при увеличении разницы между коэффициентами теплового расширения и при большом изменении температуры, однако достигаемое КПД всё равно остаётся относительно маленьким. Газы и жидкости имеют намного больший коэффициент теплового расширения, чем твёрдые тела, и это можно использовать в термопневматических микроактюаторах. На рис. 11 показан резонатор, внутри которого находится жидкость, с тонкой мембраной в роли нижней стенки. Через нагревательный элемент (резистор) пропускается ток. Жидкость нагревается и начинает расширяться, деформируя мембрану.
Рис. 11
Преимущества тепловых микроактюаторов:
1. Простая конструкция, рабочими элементами являются резистор нагрева и для использования биметаллического эффекта плёночная структура.
2. Подходящий размер, лежащий в микродиапазоне.
3. В качестве активных элементов применимы почти любые материалы, которые кроме различных коэффициентов расширения должны обладать достаточной прочностью. Обычно в качестве нагревателя используются резисторы извилистой формы, которые можно легко изготовить с использованием тонко- или толстоплёночной технологии.
Недостатки:
1. В настоящее время нагревательный элемент потребляет очень много энергии для того, чтобы тепловой актюатор смог развить относительно большую силу, т.е. у тепловых актюаторов невысокий КПД.
2. Нагревательный элемент необходимо охлаждать, чтобы вернуть актюатор в исходное положение, а значит тепло должно быть рассеяно в окружающую среду. Это естественно занимает некоторое количество времени и ограничивает быстродействие.
- Введение
- 1. Микроактюаторы
- 2. Законы пропорциональной миниатюризации
- 3. Критерии оценки микроактюаторов
- 4. Трение и износ
- 5. Различные типы микроактюаторов
- 6. Электростатические актюаторы
- 7. Магнитные актюаторы
- 8. Пьезоэлектрические актюаторы
- 9. Гидравлические актюаторы
- 10. Тепловые актюаторы
- 11. Изготовление МЭМС
- 12. Материалы для МЭМС
- 13. Технологии производства МЭМС
- Аннотация дисциплины «Надежность радиоэлектронных средств»
- Тепловое проектирование радиоэлектронных средств
- «Проектирование и технология радиоэлектронных средств»
- Аннотация дисциплины «Теоретические основы конструирования и надежности радиоэлектронных средств»
- Аннотация дисциплины «Тепломассообмен в радиоэлектронных средствах»
- Аннотация дисциплины «Теоретические основы технологии радиоэлектронных средств»
- Компьютерные технологии проектирования
- «Технология радиоэлектронных средств»