Aktuator Termiczny.pdf

(606 KB) Pobierz
Sprawozdanie
Podstawy Mikro Elektro‐
Mechanicznych Systemów
PMEMS - laboratorium
Aktuator termiczny
Prowadzący : dr inż. Zbigniew Gulbinowicz
Jarosław Nowak
Beata Dąbrowa
Luiza Trzaska
1. Cel ćwiczenia
Celem ćwiczenia było zamodelowanie aktuatora termicznego oraz poznanie jego właściwości
i maksymalnych odkształceń.
2. Zasada działania aktuatora termicznego
Aktuator termiczny generuje ruch w wyniku zjawiska rozszerzalności cieplnej materiału z
jakiego został wykonany. Zwiększenie temperatury elementu powoduje jego odkształcenie.
Aktuatory tego typu wykonywane są zwykle z domieszkowanych kryształów kwarcu lub metali o
odpowiedniej rozszerzalności termicznej.
W trakcie ćwiczenia zamodelowaliśmy aktuator wykonany z aluminium (współczynnik
rozszerzalności cieplnej równy 23.2*10
-6
) i stali (współczynnik rozszerzalności równy 12.3*10
-6
).
Następnie wyznaczyliśmy maksymalny promień ugięcia aktuatora pod wpływem przyłożonej
temperatury, oraz wykres pokazujący zależność odkształcenia od temperatury.
3. Maksymalny promień zwierciadła:
Poniżej znajduje się wykres przedstawiający ugięcie zwierciadła w zależności od temperatury.
Największe odkształcenie przedstawia linia znajdująca się na najwyższej pozycji w wykresie.
Odczytana wielkość to około
0,2 ∗ 10
−4
����.
Natomiast cięciwa, którą odczytamy z osi X jest równa
10 ∗ 10
−4
����.
Procentowe ugięcie względem cięciwy wynosi 2%
A
C
B
K
Promień krzywizny można wyznaczyć za pomocą prostych
zależności oraz twierdzenia Pitagorasa.
Odcinek |BC| = 10*10
-4
co odczytujemy z wykresu.
R
R
O
d
d
Zatem |KC| = 5*10
-4
a
a
Odcinek |KA| = 0,2*10
-4
t
t
a
a
Promień wyznaczamy z twierdzenia Pitagorasa:
:i
:i
m
m
R
2
=|KC|
2
+ |KO|
2
a
a
Wartość |KO| = R - |KA|
g
g
Podstawiając |IO| oraz wykorzystując wzory skróconego mnożenia otrzymujemy
e
e
/j
/j
R
2
= |KC|
2
+ R
2
– 2R|KA| + |KA|
2
p
p
e
e
g
g
;
;
b
b
a
a
s
s
e
e
6
6
Po uproszczeniu otrzymujemy
|��������|
����
+ |��������|
����
���� =
����|��������|
Podstawiając wartości liczbowe otrzymujemy:
(0,2
2
+ 5
2
) ∗ 10
−8
���� =
= 62,6 ∗ 10
−4
����
−4
2 ∗ 0,2 ∗ 10
4. Wnioski
- ugięcie jest bardzo małe: 2% względem cięciwy
- aktuatory termiczne są wykorzystywane przy regulacji mikroluster, które z kolei są
wykorzystywane w róznych dziedzinach m.in. w medycynie jako mikroendoskopy lub w
transmisji światłowodowej.
- przyłożenie niewielkiej temperatury do pręta ze stali czy aluminium powoduje jego
wydłużenie o wartość ΔL. Konstrukcja aktuatora z ćwiczenia spowodowała iż obiekt wygiął się
o pewną wartość promienia R

Plik z chomika:

Inne pliki z tego folderu:

Inne foldery tego chomika:

Zgłoś jeśli naruszono regulamin