عام طور پر، ایکچیویٹر میکانی اجزاء کو حرکت دینے یا کنٹرول کرنے کے لیے توانائی کا ذریعہ استعمال کرتا ہے۔ یہ اکثر مختلف مشینوں میں پائے جاتے ہیں۔ الیکٹرک موٹرز . کئی سالوں سے، مختلف قسم کے مکینیکل آلات کو چھوٹا کیا گیا ہے، حالانکہ اس طریقہ کار کو عام طور پر فرد کے بہت چھوٹے اجزاء کی ضرورت ہوتی ہے۔ 21 ویں صدی میں، مائیکرو ایکچیویٹر تیار کیے گئے جہاں صنعتی عمل جیسے مائیکرو مشیننگ اور لتھوگرافی بنیادی طور پر مائیکرو ایکچیویٹر بنانے کے لیے استعمال ہوتے ہیں۔ یہ مضمون ایک جائزہ پر بحث کرتا ہے۔ microactuato r - ایپلی کیشنز کے ساتھ کام کرنا۔
Microactuator کی تعریف
ایک مائکروسکوپک سروومیکنزم جو نظام یا کسی اور میکانزم کے آپریشن کے لیے توانائی کی پیمائش اور ترسیل کے لیے استعمال کیا جاتا ہے اسے مائیکرو ایکچیویٹر کہا جاتا ہے۔ ایک عام ایکچیویٹر کی طرح، ایک مائیکرو ایکچیویٹر کو ان معیارات پر پورا اترنا ہوتا ہے جیسے تیز سوئچنگ، بڑا سفر، زیادہ درستگی، کم بجلی کی کھپت، وغیرہ۔ یہ ایکچیویٹر مختلف سائز میں دستیاب ہیں جو ملی میٹر سے مائکرو میٹر تک مختلف ہوتے ہیں، لیکن ایک بار پیک کیے جانے کے بعد وہ حاصل کر سکتے ہیں۔ سینٹی میٹر میں پورا سائز،
ایک بار جب ٹھوس چیزوں کی مکینیکل حرکت پیدا ہو جاتی ہے، تو پھر ان ایکچیوٹرز کی مخصوص نقل مکانی نینو میٹر سے ملی میٹر تک ہوتی ہے۔ اسی طرح، ان ایکچیوٹرز کے لیے پیدا ہونے والے عام بہاؤ کی شرحیں picoLiter یا منٹ سے لے کر مائیکرو لیٹر یا منٹ کی رینجز تک ہوتی ہیں۔ Microactuator خاکہ ذیل میں دکھایا گیا ہے۔
مائیکرو ایکچوایٹر کی تعمیر
مندرجہ ذیل اعداد و شمار تین تھرمل مائیکرو ایکچیویٹر کے ڈیزائن بائیو میٹریل ایکچیویٹر، بینٹ-بیم ایکچیویٹر اور فلیکسچر ایکچیویٹر دکھاتے ہیں۔ تھرمل کا ڈیزائن ایکچیوٹرز ایک ہی مواد کے ساتھ ہم آہنگی ہے جسے جھکا ہوا بیم یا V-shaped کہا جاتا ہے۔
دو مادّی ایکچیویٹر میں مختلف تھرمل ایکسپینشن گتانکوں کے ساتھ مواد شامل ہوتا ہے اور ایک بائمیٹالک تھرموسٹیٹ کے برابر کام کرتا ہے۔ جب بھی درجہ حرارت ایکچیویٹر میں سرایت شدہ ہیٹر کی وجہ سے تبدیل ہوتا ہے، مائیکرو ایکچیویٹر درجہ حرارت کے اندر تغیر سے وابستہ توسیع کے اندر تغیر کی وجہ سے حرکت کر سکتا ہے۔
مڑی ہوئی بیم ایکچوایٹر میں زاویہ دار ٹانگیں شامل ہوتی ہیں جو ایک بار گرم ہونے پر پھیلنے میں مددگار ہوتی ہیں اور قوت اور نقل مکانی کی پیداوار فراہم کرتی ہیں۔ لچکدار ایکچیویٹر غیر متناسب ہے جس میں ایک گرم بازو اور ایک ٹھنڈا بازو شامل ہے۔ ان ایکچیوٹرز میں غیر متناسب ٹانگیں شامل ہیں جو ایک بار گرم ہونے پر تفریق پھیلنے کی وجہ سے سطح پر جھک جاتی ہیں۔
Microactuator کا کام کرنا
مائیکرو ایکچوایٹر کا کام کرنے والا اصول سیالوں یا ٹھوس چیزوں کی مکینیکل حرکت پیدا کرنا ہے جہاں یہ حرکت توانائی کی ایک شکل کو دوسری توانائی میں تبدیل کر کے پیدا ہوتی ہے جیسے تھرمل، برقی مقناطیسی، یا برقی سے حرکت پذیر اجزاء کی حرکی توانائی (K.E) میں۔ زیادہ تر ایکچیوٹرز کے لیے، قوت پیدا کرنے کے مختلف اصول استعمال کیے جاتے ہیں جیسے پیزو اثر، بائی میٹل اثر، الیکٹرو سٹیٹک قوتیں اور شکل میموری اثر۔ ایک عام ایکچیویٹر کی طرح، ایک مائیکرو ایکچیویٹر کو ان معیارات پر پورا اترنا ہوتا ہے جیسے تیز سوئچنگ، بڑا سفر، زیادہ درستگی، کم بجلی کی کھپت وغیرہ۔
مکینیکل ایکچیویٹر میں پاور سپلائی، ٹرانزیکشن یونٹ، ایکچیوٹنگ عنصر، اور آؤٹ پٹ ایکشن شامل ہے۔
- بجلی کی فراہمی الیکٹریکل کرنٹ/وولٹیج ہے۔
- ٹرانسڈکشن یونٹ پاور سپلائی کی صحیح شکل کو فعال عنصر کے اعمال کی ترجیحی شکل میں تبدیل کرتا ہے۔
- فعال عنصر ایک جزو یا مواد ہے جو بجلی کی فراہمی کے ذریعے حرکت کرتا ہے۔
- آؤٹ پٹ ایکشن عام طور پر ایک مقررہ حرکت میں ہوتا ہے۔
مائیکرو ایکچوایٹر کی اقسام
Microactuators مختلف اقسام میں دستیاب ہیں جن پر ذیل میں بحث کی گئی ہے۔
- تھرمل مائیکرو ایکٹیویٹر
- MEMS مائیکرو ایکٹیویٹر
- الیکٹروسٹیٹک مائیکرو ایکچوایٹر
- پیزو الیکٹرک
تھرمل مائیکرو ایکٹیویٹر
تھرمل مائیکرو ایکٹیویٹر ایک معیاری جزو ہے جو مائیکرو سسٹم میں استعمال ہوتا ہے۔ یہ اجزاء جول ہیٹنگ کے ذریعے برقی طور پر چلتے ہیں بصورت دیگر لیزر کا استعمال کرکے آپٹیکل طور پر چالو ہوجاتے ہیں۔ یہ ایکچیوٹرز ایم ای ایم ایس ڈیزائنز میں استعمال ہوتے ہیں جن میں نانوپوزیشنرز اور آپٹیکل سوئچز شامل ہیں۔ تھرمل مائیکرو ایکچیوٹرز کے بنیادی فوائد میں بنیادی طور پر کم آپریٹنگ وولٹیجز، قوت کی زیادہ پیداوار، اور الیکٹرو سٹیٹک ایکچیوٹرز کے مقابلے میں آسنجن کی ناکامیوں کا کم خطرہ شامل ہیں۔ ان ایکچیوٹرز کو زیادہ طاقت کی ضرورت ہوتی ہے اور ٹھنڈک کے اوقات میں ان کی سوئچنگ کی رفتار محدود ہوتی ہے۔
ان مائیکرو ایکچیوٹرز کو ڈیزائن اور جانچنے کے لیے وسیع پیمانے پر کام کرنا پڑتا ہے۔ لہٰذا یہ مائیکرو ایکچویٹرز مختلف مائیکرو فیبریکیشن طریقوں جیسے سلیکون آن انسولیٹر پروسیسنگ اور سطح کی مائیکرو مشیننگ کے ساتھ ڈیزائن کیے گئے ہیں۔ مائیکرو ایکچیوٹرز کی ایپلی کیشنز میں بنیادی طور پر ٹیون ایبل امپیڈینس آر ایف نیٹ ورکس، مائیکرو ریلے، انتہائی درست طبی آلات اور بہت کچھ شامل ہے۔
MEMS مائیکرو ایکٹیویٹر
MEMS مائیکرو ایکٹیویٹر ایک قسم کا مائیکرو الیکٹرو مکینیکل سسٹم ہے اور اس کا بنیادی کام توانائی کو حرکت میں بدلنا ہے۔ یہ ایکچیوٹرز مائکرو میٹر کے طول و عرض کے ساتھ برقی اور مکینیکل اجزاء کو جوڑتے ہیں۔ لہذا، ان ایکچیوٹرز کے ذریعہ حاصل کردہ عام حرکات مائکرو میٹر ہیں۔ MEMS مائیکرو ایکچویٹرز بنیادی طور پر مختلف ایپلی کیشنز جیسے الٹراسونک ایمیٹرز، آپٹیکل بیم ڈیفلیکشن مائیکرو مرر اور کیمرہ فوکس سسٹم میں استعمال ہوتے ہیں۔ لہذا اس قسم کے مائیکرو ایکچیوٹرز کو بنیادی طور پر ایک کنٹرول شدہ انحراف پیدا کرنے کے لیے استعمال کیا جاتا ہے۔
الیکٹروسٹیٹک مائیکرو ایکچوایٹر
ایک مائیکرو ایکچیویٹر ڈرائیونگ یونٹ جو الیکٹرو اسٹاٹک فورس کے ذریعے چلائے جاتے ہیں اسے الیکٹرو اسٹیٹک مائیکرو ایکچوایٹر کہا جاتا ہے۔ الیکٹرو اسٹیٹک مائیکرو ایکچیویٹر اپنی اعلی کثافت، چھوٹے سائز، کم بجلی کی کھپت اور تیز رفتاری کی وجہ سے کمپیوٹنگ سسٹمز اور آپٹیکل سگنل پروسیسنگ کے اندر سب سے اہم بلڈنگ بلاک بن رہا ہے۔ عام طور پر، ان نظاموں کے اندر آپریشن کے اصول کو الیکٹرو اسٹیٹک پرکشش توانائی کے طور پر بیان کیا جا سکتا ہے جو میکانکی انقلاب، تبدیلی یا آئینے کی پلیٹ کی خرابی کا باعث بنتی ہے، مرحلے، طاقت، یا روشنی کی شہتیر کی سمت کو کنٹرول کرتی ہے جب یہ کسی خالی جگہ یا میڈیم میں منتقل ہوتی ہے۔
اس قسم کے مائیکرو ایکچیویٹر میں، ہر ڈرائیونگ یونٹ میں لہر نما الیکٹروڈز شامل ہوتے ہیں جہاں یہ الیکٹروڈ الیکٹرو سٹیٹک فورس کے ذریعے ایک دوسرے سے کھینچے اور موصل ہوتے ہیں۔ اس قسم کی ایکچیویٹر کی اخترتی بنیادی طور پر الیکٹرو اسٹاٹک قوت، بیرونی قوت اور ساخت کی لچک پر منحصر ہوتی ہے۔
اس ایکچیویٹر کی حرکت کا محض FEM (محدود عنصری طریقہ) کے ذریعے تجزیہ کیا گیا تھا اور اس ایکچیویٹر کے میکرو ماڈل کو اس کی حرکت کی تصدیق کے لیے من گھڑت بنایا گیا تھا۔ لہذا، اس بات کی تصدیق کی گئی کہ ایکچیویٹر کی ظاہری تعمیل کو فیڈ بیک کنٹرول سسٹم کے ذریعے کیپسیٹو ڈسپلیسمنٹ سینسنگ اور الیکٹرو سٹیٹک ڈرائیونگ کے ذریعے کنٹرول کیا جا سکتا ہے۔
پیزو الیکٹرک مائیکرو ایکچوایٹر
Piezoelectric microactuators بہت مشہور ہیں اور اکثر مختلف شعبوں میں استعمال ہوتے ہیں۔ یہ پیزو الیکٹرک عناصر کو ایک دوسرے کے اوپر لگا کر ڈیزائن کیا گیا ہے۔ ایک بار جب ان عناصر کے دونوں اطراف کو وولٹیج دے دیا جائے تو وہ پھیل سکتے ہیں۔ لیکن اس کا ایک پیچیدہ ڈھانچہ ہے لہذا اسے جمع کرنا پیچیدہ ہے۔ پیزو الیکٹرک مائیکرو ایکچیویٹر کو مختلف سروو کنٹرول سسٹمز میں استعمال کیا جاتا ہے تاکہ ممکنہ طور پر انتہائی درست پوزیشننگ اور معاوضہ فراہم کیا جا سکے۔
کے بارے میں جاننے کے لیے براہ کرم اس لنک کو دیکھیں پیزو الیکٹرک ایکچوایٹر .
فائدے اور نقصانات
دی مائیکرو ایکٹیوٹرز کے فوائد مندرجہ ذیل شامل ہیں.
- تھرمل مائیکرو ایکچیوٹرز کے فوائد کم آپریٹنگ وولٹیجز ہیں، قوت کی پیداوار زیادہ ہے، اور الیکٹرو اسٹاٹک ایکچیوٹرز کے مقابلے میں چپکنے والی ناکامیوں کے لیے کم حساسیت ہے۔
- مائیکرو ایکچویٹرز چھوٹے سائز میں دستیاب ہیں، کم بجلی کی کھپت اور تیز رسپانس سسٹم کے ساتھ۔
دی مائیکرو ایکٹیوٹرز کے نقصانات مندرجہ ذیل شامل ہیں.
- تھرمل مائکرو ایکٹیوٹرز کو زیادہ طاقت کی ضرورت ہوتی ہے۔
- تھرمل مائیکرو ایکٹیوٹرز کی سوئچنگ کی رفتار ٹھنڈک کے اوقات سے محدود ہے۔
Microactuator ایپلی کیشنز
مائیکرو ایکچیوٹرز کے استعمال میں درج ذیل شامل ہیں۔
- Microactuator ایک چھوٹا سا فعال آلہ ہے جو سیالوں/ٹھوس کی مکینیکل حرکت پیدا کرنے کے لیے استعمال ہوتا ہے۔ یہاں حرکت توانائی کی ایک شکل کو دوسری شکل میں بدل کر پیدا ہوتی ہے۔
- لیب آن اے چپ اور امپلانٹیبل ڈرگ ڈیلیوری سسٹمز کے لیے مائیکرو فلائیڈکس میں مائیکرو ایکچویٹرز لاگو ہوتے ہیں۔
- یہ ایک مائیکروسکوپک سروومیکنزم ہے جو کسی دوسرے نظام/میکانزم کے آپریشن کے لیے ایک ناپے گئے توانائی کو منتقل اور سپلائی کرتا ہے۔
- پروجیکٹر اور ڈسپلے کے لیے چھوٹے آئینے بنانے کے لیے مائکرو ایکچویٹرز کا استعمال کیا جاتا ہے۔
- MEMS مائیکرو ایکچویٹرز بنیادی طور پر مختلف ایپلی کیشنز میں استعمال ہوتے ہیں جیسے الٹراسونک ایمیٹرز، کیمرہ فوکس سسٹم اور آپٹیکل بیم ڈیفلیکشن مائیکرو مرر۔
- الیکٹرک مائیکرو ایکٹیویٹر کے ذریعہ تیار کردہ قوت کو بنیادی طور پر دلچسپی کے مواد کے اندر میکانکی خرابی پیدا کرنے کے لئے استعمال کیا جاتا ہے۔
اس طرح، یہ سب کے بارے میں ہے Microactuator کا ایک جائزہ جو روایتی ٹول کے کاموں کو میکروورلڈ کے اندر انجام دینے کے قابل ہے، تاہم، وہ سائز میں بہت چھوٹے ہیں اور زیادہ درستگی کی اجازت دیتے ہیں۔ مائیکرو ایکچیو ایٹر کی مثالوں میں بنیادی طور پر ٹورسنل مائیکرو مررز کے ساتھ اکٹھا ایک آپٹیکل میٹرکس سوئچ شامل ہے جو الیکٹرو سٹیٹک فورس کے ذریعے چلایا جاتا ہے، مائیکرو ایکچیویٹر جو مائیکرو ویو اینٹینا سکیننگ کے لیے استعمال ہوتا ہے، پتلی فلم میموری الائے والا مائیکرو ایکچیویٹر اور سکریچ ڈرائیو مائیکرو ایکچیوٹرز کے ساتھ 3 جہتی مائکرو اسٹرکچر خود اسمبلی۔ یہاں آپ کے لیے ایک سوال ہے، MEMS کیا ہے؟
