загрузка...
загрузка...
На головну

MEMS-джерела живлення для портативних пристроїв

«== Попередня стаття | наступна стаття ==>

Одне з нових і перспективних напрямків - використання MEMS для створення паливних елементів і генераторів харчування, які призначаються для портативних електронних приладів майбутніх поколінь (CD-програвачі, цифрові камери, персональні цифрові секретарі). Досить сказати, що на цю тему на конференції IEEE в лютому минулого року було представлено понад 200 доповідей.

Корпорація Toshiba випускає паливний елемент з прямим використанням метанолу на базі MEMS ємністю 140 см3, з вихідною потужністю 1 Вт, розрахований на 20 год роботи. Мікронасос був розроблений для підкачки газів і рідин і для підтримки споживаної потужності і розмірів в прийнятних межах. У конструкції використовується полімерний мембранний електролітичний вузол з катодом і анодом для виконання функцій паливного елемента. Кожен електрод має каталітичний і газодифузійний шар. Розміри пристрою приблизно відповідають габаритам звичайного стільникового телефону.

Великий інтерес викликала спільна розробка потужного генератора живлення зусиллями розробників Технологічних інститутів штатів Массачусетс і Джорджія. Ця технологія заснована на мікромеханічними MEMS-структурі з використанням постійного магніту. Генератори представляють собою трифазні, осьові, синхронні машини. При цьому кожен з них складається з багатополюсного статора з поверхневою намотуванням і ротора на базі постійного магніту. Мікромеханічні витки з малими зазорами між провідниками і з геометрією змінної ширини служать ключовими елементами, що забезпечують високу щільність потужності. При швидкості обертання 120 тисяч об. / Хв генератор продемонстрував перетворення механічної енергії в електричну на рівні 2,6 Вт. Пов'язаний з трансформатором і випрямлячем генератор забезпечує на постійному струмі потужність 1,1 Вт на резистивної навантаженні. Для випадку активної машини з габаритними розмірами 9,5 мм (зовнішній діаметр), 5,5 мм (внутрішній діаметр), 2,3 мм (товщина) це відповідає потужності 10 МВт / м3. Розробники вважають, що такого роду MEMS-генератори можуть забезпечити потужність від 10 до 100 Вт. Вони також вважають, що генерування електричної потужності на даному рівні створює передумови для створення масштабованих пристроїв з використанням постійних магнітів для практичних застосувань. Подібні електричні генератори можуть приводитися в дію різними первинними джерелами, включаючи потік рідини, стиснений газ або невеликі двигуни внутрішнього згоряння, наприклад, газові турбіни мікронних розмірів.

Розробники з Массачусетського технологічного інституту спільно з линкольновской лабораторією створили електроквазістатіческій індукційний турбінний електрогенератор. При саморезонірующем порушення була досягнута вихідна потужність 192 МВт. Генератор складається з п'яти кремнієвих шарів, сплавлених при 700 град. Статор являє собою структуру з оксідноплатінового електрода, сформованого на поглибленому острівці оксиду, а ротор - це тонка плівка з слаболегірованних полікремнію, розташованого також на острівці оксиду. Генерування потужності обмежується внутрішніми і зовнішніми ємностями, тому для досягнення більш високих рівнів потужності необхідно моделювання.

Новий підхід, запропонований співробітниками Каліфорнійського технологічного інституту, полягає в використанні MEMS-матриць рідинних роторних електретних генераторів харчування. Ці пристрої являють собою конденсатори статичного заряду, покриті тефлоном, з зазорами, заповненими повітрям і рідкими крапельками, які переміщуються при вібрації. При переміщенні рідини між зазоромі на конденсаторі генерується результуюча напруга, в той час як дзеркальний заряд перерозподіляється на електроді відповідно до положення крапельок.

MEMS також перспективні для випуску інструментів на допомогу створення мініатюрних паливних елементів і каталітичних хімічних мікрореактори. Один з інструментів є пасивний мікрорегулятор для контролю потоку газу в мініатюрних паливних елементах.

3 Мікроелектромеханічні виконавчі механізми

Мікроактюатори, робота яких заснована на зворотному ефекті (прикладається напруга викликає невеликі переміщення кремнієвих структур), сьогодні використовуються, наприклад, для точного підстроювання магнітних головок. Останні зазвичай відповідають за виявлення сигналів в накопичувачах на магнітних дисках. При цьому істотно підвищується щільність інформації "доріжка на дюйм", або tpi (track per inch), а отже, і ємність самого накопичувача.

Є і ще цілий ряд успішних MEMS-виробів, таких, як головки мікроструйний принтерів, гіроскопи, датчики тиску, які сотнями мільйонів поставляються медичної та автомобільної промисловості. Назвемо ще цифрові проектори високого дозволу, побудовані на основі MEMS-масивів мікродзеркал. За останні роки вдалося досягти помітних успіхів у виготовленні моторів, насосів і затискачів, сенсорів тиску і усунення - безлічі самих різних за призначенням механічних агрегатів, настільки малих, що їх не видно неозброєним оком.

Що лежить в основі будь-якого проектора DLP (Digital Light Processing) технологія цифрової обробки світла базується на розробках корпорації Texas Instruments, що створила новий тип формувача зображення на основі MEMS. Ще в 1987 р винайдене Ларрі Хорнбека (Larry J. Hornbeck) цифрове мультізеркальное пристрій DMD (Digital Micromirror Device) завершило десятирічні дослідження Texas Instruments в області мікромеханічних деформуються дзеркальних пристроїв. Суть відкриття полягала у відмові від гнучких дзеркал на користь матриці жорстких дзеркал, що мають всього два стійких стану. DMD-кристал - це матриця високої точності, що здійснює цифрове перетворення світла (рисунок 1).

Малюнок 3.1 - Сучасна технологія DMD-матриці (A - DMD-кристал; B, C, D - осередки оперативної пам'яті (SRAM))

DMD-кристал по суті являє собою напівпровідникову мікросхему статичної оперативної пам'яті (SRAM), кожна клітинка якої (точніше, її вміст) визначає положення одного з безлічі (від декількох сотень тисяч до мільйона і більше) розміщених на поверхні підкладки мікродзеркал розміром 16х16 мкм. Як і керуюча осередок пам'яті, мікродзеркал має два стани, що відрізняються напрямком повороту дзеркальної площини навколо осі, що проходить по діагоналі дзеркала.

За допомогою масиву мікроскопічних дзеркал формується промінь, причому кожне таке дзеркало відповідає одному пікселю світла в проектованому зображенні. У поєднанні з цифровим сигналом, джерелом світла і проекційним об'єктивом ці дзеркала забезпечують найвищу якість відтворення відео та графічних зображень.

«== Попередня стаття | наступна стаття ==>

Читайте також:

властивості надпровідників

Електронний парамагнітний резонанс (ЕПР)

пропріоцептори

Класифікації рецепторів Рецептори

Пристрої формування і стиснення складних сигналів на ПАР

Графен

Електронно і іонно-стимульовані процеси на поверхні твердих тіл

Приклади застосувань ССМ-77

Обробка інформації в перемикальних ядрах і провідних шляхах сенсорної системи. Латеральне гальмування.

Інкапсульовані рецептори іннервуються

Повернутися в зміст: фізичні явища

Всі підручники

© om.net.ua