SPRAWOZDANIE

PMEMS

LABORATORIUM

Mikrozwierciadło

Poniedziałek 10:15-12:00

Wykonali:

• Dorosz Monika

• Filipczuk Karol

• Kowalska Patrycja

• Nagórski Damian

POLITECHNIKA WARSZAWSKA

WYDZIAŁ INŻYNIERII PRODUKCJI

Warszawa 2015

1. CEL ĆWICZENIA

Celem ćwiczenia było badanie odkształceń mikrozwierciadła pod wpływem naprężeń spowodowanych zmianami temperatury (wskutek zmian napięcia). Do badań użyliśmy oprogramowania Comsol, w którym zbudowaliśmy model mikrolustra zbudowanego z połączenia stali i aluminium oraz wyznaczyliśmy maksymalny promień ugięcia aktuatora pod wpływem przyłożonej temperatury.

1. ZASADA DZIAŁANIA MIKROZWIERCIADEŁ UCHYLNYCH

Występują dwie pozycje robocze ON lub OFF. Podanie napięcia do elektrody sterującej powoduje odchylenie mikrozwierciadła do poziomu (OFF). Odjęcie napięcia sterującego powoduje opadnięcie mikrozwierciadła do pionu (ON). Mikrozwierciadła są ustawione pod kątem 45 stopni. W stanie włączenia mikrozwierciadło jest idealnie w pionie. Wykazują możliwość krzyżowania wiązek świetlnych ze względu na brak interferencji fal w wolnej przestrzeni.

1. PRZEBIEG ĆWICZENIA

Ćwiczenie polegało na zamodelowaniu mikrolustra w porgramie Comsol, a następnie sprawdzeniu w symulacji jak zmienia się jego wychylenie w zależności od przyłożonego napięcia. Uzyskane dane zostały przedstawione na wykresie.

Na podstawie powyższych można łatwo określić promień zwierciadła:

|OS| = R − |OC|

|OS|² + |OB|² = R²

R² − 2 * R * |OC| + |OC|² + |OB|² = R²

2 * R * |OC| = |OC|² + |OB|²

$$R = \frac{{|OC|}^{2} + {|OB|}^{2}}{2*\left| \text{OC} \right|}$$

Dla naszych danych :
AB = 0, 13 * 10⁻⁴m

Oraz OC =  10⁻³m

Mamy R= ok. 10mm

Przykładowy wykres wychylenia zwierciadła od napięcia jest nieliniowy, co widać poniżej. Otrzymane dane zgadzają się ze spodziewaną charakterystyką.

1. WNIOSKI

• Dużym uproszczeniem jest zamodelowanie mikrozwierciadła jednak w pełni wystarczającym do poznania jego budowy i właściwości. Wraz z potrzebą zwiększenia dokładności należy przeprowadzić bardziej szczegółową analizę deformacji lub wykonać prototyp.

• Wraz ze wzrostem naprężenia następuje uniesienie lustra oraz ugięcie w przekroju poprzecznym. Powoduje to zmianę ogniskowej zwierciadła.

• Mikrozwierciadła stosuje się w:

- urządzeniach skanujących takich jak: czytniki kodów paskowych, układy pozycjonowania wiązki laserowej

- skanerach: rezonansowych, galwanometrycznych

- w aparaturze medycznej takiej jak np. mikroendoskopy.

• Dzięki małej bezwładności mikrozwierciadeł stosowanych w skanerach możliwe jest otrzymanie:

– wysokiej szybkości działania

– precyzyjnego pozycjonowania

– małych fluktuacji częstotliwości

– dokładnego skanowania