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臺灣博碩士論文加值系統

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研究生:顧成麟
研究生(外文):Chen - Ling Ku
論文名稱:大位移梳狀致動器設計及回授控制
論文名稱(外文):Design and Feedback Control of Comb drive Actuator for a large Displacement
指導教授:陳榮順陳榮順引用關係
指導教授(外文):Rongshun Chen
學位類別:碩士
校院名稱:國立清華大學
系所名稱:動力機械工程學系
學門:工程學門
學類:機械工程學類
論文種類:學術論文
論文出版年:2004
畢業學年度:92
語文別:中文
論文頁數:53
中文關鍵詞:梳狀致動器靜電式致動器大位移梳狀致動器
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在微機電系統的研究領域中,利用致動元件在不同環境中來完成特定目的是其特點之一,而在這些微機電系統之元件中,有效的致動方式一直是主要的研究方向之一,而其使用靜電力做為驅動方式的梳狀致動器更是許多產品所採用。其主要的原因便是靜電力容易控制,不易受環境因素的影響,且可與積體電路互相整合成一個系統。
本論文的目的是以系統的角度來改善梳狀致動器的最大位移量,由於微機電元件是利用半導體製程來製作元件結構,但因為製程本身的參數誤差,使得製作過程中無法做出完全對稱的電極,導致當致動器行進距離增加時,隨著驅動端電極間重疊的範圍的增加,所產生的垂直與平行於行進方向的靜電力也愈來愈大。此時,驅動端的側向靜電力使元件受到扭轉,導致可移動電極會與固定電極接觸,其結果阻礙致動器之行進,因此限制了元件之最大位移量。本文利用另一組電極所產生的靜電力做補償,降低側向靜電力,利用這種方式可以在不增加元件的尺寸面積下去改善致動元件可行進的距離。此外,再根據定位系統所需,分別設計感測訊號電路及訊號準位電路,完成系統的電子電路部份,最後使用個人電腦利用LabView撰寫人機介面及控制器程式以實現整個系統。
目錄
摘要…………………………………………………………………………Ⅰ
誌謝………………………………………………………………………Ⅱ
目錄…………………………………………………………………………Ⅲ
圖表目錄……………………………………………………………………Ⅴ
第一章 緒論…………………………………………………………………1
1.1 背景與動機…………………………………………………………1
1.2 文獻回顧…………………………………………………………2
1.3 本文大綱…………………………………………………………7
第二章 系統架構與設計考量 ……………………………………………9
2.1 致動器元件分析 …………………………………………………9
2.1.1梳狀致動器最大行進距離分析……………………………9
2.1.2 梳狀致動器結構改良………………………………………14
2.1.3 補償電極靜電力分析………………………………………16
2.1.4 元件設計與製程……………………………………………19
2.1.5致動器元件結構共振組態模擬……………………………23
2.2介面電路設計………………………………………………………24
2.2.1電容量測電路設計…………………………………………25
2.2.2系統介面電路設計…………………………………………28
2.3系統程式設計………………………………………………………32
第三章 結果與討論………………………………………………………36
3.1致動器位移及電荷密度模擬………………………………………36

3.2 元件製程結果……………………………………………………42
3.3電路模擬及量測結果………………………………………………44
3.3.1 電容量測電路模擬…………………………………………44
3.3.2 補償電極選擇電路量測……………………………………48
3.4系統程式設計………………………………………………………49
第四章 結論………………………………………………………………51
參考文獻:……………………………………………………………………52
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