나노바이오 디지털 구동기
페이지 정보
- 용어
- 디지털 구동기
- 요약
- 디지털 방식으로 발생되는 출력을 이용하여 고정도의 출력을 발생하는 구동기
- 참고문헌
- - R. Yeh, R.A. Conant, and K.S.J. Pister, “Mechanical Digital-to-Analog Converters”, Proc, 10th Int. Conf. Solid-State Sensors and Actuators (Transducers '99), pp 998-1001. (1999)
- H. Toshiyoshi, D. Kobayashi, M. Mita, G. Hashiguchi, and H. Fujita, “Mic - 분류
- 나노바이오 > 나노바이오시스템
본문
디지털 구동기는 전기적으로 변조된 아날로그 신호에 의해 구동기를 구동하는 종래의 구동장치와는 달리, 기계적 멈춤 장치를 이용하는 기계적인 입력 변위를 만들어 내어 고정도의 구동을 가능케 하는 미소구동시스템을 말한다.기존의 미소동력장치에서는 원하는 만큼의 미소에너지를 나타내는 신호(주로 마이크로프로세서에 의한 디지털 신호)를 입력받아, 전기적 변조기를 통하여 전기적인 아날로그 신호로 변환하여, 이 아날로그 신호에 비례하여 아날로그 미소동력기가 작동하여 원하는 미소에너지를 출력하는 방식으로 동작한다. 그러나 이러한 방식으로 고정도 미소에너지를 얻기 위하여서는 전기적 신호에 섞인 오차에 의해 미소에너지의 크기가 영향을 받는다는 문제점이 있다. 예를 들어, 우리가 다루는 미소에너지가 구동변위일 경우에 일반적으로 10 V의 전기적 신호에 섞이는 잡음의 하한은 1~10 mV인데 반하여, 10 V의 신호를 이용하여 1 mm 범위와 1 nm의 정도를 가지는 구동변위를 제어하기 위해서는 10 μV까지 전압을 제어하여야 하므로, 현재의 기술로 도달하기 어려운 점이 존재한다.
디지털 구동기는 입력 신호의 크기에 상관없이 일정한 구동거리를 출력하는 특성을 가지고 있고, 이를 전기 신호의 영향을 받지 않는 기계적으로 이루어진 변조기에 의하여 변조하므로 구동장치의 구동출력은 전기적 신호에 영향을 받지 않게 된다. 따라서, 디지털 구동기는 전기적 잡음에 의해 영향을 받지 않고 기계적 잡음에 의한 영향만을 받게 되는데 미소영역에서는 기계적인 신호의 잡음이 전기적인 신호의 잡음보다 더 작음으로 디지털 구동기는 종래의 구동장치와는 달리 고정도 구동의 실현이 가능해진다.
디지털 구동기의 구동 방식에는 정전, 압전, 전자기, 열팽창, 상변화 등이 있으며, 그림의 정전형 디지털 구동기는 정전기를 이용한 동력 발생기로, 두개의 전극에 서로 반대의 전하가 모여 있을 경우, 그것이 서로 당기는 힘이 생기는 것을 이용하게 되는데, 이 때 움직이는 구조물에 멈춤 장치를 놓으면 그 위치까지 디지털의 입력 변위를 얻을 수 있게 된다. 또한, 그림에서와 같이 디지털 입력 변위 발생 구동기와 스프링을 직/병렬로 연결한 기계적 변조기를 연결하면 다양한 크기의 디지털 출력 변위를 얻을 수 있는 디지털-아날로그 변위 변환 구동기를 구성할 수 있게 된다.
