本發(fā)明涉及微機(jī)電系統(tǒng)技術(shù)領(lǐng)域，特別是涉及一種位移放大結(jié)構(gòu)、微機(jī)電系統(tǒng)及微機(jī)電系統(tǒng)的控制方法。

背景技術(shù)：

能夠產(chǎn)生大位移的微機(jī)電系統(tǒng)結(jié)構(gòu)具有廣泛的用途，例如用于激光開關(guān)，光纖可變光學(xué)衰竭器，光學(xué)開關(guān)等。由于微機(jī)電系統(tǒng)器件本質(zhì)特征上尺寸小，這種高效的機(jī)械位移放大結(jié)構(gòu)在許多應(yīng)用領(lǐng)域是至關(guān)重要的。

若干微機(jī)電系統(tǒng)位移放大結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)已經(jīng)有公開的報(bào)道。然而這些設(shè)計(jì)對(duì)實(shí)際應(yīng)用仍有不足之處。一種是用靜電制動(dòng)的位移放大只能產(chǎn)生小于200微米的位移，而且為了達(dá)到這樣的位移，需要一個(gè)非常高的電壓去產(chǎn)生所需的作用力。另一種是可用低電壓來驅(qū)動(dòng)的熱致驅(qū)動(dòng)放大器，然而，傳統(tǒng)的熱致驅(qū)動(dòng)微機(jī)電系統(tǒng)放大器也只能產(chǎn)生10-12微米的位移。

市場(chǎng)需要這樣一種微機(jī)電系統(tǒng)，可以在小的芯片封裝內(nèi)產(chǎn)生大于500微米的位移。因此，有必要開發(fā)一種新的微機(jī)電系統(tǒng)結(jié)構(gòu)，可以在一個(gè)小的芯片內(nèi)產(chǎn)生超過500微米的位移，而且可以以非常低的成本來生產(chǎn)。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的是提供一種位移放大結(jié)構(gòu)、微機(jī)電系統(tǒng)及微機(jī)電系統(tǒng)的控制方法，以解決上述現(xiàn)有技術(shù)存在的問題，通過設(shè)置新的位移放大結(jié)構(gòu)，并將該位移放大結(jié)構(gòu)與微機(jī)電系統(tǒng)相結(jié)合，從而使得微機(jī)電系統(tǒng)能夠?qū)崿F(xiàn)較大位移的放大效果，與此同時(shí)還能夠降低生產(chǎn)成本。

為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明提供了如下方案：本發(fā)明提供一種位移放大結(jié)構(gòu)，包括第一橫梁、第二橫梁及運(yùn)動(dòng)擋板，所述第二橫梁與所述第一橫梁平行設(shè)置，所述第一橫梁的前端與結(jié)構(gòu)框架相固定，所述第二橫梁的前端與運(yùn)動(dòng)制動(dòng)器相連接，所述第一橫梁的尾端與所述第二橫梁的尾端相平齊，且所述第一橫梁的尾端與所述第二橫梁的尾端均與所述運(yùn)動(dòng)擋板相固定連接。

可選的，所述運(yùn)動(dòng)擋板的形狀為圓形、橢圓形或多邊形，所述第一橫梁與所述第二橫梁均采用彈性材料。

一種微機(jī)電系統(tǒng)，包括上述的一種位移放大結(jié)構(gòu)，還包括結(jié)構(gòu)框架及運(yùn)動(dòng)制動(dòng)器，所述結(jié)構(gòu)框架內(nèi)分為制動(dòng)區(qū)域和響應(yīng)區(qū)域，所述制動(dòng)區(qū)域的兩內(nèi)側(cè)壁上固定安裝有對(duì)稱的第一電極和第二電極，所述運(yùn)動(dòng)制動(dòng)器位于所述制動(dòng)區(qū)域內(nèi)，且所述運(yùn)動(dòng)制動(dòng)器的兩端分別與所述第一電極和第二電極相連接，所述位移放大結(jié)構(gòu)位于所述響應(yīng)區(qū)域內(nèi)，所述第一橫梁的前端與所述響應(yīng)區(qū)域的框架相連接。

可選的，所述結(jié)構(gòu)框架還包括有固定結(jié)合區(qū)，所述固定結(jié)合區(qū)位于所述制動(dòng)區(qū)域與所述響應(yīng)區(qū)域之間，所述第一橫梁的前端與所述固定結(jié)合區(qū)相連接固定。

可選的，所述運(yùn)動(dòng)制動(dòng)器的位移的驅(qū)動(dòng)方式是熱膨脹、壓電驅(qū)動(dòng)、磁力驅(qū)動(dòng)或靜電力驅(qū)動(dòng)。

可選的，所述運(yùn)動(dòng)制動(dòng)器為V形或角形，其頂點(diǎn)部分的內(nèi)角的范圍值為120-180度，所述第二橫梁與所述頂點(diǎn)部分相連接。

可選的，所述運(yùn)動(dòng)制動(dòng)器包括一個(gè)或多個(gè)平行的V形橫梁。

可選的，所述運(yùn)動(dòng)制動(dòng)器中包括電致熱材料。

可選的，所述運(yùn)動(dòng)制動(dòng)器沿所述第二橫梁軸線方向的位移范圍為25-50微米，所述運(yùn)動(dòng)擋板沿所述第二橫梁垂直方向的位移范圍為500-1000微米。

一種微機(jī)電系統(tǒng)的控制方法，應(yīng)用于對(duì)前述的一種微機(jī)電系統(tǒng)進(jìn)行的控制，其特征在于：

將電壓施加到所述第一電極及所述第二電極上，從而引起所述運(yùn)動(dòng)制動(dòng)器沿所述第二橫梁的軸線方向進(jìn)行移動(dòng)，推動(dòng)所述第二橫梁的尾端產(chǎn)生位移；

其中，隨著所述第二橫梁的移動(dòng)，所述第一橫梁與所述第二橫梁之間產(chǎn)生差分位移，致使所述運(yùn)動(dòng)擋板沿著所述第二橫梁的垂直方向移動(dòng)，從而實(shí)現(xiàn)所述微機(jī)電系統(tǒng)中位移的放大操作。

本發(fā)明相對(duì)于現(xiàn)有技術(shù)取得了以下技術(shù)效果：

本發(fā)明通過設(shè)置新的位移放大結(jié)構(gòu)，并將該位移放大結(jié)構(gòu)與微機(jī)電系統(tǒng)相結(jié)合，對(duì)電極施加電壓，運(yùn)動(dòng)制動(dòng)器移動(dòng)，并使第二橫梁產(chǎn)生位移，從而在第一橫梁與第二橫梁之間的差分位移的作用下，致使運(yùn)動(dòng)擋板產(chǎn)生豎直方向的位移，將運(yùn)動(dòng)制動(dòng)器的橫向位移通過運(yùn)動(dòng)擋板在豎直方向進(jìn)行放大，同時(shí)該位移放大結(jié)構(gòu)，其結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，加工方便，降低了生產(chǎn)成本。

附圖說明

為了更清楚地說明本發(fā)明實(shí)施例或現(xiàn)有技術(shù)中的技術(shù)方案，下面將對(duì)實(shí)施例中所需要使用的附圖作簡(jiǎn)單地介紹，顯而易見地，下面描述中的附圖僅僅是本發(fā)明的一些實(shí)施例，對(duì)于本領(lǐng)域普通技術(shù)人員來講，在不付出創(chuàng)造性勞動(dòng)性的前提下，還可以根據(jù)這些附圖獲得其他的附圖。

圖1為本發(fā)明位移放大結(jié)構(gòu)的整體結(jié)構(gòu)示意圖；

圖2為本發(fā)明微機(jī)電系統(tǒng)的整體結(jié)構(gòu)示意圖；

圖3為本發(fā)明微機(jī)電系統(tǒng)的立體結(jié)構(gòu)示意圖；

其中，1第一橫梁；2第二橫梁；3運(yùn)動(dòng)擋板；4結(jié)構(gòu)框架；5運(yùn)動(dòng)制動(dòng)器；6第一電極；7第二電極；8制動(dòng)區(qū)域；9響應(yīng)區(qū)域；10固定結(jié)合區(qū)。

具體實(shí)施方式

下面將結(jié)合本發(fā)明實(shí)施例中的附圖，對(duì)本發(fā)明實(shí)施例中的技術(shù)方案進(jìn)行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實(shí)施例僅僅是本發(fā)明一部分實(shí)施例，而不是全部的實(shí)施例?；诒景l(fā)明中的實(shí)施例，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員在沒有做出創(chuàng)造性勞動(dòng)前提下所獲得的所有其他實(shí)施例，都屬于本發(fā)明保護(hù)的范圍。

本發(fā)明的目的是提供一種位移放大結(jié)構(gòu)、微機(jī)電系統(tǒng)及微機(jī)電系統(tǒng)的控制方法，以解決上述現(xiàn)有技術(shù)存在的問題，通過設(shè)置新的位移放大結(jié)構(gòu)，并將該位移放大結(jié)構(gòu)與微機(jī)電系統(tǒng)相結(jié)合，從而使得微機(jī)電系統(tǒng)能夠?qū)崿F(xiàn)較大位移的放大效果，與此同時(shí)還能夠降低生產(chǎn)成本。

為使本發(fā)明的上述目的、特征和優(yōu)點(diǎn)能夠更加明顯易懂，下面結(jié)合附圖和具體實(shí)施方式對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步詳細(xì)的說明。

請(qǐng)參考圖1-3，其中，圖1為本發(fā)明位移放大結(jié)構(gòu)的整體結(jié)構(gòu)示意圖；圖2為本發(fā)明微機(jī)電系統(tǒng)的整體結(jié)構(gòu)示意圖；圖3為本發(fā)明微機(jī)電系統(tǒng)的立體結(jié)構(gòu)示意圖。

實(shí)施例一

如圖1所示，本實(shí)施例提供一種位移放大結(jié)構(gòu)，包括第一橫梁1、第二橫梁2及運(yùn)動(dòng)擋板3，第二橫梁2與第一橫梁1平行設(shè)置，第一橫梁1的前端與結(jié)構(gòu)框架4相固定，第二橫梁2的前端與運(yùn)動(dòng)制動(dòng)器5相連接，第一橫梁1的尾端與第二橫梁2的尾端相平齊，且第一橫梁1的尾端與第二橫梁2的尾端均與運(yùn)動(dòng)擋板3相固定連接。

運(yùn)動(dòng)制動(dòng)器5的移動(dòng)，使第二橫梁2產(chǎn)生位移，從而在第一橫梁1與第二橫梁2之間存在差分位移，在該差分位移的作用下，致使運(yùn)動(dòng)擋板3產(chǎn)生豎直方向的位移，將運(yùn)動(dòng)制動(dòng)器5的橫向位移通過運(yùn)動(dòng)擋板3在豎直方向進(jìn)行放大。

實(shí)施例二

如圖1所示，本實(shí)施例提供一種位移放大結(jié)構(gòu)，在實(shí)施例一的基礎(chǔ)上，本實(shí)施例中的位移放大結(jié)構(gòu)還具有以下特點(diǎn)：

運(yùn)動(dòng)擋板3的形狀為圓形、橢圓形或多邊形，所述第一橫梁1與所述第二橫梁2均采用彈性材料，例如硅。

實(shí)施例三

如圖2-3所示，本實(shí)施例提供一種微機(jī)電系統(tǒng)，包括實(shí)施例一或?qū)嵤├械奈灰品糯蠼Y(jié)構(gòu)，還包括結(jié)構(gòu)框架4及運(yùn)動(dòng)制動(dòng)器5，結(jié)構(gòu)框架4內(nèi)分為制動(dòng)區(qū)域8和響應(yīng)區(qū)域9，制動(dòng)區(qū)域8的兩內(nèi)側(cè)壁上固定安裝有對(duì)稱的第一電極6和第二電極7，運(yùn)動(dòng)制動(dòng)器5位于制動(dòng)區(qū)域8內(nèi)，且運(yùn)動(dòng)制動(dòng)器5的兩端分別與第一電極6和第二電極7相連接，位移放大結(jié)構(gòu)位于響應(yīng)區(qū)域9內(nèi)，第一橫梁1的前端與響應(yīng)區(qū)域9的框架相連接。

其中結(jié)構(gòu)框架4、第一橫梁1、第二橫梁2及運(yùn)動(dòng)擋板3均為一體構(gòu)造。

將電壓施加到第一電極6及第二電極7上，從而引起運(yùn)動(dòng)制動(dòng)器5沿第二橫梁2的軸線方向進(jìn)行移動(dòng)，推動(dòng)第二橫梁2的尾端產(chǎn)生位移；

其中，隨著第二橫梁2的移動(dòng)，第一橫梁1與第二橫梁2之間產(chǎn)生差分位移，致使運(yùn)動(dòng)擋板3沿著第二橫梁2的垂直方向移動(dòng)，從而實(shí)現(xiàn)微機(jī)電系統(tǒng)中位移的放大操作。

實(shí)施例四

如圖2-3所示，本實(shí)施例提供一種微機(jī)電系統(tǒng)，在實(shí)施例三的基礎(chǔ)上，本實(shí)施例中的微機(jī)電系統(tǒng)，還具有以下特點(diǎn)：

結(jié)構(gòu)框架4還包括有固定結(jié)合區(qū)10，固定結(jié)合區(qū)10位于制動(dòng)區(qū)域8與響應(yīng)區(qū)域9之間，第一橫梁1的前端與固定結(jié)合區(qū)10相連接固定。

結(jié)構(gòu)框架4、第一橫梁1、第二橫梁2、運(yùn)動(dòng)擋板3、運(yùn)動(dòng)制動(dòng)器5、均設(shè)置在同一平面上。

運(yùn)動(dòng)制動(dòng)器5的位移的驅(qū)動(dòng)方式是熱膨脹、壓電驅(qū)動(dòng)、磁力驅(qū)動(dòng)或靜電力驅(qū)動(dòng)。

運(yùn)動(dòng)制動(dòng)器5為V形或角形，其頂點(diǎn)部分的內(nèi)角的范圍值為120-180度，第二橫梁2與頂點(diǎn)部分相連接。

運(yùn)動(dòng)制動(dòng)器5包括一個(gè)或多個(gè)平行的V形橫梁。

運(yùn)動(dòng)制動(dòng)器5的材質(zhì)為混合材料，其中包括有電致熱材料，能夠吸收電極產(chǎn)生的熱量，能夠使運(yùn)動(dòng)制動(dòng)器5產(chǎn)生一定程度的熱膨脹。

運(yùn)動(dòng)制動(dòng)器5沿第二橫梁2軸線方向的位移范圍為25-50微米，運(yùn)動(dòng)擋板3沿第二橫梁2垂直方向的位移范圍為500-1000微米。

綜上所述，本發(fā)明公開的微機(jī)電系統(tǒng)中的位移放大結(jié)構(gòu)，能夠響應(yīng)于運(yùn)動(dòng)制動(dòng)器5的微小的位移，而使運(yùn)動(dòng)擋板3產(chǎn)生一個(gè)放大的位移，第二橫梁2軸向的移動(dòng)使兩個(gè)平行的相鄰橫梁產(chǎn)生差動(dòng)軸運(yùn)動(dòng)，這兩個(gè)橫梁的一端與運(yùn)動(dòng)擋板3相連，第二橫梁2的另一端連接到V形的運(yùn)動(dòng)制動(dòng)器5上，而第一橫梁1的另一端被固定在結(jié)構(gòu)框架4上。

本發(fā)明中應(yīng)用了具體個(gè)例對(duì)本發(fā)明的原理及實(shí)施方式進(jìn)行了闡述，以上實(shí)施例的說明只是用于幫助理解本發(fā)明的方法及其核心思想；同時(shí)，對(duì)于本領(lǐng)域的一般技術(shù)人員，依據(jù)本發(fā)明的思想，在具體實(shí)施方式及應(yīng)用范圍上均會(huì)有改變之處。綜上所述，本說明書內(nèi)容不應(yīng)理解為對(duì)本發(fā)明的限制。