УДК 621.3

DOI 10.24411/1683-805X-2019-15012

 

В статье предложена конструкция электромеханических логических элементов на основе шарнирных переключателей, приводимых в действие проволокой из сплава с памятью формы. Проведено их физическое моделирование и тестирование. Логические элементы микроэлектромеханических систем, приводимые в действие электростатическими, пневматическими и электротермическими переключателями, используются в качестве альтернативы традиционным логическим схемам для работы в агрессивных условиях, например ионизирующих излучений и высоких температур. Аналогичное применение находят логические элементы микрооптоэлектромеханических систем на основе электротермических переключателей. В автомобилестроении актуальной задачей является разработка пусковых механизмов для рычажных и стыковочных элементов. Работа исполнительного механизма обусловлена ограничениями и сложностью конструкции конкретного устройства. В настоящей работе предложено решение по упрощению конструкции логических элементов с механическим приводом на основе шарнирных переключателей, приводимых в действие проволокой с памятью формы. Проведена оценка работы шарнирных переключателей с проволокой из сплава с памятью формы путем расчета минимального тока, необходимого для срабатывания проволочного механизма без задержки переключения, с учетом переходных процессов при переключении режимов ВКЛ/ВЫКЛ для статического входа. Рассмотрены функциональные возможности базовых электромеханических логических элементов с шарнирным переключателем на основе проволоки с памятью формы.

Ключевые слова: сплав с памятью формы, переключатель ВКЛ/ВЫКЛ, шарнирный переключатель, электромеханический, логические элементы

 

Structural design and realization of electromechanical logic elements using shape memory alloy wire actuator

This paper presents the design, physical modelling and testing of electromechanical logic elements using shape memory alloy (SMA) wire actuated hinged beam switches. Microelectromechanical system logic devices actuated by electrostatic, pneumatic and electrothermal actuation mechanisms are used as alternatives to the conventional logic systems for harsh operating conditions such as ionizing radiations and high temperature. Microoptoelectromechanical system logic device actuated by electrothermal cantilevers can be used in the same applications. Mechanical logic units using linkages and joints in automobiles require an appropriate actuation mechanism. The actuation mechanism used in each case is inherent to typical limitations and design complexity. This work contributes to the evolution of the mechanical logic design architecture to present simplicity to the logic system, involving SMA actuated hinged beam switches. The performance of the SMA hinged beam switch is evaluated by assessing the minimum current required for the actuation of the SMA to reduce the switching delay; also the switching transients during ON and OFF are observed for a static input. The functionality of basic electromechanical logic elements composed using SMA hinged beam switch is verified.

Keywords: shape memory alloy, ON/OFF switching, hinged beam based configuration, electromechanical, logic elements

 

 

M. Geetha, K. Dhanalakshmi  Расчет и проектирование электромеханических логических элементов с использованием проволоки из сплава с памятью формы // Физ. мезомех. - 2019. - Т. 22. - № 5. - С. 92-101