Pesquisadores da Binghamton University, Pesquisadores da State University of New York descobriram uma maneira de melhorar o desempenho de minúsculos sensores que podem ter implicações de amplo alcance para os dispositivos eletrônicos que usamos todos os dias.

O estudo encontra uma maneira mais confiável de usar atuadores que controlam MEMS (sistemas microeletromecânicos), que são dispositivos microscópicos com peças móveis que muitas vezes são produzidos da mesma forma que a eletrônica.

A equipe de Binghamton descobriu que a combinação de dois métodos de atuação eletrostática - placa paralela e atuadores de levitação - levou a uma linearidade previsível que nenhum desses sistemas oferecia por conta própria.

Esta investigação é financiada por uma bolsa da National Science Foundation conduzida principalmente por Ph.D. o estudante Mark Pallay sob a supervisão do investigador principal Shahrzad (Sherry) Towfighian e do investigador principal Ronald N. Miles, professor associado e distinto professor de engenharia mecânica, respectivamente.

As descobertas da equipe podem ser revolucionárias para a fabricação de microfones, porque com este design o sinal pode ser aumentado o suficiente para que o ruído de fundo da parte eletrônica não seja mais um problema. Mais de 2 bilhões de microfones são produzidos em todo o mundo a cada ano, e esse número está crescendo à medida que mais dispositivos apresentam interação vocal.

"É muito difícil eliminar o ruído eletrônico, "Miles disse." Você ouve um assobio ao fundo. Quando você faz microfones realmente pequenos - que é o que queremos fazer - o ruído é um problema cada vez maior. É cada vez mais um desafio. Este é um caminho para evitar isso e diminuir o ruído. "

Towfighian, que estudou extensivamente MEMS, explicou que os atuadores nos microdispositivos são normalmente apenas duas placas com uma lacuna entre elas. Essas placas se fecham e o aparelho é acionado ao receber uma determinada tensão.

É difícil ajustar esse tipo de atuador, mas adicionar dois eletrodos nas laterais das placas cria um efeito de levitação que simultaneamente os afasta e permite um melhor controle sobre o dispositivo.

"Combinando os dois sistemas, podemos nos livrar da não linearidade, "ela disse." Se você der alguma voltagem, ele fica a alguma distância e a mantém em uma grande amplitude de movimento. "

Miles disse que a previsibilidade é crucial ao construir atuadores para microfones, que têm sido o foco de suas pesquisas recentes.

"Em um sensor, a vida é muito mais fácil se mover uma unidade e a tensão de saída aumentar em uma unidade, ou algo em proporção à medida que você avança, "disse ele." Em um atuador, você está tentando forçar as coisas, então, se você estiver dando o dobro da voltagem, você quer que ele vá duas vezes mais longe e não quatro vezes mais.

"É como se você tivesse uma régua em que os centímetros variavam de comprimento conforme você subia. Com sensores capacitivos, você tem essas variações estranhas com sensibilidade e saída conforme você sobe na escala. Isso é uma enorme dor de cabeça. "

Quando os pesquisadores de Binghamton começaram seu estudo, eles não sabiam que combinar as duas idéias proporcionaria um resultado tão desejável quanto já foi.

"A mágica - a sorte estúpida - é que as não linearidades se cancelam, "Miles disse." Eles tendem a estar em direções opostas. Podemos mostrar que em um intervalo significativo, eles são lineares.

"Por ter essas duas configurações de eletrodo, fornece mais botões para girar e mais ajustes que você pode fazer aplicando voltagens a diferentes eletrodos. Com uma placa paralela simples, você tem uma voltagem entre eles e não tem muita liberdade de design. Com isso, há mais eletrodos e você tem muito mais controle sobre o design. "

Além das possibilidades de fabricação de microfones - tornando-os menores, melhor e mais barato - Towfighian vê como o novo design do atuador pode ser usado em sua linha de estudo, que inclui giroscópios, acelerômetros, sensores de pressão e outros tipos de interruptores.

“Mostramos esse conceito em um nível básico, mas tem amplas aplicações, "disse ela." Pode melhorar o funcionamento de muitos dispositivos, portanto, o impacto pode ser enorme. "

O estudo, intitulado "Fundindo placa paralela e atuadores de levitação para permitir linearidade e sintonia em MEMS eletrostáticos, "Foi publicado em The Journal of Applied Physics .