ระบบเครื่องกลไฟฟ้าจุลภาค

จาก ChulaPedia

ระบบเครื่องกลไฟฟ้าจุลภาค (Micro Electro Mechanical Systems : MEMS)

MEMS

เป็นคำที่ย่อมาจาก Micro Electro Mechanical Systems ซึ่งความหมายโดยทั่วไปหมายถึง ระบบขนาดเล็กตั้งแต่ 1 ไมโครเมตรถึง 1 มิลลิเมตรที่รวมโครงสร้างทางกลและวงจรอิเลกทรอนิกส์เข้าด้วยกันเพื่อใช้เป็นเซนเซอร์และแอคชัวเอเตอร์ โดยผลิตขึ้นด้วยเทคโนโลยีการสร้างระดับไมครอน “Micro fabrication” ซึ่งเป็นกระบวนการเดียวกันกับกระบวนการที่ใช้ในการผลิต IC (Integrated Circuit) และได้นำมาประยุกต์ใช้ในการสร้างระบบเครื่องกลไฟฟ้าจุลภาคนี้ สำหรับงานในยุคแรกเริ่มขึ้นเมื่อประมาณปลายทศวรรษที่ 60 โดยเริ่มจากการสร้าง gold resonating MOS gate structure [1] และเริ่มเป็นที่แพร่หลายในงานด้านอื่น ๆ ต่อมามากขึ้น

ระบบที่มีการนำมาใช้งาน

1. MEMS gyroscope เป็นอุปกรณ์สำหรับการตรวจสอบการเคลื่อนที่และการหมุนของวัตถุซึ่งเป็นชิ้นส่วนที่สำคัญในเครื่องเล่นเกมส์ ถุงลมนิรภัย และโทรศัพท์มือถือ เป็นต้น โดยอุปกรณ์เหล่านี้จะถูกนำไปติดตั้งบนวัตถุที่ต้องการตรวจสอบการเคลื่อนที่ เมื่อวัตถุเกิดการเคลื่อนที่ มวล (proof mass) ของ gyroscope จะเคลื่อนที่เช่นกันแต่เคลื่อนที่ช้ากว่าเนื่องจากความเฉื่อยและทำให้ตำแหน่งของปลายทั้งสองด้านของมวลเปลี่ยนแปลงไป อนึ่งตำแหน่งที่เปลี่ยนไปนี้สามารถวัดได้ด้วยเซนเซอร์แบบตัวเก็บประจุไฟฟ้า (capacitive sensing) ทำให้รู้ค่าความเร่งเชิงเส้นและความเร่งเชิงมุมของการเคลื่อนที่นั้นได้ ข้อดีของ MEMS gyroscope คือมีขนาดเล็กทำให้มีความไวในการตอบสนองสูงและสามารถขยายช่วงความถี่ในการทำงานให้ครอบคลุมความถี่ที่สูงขึ้นได้อีกด้วย

2. Micromirror Device (DMD) ซึ่งเป็นชิปที่ใช้แสดงภาพในโปรเจกเตอร์ และโทรทัศน์ ประกอบด้วยกระจกขนาดเล็กกว่าเส้นผม 5 เท่าจำนวนหลายแสนตัวเรียงกันเป็นรูปร่างสี่เหลี่ยมผืนผ้าโดยกระจกเล็ก ๆ แต่ละอันจะทำหน้าที่ควบคุมความเข้มของแสงในแต่ละพิกเซลเพื่อใช้ในการแสดงภาพโดยการหมุนกระจกเล็ก ๆ เหล่านี้ไปมาด้วยความเร็วสูง ถ้าต้องการแสดงจุดสว่างก็หันกระจกในทิศทางที่แสงสะท้อนจากเครื่องกำเนิดแสงไปตกบนจอภาพก็จะเห็นเป็นแสงสว่างปรากฏขึ้นที่พิกเซลนั้น ในทางตรงกันข้าม เมื่อกระจกหมุนไปในทิศทางอื่นทำให้แสงสะท้อนจากกระจกไปตกนอกจอภาพทำให้พิกเซลนั้นมืดไป โดยลักษณะของชิป DMD

อาจารย์ผู้ดูแลบทความ อ. ดร.อลงกรณ์ พิมพ์พิณ และ อ. ดร.วีระยุทธ ศรีธุระวานิช อาจารย์ประจำภาควิชาวิศวกรรมเครื่องกล

ผู้รับผิดชอบบทความ ศูนย์การสื่อสารนานาชาติแห่งจุฬาฯ