'হ্যাপটিক' শব্দটি গ্রীক থেকে উদ্ভূত এবং এর অর্থ 'ধারণ' বা 'অনুভব করা'। প্রকৌশল ক্ষেত্রে, এটি স্পর্শ ব্যবহারের কৌশলকে বোঝায়। ইলেকট্রনিক সিস্টেমে,স্পর্শ সাধারণত মানব-মেশিন মিথস্ক্রিয়া উন্নত করার জন্য ডিভাইসে সংহত শক্তি বা স্পর্শ প্রতিক্রিয়া প্রক্রিয়া বর্ণনা করতে ব্যবহৃত হয়.
প্রকৌশল দৃষ্টিকোণ থেকে, স্পর্শ প্রতিক্রিয়া সাধারণত যান্ত্রিক actuators মাধ্যমে অর্জন করা হয়। এই actuators নিয়ন্ত্রিত কম্পন, আন্দোলন, বা শক্তি উৎপন্ন করতে পারেন,যার মধ্যে রয়েছে এক্সসেন্ট্রিক রোটারি ম্যাস (ইআরএম) মোটর, রৈখিক রেজোনেন্ট অ্যাকুয়েটর (এলআরএ) এবং পিজো ইলেক্ট্রিক উপাদান, যা বাস্তব জগতে চাপ, ওজন এবং পৃষ্ঠের টেক্সচার মত শারীরিক সংবেদন অনুকরণ করতে পারে। স্পর্শকাতর মোডালগুলিকে একত্রিত করে,স্পর্শকাতর প্রযুক্তি চাক্ষুষ এবং শ্রবণ সংকেত পরিপূরক করে, ডিজিটাল ইন্টারফেসকে আরও স্বজ্ঞাত এবং প্রতিক্রিয়াশীল করে তোলে।এটি এমন অ্যাপ্লিকেশনগুলির জন্য বিশেষভাবে গুরুত্বপূর্ণ যা সঠিক ইনপুট বৈধতা বা নিমজ্জন ব্যবহারকারীর অভিজ্ঞতা প্রয়োজনভার্চুয়াল অবজেক্ট ম্যানিপুলেশন সহ।
উন্নত ইন্টারঅ্যাকশনের ক্রমবর্ধমান চাহিদা একাধিক ক্ষেত্রে স্পর্শ প্রযুক্তির প্রয়োগকে ত্বরান্বিত করেছে।ভোক্তা ইলেকট্রনিক্সের গেম কন্ট্রোলার এবং টাচস্ক্রিন থেকে শুরু করে গাড়ির ড্যাশবোর্ডে ফিডব্যাক কন্ট্রোলার এবং স্বাস্থ্যসেবায় অস্ত্রোপচার সিমুলেশন পর্যন্তএই নিবন্ধটি স্পর্শীয় প্রতিক্রিয়া সম্পর্কে বিস্তারিত ভূমিকা প্রদান করবে।যার মধ্যে রয়েছে বেসিক টেকনোলজি এবং স্পর্শ প্রযুক্তিতে পাইজো ইলেকট্রিক উপাদান ব্যবহারের সুবিধা.
সাধারণ স্পর্শকাতর অ্যাকচুয়েটর প্রযুক্তি
স্পর্শকাতর actuator একটি ইলেকট্রোমেকানিক্যাল সেন্সর যা বৈদ্যুতিক শক্তিকে যান্ত্রিক গতিতে রূপান্তর করে কম্পন, স্থানচ্যুতি বা চাপের মতো স্পর্শকাতর সংবেদন তৈরি করে।এই actuator স্পর্শ প্রতিক্রিয়া সিস্টেমের কার্যকরী কোর, যা ব্যবহারকারীর ইন্টারফেসে সুনির্দিষ্ট শারীরিক প্রতিক্রিয়া অর্জন করতে পারে।
স্পর্শীয় সিস্টেমের জন্য একাধিক অ্যাক্টিভেশন কৌশল উপলব্ধ রয়েছে, যার প্রত্যেকটির নিজস্ব অনন্য কাজ নীতি এবং পারফরম্যান্স বৈশিষ্ট্য রয়েছেঃ
পাইজো ইলেকট্রিক অ্যাকচুয়েটরগুলি একটি বাহ্যিক বৈদ্যুতিক ক্ষেত্রের কার্যকলাপের অধীনে যান্ত্রিক বিকৃতি এবং দোলনা তৈরি করতে পাইজো ইলেকট্রিক উপাদানগুলি ব্যবহার করে, যার ফলে উচ্চ-ফ্রিকোয়েন্সি সরবরাহ করে,ছোট স্থানচ্যুতি, এবং কম বিলম্বিত ফিডব্যাক সংকেত (দয়া করে একই আকাশের পাইজো ইলেকট্রিক উপাদান সিরিজটি দেখুন) ।
এক্সেন্ট্রিক রোটারি ম্যাস (ইআরএম) মোটরটি ডিসি মোটর শ্যাফ্টে ইনস্টল করা এক্সেন্ট্রিক ম্যাস ব্লকগুলির সমন্বয়ে গঠিত। ড্রাইভিংয়ের সময়,একটি ভারসাম্যহীন লোডের ঘূর্ণন সাধারণত নিম্ন ফ্রিকোয়েন্সি কম্পন বাহিনী তৈরি করেএই প্রযুক্তি সাধারণত মোবাইল ডিভাইস এবং কম খরচে অ্যাপ্লিকেশনগুলিতে ব্যবহৃত হয়।
ইলেক্ট্রোঅ্যাক্টিভ পলিমার (ইএপি) অ্যাক্টিভেশনগুলি একটি বৈদ্যুতিক ক্ষেত্রের কার্যকলাপের অধীনে প্রসারিত বা সংকুচিত ডায়েলেক্ট্রিক পলিমারগুলি ব্যবহার করে। এই ধরণের উপাদান মসৃণ এবং নমনীয় গতি বক্ররেখা তৈরি করতে পারে,কিন্তু সাধারণত উচ্চতর ড্রাইভিং ভোল্টেজ প্রয়োজন.
একটি রৈখিক রেজোনেন্ট actuator (LRA) এর কাজ নীতি একটি বৈদ্যুতিন চৌম্বকীয় ক্ষেত্র ব্যবহার করে একটি একক অক্ষ বরাবর একটি চৌম্বকীয় ব্লক ড্রাইভ করা হয়।রেজোনেন্স ফ্রিকোয়েন্সিতে এলআরএ টিউন করা আরও দক্ষ এবং দ্রুত প্রতিক্রিয়া সময় দিকনির্দেশক প্রতিক্রিয়া প্রদান করতে পারে.
ভয়েস কয়েল অ্যাকচুয়েটর (ভিসিএ) লরেন্টজ ফোর্সের নীতি ব্যবহার করে, যার অর্থ একটি চৌম্বকীয় ক্ষেত্রে স্থগিত একটি কয়েল বর্তমানের কার্যক্রমের অধীনে রৈখিকভাবে চলবে।ভিসিএ ব্রডব্যান্ডে কাজ করে এবং সঠিকভাবে প্রশস্ততা এবং ফ্রিকোয়েন্সি নিয়ন্ত্রণ করতে পারে.
প্রতিটি প্রকারের actuator এর জন্য ফ্রিকোয়েন্সি রেসপন্স, শক্তি দক্ষতা, ইন্টিগ্রেশন জটিলতা এবং ফিডব্যাক আনুগত্যের মধ্যে একটি ট্রেড অফ প্রয়োজন।নির্দিষ্ট পছন্দ লক্ষ্য অ্যাপ্লিকেশন উপর নির্ভর করে - এটা পোষাকযোগ্য ডিভাইসের মধ্যে সূক্ষ্ম স্পর্শকাতর সংকেত কিনাএআর/ভিআর ইন্টারফেসে, অথবা গাড়ির টাচস্ক্রিনে শক্তিশালী ফিডব্যাক।
স্পর্শীয় ফিডব্যাকের মধ্যে পাইজো ইলেকট্রিক উপাদানগুলির প্রাথমিক জ্ঞান
পাইজো ইলেকট্রিক এফেক্ট বলতে বোঝায় যান্ত্রিক চাপের সাপেক্ষে কিছু উপাদানগুলিতে বৈদ্যুতিক চার্জ উৎপন্ন হয়। গুরুত্বপূর্ণ বিষয় হল এই ঘটনাটি বিপরীতমুখীঃযখন এই উপকরণগুলিতে একটি বৈদ্যুতিক ক্ষেত্র প্রয়োগ করা হয়, পরিমাপযোগ্য যান্ত্রিক বিকৃতি ঘটে। এই বিপরীতমুখী বৈশিষ্ট্যটি স্পর্শযোগ্য ফিডব্যাক সিস্টেমে ব্যবহৃত পাইজো ইলেকট্রিক actuators এর মৌলিক কাজ নীতি।
স্পর্শকাতর অ্যাপ্লিকেশনগুলিতে, পাইজো ইলেকট্রিক উপাদানগুলি মূলত ইনপুট ভোল্টেজের উপর ভিত্তি করে মাইক্রো স্কেল স্থানচ্যুতি বা কম্পন তৈরির জন্য বিপরীত প্রভাব দ্বারা চালিত হয়। তাদের দ্বি-দিকের প্রকৃতির কারণে,এই উপাদানগুলি শক্তি বা চাপ সেন্সর হিসাবেও কনফিগার করা যেতে পারে, স্পর্শ সংবেদনশীল ইন্টারফেস বা বন্ধ লুপ সিস্টেমে দ্বৈত কার্যকারিতা একীভূত করে।
পাইজো ইলেকট্রিক বন্ডিং ডিভাইস হল একটি সাধারণ actuator কাঠামো যা দুটি বিরোধী পোলারাইজেশনের সাথে দুটি পাইজো ইলেকট্রিক স্তরগুলির সমন্বয়ে গঠিত। যখন একটি ভোল্টেজ প্রয়োগ করা হয়,এক স্তর প্রসারিত হবে যখন অন্য স্তর সঙ্কুচিত হবেএই ধরনের নমনীয় স্থানচ্যুতি উচ্চ নির্ভুলতা এবং স্থানীয় আন্দোলনের প্রয়োজন এমন অ্যাপ্লিকেশনগুলির জন্য খুব উপযুক্ত।
এর বিপরীতে, মাল্টি-লেয়ার পিজো ইলেকট্রিক উপাদানগুলি সমান্তরালভাবে অনেক পাতলা পিজো ইলেকট্রিক স্তরগুলি স্ট্যাক করে, অপারেটিং ভোল্টেজ হ্রাস করার সময় যান্ত্রিক আউটপুট শক্তি উল্লেখযোগ্যভাবে বৃদ্ধি করে।যেখানে আরও বেশি শক্তি বা স্থানচ্যুতি প্রয়োজন, যেমন বড় স্পর্শকাতর পৃষ্ঠ বা সীমিত ভোল্টেজ amplitudes সঙ্গে কম শক্তি এমবেডেড সিস্টেম, এই কাঠামো উল্লেখযোগ্য সুবিধা আছে।
পাইজো ইলেকট্রিক উপাদানগুলির বক্রতা ব্যাপ্তি ইনপুট সিগন্যালের সমানুপাতিক, যার ফলে স্ট্যাটিক পজিশনিং এবং গতিশীল কম্পন বক্ররেখার উচ্চ-রেজোলিউশনের নিয়ন্ত্রণ অর্জন করা যায়।অন্যান্য অনেক ধরনের actuators থেকে ভিন্ন, পাইজো ইলেকট্রিক উপাদানগুলি তাদের অবস্থান এবং ব্যাপ্তি স্বাধীনভাবে সূক্ষ্মভাবে সামঞ্জস্য করতে পারে, যা তাদের সূক্ষ্ম সংকেত পার্থক্য বা কোডিং ফিডব্যাকের প্রয়োজন এমন অ্যাপ্লিকেশনগুলির জন্য অত্যন্ত উপযুক্ত করে তোলে।
পাইজো-ইলেকট্রিক উপাদানগুলির "নমন"
চিত্র ১: পাইজো ইলেকট্রিক উপাদানগুলির "বন্ডিং" (ছবির উৎসঃ একই আকাশ)
স্পর্শকাতর নকশায় পিয়েজো ইলেকট্রিক উপাদানগুলির সুবিধা
স্পর্শযোগ্য ফিডব্যাক সিস্টেমে ব্যবহৃত পিজেওলেকট্রিক উপাদানগুলি দ্রুত, উচ্চ শক্তির যান্ত্রিক স্থানচ্যুতি তৈরি করতে অ্যান্টি পিজেওলেকট্রিক প্রভাব ব্যবহার করে।পাইজো ইলেকট্রিক উপাদানগুলির অন্তর্নিহিত উপাদান বৈশিষ্ট্যগুলি সাধারণত 1 মিলিসেকেন্ডেরও কম প্রতিক্রিয়া সময়কে ফলাফল করে, যা ন্যূনতম বিলম্বের সাথে রিয়েল-টাইম স্পর্শ প্রতিক্রিয়া সক্ষম করে, যা উচ্চ নির্ভুলতা এবং তাত্ক্ষণিক ব্যবহারকারীর প্রতিক্রিয়া প্রয়োজন এমন অ্যাপ্লিকেশনগুলিতে অত্যন্ত গুরুত্বপূর্ণ।
ইআরএম বা এলআরএর মতো ভর চালিত actuators এর বিপরীতে, পাইজো ইলেকট্রিক ডিভাইসগুলি স্থগিতাদেশের উপাদানগুলির ইনার্টি বা অনুরণনের উপর নির্ভর করে না। অতএব,পাইজো ইলেকট্রিক ডিভাইসগুলির কম শক্তি খরচ এবং দ্রুত স্থিতিশীল সময় রয়েছেএই বৈশিষ্ট্যগুলি পাইজো ইলেকট্রিক ডিভাইসগুলিকে ব্যাটারি চালিত বা পোর্টেবল সিস্টেমে সংহত করার জন্য বিশেষভাবে উপযুক্ত করে তোলে যেখানে শক্তি দক্ষতা এবং বাহ্যিক মাত্রা কঠোরভাবে সীমাবদ্ধ।
পাইজো ইলেকট্রিক উপাদানগুলির পাতলা এবং সমতল জ্যামিতিক আকৃতি কমপ্যাক্ট যান্ত্রিক সংহতকরণকে সহজ করে তোলে। অতএব,ইঞ্জিনিয়াররা একক ডিজাইনে একাধিক পিজো ইলেকট্রিক অ্যাকুয়েটরকে এম্বেড করতে পারে যাতে স্পর্শকাতর নেট আউটপুট বা ব্যবহারকারীর ইন্টারফেসে স্পর্শকাতর সংকেতগুলির স্থানিক বিতরণ বিশ্লেষণ অর্জন করতে পারে. টাচপ্যাড, পরিধানযোগ্য ডিভাইস এবং ক্যাপাসিটিভ টাচ স্ক্রিনের মতো অ্যাপ্লিকেশনগুলিতে, এই কনফিগারেশনগুলি গতি, দিকনির্দেশক সংকেত বা চাপ গ্রেডিয়েন্টগুলি সিমুলেট করতে ব্যবহার করা যেতে পারে।
পাইজো ইলেকট্রিক অ্যাকচুয়েটরগুলি ড্রাইভিং সিগন্যাল ফ্রিকোয়েন্সি, ব্যাপ্তি এবং তরঙ্গের আকারের ক্ষেত্রে উচ্চ কনফিগারযোগ্যতা রয়েছে, বিভিন্ন ফিডব্যাক টেক্সচার এবং প্রভাব সমর্থন করে।প্রযুক্তি বিভিন্ন যান্ত্রিক এবং বৈদ্যুতিক ফর্ম প্রস্তাব, কাস্টমাইজড ব্যাসার্ধ, বেধ, নামমাত্র ভোল্টেজ এবং ইনস্টলেশন পদ্ধতি সহ, অটোমোটিভ, মেডিকেল, শিল্প এবং ভোক্তা ইলেকট্রনিক্স বাজারের জন্য কাস্টমাইজড সমাধান সরবরাহ করে।
পাইজো ইলেকট্রিক উপাদানগুলির জন্য নকশা বিবেচনা
পাইজো-ইলেকট্রিক প্রযুক্তির উপর ভিত্তি করে একটি স্পর্শীয় ফিডব্যাক সিস্টেম ডিজাইন করার জন্য নিম্নলিখিত মূল কারণগুলিকে সাবধানে বিবেচনা করা প্রয়োজনঃ
ড্রাইভ ব্লকঃ কার্যকর কম্পন সংক্রমণ নিশ্চিত করার জন্য ধাক্কা রড শক্তিকে ইনার্শিয়াল লোডের সাথে মিলিয়ে নিন।
উপাদান প্রকারঃ ভোল্টেজ, স্থানচ্যুতি এবং আকারের সীমাবদ্ধতার ভিত্তিতে একক স্তর বা বহু-স্তরীয় উপাদান নির্বাচন করুন।
যান্ত্রিক আবরণ পৃষ্ঠঃ নিশ্চিত করুন যে actuator উপলব্ধ স্থান মধ্যে ইনস্টল করা হয়।
অ্যাক্টিভেশন অক্ষঃ উপাদান সেটের উপযুক্ত আকৃতি নির্বাচন করার জন্য গতির দিক নির্ধারণ করুন।
পাওয়ার সাপ্লাই এবং ড্রাইভারঃ সিস্টেমের পাওয়ার সাপ্লাইকে পিজো ইলেকট্রিক ডিভাইসের ক্যাপাসিটিভ লোডের সাথে মিলিয়ে নিন এবং দক্ষ উত্তেজনা অর্জনের জন্য সামঞ্জস্যপূর্ণ ড্রাইভার নির্বাচন করুন।
ফ্রিকোয়েন্সি প্রয়োজনীয়তাঃ সর্বোত্তম স্পর্শ প্রতিক্রিয়া পেতে উপাদানটির রেজোনেন্স ফ্রিকোয়েন্সি বা প্রয়োজনীয় ব্যান্ডউইথ নির্ধারণ করুন।
তাপীয় অবস্থাঃ নিশ্চিত করুন যে পাইজো ইলেকট্রিক উপাদানটির অপারেটিং তাপমাত্রা পরিসীমা সিস্টেমের পরিবেশগত অবস্থার সাথে মিলে যায়।