Campo de la invención La invención se refiere a un relé miniaturizado. La invención se refiere asimismo a diversos usos de relés miniaturizados de acuerdo con la invención.

Estado de la técnica Actualmente hay varias alternativas para la realización de relés miniaturizados, en particular, dentro de la tecnología denominada MEMS (micro electro-mechanical systems-sistemas microelectromecánicos), Microsystems (microsistemas) y/o Micromachines (micromáquinas). En principio pueden clasificarse según el tipo de fuerza o mecanismo de actuación que usan para mover el electrodo de contacto.

Así, se suelen clasificar como relés electrostáticos, magnéticos, térmicos o piezo- eléctricos. Cada uno de ellos tiene sus ventajas e inconvenientes. Sin embargo las técnicas de miniaturización exigen el empleo de tensiones de activación lo más pequeñas posibles y superficies lo más pequeñas posibles. Los relés conocidos en el estado de la técnica tienen diversos problemas para poder avanzar en este sen- tido.

Una forma de reducir la tensión de activación es precisamente incrementar las su- perficies del relé, lo que dificulta su miniaturización, aparte de ser más sensible a la aparición de deformaciones lo que reduce la vida útil y fiabilidad del relé. En los relés electrostáticos, otra solución para disminuir la tensión de activación es reducir mucho el espacio entre los electrodos, o emplear electrodos muy delgados o em- plear materiales especiales, de manera que la fuerza mecánica de recuperación sea muy baja. Sin embargo esto trae consigo otros problemas de enganchamiento, ya que las fuerzas de capilaridad se hacen muy importantes, lo que reduce asimis- mo la vida útil y la fiabilidad de estos relés. Ei empleo de tensiones de activación

elevadas tiene asimismo otros efectos negativos como la ionización de los compo- nentes, el desgaste acelerado debido a los fuertes golpes mecánicos y el ruido eléctrico que genera todo el relé.

Los relés electrostáticos tienen también un problema importante de fiabilidad debido al fenómeno llamado"pull-in", y que consiste en que, superado un cierto umbral de tensión, el electrodo de contacto se mueve acelerándose cada vez más contra el otro electrodo libre. Esto es debido a que conforme se cierra el relé, el condensador que ejerce la fuerza electrostática para este cierre, aumenta mucho su capacidad (y llegaría a infinito si no se pusiera un tope antes). La consecuencia de esto es un desgaste importante de los electrodos debido al elevado campo eléctrico que se genera y al choque debido a la aceleración que ha sufrido el electrodo móvil.

Las soluciones térmicas, magnéticas y piezoeléctricas requieren materiales y pro- cesos de micromecanizado especiales, de forma que se hace difícil y/o costoso integrarlos en dispositivos MEMS más complejos, o en un mismo integrado con circuitería electrónica. Además la solución térmica es muy lenta (es decir, el circuito tarda mucho en cerrarse o abrirse), y consume mucha potencia. La solución mag- nética hace ruido electromagnético, que dificulta mucho más el poder tener circuite- ria electrónica cerca, y requiere elevadas corrientes de pico para su conmutación.

En la presente memoria debe entenderse como relé todo dispositivo apto para abrir y cerrar por lo menos un circuito eléctrico externo, donde por lo menos una de las acciones de apertura y cierre del circuito eléctrico externo se hace mediante una señal electromagnética.

En la presente descripción y reivindicaciones se ha empleado la expresión"punto de contacto"para referirse a superficies de contacto en las que se realiza (o puede realizar) un contacto eléctrico. En este sentido, no se deben interpretar como pun- tos en sentido geométrico, ya que son elementos tridimensionales, sino en sentido eléctrico, como puntos de un circuito eléctrico.

Sumario de la invención La invención tiene por objeto superar estos inconvenientes. Esta finalidad se consi- gue mediante un relé miniaturizado caracterizado porque comprende : - una primera zona enfrentada a una segunda zona, - una primera placa de condensador, - una segunda placa de condensador dispuesta en la segunda zona, donde la se- gunda placa es menor o igual que la primera placa, - un espacio intermedio dispuesto entre la primera zona y la segunda zona, - un elemento conductor dispuesto en el espacio intermedio, el elemento conductor siendo mecánicamente independiente de la primera zona y la segunda zona y sien- do apto para efectuar un desplazamiento a través de espacio intermedio en función de unos voltajes presentes en las primera y segunda placas de condensador, - un primer punto de contacto de un circuito eléctrico, un segundo punto de contacto de circuito eléctrico, donde el primer y ei segundo punto de contacto definen unos primeros topes, donde el elemento conductor es apto para entrar en contacto con los primeros topes y donde el elemento conductor cierra el circuito eléctrico cuando está en contacto con los primeros topes.

Efectivamente el relé de acuerdo con la invención tiene el elemento conductor, es decir el elemento responsable de que se abra y se cierre el circuito eléctrico externo (a través del primer punto de contacto y de segundo punto de contacto), como una pieza suelta capaz de moverse libremente. Es decir no se está empleando la fuerza elástica del material para forzar uno de los movimientos del relé. Ello permite una pluralidad de soluciones diferentes, todas ellas gozando de la ventaja de requerir unas tensiones de activación muy pequeñas y permitiendo unos tamaños de diseño muy pequeños. El elemento conductor está alojado en el espacio intermedio. El espacio intermedio está cerrado por la primera y la segunda zona y por unas pare- des laterales que impiden que el elemento conductor se salga de espacio interme- dio. Al aplicar unos voltajes a la primera y a la segunda placa de condensador se inducen unos repartos de cargas en el elemento conductor que generan unas fuer- zas electrostáticas que consiguen desplazar el elemento conductor en un sentido a

lo largo del espacio intermedio. Mediante diferentes diseños que se detallarán a continuación se puede aprovechar este efecto de diversas maneras.

Adicionalmente, un relé de acuerdo con la invención resuelve asimismo satisfacto- riamente el problema del"pull-in"anteriormente citado.

Otra ventaja adicional del relé de acuerdo ! con la invención es la siguiente : en los relés electrostáticos convencionales, si en una posición determinada se engancha el elemento conductor (lo cual depende mucho, entre otros factores, de la hume- dad) no hay forma de desengancharlo (excepto con una intervención externa, como por ejemplo secándolo) ya que al ser ta fuerza de recuperación elástica, siempre es la misma (depende solamente de la posición) y no se puede aumentar. En cambio, si a un relé de acuerdo con la invención se le engancha el elemento conductor, siempre sería posible desengancharlo a base de aumentar el voltaje.

En función de la geometría del espacio intermedio y del posicionamiento de las pla- cas de condensador se pueden conseguir diversos tipos de relés, con diversas apli- caciones y diversos modos de funcionamiento.

Por ejemplo, el movimiento del elemento conductor puede ser de diversas maneras : - una primera posibilidad es que el elemento conductor pueda moverse a lo largo del espacio intermedio con un movimiento de traslación, es decir, de una forma substancialmente rectilínea (dejando aparte posibles golpes u oscilaciones y/o mo- vimientos provocados por fuerzas externas no previstas y/o indeseadas) entre la primera zona y la segunda zona.

- una segunda posibilidad es que el elemento conductor tenga un extremo substan- cialmente fijo, alrededor del cual pueda rotar el elemento conductor. El eje de rota- ción puede hacer la función de punto de contacto del circuito eléctrico externo y el extremo libre del elemento conductor puede desplazarse entre las primera zona y la segunda zona y hacer o no hacer contacto con otro punto de contacto, en función

de su posición. Como se comentará a continuación, esta solución tiene una serie de ventajas específicas.

- una tercera posibilidad es que el elemento conductor pueda moverse a lo largo del espacio intermedio con un movimiento que es la suma de un movimiento de trasla- ción entre la primera zona y la segunda zona, inducido por las fuerzas electrostáti- cas generadas, y un movimiento perpendicular al anterior, inducido por una fuerza de Coriolis. Posteriormente se describirá con más detalle esta solución.

Ventajosamente el primer punto de contacto está entre la segunda zona y el ele- mento conductor. Ello permite obtener toda una gama de soluciones que se co- mentan a continuación.

Una forma preferente de realización se obtiene cuando la primera placa está en la segunda zona. Alternativamente se puede diseñar el relé de manera que la primera placa esté en la primera zona. En el primer caso se consigue un relé que tiene una menor tensión de activación y una mayor velocidad. Por el contrario, en el segundo caso el relé presenta una velocidad menor, lo cual significa que los golpes que su- fren el elemento conductor y los topes son más suaves, y un consumo de potencia menor. De esta manera se puede elegir una u otra alternativa en función de los re- querimientos específicos en cada caso.

Una forma preferente de realización de la invención se obtiene cuando el segundo punto de contacto se encuentra asimismo en la segunda zona. En este caso se dispone de un relé en el que el elemento conductor realiza el movimiento de trasla- ción substancialmente rectilíneo. Cuando el elemento conductor está en contacto con los primeros topes, es decir con el primer y el segundo punto de contacto del circuito eléctrico, el circuito eléctrico está cerrado, y es posible abrir el circuito eléc- trico mediante diversos tipos de fuerzas, que se detallarán más adelante. Para vol- ver a cerrar el circuito eléctrico, es suficiente con aplicar un voltaje entre la primera placa y la segunda placa del condensador. Ello provoca que el elemento conductor sea atraído hacia la segunda zona, volviendo a contactar con el primer y el segundo punto de contacto.

En el caso que se disponga de la primera placa de condensador en la primera zona y de la segunda placa de condensador en la segunda zona, una forma de conseguir la fuerza necesaria para abrir el circuito citada en el párrafo anterior es mediante la adición de una tercera placa de condensador dispuesta en la segunda zona, donde la tercera placa de condensador es menor o igual que la primera placa de conden- sador, y donde las segunda y tercera placas de condensador son, juntas, mayores que la primera placa de condensador. Con esta distribución la primera placa de condensador está a un lado del espacio intermedio y la segunda y la tercera placas de condensador están al otro lado del espacio intermedio y próximas entre sí. De esta forma se puede forzar el desplazamiento de elemento conductor en ambos sentidos mediante fuerzas electrostáticas y, además, se puede garantizar el cierre de circuito eléctrico externo aunque el elemento conductor quede a un voltaje en principio desconocido, que será forzado por el circuito externo que cierra.

Otra forma preferente de realización de la invención se obtiene cuando el relé com- prende adicionalmente una tercera placa de condensador dispuesta en dicha se- gunda zona y una cuarta placa de condensador dispuesta en dicha primera zona, donde dicha primera placa de condensador y dicha segunda placa de condensador son iguales entre sí, y dicha tercera placa de condensador y dicha cuarta placa de condensador son iguales entre sí. Efectivamente de esta manera, si se desea que el elemento conductor se desplace hacia la segunda zona, se puede aplicar un voltaje a la primera y cuarta placas de condensador, por un lado, y a la segunda o a la tercera placas de condensador, por el otro lado. Dado que el elemento conductor se desplazará hacia el lugar en el que esté la placa de condensador más pequeña, se desplazará hacia la segunda zona. Asimismo se puede conseguir que la placa de condensador se desplace hacia la primera zona aplicando un voltaje a la segun- da y a la tercera placa del condensador y a la primera o a la cuarta placas de con- densador. La virtud de esta solución, respecto de la solución más sencilla única- mente con tres placas de condensador, es que es totalmente simétrica, es decir, se puede conseguir exactamente el mismo comportamiento de relé tanto cuando el elemento conductor se desplaza hacia la segunda zona como cuando se desplaza hacia la primera zona. Ventajosamente las primera, segunda, tercera y cuarta pla-

cas de condensador son todas iguales entre sí, ya que en general es conveniente que el relé presente diversas simetrías en su diseño. Por un lado está la simetría respecto de la primera y la segunda zona, que acaba de ser comentada. Por otro lado es necesario conservar otros tipos de simetría para evitar otros problemas, como por ejemplo problemas de rotaciones o balanceos del elemento conductor que se comentarán más adelante. En este sentido es particularmente interesante que el relé comprenda, adicionalmente, uná quinta placa de condensador dispuesta en la primera zona y una sexta placa de condensador dispuesta en la segunda zo- na, donde la quinta placa de condensador y la sexta placa de condensador son iguales entre sí. Por un lado el incrementar la cantidad de placas de condensador tiene la ventaja de que las dispersiones de fabricación se compensan mejor. Por otro lado las diversas placas se pueden activar independientemente, tanto desde el punto de vista de voltaje aplicado como de momento de activación. Las seis placas de condensador podrían ser todas iguales entre sí o, alternativamente se podrían hacer las tres placas de un mismo lado de tamaños diferentes entre sí. Ello permiti- ría minimizar las tensiones de activación. Un relé que tenga tres o más placas de condensador en cada zona permite conseguir simultáneamente los siguientes obje- tivos : - puede funcionar en los dos sentidos de una forma simétrica, - tiene un diseño que permite la mínima tensión de activación para unas dimensio- nes globales del relé fijas, ya que teniendo dos placas activas en una zona y una placa activa en la otra zona siempre podrán tener áreas distintas, - permite minimizar el consumo de corriente y de potencia, y permite tener un fun- cionamiento más suave del relé, - se puede garantizar la apertura y cierre del relé, independientemente del voltaje que imponga el circuito eléctrico externo al elemento conductor cuando entran en contacto, - si el relé tiene específicamente seis placas de condensador en cada zona, podría cumplir además con el requisito de simetría central que, como se verá más adelante es otra ventaja de interés. Por lo tanto otra forma preferente de realización de la invención se obtiene cuando el relé comprende seis placas de condensador dis- puestas en la primera zona y seis placas de condensador dispuestas en la segunda

zona. Sin embargo, no es imprescindible tener seis placas de condensador en cada zona para conseguir simetría central : es posible conseguirla también, por ejemplo, con tres placas de condensador en cada zona, si bien en este caso se debe renun- ciar a minimizar el consumo de corriente y potencia y a optimizar el funcionamiento "suave"del relé. En general, aumentar la cantidad de placas de condensador en cada zona permite una mayor flexibilidad y versatilidad en el diseño, al mismo tiem- po que permite reducir el efecto de las dispersiones propias de fabricación, ya que las dispersiones de cada una de las placas tenderá a compensarse con las disper- siones de las restantes placas.

Sin embargo no debe descartarse que en determinados casos pueda ser intere- sante provocar deliberadamente la existencia de momentos de fuerza para forzar que el elemento conductor efectúa algún tipo de giro adicionalmente al movimiento de traslación. Ello puede ser interesante, por ejemplo, para vencer posibles engan- ches o rozamientos del elemento conductor con respecto de paredes fijas.

Ventajosamente el relé comprende un segundo tope (o tantos segundos topes co- mo primeros topes haya) entre la primera zona y el elemento conductor. De esta manera se consigue también una simetría geométrica entre la primera zona y la segunda zona. Cuando ei elemento conductor se desplace hacia la segunda zona, lo podrá hacer hasta entrar en contacto con los primeros topes, y cerrará el circuito eléctrico exterior. Cuando el elemento conductor se desplace hacia la primera zona, lo podrá hacer hasta entrar en contacto con el o los segundos topes. De esta mane- ra el recorrido realizado por el elemento conductor es simétrico.

Otra forma preferente de realización de la invención se obtiene cuando el relé com- prende un tercer punto de contacto dispuesto entre la primera zona y el elemento conductor, donde el tercer punto de contacto define un segundo tope, de manera que el elemento conductor cierra un segundo circuito eléctrico cuando está en contacto con el segundo punto de contacto y tercer punto de contacto. En este caso el relé actúa como un conmutador, conectando alternativamente el segundo punto de contacto con el primer punto de contacto y con el tercer punto de contacto.

Una forma de realización particularmente ventajosa del caso anterior se obtiene cuando el elemento conductor comprende una parte cilíndrica hueca que define un eje, en cuyo interior se aloja el segundo punto de contacto, y una parte plana que sale de un lado de la parte cilindrica hueca radialmente y que se extiende en senti- do del eje, donde la parte plana tiene una altura, medida en sentido del eje, que es menor que la altura de la parte cilindrica, medida en sentido del eje. Este caso par- ticular cumple simultáneamente con la circunstancia que el elemento conductor realiza un movimiento de rotación alrededor de uno de sus extremos (ver la"segun- da posibilidad"citada anteriormente). Además, la parte cilíndrica es la que descan- sa sobre unas superficies de apoyo (una a cada extremo del cilindro, y que se ex- tienden entre la primera zona y la segunda zona) mientras que la parte plana sale en voladizo respecto de la parte cilíndrica, ya que tiene una altura menor. Por lo tanto la parte plana no está en contacto con paredes o superficies fijas (excepto el primer y el tercer punto de contacto) y, de esta manera, se reducen las fuerzas de rozamiento y de enganche. Por su parte, el segundo punto de contacto está alojado en la parte interna de la parte cilindrica, y hace la función de eje de giro al mismo tiempo que la función de segundo punto de contacto. Así, se establece una cone- xión eléctrica entre el primer punto de contacto y el segundo punto de contacto o entre el tercer punto de contacto y el segundo punto de contacto. La parte cilindrica hueca define un hueco cilindrico, que siempre presenta una superficie curvada al segundo punto de contacto lo que reduce los riesgos de enganche y las fuerzas de rozamiento.

Otra forma de realización particularmente ventajosa del caso anterior se obtiene cuando el elemento conductor comprende una parte paralelepipédica hueca que define un eje, en cuyo interior se aloja el segundo punto de contacto, y una parte plana que sale de un lado de la parte cilíndrica hueca radialmente y que se extiende en sentido del eje, donde la parte plana tiene una altura, medida en sentido del eje, que es menor que la altura de la parte paralelepipédica, medida en sentido del eje.

Efectivamente, es un caso similar al caso anterior, en el que la parte paralelepipédi- ca define un hueco paralelepipédico. Esta solución puede ser particularmente ven- tajosa en el caso de soluciones muy pequeñas, ya que entonces la capacidad de resolución del procedimiento de fabricación (en particular en el caso de procedi-

mientos fotolitográficos) obliga al empleo de líneas rectas. En ambos casos se debe destacar que la geometría determinante es la geometría del hueco interior y que, de hecho, son posibles diversas combinaciones : - eje (segundo punto de contacto) de sección rectangular y hueco de sección rec- tangular, - eje de sección circular y hueco de sección circular - eje de sección circular y hueco de sección rectangular y viceversa si bien los dos primeros casos son los más interesantes.

Lógicamente, en el caso que las secciones sean rectangulares, debe existir una holgura suficiente entre el eje y la parte paralelepipédica de manera que el ele- mento conductor pueda rotar alrededor del eje. Asimismo en el caso de secciones circulares pueden existir holguras grandes entre el eje y la parte cilindrica, de ma- nera que el movimiento real realizado por el elemento conductor sea una combina- ción de una rotación alrededor de eje y una traslación entre la primera zona y la segunda zona. Debe observarse, además, que también sería posible que el segun- do tope no esté conectado eléctricamente a ningún circuito eléctrico : en este caso se tendría un relé que puede abrir y cerrar un único circuito eléctrico, pero en el cual el elemento conductor se mueve mediante un giro (o mediante un giro combi- nado con una traslación).

Otra forma preferente de realización de la invención se obtiene cuando el relé com- prende un tercer punto de contacto y un cuarto punto de contacto dispuestos entre la primera zona y el elemento conductor, donde el tercer punto de contacto y el cuarto punto de contacto definen unos segundos topes, de manera que el elemento conductor cierra un segundo circuito eléctrico cuando está en contacto con ei tercer punto de contacto y el cuarto punto de contacto. Efectivamente, en este caso el relé puede conectar dos circuitos eléctricos alternativamente.

Ventajosamente cada uno de los conjuntos de las placas de condensador dispues- tas en cada una de las primera zona y segunda zona tiene simetría central respecto

de un centro de simetría, donde dicho centro de simetría está superpuesto al centro de masas de elemento conductor. Efectivamente, cada conjunto de las placas de condensador dispuestas en cada una de las zonas genera un campo de fuerzas sobre el elemento conductor. Si la resultante de este campo de fuerzas tiene un momento no nulo respecto de centro de masas del elemento conductor, el ele- mento conductor no solamente experimentará una traslación, sino que experimenta- rá adicionalmente una rotación alrededor de su centro de masas. En este sentido es conveniente prever que los conjuntos de placas de cada zona tengan simetría central en el caso que no interese esta rotación o, por el contrario, puede ser con- veniente prever que sí exista una asimetría central, en el caso que interese inducir una rotación en el elemento conductor respecto de su centro de masas, por ejemplo para vencer fuerzas de rozamiento y/o de enganche.

Como ya se ha indicado anteriormente, el elemento conductor suele estar física- mente encerrado en el espacio intermedio, entre la primera zona, la segunda zona y unas paredes laterales. Ventajosamente entre las paredes laterales y el elemento conductor existe una holgura que es suficientemente pequeña como para imposibi- litar geométricamente que el elemento conductor entre en contacto simultánea- mente con un punto de contacto de grupo formado por el primer y segundo punto de contacto y con un punto de contacto de grupo formado por el tercer y cuarto punto de contacto. Es decir, se evita que el elemento conductor quede cruzado en el espacio intermedio de tal manera que comunique el primer circuito eléctrico con el segundo circuito eléctrico.

Para evitar enganches y fuerzas de rozamiento elevadas es ventajoso que el ele- mento conductor tenga superficies externas redondeadas, preferentemente que sea cilíndrico o esférico. La solución esférica minimiza las fuerzas de rozamiento y los enganches en todas las direcciones, mientras que la solución cilindrica, con las bases del cilindro encaradas a la primera y segunda zona permite obtener unas fuerzas de rozamiento reducidas con las paredes laterales y unas superficies enca- radas a las placas de condensador que son grandes y eficaces de cara a la gene- ración de las fuerzas electrostáticas. También tiene más superficie de contacto con

los puntos de contacto, lo cual disminuye la resistencia eléctrica que se introduce en el circuito eléctrico conmutado.

Asimismo, en el caso que el elemento conductor presente una cara superior y una cara inferior, que sean perpendiculares al desplazamiento del elemento conductor, y por lo menos una cara lateral, es ventajoso que la cara lateral presente unas bre- ves protuberancias. Estas protuberancias permitirán también reducir los enganches y las fuerzas de rozamiento entre la cara lateral y las paredes laterales del espacio intermedio.

Ventajosamente el elemento conductor es hueco. Ello permite ahorrar masa lo que permite tener inercias menores.

En el caso que el relé disponga de dos placas de condensador (la primera placa y la segunda placa) y que ambas estén en la segunda zona, es ventajoso que la pri- mera placa de condensador y la segunda placa de condensador tengan la misma superficie, ya que de esta forma se obtiene la tensión de activación mínima para una misma superficie total del dispositivo.

En el caso que el relé disponga de dos placas de condensador (la primera placa y la segunda placa) y que la primera placa esté en la primera zona mientras que la segunda placa esté en la segunda zona, es ventajoso que la primera placa de con- densador tenga una superficie que es igual al doble de la superficie de la segunda placa de condensador, ya que de esta forma se obtiene la tensión de activación mínima para una misma superficie total del dispositivo.

Otra forma preferente de realización de un relé de la invención se obtiene cuando una de las placas de condensador hace simultáneamente la función de placa de condensador y de punto de contacto (y, consecuentemente, de tope). Este disposi- tivo permitiría conectar el otro punto de contacto (el del circuito eléctrico externo) a una tensión fija (normalmente VCC o GND) o bien dejarlo en alta impedancia.

La invención tiene asimismo por objeto unos usos preferentes de unos relés de acuerdo con la invención. Aparte de uso como interruptor eléctrico y como conmu- tador eléctrico, el relé de acuerdo con la invención puede ser usado como sensor de diversas magnitudes físicas. En estos casos, la magnitud física que se desea medir ejerce una fuerza para abrir el circuito eléctrico y mediante un determinado voltaje aplicado a las placas de condensador se genera una fuerza que contrarresta a la anterior y se vuelve a cerrar el circuito eléctrico externo (o viceversa, es decir, que sea necesario aplicar un voltaje para mantener el circuito eléctrico abierto mientras que la magnitud física que se desea medir tiende a cerrar el circuito). La determinación de voltaje requerido permite determinar el valor de la magnitud física que se desea medir. En general, la miniaturización permite la inclusión de diversos sensores simultáneamente, lo que hace más fiable la determinación de valor co- rrespondiente. El aumento de fiabilidad es debido a la posibilidad de que estos di- versos sensores midan la misma magnitud, y después se haga un promediado. Una alternativa particularmente ventajosa se obtiene al disponer de un relé de acuerdo con la invención con contactos eléctricos en las dos zonas, es decir 3 ó 4 contactos en total, ya que en este caso puede medirse la magnitud física a determinar a partir de tiempo que transcurre entre que se interrumpe el contacto con el (o los) con- tacto (s) eléctrico (s) en una zona y se establece el contacto eléctrico con el (o los) contacto (s) eléctrico (s) de la otra zona, a tensión constante (o incluso variando la tensión como un parámetro más a tener en cuenta. A continuación se comentan diversos casos particulares : Acelerómetro : la fuerza debida a la aceleración externa desplaza al elemento con- ductor, abriendo el circuito eléctrico. El voltaje aplicado a las placas de condensa- dor crea una fuerza en sentido contrario. Cuando se vuelve a cerrar el circuito se puede determinar el voltaje requerido y, por lo tanto, la aceleración a la que ha sido sometido el elemento conductor. También podría hacerse al revés, como ya se ha comentado antes, de manera que la aceleración externa sea la que tienda a cerrar el circuito. La miniaturización permite disponer de diversos sensores, y orientados según los tres ejes coordenados. Casos particulares de este uso son : para airbags y como inclinómetros.

Sensor de presión : si el elemento eléctrico separa dos cámaras sometidas a dife- rentes presiones (una presión a determinar y una presión de referencia), la presión del aire, o en general de cualquier fluido no conductor, aplicada a una de las caras de elemento conductor tenderá a abrir (o cerrar) el circuito eléctrico. El voltaje ne- cesario para conseguir cerrar (abrir) nuevamente el circuito permite determinar la presión de dicho fluido o, específicamente, la diferencia de presiones entre dicho fluido y la cámara de referencia. Un caso particular de este tipo de sensor sería un micrófono.

Sensor de caudal : Si el elemento conductor presenta un orificio a través de cual puede pasar una corriente de fluido o si presenta una extensión que está inmersa en una corriente de fluido, se puede emplear un relé de acuerdo con la invención como sensor de caudal. Al igual que en los casos anteriores mediante un voltaje determinado aplicado a las placas de condensador se puede contrarrestar la fuerza generada por la magnitud que se desea medir, en este caso la fuerza hidráulica o aerodinámica generada por la corriente de fluido. Al igual que en el caso de sensor de presión, el fluido no puede ser conductor eléctrico.

Sensor de temperatura. En este caso se tiene en cuenta que el tiempo que tarda el relé en conmutar depende básicamente de la aceleración externa, la tensión apli- cada y los coeficientes de áreas de las placas de condensador. Si estas placas es- tán hechas con materiales de coeficiente de dilatación térmico diferente, entonces los coeficientes de áreas de las placas de condensador cambiarán con la tempera- tura. De esta manera hay una relación entre el tiempo de conmutación y la tempe- ratura para una determinada tensión aplicada a las placas. Por el mismo motivo, la tensión mínima necesaria para que el relé conmute depende de la temperatura.

Aplicaciones acústicas (altavoz). Al colisionar el elemento conductor contra los to- pes o contra las propias placas de condensador que la atraen se va a producir un ruido. Mediante la coordinación de una elevada cantidad de relés, que pueden estar integrados en un mismo chip, se puede conseguir que las diversas ondas acústicas se sumen en fase y se provoque una onda acústica resultante que sea audible.

Esta onda acústica audible sería muy direccional. Ello puede ser una ventaja cuan-

do interese el empleo de ondas unidireccionales, alternativamente se pueden distri- buir y/o activar los relé en diversas direcciones y/o desfases de tiempo para obtener una onda multidireccional. También es posible control la direccionalidad contro- lando los momentos precisos en los que se activa cada relé, es decir, controlando los desfases temporales relativos entre los relés. De esta manera se puede cambiar dinámicamente la direccionalidad de la onda acústica, de manera que se pueda dirigir hacia un lugar u otro sin necesidad de cambiar la distribución geométrica de los relés. La existencia de los contactos eléctricos permite determinar el momento exacto en el que tiene lugar el choque del elemento conductor con los topes co- rrespondientes.

Detector de fuerzas de Coriolis (usualmente denominados giroscopios). Estos de- tectores determinan la velocidad de rotación de un objeto mediante la determina- ción de la fuerza de Coriolis. Para ello se necesita un relé que disponga de placas de condensador dispuestas en la primera zona y en la segunda zona, y unos pun- tos de contacto dispuestos en un eje perpendicular al eje primera zona-segunda zona. Se debe tener al elemento conductor moviéndose continuamente desde un extremo al otro de forma que tenga siempre una cierta velocidad, que dependerá de la tensión que se aplique a las placas de condensador. Si hay una velocidad de rotación que es perpendicular al plano formado por el eje de movimiento (eje prime- ra zona-segunda zona), y los puntos de contacto, entonces el elemento conductor experimentará una aceleración de Coriolis que será perpendicular al eje primera zona-segunda zona. Ello hará que el elemento conductor toque los puntos de contacto de un lado (o del lado opuesto, en función de sentido de rotación) si la tensión aplicada a las placas de condensador y, por lo tanto, la velocidad con la que se mueve el elemento conductor, es suficientemente elevada. Al tocar los puntos de contacto se cerrará el circuito externo que confirmará que han tenido lugar las con- diciones precisas para ello. La magnitud de la rotación externa, estará, por tanto relacionada con la magnitud de la tensión aplicada a las placas de condensador, y el sentido de rotación se sabrá en función de cual de los dos pares de contactos ha sido cortocircuitado, teniendo en cuenta el sentido de la velocidad que se le estaba dando en ese momento al elemento conductor. Se pueden incluir simultáneamente

sensores de este tipo en tres direcciones perpendiculares, lo que permite obtener el valor de cualquier rotación en el espacio.

Sensor de gas. En el caso que el elemento conductor sea de un material capaz de reaccionar y/o absorber moléculas de un gas determinado (o tenga incorporado este material), se obtiene un elemento conductor de masa variable en función de la concentración de dicho gas. Este cambio de masa influye en la tensión de activa- ción, así como en el tiempo que tarda en desplazarse de un extremo a otro. De esta manera se puede determinar la concentración de gas.

En general, en todos los sensores citados anteriormente se puede determinar la magnitud correspondiente a base de detectar en cada caso cual es la mínima ten- sión necesaria para conmutar el relé, o detectar cual es el tiempo de conmutación para una tensión aplicada fija. En general es más simple detectar el tiempo de conmutación, ya que puede incrementarse de una forma sencilla con tecnología digital, mientras que generar tensiones variables implica emplear circuitos analógi- cos. Sin embargo en el caso de que se detecte la tensión que hace conmutar el relé, se tiene como ventaja de que el relé conmuta muchas menos veces, lo que reduce su desgaste y alarga su fiabilidad a largo plazo y su vida útil.

Otra posible aplicación de un relé de acuerdo con la invención es como sensor de campo magnético. Para ello se debe tener el relé en posición cerrada, es decir, con el elemento conductor cerrando el primer circuito eléctrico externo, y debe pasar una corriente de una cierta intensidad por el elemento conductor. Si el relé está sometido a un campo magnético, el elemento conductor estará sometido a una fuerza magnética y, si la dirección es la adecuada, esta fuerza magnética tenderá a abrir el circuito eléctrico. Determinando el voltaje necesario para mantener el cir- cuito eléctrico cerrado y teniendo en cuenta los restantes parámetros (geometría y masa del elemento conductor, intensidad de corriente que lo atraviesa, etc. ) se puede determinar una componente espacial del campo magnético y en un sentido determinado. Si se dispone de una pluralidad de sensores orientados en el espacio de manera que se puedan determinar todas las componentes espaciales del campo magnético, se podrá determinar el campo magnético en su totalidad. Si el relé tiene

puntos de contacto eléctrico tanto en la primera zona como en la segunda, de ma- nera que puede cerrar dos circuitos eléctricos externos, entonces con un único relé se puede determinar una componente espacial de campo magnético, con indepen- dencia de su sentido, ya que si estando el elemento conductor en una zona, el campo magnético tiende a apretarlo contra los puntos de contacto en lugar de se- pararlo, al poner el elemento conductor en la zona opuesta, el campo magnético tenderá a separarlo de los puntos de contacto, y se podrá determinar su valor. Sa- biendo con cual de los circuitos eléctricos se ha determinado el valor, se podrá sa- ber su sentido. Debe observarse que, para poder emplear el relé como detector de campo magnético debe estar el circuito eléctrico cerrado y debe pasar una corriente eléctrica suficientemente alta por el elemento conductor, para que así experimente la fuerza magnética correspondiente. De hecho, cuando el campo magnético abra el circuito eléctrico, dejará de pasar corriente eléctrica por el elemento conductor y desaparecerá la fuerza magnética, por lo que el elemento conductor volverá a topar con los puntos de contacto eléctricos, ya que el campo electroestático seguirá acti- vo. Se deberá entonces esperar unos instantes hasta que se reestablezca la co- rriente eléctrica y el elemento conductor vuelva a experimentar la fuerza magnética.

Para diferenciar la fuerza magnética que experimenta el elemento conductor de otras aceleraciones externas, el sensor de campo magnético podrá incluir diversos relés, unos responsables de detectar la fuerza magnética como se ha comentado antes, y otros responsables de medir aceleraciones, como se ha comentado en el apartado correspondiente. Restando los valores obtenidos para cada componente se podrá determinar el campo magnético real. Alternativamente, un mismo relé puede realizar lecturas de campo magnético (provocando el paso de corriente por el elemento conductor) intercaladas con lecturas de aceleración (sin paso de co- rriente por el elemento conductor).

Breve descripción de los dibuios Otras ventajas y características de la invención se aprecian a partir de la siguiente descripción, en la que, sin ningún carácter limitativo, se relatan unos modos prefe- rentes de realización de la invención, haciendo mención de los dibujos que se acompañan. Las figuras muestran :

Fig. 1, un esquema simplificado de un relé con dos placas de condensador en su segunda zona.

Fig. 2, un esquema simplificado de un relé con dos placas de condensador, una en cada una de sus zonas.

Fig. 3, un esquema simplificado de un relé con tres placas de condensador.

Fig. 4, una vista en perspectiva de una primera forma de realización de un relé de acuerdo con la invención, sin tapa.

Fig. 5, una vista en planta de relé de la Fig. 4.

Fig. 6, una vista en perspectiva de una segunda forma de realización de un relé de acuerdo con la invención.

Fig. 7, una vista en perspectiva del relé de la Fig. 6 al que se le han eliminado los componentes det extremo superior.

Fig. 8, una vista en perspectiva de los elementos inferiores del relé de la Fig. 6.

Fig. 9, una vista en perspectiva de una tercera forma de realización de un relé de acuerdo con la invención, sin tapa.

Fig. 10, una vista en perspectiva en detalle de la parte cilindrica del relé de la Fig. 9.

Fig. 11, una vista en perspectiva de una cuarta forma de realización de un relé de acuerdo con la invención.

Fig. 12, una vista en perspectiva de una quinta forma de realización de un relé de acuerdo con la invención.

Fig. 13, una vista en planta de una sexta forma de realización de un relé de acuerdo con la invención.

Fig. 14, una vista en perspectiva de una séptima forma de realización de un relé de acuerdo con la invención.

Fig. 15, una vista en perspectiva inferior, sin substrato, de una octava forma de rea- lización de un relé de acuerdo con la invención.

Fig. 16, una esfera realizada mediante micromecanizado en superficie.

Fig. 17, una vista en perspectiva de una novena forma de realización de un relé de acuerdo con la invención.

Fig. 18, una vista en planta, sin tapa, de una décima forma de realización de un relé de acuerdo con la invención.

Como podrá observarse a continuación, los modos preferentes de realización de la invención representados en las Figs. incluyen una combinación de las diversas al- ternativas y opciones explicadas anteriormente, si bien un experto en la materia podrá ver que son alternativas y opciones que pueden ser combinadas de diversas maneras entre sí.

Descripción detallada de unas formas de reálización de la invención En la Fig. 1 se muestra un primer modo básico de funcionamiento de un relé de acuerdo con la invención. El relé define un espacio intermedio 25 en el que se aloja un elemento conductor 7, que se puede mover libremente a lo largo del espacio intermedio 25, ya que es físicamente una pieza suelta que no está físicamente uni- da a las paredes que definen el espacio intermedio 25. El relé define también una primera zona, a la izquierda de la Fig. 1, y una segunda zona, a la derecha de la Fig. 1. En la segunda zona están dispuestas una primera placa de condensador 3 y una segunda placa de condensador 9. En el ejemplo mostrado en la Fig. 1 ambas placas de condensador 3 y 9 son de áreas diferentes, si bien podrían ser iguales entre sí. La primera placa de condensador 3 y la segunda placa de condensador 9 están conectadas a un circuito de control CC. Al aplicar un voltaje entre la primera placa de condensador 3 y la segunda placa de condensador 9, el elemento con- ductor es atraído siempre hacia la derecha de la Fig. 1, hacia las placas de conden- sador 3 y 9. El elemento conductor 7 se desplazará hacia la derecha hasta topar con unos primeros topes 13, que son un primer punto de contacto 15 y un segundo punto de contacto 17 de un primer circuito eléctrico CE1 externo, de manera que el primer circuito eléctrico externo CE1 queda cerrado.

En la Fig. 2 se muestra un segundo modo básico de funcionamiento de un relé de acuerdo con la invención. El relé define nuevamente un espacio intermedio 25 en el que se aloja un elemento conductor 7, que se puede mover libremente a lo largo del espacio intermedio 25, una primera zona, a la izquierda de la Fig. 2, y una segunda zona, a la derecha de la Fig. 2. En la segunda zona está dispuesta una segunda placa de condensador 9 mientras que en la primera zona está dispuesta una prime- ra placa de condensador 3. La primera placa de condensador 3 y la segunda placa

de condensador 9 están conectadas a un circuito de control CC. Al aplicar un vol- taje entre la primera placa de condensador 3 y la segunda placa de condensador 9, el elemento conductor es atraído siempre hacia la derecha de la Fig. 2, hacia la placa de condensador más pequeña, es decir, hacia la segunda placa de conden- sador 9. Por ello, el hecho que en-el ejemplo mostrado en la Fig. 2 ambas placas de condensador 3 y 9 sean de áreas diferentes es, en este caso, imprescindible que sea así, ya que en el caso de ser de áreas iguales, el elemento conductor 7, no se desplazaría en ningún sentido. El elemento conductor 7 se desplazará hacia la derecha hasta topar con unos primeros topes 13, que son un primer punto de con- tacto 15 y un segundo punto de contacto 17 de un primer circuito eléctrico CE1 ex- terno, de manera que el primer circuito eléctrico externo CE1 queda cerrado. A la izquierda hay unos segundos topes 19, que no cumplen, en este caso, ninguna función eléctrica sino que impiden que el elemento conductor 7 tope con la primera placa de condensador 3. En este caso los topes 19 podrían eliminarse, pues no hay ningún problema en que el elemento conductor 7 toque la primera placa de con- densador 3. Esto es así porque solamente hay una placa de condensador en este lado, ya que si hubiera más y éstas estuvieran conectadas a voltajes distintos en- tonces los topes serian necesarios para evitar un cortocircuito.

Las configuraciones de relés de las Figs. 1 y 2 son adecuadas para ser usadas co- mo sensores, donde la magnitud a medir ejerce una fuerza que es la que será con- trarrestada por la fuerza electrostática inducida en el elemento conductor 7. Tal como han sido representados, en ambos casos la magnitud a medir deberá ejercer una fuerza tendente a abrir el circuito eléctrico CE1, mientras que la fuerza elec- trostática tenderá a cerrarlo. Sin embargo, se puede diseñar el relé para que trabaje exactamente al revés : de manera que la magnitud a medir tienda a cerrar el circuito eléctrico CE1 mientras que la fuerza electrostática tienda a abrirlo. En este caso, se deberían posicionar los primeros topes 13 a la izquierda de las Figs. 1 y 2, junto con el correspondiente circuito eléctrico CE1. En la Fig. 1 se ha mostrado esta posibili- dad con trazos discontinuos. Si se ponen los topes en los dos lados, entonces el sensor podrá detectar la magnitud en los dos sentidos, si bien deberá cambiar el algoritmo, pasando de intentar cerrar a intentar abrir, cuando detecte que ha habido un cambio de sentido, lo que sucederá cuando no consiga cerrar/abrir con la míni-

ma tensión, que es cero. Debe recordarse que el signo de voltaje aplicado no afecta al sentido de movimiento del elemento conductor 7.

Para conseguir desplazar el elemento conductor 7 en ambos sentidos mediante fuerzas electrostáticas, es necesario disponer de una tercera placa de condensador 11, tal como se muestra en la Fig. 3. Dado. que el elemento conductor 7 se despla- zará siempre hacia donde esté la placa decondensador más pequeña, es necesa- rio, en este caso, que la tercera placa de condensador 11 sea menor que la primera placa de condensador 3, pero que las suma de áreas de la segunda placa de con- densador 9 y la tercera placa de condensador 11 sea mayor que la primera placa de condensador 3. De esta manera, activando la primera placa de condensador 3 y la segunda placa de condensador 9, conectándolas a voltajes distintos, pero no la tercera placa de condensador 11, que quedaría en estado de alta impedancia se puede desplazar el elemento conductor 7 a la derecha, mientras que activando las tres placas de condensador 3,9 y 11 se puede desplazar el elemento conductor 7 hacia la izquierda. En el último caso la segunda placa de condensador 9 y la tercera placa de condensador 11 están a un mismo voltaje, y la primera placa de conden- sador 3 está a otro voltaje distinto. El relé de la Fig. 3 tiene, además, un segundo circuito eléctrico CE2 externo conectado a los segundos topes 19, de manera que estos segundos topes 19 definen un tercer punto de contacto 21 y un cuarto punto de contacto 23.

En el caso de disponer dos placas de condensador en cada una de las primera y segunda zonas, se podría provocar el movimiento del elemento conductor 7 de dos maneras diferentes : - aplicando un voltaje entre las dos placas de condensador de una misma zona, de manera que el elemento conductor sea atraído por ellas (funcionamiento equiva- lente al de la Fig. 1) - aplicando un voltaje entre una placa de condensador de una zona y una (o las dos) placas de voltaje de la otra zona, de manera que el elemento conductor 7 sea

atraído hacia la zona donde el área de condensador cargada eléctricamente sea menor (funcionamiento equivalente al de la Fig. 2).

En las Figs. 4 y 5 se observa un relé diseñado para ser fabricado con tecnología EFAB. Esta tecnología de fabricación de micromecanismos mediante el depósito de capas es conocida por un experto en la materia, y permite la realización de muchas capas y tiene una gran flexibilidad en e ! diseño de estructuras tridimensionales. El relé está montado sobre un substrato 1 que cumple una función de soporte, y que en diversas Figs. no ha sido representado para mayor simplicidad de las mismas. El relé presenta una primera placa de condensador 3 y una cuarta placa de conden- sador 5 dispuestas a la izquierda (de acuerdo con la Fig. 5) de un elemento con- ductor 7, y una segunda placa de condensador 9 y una tercera placa de condensa- dor 11 dispuestas a la derecha de elemento conductor 7. El relé tiene también dos primeros topes 13 que son el primer punto de contacto 15 y el segundo punto de contacto 17, y dos segundos topes 19 que son el tercer punto de contacto 21 y el cuarto punto de contacto 23. El relé está tapado por su parte superior si bien no se muestra esta tapa para poder apreciar los detalles del interior.

El relé se desplaza de izquierda a derecha, y viceversa, según la Fig. 5, a lo ancho del espacio intermedio 25. Como puede verse los primeros topes 13 y los segundos topes 19 son más próximos al elemento conductor 7 que las placas de condensador 3,5, 9 y 11. De esta manera el elemento conductor 7 se puede mover de izquierda a derecha, cerrando los correspondientes circuitos eléctricos, sin interferir con las placas de condensador 3,5, 9 y 11, y sus circuitos de control correspondientes.

El elemento conductor 7 presenta un espacio interno 27 hueco.

Entre el elemento conductor 7 y las paredes que conforman el espacio intermedio 25 (es decir los primeros topes 13, los segundos topes 19, las placas de condensa- dor 3,5, 9 y 11 y las dos paredes laterales 29) existe una holgura que es lo sufi- cientemente pequeña como para evitar que el elemento conductor 7 pueda girar a lo largo de un eje perpendicular al plano del papel de la Fig. 5 lo suficiente como para poner en contacto el primer punto de contacto 15 con el tercer punto de con-

tacto 21 o el segundo punto de contacto 17 con el cuarto punto de contacto 23. En las Figs. sin embargo, la holgura no está dibujada a escala real para permitir una mayor claridad de las figuras.

En las Figs. 6 a 8 se observa otro relé diseñado para ser fabricado con tecnología EFAB. En este caso el elemento conductor 7 se desplaza en sentido vertical, de acuerdo con las Figs. 6 a 8. El empleo de una u otra alternativa de movimiento de relé depende de criterios de diseño. La tecnología de fabricación consiste en el de- pósito de diversas capas. En todas las Figs. las cotas en sentido vertical están muy exageradas, es decir los dispositivos físicos son mucho más planos de lo que se muestra en todas las Figs. En el casé de que interese obtener unas superficies de condensador grandes será preferible construir el relé de una forma similar a lo mostrado en las Fig. 6 a 8 (relé vertical), mientras se construirá un relé de una for- ma similar a la mostrada en las Figuras 4 y 5 (relé horizontal) cuando interese ha- cerlo con un número menor de capas. En el caso de emplear determinadas tecno- logías (como las usualmente conocidas como polyMUMPS, Dalsa, SUMMIT, Tro- nic's, Qinetiq's, etc.), el número de capas está siempre muy limitado. La ventaja del relé vertical es que se obtienen superficies más grandes con menos área de chip, y esto implica tensiones de activación mucho menores (usando la misma área de chip).

Conceptualmente el relé de las Figs. 6 a 8 es muy similar al relé de las Figs. 4 y 5, y presenta la primera placa de condensador 3 y la cuarta placa de condensador 5 dispuestas en la parte inferior (Fig. 8), así como los segundos topes 19 que son el tercer punto de contacto 21 y el cuarto punto de contacto 23. Como puede verse los segundos topes 19 están por encima de las placas de condensador, de manera que el elemento conductor 7 puede apoyarse sobre los segundos topes 19 sin entrar en contacto con la primera y la cuarta placa de condensador 3,5. En el extremo supe- rior (Fig. 6) se encuentran la segunda placa de condensador 9, la tercera placa de condensador 11 y dos primeros topes 13 que son el primer punto de contacto 15 y el segundo punto de contacto 17. En este caso la holgura presente entre el ele- mento conductor 7 y las paredes laterales 29 es también lo suficientemente peque- ña como para evitar que se ponga en contacto el primer punto de contacto 15 con

el tercer punto de contacto 21 o el segundo punto de contacto 17 con el cuarto punto de contacto 23.

El relé mostrado en las Figs. 9 y 10 es un ejemplo de un relé en el que el movi- miento del elemento conductor 7 es substancialmente una rotación alrededor de uno de sus extremos. Este relé tiene una primera placa de condensador 3, una se- gunda placa de condensador 9, una tercera placa de condensador 11 y una cuarta placa de condensador 5, todas montadas sobre un substrato 1. Adicionalmente presenta un primer punto de contacto 15 y un tercer punto de contacto 21 enfrenta- dos entre sí. La distancia entre el primer punto de contacto 15 y el tercer punto de contacto 21 es menor que la distancia existente entre las placas de condensador. El elemento conductor 7 tiene una parte cilindrica 31 que es hueca, donde el hueco es asimismo cilíndrico. En el interior de hueco cilíndrico se aloja un segundo punto de contacto 17, que es de sección circular.

De esta manera el elemento conductor 7 establecerá un contacto eléctrico entre el primer punto de contacto 15 y el segundo punto de contacto 17 o el tercer punto de contacto 21 y el segundo punto de contacto 17. El movimiento que realiza el ele- mento conductor 7 es substancialmente un giro alrededor del eje definido por la parte cilíndrica 31. La holgura entre el segundo punto de contacto 17 y la parte ci- líndrica 31 está exagerada en la Fig. 9, sin embargo sí es cierto que existe una cierta holgura con lo cual el movimiento realizado por el elemento conductor 7 no es una rotación pura sino que realmente es una combinación de una rotación y una traslación.

De la parte cilindrica 31 se extiende una parte plana 33 que tiene una altura menor que la parte cilindrica 31, medida en sentido del eje de dicha parte cilíndrica 31.

Esto se puede observar con más detalle en la Fig. 10, en la que se ve una vista casi de perfil de la parte cilíndrica 31 y la parte plana 33. De esta manera se evita que la parte plana 33 esté en contacto con el substrato 1, lo que reduce las fuerzas de rozamiento y los enganches.

Como puede verse substituyendo la parte cilindrica 31 por una parte paralelepipé- dica y el segundo punto de contacto 17 de sección circular por uno de sección cua- drada, siempre y cuando la holgura fuese suficiente, se podría diseñar un relé con- ceptualmente equivalente al de las Figs. 9 y 10.

Si, por ejemplo, en el relé mostrado en las. Figs. 9 y 10 se eliminan el primer punto de contacto 15 y/o el tercer punto de contacto 21, entonces será las propias placas de condensador (concretamente la tercera placa de condensador 11 y la cuarta placa de condensador 5) las que harán de puntos de contacto y de topes. Mediante una adecuada elección de las tensiones a que deben trabajar las placas de con- densador se puede conseguir que esta tensión sea siempre VCC o GND. Otro caso posible sería si, por ejemplo, el tercer punto de contacto 21 no estuviese conectado eléctricamente a ningún circuito externo. Entonces el tercer punto de contacto sería únicamente un tope, y cuando el elemento conductor 7 estuviese poniendo en contacto el segundo punto de contacto 17 con el tercer punto de contacto 21, el circuito quedaría con el segundo punto de contacto 17 en alta impedancia.

El relé mostrado en la Fig. 11 está diseñado para ser fabricado con tecnología po- lyMUMPS. Como ya se ha dicho anteriormente, esta tecnología es conocida por un experto en la materia, y se caracteriza por ser un micromecanizado en superficie de 3 capas estructurales y 2 sacrificiales. Sin embargo, conceptualmente es similar al relé mostrado en las Figs. 9 y 10, si bien existen algunas diferencias. Así, en el relé de la Fig. 11, la primera placa de condensador 3 es igual a la tercera placa de con- densador 11, pero es diferente a la segunda placa de condensador 9 y a la cuarta placa de condensador 5, que son iguales entre sí y menores que las anteriores. Por su parte, el segundo punto de contacto 17 presenta un ensanchamiento en su ex- tremo superior que permite retener al elemento conductor 7 en el espacio interme- dio 25. El segundo punto de contacto 17 de las Figs. 9 y 10 también podría pre- sentar este tipo de ensanchamiento. También es interesante observar que en este relé la distancia entre el primer punto de contacto 15 y el tercer punto de contacto 21 es igual a la distancia existente entre las placas de condensador. Dado que el movimiento del elemento conductor 7 es un movimiento de giro alrededor del se- gundo punto de contacto 17, el extremo opuesto del elemento conductor describe

un arco de manera que realiza el contacto con el primer o el tercer punto de con- tacto 15,21 antes que la parte plana 33 pueda tocar las placas de condensador.

En la Fig. 12 se muestra otro relé diseñado para ser fabricado con tecnología po- lyMUMPS. Este relé es similar al relé de las Figs. 4 y 5, si bien presenta, adicional- mente, una quinta placa de condensador 35 y una sexta placa de condensador 37.

En la Fig. 13 se muestra un relé equivalente al mostrado en las Figs. 4 y 5, pero que presenta seis placas de condensador en la primera zona y seis placas de con- densador en la segunda zona. Además, se observa la tapa superior que evita que se salga el elemento conductor 7.

En las Figs. 14 y 15 se muestra un relé que tiene el elemento conductor 7 cilindrico.

En el caso de relé de la Fig. 14, las paredes laterales 29 que rodean al elemento conductor son paralelepipédicas, mientras que en el relé de la Fig. 15 las paredes laterales 29 que rodean al elemento conductor 7 son cilindricas. Por su parte, en la Fig. 16 se muestra una esfera fabricada mediante micromecanizado en superficie, observándose que está formada por una pluralidad de discos cilindricos de diáme- tros variables. Un relé con un elemento conductor 7 esférico como el de la Fig. 16 puede ser, por ejemplo, muy similar conceptualmente al de las Figs. 14 o 15 susti- tuyendo el elemento conductor 7 cilindrico por el esférico. Únicamente deben tener- se en cuenta unos ajustes geométricos en la disposición de las placas de conden- sador y de los puntos de contacto en el extremo superior, para evitar que el ele- mento conductor 7 esférico toque primero las placas de condensador que los pun- tos de contacto o, en su caso, los topes correspondientes.

En la Fig. 17 se observa una variante del relé mostrado en las Figs. 4 y 5. En este caso el elemento conductor 7 tiene unas protuberancias 39 en sus caras laterales 41.

En la Fig. 18 se observa una variante de un relé de acuerdo con la invención, espe- cíficamente diseñada para su uso como detector de fuerzas de Coriolis (giroscopio).

En este caso se puede observar que el relé presenta una primera placa de conden-

sador 3 y una cuarta placa de condensador 5 dispuestas a la izquierda (de acuerdo con la Fig. 18) de un elemento conductor 7, y una segunda placa de condensador 9 y una tercera placa de condensador 11 dispuestas a la derecha del elemento con- ductor 7. El relé tiene también dos primeros topes 13, que son el primer punto de contacto 15 y el segundo punto de contacto 17, en la parte superior de la Fig. 18, y dos segundos topes 19 que son e ! tercer punto de contacto 21 y el cuarto punto de contacto 23, en la parte inferior de la Fig. 18. El elemento conductor 7 se desplaza en zig-zag entre las placas de condensador gracias a unos voltajes aplicados entre las mismas. Si el relé está sometido a fuerzas de Coriolis el elemento conductor 7 se desplazará lateralmente, es decir, hacia arriba o hacia abajo según la Fig. 18 (suponiendo que el movimiento de rotación es perpendicular al papel). Al hacer contacto con el primer punto de contacto 15 y el segundo punto de contacto 17 (o el tercer punto de contacto 21 y el cuarto punto de contacto 23, y en función de la ve- locidad con que realiza el movimiento de zig-zag (y de parámetros geométricos y de masas de relé), se puede determinar la fuerza de Coriolis y, en consecuencia, la velocidad de rotación. El relé presenta adicionalmente unos terceros topes 43 y unos cuartos topes 45 que pueden (adicionalmente y opcionalmente) ser contactos eléctricos también. Así, el final de carrera de cada movimiento de zig-zag es de- tectado por el cierre del circuito eléctrico correspondiente, lo que es usado por el circuito de control del relé. Alternativamente, la posición del elemento conductor 7 podría ser determinado por otros procedimientos conocidos por un experto en la materia.