Actuators - What is an Actuator?

هنگام خرید یک محرک خطی برقی ، مواردی وجود دارد که باید در نظر بگیرید. در مرحله اول ، محرک های خطی دارای 4 ویژگی اصلی هستند که هر یک از آنها سطح اهمیت متفاوتی برای هر کاربردی دارند.  اینها سکته مغزی - نیرو - سرعت - رتبه بندی IP هستند.  به طور معمول شما محرک ایده آل را بر اساس سکته مغزی ابتدا انتخاب می کنید ، سپس نیرو می دهید ، سپس سرعت می دهید. سرعت و تجارت را به خاطر یکدیگر بخاطر بسپارید. بنابراین این بدان معنی است که شما می توانید نیروی بالایی داشته باشید ، اما احتمالاً سرعت پایین تر خواهد بود. اگر سرعت بالایی می خواهید ، احتمالاً نیرو پایین تر خواهد بود. 

هنگام انتخاب محرک خطی الکتریکی ایده آل ، باید چندین عامل در نظر گرفته شود ، از جمله:

1. ظرفیت بار: محرک باید قادر به پشتیبانی از بار حرکت باشد. وزن بار و هر فاکتور دیگری را که ممکن است بر توانایی محرک در جابجایی آن تأثیر بگذارد ، در نظر بگیرید.
2. سرعت: سرعت محرک باید با سرعت مورد نیاز برای برنامه مطابقت داشته باشد. این به مورد استفاده خاص بستگی دارد و ممکن است شامل تجارت بین سرعت و سایر عوامل مانند نیرو و دقت باشد.
3. طول سکته مغزی: محرک باید طول سکته مغزی داشته باشد که برای برنامه مناسب باشد. مسافتی را که محرک نیاز به سفر دارد و هرگونه محدودیت جسمی که ممکن است طول سکته مغزی را محدود کند ، در نظر بگیرید.
4. زور: محرک باید بتواند نیروی کافی برای جابجایی بار و غلبه بر هرگونه اصطکاک یا مقاومت در سیستم ایجاد کند. این ممکن است شامل محاسبه نیروی مورد نیاز بر اساس بار و شتاب یا کاهش مطلوب باشد.
5. دقت: محرک باید به اندازه کافی دقیق باشد تا الزامات برنامه را برآورده کند. این ممکن است در نظر گرفتن عواملی مانند صحت ، تکرارپذیری و واکنش شدید باشد.
6. عوامل محیطی: محرک باید با در نظر گرفتن عواملی مانند دما ، رطوبت و قرار گرفتن در معرض گرد و غبار یا سایر آلاینده ها ، در محیط مورد نظر فعالیت کند.
7. منبع تغذیه: محرک باید با منبع تغذیه موجود و ولتاژ برنامه کاربردی سازگار باشد.
8. سر و صدا: محرک باید در سطح سر و صدا کار کند که برای برنامه قابل قبول باشد.
9. گزینه های کنترل: گزینه های کنترل موجود ، مانند کنترل دستی ، کنترل کننده های قابل برنامه ریزی و سنسورها را در نظر بگیرید و یکی را انتخاب کنید که به بهترین وجه نیازهای برنامه را برآورده کند.

با در نظر گرفتن دقیق این عوامل ، می توان یک محرک خطی الکتریکی را انتخاب کرد که نیازهای خاص برنامه را برآورده کند و از عملکرد و قابلیت اطمینان بهینه اطمینان حاصل شود.

سکته مغزی یک محرک را می توان پسوند نامید. این مسافتی است که میله از طریق آن حرکت می کند و به داخل و خارج می رود. معمولاً اینها در اینچ اندازه گیری می شوند و می توانند از سکته مغزی 1 "(اینچ) تا حدود 40" سکته مغزی شوند. به دلیل محدودیت های مکانیکی سرب در داخل محرک که نیروی فشار و کشش را فراهم می کند ، داشتن محرک با سکته مغزی بیش از 40 "تا 50" طبیعی نیست.

سرعت محرک مستقیم با نسبت دنده در داخل آن مرتبط است. نسبت دنده بالا سرعت میله ای را که در داخل و خارج از محرک گسترش می یابد ، کند می کند اما نیرو را به طرز چشمگیری افزایش می دهد. محرک ها از نیروهای کم به اندازه چند پوند تا چند هزار پوند متغیر هستند. راه دیگر برای به دست آوردن سرعت و نیروی بیشتر ، بزرگتر شدن موتور است. بنابراین اگر موتور DC با قطر بزرگ دارید ، می تواند سریعتر بچرخد و نیروی بیشتری به دست آورد. بنابراین ، این نکته قابل توجه است که اندازه نیز با سرعت و زور نیز معامله می شود ، فقط برای پیچیده تر کردن چیزها.

دقیقاً مانند مرحله 2 ، در این مرحله ، اگر به یک محرک نیرو نیاز دارید باید با چه سرعتی زندگی کنید. نیروی بالاتر به معنای سرعت آهسته تر و برعکس خواهد بود. هنگام در نظر گرفتن الزامات نیرو برای انتخاب محرک ایده آل ، چندین عامل را باید در نظر گرفت ، از جمله:

1. وزن بار: وزن بار که محرک حرکت می کند یک عامل اصلی در تعیین نیروی مورد نیاز است. محرک باید بتواند نیروی کافی برای غلبه بر وزن بار و همچنین هرگونه اصطکاک یا مقاومت در سیستم ایجاد کند.
2. شتاب و کاهش: نیروی مورد نیاز همچنین به میزان شتاب و کاهش سرعت مورد نیاز برای برنامه بستگی دارد. در صورت نیاز به بار سریع ، ممکن است برای دستیابی به شتاب مورد نظر ، نیروی بالاتری لازم باشد.
3. فاصله و سرعت: الزامات نیرو نیز تحت تأثیر مسافتی قرار خواهد گرفت که محرک نیاز به سفر و سرعت لازم برای حرکت در آن دارد. طول سکته بیشتر یا سرعت سریعتر به نیروی بیشتری نیاز دارد.
4. اینرسی: عدم تحرک بار و خود محرک نیز می تواند بر نیازهای نیرو تأثیر بگذارد. اگر بار اینرسی بالایی داشته باشد ، ممکن است نیروی بالاتری برای حرکت آن لازم باشد ، در حالی که ممکن است یک نیروی پایین تر برای حفظ حرکت خود پس از حرکت کافی باشد.
5. اصطکاک و مقاومت: اصطکاک و مقاومت در سیستم می تواند نیازهای نیرو را افزایش دهد ، زیرا محرک نیاز به تولید نیروی کافی برای غلبه بر این عوامل علاوه بر حرکت بار دارد.
6. فاکتورهای ایمنی: همچنین در نظر گرفتن هرگونه فاکتور ایمنی در هنگام تعیین نیازهای نیرو ، مهم است. ممکن است یک نیروی بالاتر لازم باشد تا اطمینان حاصل شود که بار با خیال راحت و ایمن منتقل می شود ، بدون هیچ گونه خطر آسیب یا آسیب.

با در نظر گرفتن این عوامل ، می توان یک محرک را با قابلیت نیروی مناسب برای کاربرد خاص انتخاب کرد و از عملکرد و قابلیت اطمینان بهینه اطمینان داد.

رتبه IP سطح حفاظت از آب و هوا است که یک محرک دارد. رتبه بندی بالاتر IP به این معنی است که محرک می تواند در برابر محیط های سخت تر مانند باران و درجه حرارت مقاومت کند. رتبه بندی IP بالا 66 ، نوع بسیار خوبی از محرک برنامه آب و هوا در نظر گرفته می شود. با این حال ، برای استفاده داخلی ، رتبه IP 42 کافی است. هنگام در نظر گرفتن الزامات IP (Ingress Protection) برای انتخاب محرک ایده آل ، چندین عامل را باید در نظر گرفت ، از جمله ::

1. محیط: محیطی که در آن از محرک استفاده می شود ، عامل اصلی در تعیین رتبه IP مورد نیاز است. عواملی مانند دما ، رطوبت ، گرد و غبار و قرار گرفتن در معرض آب را در نظر بگیرید.
2. مکان: محل محرک درون سیستم نیز می تواند بر نیازهای IP تأثیر بگذارد. اگر محرک در یک منطقه پرخطر ، مانند نزدیکی یک منبع آب یا در منطقه ای با سطح زیاد گرد و غبار قرار داشته باشد ، ممکن است به رتبه IP بالاتر نیاز باشد.
3. الزامات نظارتی: الزامات نظارتی همچنین ممکن است حداقل رتبه IP مورد نیاز برای برنامه را دیکته کند. برای اطمینان از انطباق ، حتماً مقررات یا استانداردهای مربوطه را بررسی کنید.
4. طول عمر مورد انتظار: طول عمر مورد انتظار محرک نیز می تواند عاملی برای تعیین رتبه IP مورد نیاز باشد. اگر انتظار می رود محرک برای مدت طولانی در خدمت باشد ، ممکن است برای اطمینان از دوام و ماندگاری ، رتبه IP بالاتر لازم باشد.
5. الزامات تعمیر و نگهداری: الزامات نگهداری را برای محرک و اینکه چگونه رتبه بندی IP ممکن است بر رویه های نگهداری تأثیر بگذارد ، در نظر بگیرید. به عنوان مثال ، رتبه بالاتر IP ممکن است دسترسی و خدمات در داخل محرک را دشوارتر کند.

با در نظر گرفتن این عوامل ، می توان یک محرک را با رتبه IP مناسب برای برنامه خاص انتخاب کرد و اطمینان حاصل کرد که محرک با اطمینان و با خیال راحت در محیط مورد نظر فعالیت خواهد کرد.

بنابراین اکنون شما محرک دارید ، اما چگونه آن را سوار می کنید؟ همه محرک ها با آنچه در هر واحد و واحد به نام Clevis نامیده می شود ، همراه هستند. این جایی است که شما محرک را به نوعی براکت وصل می کنید. برای محرک های ما ، هر محرک اندازه مشخصی از براکت دارد که در هر دو انتها متناسب است. برخی از محرک ها براکت های خاصی دارند که بر روی بدن محرک قرار بگیرند ، اما این می تواند اثرات حرکتی محدود کننده ای بر محرک هنگام حرکت داشته باشد. 

عوامل دیگری نیز وجود دارد که هنگام انتخاب محرک ایده آل باید در مورد آنها فکر کنید. به عنوان مثال ولتاژ ممکن است مهم باشد. به طور معمول محرک ها در 12 یا 24VDC به صورت استاندارد قرار می گیرند. کنترل بازخورد چطور؟ اگر به کنترل موقعیتی برای محرک نیاز دارید ، ممکن است به یک محرک نیاز داشته باشید که مانند یک سنسور هال ، سنسور نوری یا حتی یک پتانسیلومتر ساخته شده در محرک باشد. این دستگاه ها همه یک سیگنال بازخورد ارائه می دهند تا یک کنترلر در هر زمان از موقعیت خود بداند. این مورد برای برنامه هایی که در آن به کنترل ساده پایان به پایان نیاز دارید ، لازم است. ما پست وبلاگ دیگری را که فقط به این موضوع از محرک بازخورد اختصاص داده شده است ، نوشتیم در اینجا.

روش های زیادی برای اتصال محرک وجود دارد و این بستگی به نوع کنترل شما یا نیاز دارد. یک کنترل سوئیچ راک ساده بسیار ساده ترین راه برای اتصال یک است ، اما ممکن است شما همچنین یک کنترل از راه دور را به عنوان شکل دیگری از کنترل بخواهید. برای کنترل مثبت ، ممکن است به یک اتصال دقیق تر نیاز داشته باشید. به طور معمول اکثر محرک های برقی ، یک پیکربندی 2 سیم را برای اتصال به برق یا سوئیچ ارائه می دهند. +/- ولتاژ سیمهایی است که از محرک منتهی می شوند و معکوس کردن آن سیمها به منبع برق همان چیزی است که باعث می شود جهت محرک تغییر کند. این فرآیند "معکوس قطبیت" نامیده می شود. یک سوئیچ راک این کار را برای شما در داخل سوئیچ انجام می دهد.

متداول ترین نوع محرک یک سیستم 2 سیم است. به سادگی اتصال این سیم ها به طور مستقیم به منبع تغذیه (معمولاً 12VDC) باعث می شود که محرک حرکت کند و معکوس کردن سیم ها باعث می شود که محرک در جهت مخالف حرکت کند. یک سوئیچ راکر همان چیزی است که این کار را برای شما انجام می دهد ، بنابراین 2 سیم را از محرک به سوئیچ وصل کنید و 2 سیم را از منبع تغذیه به سوئیچ وصل کنید و انجام می شود. سوئیچ های ما همه در هر صفحه محصول دارای نمودارهای سیم کشی هستند تا این ساده باشد

انواع دیگر

وابسته به پنوماتیک

این نوع محرک ها از گاز یا هوا تحت فشار در سیلندر ایجاد شده توسط فشار بالا استفاده می کنند پمپاژ برای حرکت یک پیستون برای ایجاد حرکت خطی. مانند محرک های هیدرولیک ، طراحی یک محرک خطی پنوماتیک مدت طولانی است. از یک کمپرسور هوا برای فشار دادن هوا یا گاز بی اثر در یک مخزن استفاده می شود و از هوای پر فشار برای ساخت اسلاید پیستون محرک داخل و خارج استفاده می شود. هنگامی که پیستون در محرک به پایان سفر رسید ، سوئیچ دریچه ای برای باز کردن شیر به انتهای دیگر محرک منتقل می شود که دوباره هوای پر فشار سپس پیستون را در محرک در جهت دیگر فشار می دهد. 

مزایای استفاده از پنوماتیک عبارتند از:

1. سرعت بالا امکان پذیر است و توسط شیر فشار و ظرفیت حجمی سیستم کنترل می شود.
2. نیروهای نسبتاً بالایی می توانند حاصل شوند.
3. صدای کمی جدا از پمپ فشار مخزن ساطع می شود.
4. سکته های بسیار طولانی امکان پذیر است.
5. قابلیت اطمینان و دوام بسیار بالا.
6. محرک ها می توانند بسیار کوچک و جمع و جور باشند زیرا در ساخت و ساز بسیار ساده هستند. 

اشکالاتی از پنوماتیک عبارتند از:

1. تجهیزات اضافی مانند مخزن و پمپ فشار بالا لازم است.
2. در صورت عدم موفقیت سیستم ، کل سیستم مجاز به نشت نیست.
3. هوا یک گاز قابل فشرده سازی است ، به این معنی که هنگامی که یک محرک پنوماتیک در حال حرکت با نیروی بالا است ، همیشه تاخیر وجود دارد زیرا گاز/هوا به طور طبیعی قبل از حرکت پیستون در داخل محرک ، ابتدا فشرده می شود. این بدان معنی است که در سیستم تاخیر وجود خواهد داشت. محرک های هیدرولیک این مشکل را ندارند.
4. کنترل موقعیت بسیار کم قابل دستیابی است. فیلم زیر را تماشا کنید که در آن از LEGO برای نشان دادن عدم کنترل در مقایسه با یک محرک مکانیکی استفاده می کنیم و برای نشان دادن تفاوت از DTI (نشانگر تست شماره گیری) استفاده می کنیم

از کجا استفاده می شود؟

آنها در جایی استفاده می شوند که حرکت با سرعت بالا لازم است ، به سمت بالا 30 اینچ در ثانیه. پس از نصب ، حرکت آنها از یک مکان به مکان دیگر سخت است زیرا به زمان نصب زیادی نیاز دارند. این محرک ها در خطوط مونتاژ کارخانه های تولیدی یافت می شوند زیرا برای انجام میلیون ها چرخه بدون نگهداری ایده آل هستند و می توانند خیلی سریع حرکت کنند. 

وابسته به هیدرولیکی

محرک های هیدرولیک دقیقاً به همان روش محرک پنوماتیک عمل می کنند ، به جز به جای استفاده از هوای پر فشار یا گاز آنها از یک مایع غیر قابل فشرده سازی به نام مایع هیدرولیک استفاده می کنند. از آنجا که مایع غیر قابل فشرده سازی است ، از مزیت بسیار زیادی نسبت به پنوماتیک برخوردار است ، این سیستم ها قادر به نیروهای عظیم هستند. به همین دلیل می بینید که آنها به طور انحصاری در تجهیزات ساختمانی سنگین مانند حفاری ، کامیون های زباله ، کامیون های لیفتراک ، تراکتور و غیره استفاده می شوند.

چگونه کار می کنند؟

محرک های هیدرولیک از مایع با فشار بالا برای فشار دادن یک پیستون به سمت عقب و به جلو استفاده می کنند که سوئیچینگ از طریق سوئیچ های شیر انجام می شود. حرفسیستم های Hese به پمپ های فشار قوی ، دریچه های فشار قوی و لوله کشی و یک مخزن برای نگه داشتن مایع هیدرولیک نیاز دارند. بنابراین ، اگر فضای و پول زیادی دارید و به بسیار مقدار زیاد نیرو ، هیدرولیک می تواند راهی برای پیشبرد باشد.

مزایای استفاده از محرک های هیدرولیک عبارتند از:

1. سرعت متوسط ​​امکان پذیر است و با سرعت پمپ کنترل می شود.
2. نیروهای بسیار بالایی می توانند حاصل شوند. 
3. سکته های بسیار طولانی امکان پذیر است.
4. قابلیت اطمینان و دوام بسیار بالا.
5. محرک ها می توانند از نظر اندازه بسیار کوچک و جمع و جور باشند زیرا در ساخت و ساز بسیار ساده هستند. 

اشکالاتی عبارتند از:

1. کنترل. محرک های هیدرولیک کنترل دقیق کمی دارند.
2. مایعات هیدرولیک برای کار سیستم مورد نیاز است و مایع بسیار سمی است. در صورت عدم موفقیت سیستم ، می تواند نشت کند.
3. هنگامی که پمپ هیدرولیک کار می کند ، می تواند بسیار پر سر و صدا باشد و هرچه نیروی مورد نیاز بالاتر باشد ، سر و صدا بلندتر می شود.
4. مایع هیدرولیک به ویسکوزیته قابل پیش بینی متکی است ، بنابراین از طریق لوله ها و دریچه ها و غیره به راحتی جریان نمی یابد. این نیاز به انرژی اضافی برای فشار مایعات در فشار زیاد از طریق لوله ها و اتصالات دارد. در نتیجه ، سیستم های هیدرولیک برای کار و استفاده بسیار ناکارآمد هستند ، به خصوص در آب و هوای مختلف.
5. قیمت. این سیستم ها برای خرید و نصب گران هستند. 

چرخشی

نوع دیگری از محرک یک محرک دوار است که در درجه اول با استفاده از منبع تغذیه برقی با حرکت چرخشی محدود یا حرکت چرخشی مداوم ، بسته به نیاز برنامه ، کار می کند. یکی از مهمترین مزیت های محرک های چرخشی این است که آنها با سرعت کمتری کار می کنند اما مقادیر گشتاور بالاتری را به طور موثری تولید می کنند و آنها را برای استفاده در روباتیک و سایر برنامه های اتوماسیون صنعتی و همچنین الکترونیک درجه مصرف کننده که نیاز به سیستم های با مساحت بالا برای چرخه های عملکرد مداوم دارند ، ایده آل می کند. موتور چرخشی این گشتاور را ایجاد می کند در حالی که سرعت حرکت در چرخش درایو را سرعت می بخشد و در نتیجه حرکات دایره ای صاف و بدون وقفه ایجاد می کند. برای ثبات عملکرد بهینه در حین کار ، محرک از یک سنسور برای تشخیص اندازه گیری موقعیت خود به طور معمول در قالب سنسور یا رمزگذار استفاده می کند ، بنابراین سیگنال های را برای خوانایی به مغز می فرستد. علاوه بر این ، برای نگرانی های فضا ، این محرک های کارآمد با قابلیت اندازه کوچک و دوست داشتنی از ویژگی های کوچک استفاده می کنند. از این رو اجازه می دهد حتی در مناطق فضاهای محدود از آنها استفاده شود.

اصل:

حرکت تولید شده توسط این نوع محرک ها ممکن است چرخش مداوم باشد ، همانطور که در یک موتور الکتریکی مشاهده می شود ، یا حرکت می تواند یک چرخش زاویه ای ثابت باشد. با یک محرک دوار که از نظر پنوماتیک یا هیدرولیکی کنترل می شود ، آنها احتمالاً یک نوع چرخش زاویه ای ثابت هستند ، این به این دلیل است که قفسه یا پیستونی که شافت اصلی را می چرخاند فقط می تواند تا کنون حرکت کند و بنابراین حرکت چرخشی توسط سکته مغزی خطی موجود محدود می شود بشر در صورت نیاز به چرخش بیشتر ، پیستون نیاز به کشیدن بیشتر دارد و از نسبت دنده های مختلف برای ترجمه حرکت استفاده می شود. 

سروو روتاری

دسته دیگری از محرک دوار ، یعنی موتور سروو و موتور پله وجود دارد. این محرک ها از طریق برق کنترل می شوند. بدین ترتیب یک حرکت چرخشی مداوم در حالی که همزمان از نظر کنترل چرخشی دقت قابل توجهی را ارائه می دهد.

این نوع محرک ها معمولاً در روباتیک و الکترونیک مصرفی استفاده می شود که حرکت چرخشی و گشتاور توسط یک موتور چرخشی تولید می شود. سرعت کاهش می یابد و گشتاور توسط یک سیستم دنده برای ایجاد حرکت چرخشی افزایش می یابد. برای به دست آوردن کنترل دقیق ، محرک سنسوری دارد که موقعیت را اندازه گیری می کند. این معمولاً به صورت سنسور یا رمزگذار هال است که سیگنال را به "مغز" می فرستد تا به یک موقعیت تبدیل شود. یکی از ویژگی های عالی Servo Motors این است که می توان آنها را بسیار کوچک ساخت و در مکان های بسیار تنگ استفاده کرد. 

خلاصه

محرک ها در انواع مختلفی ، از چرخشی تا خطی ، هیدرولیک و پنوماتیک ، سولنوئید و الکترو مکانیکی قرار می گیرند. هر نوع یک برنامه ایده آل دارد. محرک های بزرگ چرخشی صنعتی که از نظر هیدرولیکی هدایت می شوند برای باز کردن دریچه های بزرگ لوله روغن بسیار عالی هستند و میکرو فعال کننده ها می توان از منابع قدرت 12 ولت با دقت و دقت زیادی برای روباتیک و کاربردهای کوچک استفاده کرد. برای اطلاعات بیشتر در مورد محرک ها ، ما یک مقاله سفید نوشتیم که در دنیای محرک ها به عمق بیشتری می رود. لطفا آن مقاله را بخوانید در اینجا. 

FIRGELLI® محرک های خاص با مواد با کیفیت بالا طراحی و تولید می شوند تا تعادل کاملی از قدرت ، کنترل و قیمت را برای ساخت سیستم های اتوماسیون خود به شما ارائه دهند.