Neste artigo, focaremos nos diferentes tipos de atuadores chamados de atuadores lineares. O movimento linear é o movimento de ida e volta ou movimento axial. A palavra 'atuadores' refere-se a um componente que é usado para mover e controlar o mecanismo ou sistema. Atuadores lineares são aqueles usados para converter o movimento rotacional em movimento linear. Esta conversão de movimento pode ser feita com o auxílio de um motor CA ou CC ou utilizando alguma fonte hidráulica e pneumática. A velocidade pode ser variada com base na relação de transmissão no caso de motores. Os atuadores lineares são de fato a melhor solução quando se trata de movimento preciso ou controle de movimento suave. Existem muitas aplicações de atuadores lineares. Eles têm um papel vital nas indústrias de automação onde o posicionamento linear é necessário. Além disso, nas indústrias de automação são utilizados para controlar o amortecedor e ajustar a altura. Eles também são usados em automação residencial. Abrir e fechar amortecedores, bloquear entradas, desacelerar os movimentos da máquina e assim por diante são aplicações comuns de atuadores lineares.
Figura 1: Atuador linear elétrico
Existem muitos tipos de atuadores lineares. Alguns são descritos aqui:
Atuador linear mecânico:
Esses atuadores normalmente funcionam pela conversão do movimento rotativo em movimento linear. O mecanismo utilizado para fazer esta conversão consiste em parafuso, roda, eixo e came. O movimento rotativo do botão de controle foi convertido em movimento linear com a ajuda de parafusos fixados ao botão. Alguns atuadores mecânicos são projetados apenas para empurrar, enquanto outros são feitos apenas para puxar, como a transmissão por corrente. Cilindros hidráulicos e pneumáticos podem ser usados para fornecer força em ambas as direções. Atuadores lineares mecânicos são usados principalmente em laser e óptica, etc.
Esses atuadores usam fluido pressurizado, como óleo, para fazer movimento linear. O projeto do atuador hidráulico tem anos. Eles são usados em aplicações onde é necessária alta força para operar. Além do atuador, existem alguns outros equipamentos adicionais, como válvulas, reservatórios de fluido, bombas e motor, que são utilizados para reduzir o calor e o ruído gerados durante a funcionalidade. Além disso, eles têm problemas de vazamento. A aplicação comum deste atuador é o macaco hidráulico de carro. Atuadores lineares hidráulicos são usados em muitas aplicações, como máquinas de engenharia, engenharia naval e aeroespacial.
Atuadores lineares pneumáticos:
Esses tipos de atuadores usam gás ou ar pressurizado para fazer movimento linear. Assim como os atuadores hidráulicos, o projeto do atuador linear pneumático é muito antigo. O compressor de ar é usado para fornecer energia para operar o atuador. Eles são usados quando é necessária alta velocidade ou quando uma grande distância linear é necessária para percorrer em um segundo, como polegadas por segundo ou 30 polegadas por segundo. Uma vez instalados, eles precisam se deslocar de um lugar para outro. A aplicação de atuadores lineares pneumáticos varia de sensores, interruptores, fechos de portas, etc.
Atuadores lineares piezoelétricos:
Esses atuadores utilizam tensão para expandir o material, como a cerâmica. Uma grande quantidade de tensão é necessária para mudanças muito pequenas no comprimento. É usado para intervalos muito pequenos. Mas pode ser usado em toneladas de carga. Eles são usados basicamente para fins científicos.
Atuadores lineares elétricos:
Neste tipo de atuadores a conversão do movimento é feita por um único motor. O movimento rotativo do motor é então convertido em movimento linear. Podem ser utilizados em qualquer lugar, seja para empurrar ou puxar a carga, levantá-la ou abaixá-la ou até mesmo para posicioná-la de maneira grosseira. Eles podem ser controlados, portanto, um sistema de feedback pode ser feito com a ajuda de sensores de feedback, como um potenciômetro ou sensor óptico. Desta forma, o movimento pode ser controlado com muita precisão.
Por que os atuadores lineares elétricos são uma boa escolha?
É a melhor opção quando se deseja movimentos limpos, suaves, simples e com grande precisão. Independentemente dos atuadores lineares hidráulicos e pneumáticos, não há necessidade de válvulas, compressores e outros itens para reter esse fluido. Os atuadores piezoelétricos, por outro lado, requerem uma tensão muito grande para uma pequena alteração no comprimento. Conseqüentemente, os atuadores elétricos são econômicos em comparação com todos os outros atuadores. Além disso, não há medo de vazamentos nos atuadores elétricos. Além disso, não necessitam de muita manutenção e o custo de manutenção também é muito baixo.
Por isso é a excelente escolha para quem deseja uma conversão limpa e não tóxica do movimento de rotativo para linear, pois atende plenamente todas as demandas e preocupações em relação a equipamentos ecologicamente corretos.
Mais tipos de atuadores lineares elétricos
Existem diferentes formas de atuadores lineares elétricos que são usados dependendo da necessidade. Alguns são explicados aqui:
Atuador linear de feedback:
Esses são os atuadores lineares usados para sistemas de circuito fechado. Os próprios atuadores lineares de feedback têm diferentes tipos com base no sensor usado no feedback. Os sensores podem ser potenciômetros, sensores ópticos ou hall. No atuador de feedback do tipo potenciômetro, o potenciômetro é usado para encontrar a posição do atuador por mudança na tensão. Da mesma forma, no tipo óptico, o sensor óptico e um disco giratório com furos são fixados na caixa de engrenagens. A posição é realimentada através da luz enviando um pulso para a caixa de controle. No efeito dos sensores Hall, o campo magnético giratório é colocado na caixa de engrenagens. O número de revoluções é contado pelo sensor através de pólos positivos e negativos do campo magnético. Para algumas aplicações, há necessidade de feedback para controlar a velocidade de dois motores; o atuador linear de feedback é melhor para eles. Para um controle posicional preciso, você também precisará usar um atuador com algum nível de tecnologia de feedback.
Atuador linear de trilha:
O atuador linear de pista é igual ao atuador linear típico, exceto que seu escopo de movimento é encerrado em uma pista e não ao ar livre. Portanto, é por isso que é sensível à poeira e à água. Devido ao caminho predefinido, ele pode lidar com mais força em comparação com outro atuador do mesmo tamanho físico. Os atuadores lineares de esteira são melhores para aplicações internas onde é necessário fixar movimento horizontal e vertical.
Figura 3: Atuador linear de pista
Atuador linear de coluna:
O atuador linear de coluna é um tipo de atuador que se estende para cima enquanto mantém a estabilidade. Devido aos múltiplos estágios que os atuadores de coluna possuem, eles produzem um estoque longo. Existem muitas vantagens do atuador de coluna. Eles são projetados apenas para movimento vertical. Uma das vantagens é que não requer orientação externa, pois a orientação linear é construída dentro da estrutura do atuador. Eles podem ser facilmente instalados sem usar quaisquer outros suportes de suporte adicionais. Como possuem sistema de guia em seu elevador, isso os torna uma opção melhor do que qualquer outro atuador em diversas aplicações, como elevação de gabinete, etc.
Figura 4: Atuador linear de coluna
Atuadores Micro Lineares
Eles são pequenos, leves, silenciosos e muito duráveis. Esses microatuadores elétricos lineares são extremamente úteis para criar automação personalizada em residências, empresas, veículos, iates, trailers, aeronaves, robótica, veículos de controle de rádio, drones multicópteros, bem como instalações artísticas, aplicações médicas e muito mais. Um típico Atuador Micro Linear oferece um tamanho compacto muito pequeno com cursos pequenos, seu pequeno tamanho micro compacto significa, no entanto, que eles terão força limitada.
Tipos de motores utilizados em atuadores lineares elétricos
Motores CA e CC podem ser usados em atuadores lineares elétricos. Ambos os tipos de motor possuem algumas faixas padrão. Mais comumente são usados motores CC. Entre os motores CC, os motores 12V CC são os mais populares. Motores de 24 Vcc são usados para aplicação de grande força. Da mesma forma, quando se trata de motores CA, podem ser motores CA trifásicos de 220-240 V ou 220 V-240 ou 380-415 VCA, dependendo das aplicações industriais.
Escolhendo o atuador linear certo para uso
Escolher o atuador certo para a aplicação não é um grande problema. Na verdade, os atuadores lineares têm muitas aplicações em trabalhos médicos, industriais ou automação residencial, etc. Existem algumas etapas que precisam ser focadas ao decidir o melhor atuador linear para sua aplicação. As etapas são descritas abaixo
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Descubra a quantidade de força necessária
Este é o primeiro passo para descobrir o atuador linear correto para sua aplicação. O peso do objeto que é necessário levantar deve ser conhecido. Além disso, a forma como o atuador linear deve ser fixado desempenha um papel muito importante na determinação da força que é usada para selecionar o atuador.
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Descubra a distância que o atuador precisa se mover
O próximo passo é descobrir até que distância o atuador linear deve se mover para cumprir os requisitos da tarefa. O comprimento do estoque determina até onde um atuador irá. Dependendo da aplicação, escolhe-se o clima para ter um atuador linear com comprimento de curso grande ou comprimento de curso pequeno.
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Descubra a velocidade necessária
O requisito de velocidade também ajudaria na seleção do atuador linear. Se a tarefa precisa ser rápida ou lenta. Uma vez descoberto, o próximo passo é consultar a folha de especificações para determinar a velocidade do atuador linear. Além disso, como todos sabemos, quanto maior a força, menor será a velocidade.
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Selecione o melhor tipo de atuador linear
Após coletar todos os dados acima, agora selecione o tipo de atuador linear que mais se adequa à sua tarefa. O atuador linear traqueal é melhor para espaços pequenos porque não se estende para fora. Além disso, o atuador tipo haste é usado para fins simples de extensão e retração. Se alguém deseja ter um estoque longo em relação ao tamanho retraído, então o atuador linear de coluna é o melhor para tal aplicação.
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