O que você precisa saber ao dimensionar um Atuador Linear
Este artigo o ajudará a dimensionar um atuador linear apropriado para sua aplicação e cobrirá alguns critérios-chave que podem ser usados para identificar o atuador certo para você. Se você acha que precisa aprender mais sobre atuadores lineares primeiro, confira nosso Blog do atuador 101 ou nosso Postagem Como funcionam os atuadores lineares.
Tipos de atuador linear
Existem quatro tipos principais de atuadores lineares: Hidráulica, Elétrica, Pneumática e Mecânica. Cada um deles tem suas próprias desvantagens e benefícios, mas geralmente, os atuadores lineares elétricos oferecem o melhor equilíbrio entre implementação simples, precisão e força. Como os atuadores hidráulicos, pneumáticos e mecânicos têm configurações mais complexas, pode ser necessário considerar fatores adicionais ao dimensionar esses tipos de atuadores. Se você acha que precisa aprender mais sobre os diferentes tipos de atuadores lineares, confira este guia.
Existem diferentes variações de cada tipo de atuador linear disponíveis, como colunas de elevação e atuadores de pista. A seleção do tipo e tamanho corretos de atuador linear dependerá das necessidades de sua aplicação. Aqui estão alguns requisitos comuns que você provavelmente precisará para dimensionar o atuador linear correto. Mas se você está procurando uma ferramenta para analisar os números, confira nosso Calculadora de Atuador Linear.
Força
A força necessária do seu atuador linear está relacionada à quantidade de peso que você está puxando, empurrando, levantando ou segurando. Existem dois tipos de especificações de força que os fabricantes de atuadores lineares fornecem: Dinâmico e Estático.
Força Dinâmica (ou carga) é a força máxima que o atuador pode aplicar para mover um objeto. Você usará esta especificação para determinar se um atuador será capaz ou não de mover a carga desejada. Alguns atuadores lineares terão especificações de carga dinâmica diferentes para empurrar e puxar, o que significa que o atuador não pode empurrar ou puxar a mesma força máxima.
Força estática (ou carga) é o peso máximo que o atuador pode suportar quando não está em movimento. É importante considerar o limite de carga estática em aplicações como Mesa Sit-Stand, onde se espera que o atuador suporte um grande peso quando não estiver em movimento.
A força necessária em qualquer aplicação depende não apenas da quantidade de peso que você está movendo, mas também do número de atuadores em uso e da geometria física do seu projeto. Para determinar os requisitos exatos de força, você pode aplicar duas fórmulas físicas básicas: soma das forças e soma dos torques. Se você estiver movendo um objeto apenas ao longo de um eixo, basta garantir que a força total de todos os seus atuadores seja maior que o peso que você está movendo, como no diagrama de blocos à direita. Mas se você estiver usando um atuador para abrir uma tampa, por exemplo, isso se tornará mais complexo porque as forças envolvidas serão aplicadas em ângulos diferentes. Se você é bom em trigonometria e conhece física, pode usar a soma de forças e torques para determinar a necessidade exata de força. Mas se não, você pode usar nosso prático Calculadora de Atuador Linear, que é projetado apenas para essas situações difíceis.
OBSERVAÇÃO: Depois de determinar o requisito de força desejado, é uma boa prática selecionar um atuador que tenha uma maior especificação de força estática e dinâmica necessária, pois essas especificações devem ser os limites absolutos de sua capacidade operacional.
Comprimento do curso
A distância necessária para mover um objeto com um atuador linear é o requisito de comprimento do curso. Pode ser necessário usar alguma trigonometria para identificar a distância exata necessária do atuador linear desejado em aplicações como abrir uma tampa. Dependendo do tipo de atuador que você está usando, o comprimento do curso pode significar algo um pouco diferente (ou seja, como nos atuadores de pista, o comprimento do curso é o comprimento da pista). Mas na maioria das vezes, depois de saber a distância que deseja que seu atuador linear se mova, você deve escolher um atuador com comprimento de curso igual ou superior a esse valor. O comprimento do curso afetará alguns recursos do atuador linear, incluindo o comprimento total.
Velocidade
Em algumas aplicações, a velocidade será um requisito fundamental no seu projeto, enquanto em outras situações poderá ser menos importante que o comprimento ou a força do curso. Assim como o comprimento do curso, se você tiver uma velocidade desejada que deseja que seu atuador se mova, então você deve selecionar um atuador linear com especificação de velocidade igual ou próximo à velocidade desejada. Porém, a velocidade real na qual seu atuador se moverá será afetada pelo tamanho da carga que ele está movendo. Este efeito nem sempre é significativo, mas alguns fabricantes de atuadores lineares fornecem gráficos de desempenho de velocidade versus carga, como abaixo, que permitem obter uma estimativa da velocidade do atuador para uma determinada carga.
De modo geral, para atuadores lineares eletrônicos, os atuadores de força mais alta se moverão mais lentamente do que os atuadores de força baixa. Se você precisar de atuadores de alta força e alta velocidade, pode ser necessário considerar outros tipos de atuadores.
A velocidade máxima nem sempre é importante, às vezes você quer controle. Se precisar de controle de velocidade, você precisará conectar seu atuador com um driver de motor e microcontrolador Arduino. Você vai querer ter certeza de que seu atuador pode facilmente interagir com o driver do motor e fornecer feedback se o controle de malha fechada for desejado.
Requerimentos poderosos
Existem dois aspectos dos requisitos de energia para qualquer atuador linear eletrônico: entrada de tensão e consumo máximo de corrente. A tensão de entrada ou tensão nominal é a tensão para a qual o atuador foi projetado e deve ser a tensão máxima fornecida ao atuador. A tensão de entrada pode ser CA ou CC e normalmente são valores padrão, como 12 V CC ou 120 V CA. O consumo máximo de corrente é a quantidade máxima de corrente que o atuador consumirá com segurança e, diferentemente da tensão, o consumo real de corrente do seu atuador deve ser inferior a esse valor. O consumo real de corrente do seu atuador estará relacionado ao tamanho da carga no atuador; quanto maior a carga, maior será o consumo de corrente.
Se o seu atuador for o principal recurso eletromecânico do seu projeto, você pode simplesmente usar seus requisitos de energia para identificar as fontes de alimentação e outros componentes elétricos do seu projeto. Mas em sistemas mais complexos, como uma plataforma robótica, você pode estar limitado a uma determinada tensão ou consumo máximo de corrente. Os requisitos de energia também serão importantes em aplicações alimentadas por bateria, pois quanto maior o consumo de corrente, mais rápido a bateria acabará. Se possível, você pode usar um atuador de tensão mais alta (ou seja, indo de 12V a 24V), pois os atuadores de tensão mais alta consumirão menos corrente para o mesmo nível de força e velocidade.
Considerações Específicas da Aplicação
Embora este blog tenha abordado algumas especificações importantes para dimensionar seu atuador linear, sempre haverá necessidades específicas da aplicação que você precisará considerar ao selecionar o atuador linear correto. Como o ambiente em que seu atuador trabalhará, que pode afetar a durabilidade e incluiria especificações como temperatura operacional, classe de proteção do gabinete (PI) e material do atuador. O tamanho físico e as opções de montagem disponíveis para um atuador podem ou não funcionar dentro do projeto. Outras considerações importantes sobre requisitos incluem: requisito de ciclo de trabalho, requisito de nível de ruído ou requisito de feedback.
Agora que você tem as ferramentas necessárias para dimensionar o atuador certo para suas necessidades, você pode verificar nossa seleção de atuadores lineares na Firglli Automation.
[1] https://techathlon.com/ip68-ip67-code-rating-smartphones/
