Actuators - What is an Actuator?

Ao comprar um atuador linear elétrico, há algumas coisas que você deve considerar. Em primeiro lugar, os atuadores lineares têm 4 características principais, cada uma com diferentes níveis de importância para qualquer aplicação.  São o AVC - Força - velocidade - classificação IP.  Normalmente, você escolheria o atuador ideal com base no curso primeiro, depois forçar e depois acelerar. Lembre-se da velocidade e da força de troca uma contra a outra. Portanto, isso significa que você pode ter uma força alta, mas a velocidade provavelmente será menor. Se você deseja alta velocidade, a força provavelmente será menor. 

Ao selecionar o atuador linear elétrico ideal, vários fatores devem ser considerados, incluindo:

1. Capacidade de carga: O atuador deve ser capaz de apoiar a carga que estará em movimento. Considere o peso da carga e quaisquer outros fatores que possam afetar a capacidade do atuador de movê -la.
2. Velocidade: A velocidade do atuador deve corresponder à velocidade necessária para o aplicativo. Isso dependerá do caso de uso específico e pode envolver trade-offs entre velocidade e outros fatores, como força e precisão.
3. Comprimento de derrame: O atuador deve ter um comprimento de acidente vascular cerebral apropriado para o aplicativo. Considere a distância que o atuador precisa viajar e quaisquer restrições físicas que possam limitar o comprimento do curso.
4. Vigor: O atuador deve ser capaz de gerar força suficiente para mover a carga e superar qualquer atrito ou resistência no sistema. Isso pode envolver o cálculo da força necessária com base na carga e na aceleração ou desaceleração desejada.
5. Precisão: O atuador deve ser preciso o suficiente para atender aos requisitos do aplicativo. Isso pode envolver considerar fatores como precisão, repetibilidade e reação.
6. Fatores ambientais: O atuador deve ser capaz de operar no ambiente pretendido, levando em consideração fatores como temperatura, umidade e exposição a poeira ou outros contaminantes.
7. Fonte de energia: O atuador deve ser compatível com os requisitos de fonte de alimentação e tensão disponíveis do aplicativo.
8. Barulho: O atuador deve operar em um nível de ruído aceitável para o aplicativo.
9. Opções de controle: Considere as opções de controle disponíveis, como controles manuais, controladores programáveis ​​e sensores, e escolha o que melhor atende às necessidades do aplicativo.

Ao considerar cuidadosamente esses fatores, é possível selecionar um atuador linear elétrico que atenda aos requisitos específicos da aplicação, garantindo o desempenho e a confiabilidade ideais.

O golpe de um atuador também pode ser chamado de extensão. Esta é a distância da qual a haste se moverá e se estende e se estende. Geralmente, estes são medidos em polegadas e podem variar de 1 "(polegada) a cerca de 40". Não é normal ter atuadores com um derrame de mais de 40 "a 50" devido às limitações mecânicas do parafuso de chumbo dentro do atuador que fornece a força de empurrar e puxar.

A velocidade do atuador está diretamente relacionada à relação de transmissão dentro dela. Uma relação de alta marcha desacelerará a velocidade da haste que se estende dentro e fora do atuador, mas também aumenta drasticamente a força. Os atuadores variam de forças tão baixas quanto alguns libras a alguns milhares de libras. Outra maneira de obter mais velocidade e força é aumentar o motor. Portanto, se você tiver um motor DC de grande diâmetro, ele pode girar mais rápido e dar mais força. Portanto, também é notável que o tamanho também negocie com velocidade e força, apenas para complicar ainda mais as coisas.

Assim como a etapa 2, nesta etapa, você deve pensar em qual velocidade você pode conviver se precisar de um atuador de alta força. A força mais alta significa velocidade mais lenta e vice -versa. Ao considerar os requisitos de força para selecionar o atuador ideal, vários fatores devem ser levados em consideração, incluindo:

1. Peso da carga: O peso da carga que o atuador estará em movimento é um fator -chave para determinar a força necessária. O atuador deve ser capaz de gerar força suficiente para superar o peso da carga, bem como qualquer atrito ou resistência no sistema.
2. Aceleração e desaceleração: a força necessária também dependerá das taxas de aceleração e desaceleração necessárias para o aplicativo. Se a carga precisar ser movida rapidamente, poderá ser necessária uma força mais alta para alcançar a aceleração desejada.
3. Distância e velocidade: os requisitos de força também serão afetados pela distância que o atuador precisa viajar e a velocidade em que precisa se mover. Um comprimento de curso mais longo ou velocidade mais rápida exigirá mais força.
4. Inércia: a inércia da carga e o próprio atuador também podem afetar os requisitos de força. Se a carga tiver alta inércia, pode ser necessária uma força mais alta para movê -la, enquanto uma força mais baixa pode ser suficiente para manter seu movimento quando estiver se movendo.
5. Fricção e resistência: o atrito e a resistência no sistema podem aumentar os requisitos de força, pois o atuador precisará gerar força suficiente para superar esses fatores, além de mover a carga.
6. Fatores de segurança: Também é importante considerar os fatores de segurança ao determinar os requisitos de força. Uma força mais alta pode ser necessária para garantir que a carga seja movida com segurança e segurança, sem qualquer risco de dano ou lesão.

Ao levar em consideração esses fatores, é possível selecionar um atuador com os recursos de força apropriados para o aplicativo específico, garantindo o desempenho e a confiabilidade ideais.

A classificação IP é o nível de proteção climática que um atuador possui. Uma classificação IP mais alta significa que o atuador pode suportar ambientes mais severos, como chuva e temperaturas. Uma alta classificação IP de 66, é considerada um tipo de aplicação de aplicação climático muito bom. No entanto, para uso interno, uma classificação IP de 42 é adequada. Ao considerar os requisitos de IP (proteção de entrada) para selecionar o atuador ideal, vários fatores devem ser levados em consideração, incluindo ::

1. Ambiente: O ambiente em que o atuador será usado é um fator -chave para determinar a classificação IP necessária. Considere fatores como temperatura, umidade, poeira e exposição à água.
2. Localização: A localização do atuador dentro do sistema também pode afetar os requisitos de IP. Se o atuador estiver localizado em uma área de alto risco, como perto de uma fonte de água ou em uma área com altos níveis de poeira, poderá ser necessária uma classificação IP mais alta.
3. Requisitos regulatórios: os requisitos regulatórios também podem ditar a classificação IP mínima necessária para o aplicativo. Certifique -se de verificar quaisquer regulamentos ou padrões relevantes para garantir a conformidade.
4. Vida esperada: a vida útil esperada do atuador também pode ser um fator para determinar a classificação IP necessária. Se espera -se que o atuador esteja em serviço por um longo período de tempo, uma classificação IP mais alta pode ser necessária para garantir a durabilidade e a longevidade.
5. Requisitos de manutenção: considere os requisitos de manutenção para o atuador e como a classificação IP pode afetar os procedimentos de manutenção. Por exemplo, uma classificação IP mais alta pode dificultar o acesso e os componentes de serviço dentro do atuador.

Ao considerar esses fatores, é possível selecionar um atuador com a classificação IP apropriada para o aplicativo específico, garantindo que o atuador opere de maneira confiável e segura no ambiente pretendido.

Então agora você tem o atuador, mas como você o monta? Todos os atuadores vêm com o que é chamado de Clevis em cada uma e da unidade. É aqui que você conecta o atuador a algum tipo de suporte. Para nossos atuadores, cada atuador tem um certo tamanho de suporte que se encaixa nas duas extremidades. Alguns atuadores têm colchetes especiais para se encaixar no corpo do atuador, mas esses podem ter efeitos de movimento restritivos no atuador durante o movimento. 

Existem outros fatores que você precisa pensar ao selecionar o atuador ideal. A tensão, por exemplo, pode ser importante. Normalmente, os atuadores vêm em 12 ou 24VDC como padrão. Que tal controle de feedback? Se você precisar de controle posicional do atuador, poderá precisar de um atuador que tenha algum nível de feedback, como um sensor de salão, sensor óptico ou mesmo um potenciômetro embutido no atuador. Todos esses dispositivos fornecem um sinal de feedback para que um controlador conheça sua posição a qualquer momento. Isso é necessário para aplicativos onde você precisa de mais do que um controle simples de ponta a ponta. Escrevemos outra postagem de blog dedicada apenas a este tópico de atuadores de feedback aqui.

Existem muitas maneiras de conectar o atuador, e isso dependerá de que tipo de controle você tem ou precisa. Um simples controle de troca de balancim é de longe a maneira mais fácil de conectar uma, mas você também pode querer um controle remoto como outra forma de controle. Para controle posicional, você pode precisar de uma conexão mais detalhada. Normalmente, a maioria dos atuadores elétricos oferece uma configuração de 2 arame para conectar -se à energia ou a um interruptor. +/- A tensão são os fios que levam do atuador, e reverter esses fios para a fonte de energia é o que faz o atuador mudar de direção. Esse processo é chamado de "reverter a polaridade". Um interruptor de balancim faz isso para você dentro do interruptor.

O tipo mais comum de atuador é um sistema de 2 fios. Simplesmente conectar esses fios diretamente a uma fonte de alimentação (geralmente 12VDC) fará com que o atuador se mova, e a reversão dos fios fará com que o atuador se mova na direção oposta. Um interruptor de balancim é o que faz isso para você; portanto, conecte os 2 fios do atuador ao comutador e conecte os 2 fios da fonte de energia ao comutador e você terminou. Todos os nossos interruptores têm os diagramas de fiação em cada página do produto para simplificar

Outros tipos

Pneumático

Esses tipos de atuadores usam gás ou ar pressurizado em um cilindro criado por uma alta pressão bombear Para mover um pistão para criar um movimento linear. Como atuadores hidráulicos, o design de um atuador linear pneumático existe há muito tempo. Um compressor de ar é usado para pressurizar o ar ou o gás inerte em um tanque, e o ar de alta pressão é usado para fazer com que o pistão do atuador deslize dentro e fora. Uma vez que o pistão no atuador atinja o final da viagem, um interruptor de válvula é movido para abrir a válvula para a outra extremidade do atuador, onde novamente o ar de alta pressão empurra o pistão no atuador na outra direção. 

Os benefícios do uso de pneumáticos são:

1. A alta velocidade é possível e é controlada pela válvula de pressão e pela capacidade volumétrica do sistema.
2. Forças bastante altas podem ser alcançadas.
3. Pouco som é emitido além da bomba pressurizando o tanque.
4. TRABOS muito longos são possíveis.
5. Confiabilidade e durabilidade do ciclo extremamente alto.
6. Os atuadores podem ser muito pequenos e compactos, pois são bastante simples na construção. 

As desvantagens da pneumática são:

1. É necessário equipamento adicional, como um tanque e bomba de alta pressão.
2. Todo o sistema não pode vazar se o sistema falhar.
3. O ar é um gás compressível, o que significa que quando um atuador pneumático está movendo uma força alta, sempre há um atraso porque o gás/ar naturalmente comprime antes de mover o pistão dentro do atuador. Isso significa que haverá um atraso no sistema. Os atuadores hidráulicos não têm esse problema.
4. O controle posicional muito baixo é alcançável. Assista ao vídeo abaixo, onde usamos o Lego para demonstrar a falta de controle em comparação com um atuador mecânico e use um DTI (indicador de teste de discagem) para mostrar a diferença

Onde eles são usados?

Eles são usados ​​onde o movimento de alta velocidade é necessário, mais de 30 polegadas por segundo. Depois de instalados, eles são difíceis de passar de um lugar para outro, pois exigem muito tempo de instalação. Esses atuadores são encontrados nas linhas de montagem das fábricas de fabricação, pois são ideais para realizar milhões de ciclos sem manutenção e podem se mover muito rapidamente. 

Hidráulico

Os atuadores hidráulicos operam exatamente da mesma maneira que os atuadores pneumáticos, exceto em vez de usar ar ou gás de alta pressão, eles usam um líquido não compacível chamado líquido hidráulico. Como o fluido não é compacível, tem uma enorme vantagem sobre os pneumáticos, esses sistemas são capazes de forças imensas. É por isso que você os vê usados ​​exclusivamente em equipamentos de construção pesados, como escavadores, caminhões basculantes, caminhões de empilhadeira, tratores etc.

Como eles funcionam?

Os atuadores hidráulicos usam fluido de alta pressão para empurrar um pistão para trás e para frente, onde a comutação é feita através de interruptores de válvula. TEsses sistemas requerem bombas de alta pressão, válvulas de alta pressão e tubulações e um tanque para manter o fluido hidráulico. Portanto, se você tiver muito espaço e dinheiro e exigir um muito Grande quantidade de força, hidráulica pode ser o caminho a percorrer.

Os benefícios do uso de atuadores hidráulicos são:

1. A velocidade moderada é possível e é controlada pela velocidade da bomba.
2. Forças extremamente altas podem ser alcançadas. 
3. TRABOS muito longos são possíveis.
4. Confiabilidade e durabilidade do ciclo extremamente alto.
5. Os atuadores podem ser muito pequenos e de tamanho compacto, pois são bastante simples na construção. 

As desvantagens são:

1. Controlar. Os atuadores hidráulicos têm muito pouco controle de precisão.
2. O líquido hidráulico é necessário para que o sistema funcione, e o fluido é muito tóxico. Se o sistema falhar, poderá vazar.
3. Quando a bomba hidráulica está operando, ela pode ser muito barulhenta, e quanto maior a força necessária, mais alto o ruído.
4. O líquido hidráulico depende da viscosidade previsível, por isso não flui suavemente através de tubos e válvulas, etc. Isso requer energia adicional para empurrar fluido em alta pressão através de tubos e acessórios. Como resultado, os sistemas hidráulicos são muito ineficientes para operar e usar, especialmente em diferentes climas.
5. Preço. Esses sistemas são caros para comprar e instalar. 

Rotativo

Outro tipo de atuador é um atuador rotativo, que funciona principalmente utilizando uma fonte de alimentação elétrica com movimento rotacional limitado ou movimento rotacional contínuo, dependendo das necessidades do aplicativo. Uma das principais vantagens dos atuadores rotativos é que eles correm em velocidades mais baixas, mas produz valores de torque mais altos, tornando-os ideais para uso em robótica e outras aplicações de automação industrial, bem como eletrônicos de nível de consumo exigindo sistemas de alto torque para ciclos de operação consistentes. O motor rotativo gera esse torque enquanto engrenagens diminui a rotação do eixo de transmissão, criando movimentos circulares suaves sem interrupções. Para consistência ideal para o desempenho durante a operação, o atuador usa um sensor para detectar suas medições de posição normalmente na forma de um sensor ou codificador de salão, enviando sinais de volta ao cérebro para obter legibilidade. Além disso, para preocupações espaciais, esses atuadores eficientes vêm com uma capacidade de pequeno tamanho notável para usuários de recursos; Portanto, permitindo que eles sejam usados ​​mesmo em áreas de espaços confinados.

O princípio:

O movimento produzido por esses tipos de atuadores pode ser uma rotação contínua, como visto em um motor elétrico, ou o movimento pode ser uma rotação angular fixa. Com um atuador rotativo que é controlado pneumaticamente ou hidraulicamente, é mais provável que seja um tipo de rotação angular fixa, isso ocorre porque o rack ou o pistão que gira o eixo principal só pode se mover até agora e o movimento rotacional é restrito pelo golpe linear disponível . Se for necessária mais rotação, o pistão precisaria deslizar ainda mais e uma relação de transmissão diferente é usada para traduzir o movimento. 

Servo rotativo

Existe outra categoria de atuador rotativo, a saber, o motor servo e o motor de passo. Esses atuadores são controlados por eletricidade. Fornecendo assim um movimento rotacional contínuo, oferecendo simultaneamente precisão notável em termos de controle rotacional.

Esses tipos de atuadores são comumente usados ​​em robótica e eletrônica de consumo, onde o movimento e o torque rotacionais são produzidos por um motor rotativo. A velocidade é reduzida e o torque aumentou por um sistema de engrenagens para criar o movimento rotativo. Para obter controle preciso, o atuador terá um sensor que mede a posição. Isso geralmente está na forma de um sensor ou codificador de salão que envia um sinal de volta ao 'cérebro' para se traduzir em uma posição. Uma ótima característica do Servo Motors é que eles podem ser muito pequenos e usados ​​em lugares muito apertados. 

Resumo

Os atuadores vêm em muitos tipos diferentes, do rotativo a linear, hidráulico e pneumático, solenóide e eletro-mecânico. Cada tipo tem um aplicativo ideal. Grandes atuadores rotativos industriais que são orientados hidraulicamente são ótimos para abrir grandes válvulas de tubo de óleo e micro-attuadores Pode ser alimentado por pequenas fontes de energia de 12V, com grande precisão e precisão para robótica e pequenas aplicações. Para mais detalhes sobre atuadores, escrevemos um white paper que entra em um pouco mais de profundidade no mundo dos atuadores. Por favor, leia aquele artigo aqui. 

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