Actuators - What is an Actuator?

Beim Kauf eines elektrischen linearen Aktuators müssen Sie einige Dinge berücksichtigen. Erstens haben lineare Aktuatoren 4 Hauptmerkmale, von denen jede für jede Anwendung unterschiedliche Bedeutung hat.  Dies sind Schlaganfall - Kraft - Geschwindigkeit - IP -Bewertung.  Normalerweise wählen Sie zuerst den idealen Aktuator basierend auf dem Schlaganfall und zwingen dann auf, dann zu Geschwindigkeit. Erinnern Sie sich an die Geschwindigkeit und den Kompromiss gegeneinander. Das bedeutet also, dass Sie eine hohe Kraft haben können, aber dann wird die Geschwindigkeit wahrscheinlich niedriger sein. Wenn Sie eine hohe Geschwindigkeit wünschen, ist die Kraft wahrscheinlich niedriger. 

Bei der Auswahl des idealen elektrischen linearen Aktuators sollten mehrere Faktoren berücksichtigt werden, darunter:

1. Belastungskapazität: Der Aktuator sollte in der Lage sein, die Last zu unterstützen, die er bewegt. Betrachten Sie das Gewicht der Last und alle anderen Faktoren, die die Fähigkeit des Aktuators beeinflussen können, sie zu bewegen.
2. Geschwindigkeit: Die Geschwindigkeit des Aktuators sollte mit der für die Anwendung erforderlichen Geschwindigkeit übereinstimmen. Dies hängt vom spezifischen Anwendungsfall ab und kann Kompromisse zwischen Geschwindigkeit und anderen Faktoren wie Kraft und Präzision beinhalten.
3. Hublänge: Der Aktuator sollte eine Hublänge haben, die für die Anwendung geeignet ist. Betrachten Sie die Entfernung, die der Aktuator reisen muss, und alle physischen Einschränkungen, die die Schlaganfalllänge einschränken können.
4. Gewalt: Der Aktuator sollte in der Lage sein, genügend Kraft zu erzeugen, um die Last zu bewegen und jegliche Reibung oder Widerstand im System zu überwinden. Dies kann die Berechnung der erforderlichen Kraft basierend auf der Last und der gewünschten Beschleunigung oder Verzögerung beinhalten.
5. Präzision: Der Aktuator sollte präzise genug sein, um die Anforderungen des Antrags zu erfüllen. Dies kann die Berücksichtigung von Faktoren wie Genauigkeit, Wiederholbarkeit und Gegenreaktion beinhalten.
6. Umweltfaktoren: Der Stellantrieb sollte in der Lage sein, in der beabsichtigten Umgebung zu operieren, wobei Faktoren wie Temperatur, Luftfeuchtigkeit und Staubbekämpfung oder andere Verunreinigungen berücksichtigt werden.
7. Stromversorgung: Der Aktuator sollte mit den verfügbaren Stromversorgungs- und Spannungsanforderungen der Anwendung kompatibel sein.
8. Lärm: Der Aktuator sollte mit einem Geräuschpegel arbeiten, der für die Anwendung akzeptabel ist.
9. Kontrolloptionen: Betrachten Sie die verfügbaren Steuerungsoptionen wie manuelle Steuerelemente, programmierbare Controller und Sensoren und wählen Sie die aus, die den Anforderungen der Anwendung am besten entspricht.

Durch die sorgfältige Prüfung dieser Faktoren ist es möglich, einen elektrischen linearen Aktuator auszuwählen, der die spezifischen Anforderungen der Anwendung erfüllt und eine optimale Leistung und Zuverlässigkeit sicherstellt.

Der Hub eines Aktuators kann auch als Erweiterung bezeichnet werden. Dies ist die Entfernung, durch die sich die Stange durchdringt und sich ausdehnt. Normalerweise werden diese in Zoll gemessen und können von 1 "Zoll) Schlaganfall bis zu einem Hub von rund 40" liegen. Es ist nicht normal, Aktuatoren mit einem Strich von länger als 40 bis 50 "zu haben, da die mechanischen Einschränkungen der Bleischraube innerhalb des Aktuators, der die Druck- und Ziehkraft liefert, liefert.

Die Geschwindigkeit des Aktuators hängt direkt mit dem Getriebeverhältnis zusammen. Ein Hochgesprachverhältnis verlangsamt die Geschwindigkeit der Stange, die sich in und aus dem Aktuator erstreckt, aber auch die Kraft dramatisch erhöht. Die Aktuatoren reichen von Kräften wie ein paar Pfund bis zu ein paar tausend Pfund. Eine andere Möglichkeit, mehr Geschwindigkeit und Kraft zu erzielen, besteht darin, den Motor größer zu machen. Wenn Sie also einen DC-Motor mit großem Durchmesser haben, kann er schneller drehen und mehr Kraft verleihen. Es ist also auch bemerkenswert, dass die Größe auch mit Geschwindigkeit und Zwang abbaut, nur um die Dinge weiter zu komplizieren.

Ähnlich wie bei Schritt 2 müssen Sie in diesem Schritt darüber nachdenken, mit welcher Geschwindigkeit Sie leben können, wenn Sie einen Aktuator mit hoher Kraft benötigen. Die höhere Kraft bedeutet langsamere Geschwindigkeit und umgekehrt. Bei der Betrachtung der Kraftanforderungen für die Auswahl des idealen Aktuators sollten mehrere Faktoren berücksichtigt werden, einschließlich:

1. Lastgewicht: Das Gewicht der Last, die sich der Stellantrieb bewegt, ist ein Schlüsselfaktor bei der Bestimmung der erforderlichen Kraft. Der Aktuator sollte in der Lage sein, genügend Kraft zu erzeugen, um das Gewicht der Last sowie jede Reibung oder jeden Widerstand im System zu überwinden.
2. Beschleunigung und Verzögerung: Die erforderliche Kraft hängt auch von den für die Anwendung erforderlichen Beschleunigungs- und Verzögerungsraten ab. Wenn die Last schnell bewegt werden muss, kann eine höhere Kraft erforderlich sein, um die gewünschte Beschleunigung zu erreichen.
3. Entfernung und Geschwindigkeit: Die Kraftanforderungen werden auch von der Entfernung beeinflusst, die der Aktuator reisen muss, und die Geschwindigkeit, mit der er sich bewegen muss. Eine längere Hublänge oder eine schnellere Geschwindigkeit erfordert mehr Kraft.
4. Trägheit: Die Trägheit der Last und der Stellantrieb selbst kann auch die Kraftanforderungen beeinflussen. Wenn die Last eine hohe Trägheit aufweist, kann eine höhere Kraft erforderlich sein, um sie in Bewegung zu bringen, während eine niedrigere Kraft möglicherweise ausreicht, um ihre Bewegung zu erhalten, sobald sie sich bewegt.
5. Reibung und Widerstand: Reibung und Widerstand im System können die Kraftanforderungen erhöhen, da der Stellantrieb genügend Kraft erzeugen muss, um diese Faktoren zusätzlich zur Verschiebung der Last zu überwinden.
6. Sicherheitsfaktoren: Es ist auch wichtig, bei der Bestimmung der Kraftanforderungen Sicherheitsfaktoren zu berücksichtigen. Eine höhere Kraft kann notwendig sein, um sicherzustellen, dass die Last sicher und sicher bewegt wird, ohne Schäden oder Verletzungen.

Durch die Berücksichtigung dieser Faktoren ist es möglich, einen Aktuator mit den entsprechenden Kraftfunktionen für die spezifische Anwendung auszuwählen, um eine optimale Leistung und Zuverlässigkeit sicherzustellen.

Die IP -Bewertung ist der Niveau des Wetterschutzes, den ein Aktuator hat. Eine höhere IP -Bewertung bedeutet, dass der Aktuator heftigere Umgebungen wie Regen und Temperaturen standhalten kann. Eine hohe IP -Bewertung von 66 gilt als sehr gute externe Art des Wetterantragsantriebs. Für den Innenbereich ist jedoch eine IP -Bewertung von 42 angemessen. Bei der Betrachtung der IP -Anforderungen (Eingangsschutz) zur Auswahl des idealen Aktuators sollten mehrere Faktoren berücksichtigt werden, einschließlich :::

1. Umgebung: Die Umgebung, in der der Aktuator verwendet wird, ist ein Schlüsselfaktor bei der Ermittlung der erforderlichen IP -Bewertung. Betrachten Sie Faktoren wie Temperatur, Luftfeuchtigkeit, Staub und Wasserbelastung.
2. Ort: Der Ort des Aktuators innerhalb des Systems kann auch die IP -Anforderungen beeinflussen. Wenn sich der Aktuator in einem Hochrisikobereich wie einer Wasserquelle oder in einem Bereich mit hohen Staubniveaus befindet, kann eine höhere IP-Bewertung erforderlich sein.
3. Regulatorische Anforderungen: Die regulatorischen Anforderungen können auch die für die Anwendung erforderliche Mindest -IP -Bewertung bestimmen. Überprüfen Sie unbedingt relevante Vorschriften oder Standards, um die Einhaltung der Einhaltung zu gewährleisten.
4. Erwartete Lebensdauer: Die erwartete Lebensdauer des Aktuators kann auch ein Faktor für die Ermittlung der erforderlichen IP -Bewertung sein. Wenn erwartet wird, dass der Aktuator über einen längeren Zeitraum in Betrieb ist, kann eine höhere IP -Bewertung erforderlich sein, um die Haltbarkeit und Langlebigkeit sicherzustellen.
5. Wartungsanforderungen: Berücksichtigen Sie die Wartungsanforderungen für den Aktuator und wie sich die IP -Bewertung auf Wartungsverfahren auswirken kann. Beispielsweise kann eine höhere IP -Bewertung es schwieriger machen, im Aktuator zugreifen zu können, und Servicekomponenten.

Durch die Betrachtung dieser Faktoren ist es möglich, einen Aktuator mit der entsprechenden IP -Bewertung für die spezifische Anwendung auszuwählen, um sicherzustellen, dass der Aktuator in der beabsichtigten Umgebung zuverlässig und sicher arbeitet.

Jetzt hast du den Aktuator, aber wie montierst du ihn? Alle Aktuatoren kommen mit einem sogenannten Griff in jedem und der Einheit. Hier verbinden Sie den Aktuator mit einer Art Klammer. Für unsere Aktuatoren hat jeder Aktuator eine bestimmte Größe der Klammer, die an beiden Enden passt. Einige Aktuatoren haben spezielle Klammern, die über den Körper des Aktuators passen, aber diese können während der Bewegung restriktive Bewegungseffekte auf den Aktuator haben. 

Es gibt noch andere Faktoren, über die Sie bei der Auswahl des idealen Aktuators nachdenken müssen. Die Spannung kann beispielsweise wichtig sein. In der Regel kommen die Aktuatoren im Standard 12 oder 24 VDC. Wie wäre es mit Feedback Control? Wenn Sie die Position des Stellantriebs benötigen, benötigen Sie möglicherweise einen Aktuator, der ein gewisses Maß an Feedback wie einen Hallsensor, einen optischen Sensor oder sogar einen in den Stellantrieb eingebauten Potentiometer enthält. Diese Geräte bieten alle ein Feedback -Signal, so dass ein Controller jederzeit seine Position kennt. Dies ist für Anwendungen erforderlich, bei denen Sie mehr als eine einfache End-to-End-Kontrolle benötigen. Wir haben einen weiteren Blog -Beitrag geschrieben, der nur zu diesem Thema der Feedback -Aktuatoren gewidmet ist Hier.

Es gibt viele Möglichkeiten, den Aktuator zu verbinden, und dies hängt davon ab, welche Art von Steuerung Sie haben oder benötigen. Ein einfacher Rocker Switch Control ist bei weitem der einfachste Weg, um eine zu verbinden. Möglicherweise möchten Sie auch eine Fernbedienung als eine andere Form der Kontrolle. Für die Positionsregelung benötigen Sie möglicherweise eine detailliertere Verbindung. In der Regel die meisten elektrischen Aktuatoren bieten eine 2 -Draht -Konfiguration zum Anschließen an Strom oder einen Schalter. +/- Spannung sind die Drähte, die vom Stellantrieb führen, und die Umkehrung dieser Drähte in die Stromquelle lässt den Aktuator die Richtung ändern. Dieser Prozess wird als "Umkehrung der Polarität" bezeichnet. Ein Rocker -Switch macht das für Sie im Schalter.

Die häufigste Art von Aktuator ist ein 2 -Draht -System. Wenn Sie diese Drähte einfach direkt an eine Stromversorgung (normalerweise 12VDC) anschließen, bewegen sich der Aktuator und das Umkehr der Drähte bewegt sich den Stellantrieb in die entgegengesetzte Richtung. Ein Rocker -Switch ist das für Sie. Schließen Sie die 2 Drähte aus dem Aktuator an den Schalter an und verbinden Sie die 2 Drähte von der Stromquelle an den Schalter, und Sie sind fertig. Unsere Schalter haben alle die Schaltpläne auf jeder Produktseite, um dies einfach zu machen

Andere Typen

Pneumatisch

Diese Arten von Aktuatoren verwenden Druckgas oder Luft in einem Zylinder, der durch einen Hochdruck erzeugt wird Pumpe Um einen Kolben zu bewegen, um eine lineare Bewegung zu erstellen. Wie hydraulische Aktuatoren gibt es das Design eines pneumatischen linearen Aktuators schon lange. Ein Luftkompressor wird verwendet, um die Luft- oder Inertgas in einem Tank unter Druck zu setzen, und Hochdruckluft wird verwendet, um den Kolben des Aktuators ein- und ausrutschen zu lassen. Sobald der Kolben im Aktuator das Ende der Reise erreicht hat, wird ein Ventilschalter bewegt, um das Ventil am anderen Ende des Stellantriebs zu öffnen, wo wieder Hochdruckluft den Kolben in den Aktuator in die andere Richtung drückt. 

Die Vorteile der Verwendung von Pneumatik sind:

1. Hohe Geschwindigkeit ist möglich und wird durch das Druckventil und die volumetrische Kapazität des Systems gesteuert.
2. Es können ziemlich hohe Kräfte erreicht werden.
3. Der kleine Klang wird abgesehen von der Pumpe, die den Tank unter Druck setzt.
4. Sehr lange Schläge sind möglich.
5. Extrem hohe Zykluszuverlässigkeit und Haltbarkeit.
6. Die Aktuatoren können sehr klein und kompakt sein, da sie im Bau recht einfach sind. 

Nachteile von Pneumatik sind:

1. Zusätzliche Ausrüstung ist erforderlich wie Tank und Hochdruckpumpe.
2. Das gesamte System kann nicht auslaufen lassen, wenn das System ausfällt.
3. Luft ist ein komprimierbares Gas, was bedeutet, wenn ein pneumatischer Aktuator eine hohe Kraft bewegt, gibt es immer eine Verzögerung, da das Gas/die Luft auf natürliche Weise zuerst komprimiert wird, bevor er den Kolben in den Aktuator bewegt. Dies bedeutet, dass es eine Verzögerung im System geben wird. Hydraulische Aktuatoren haben dieses Problem nicht.
4. Eine sehr geringe Positionskontrolle ist erreichbar. Sehen Sie sich das Video unten an, in dem wir LEGO verwenden, um die mangelnde Kontrolle im Vergleich zu einem mechanischen Aktuator zu demonstrieren, und verwenden Sie einen DTI (Dial -Test -Indikator), um den Unterschied anzuzeigen

Wo werden sie benutzt?

Sie werden verwendet, wenn Hochgeschwindigkeitsbewegungen erforderlich sind, über 30 Zoll pro Sekunde. Nach der Installation sind sie schwer von einem Ort zum anderen zu wechseln, da sie viel Installationszeit benötigen. Diese Aktuatoren befinden sich in den Montagelinien der Fertigungsfabriken, da sie ideal für die Durchführung von Millionen von Zyklen ohne Wartung sind und sich sehr schnell bewegen können. 

Hydraulik

Hydraulische Aktuatoren arbeiten genauso wie pneumatische Aktuatoren, außer dass sie eine nichtkompressible Flüssigkeit namens Hydraulikflüssigkeit verwenden, sondern anstatt Hochdruckluft oder Gas zu verwenden. Da die Flüssigkeit nicht kompressbar ist, hat sie einen großen Vorteil gegenüber der Pneumatik, diese Systeme können immense Kräfte in der Lage sind. Aus diesem Grund sehen Sie, wie sie ausschließlich für Hochleistungsbaugeräte wie Bagger, Müllkiolalletze, Gabelstaplerlastwagen, Traktoren usw. verwendet werden.

Wie funktionieren sie?

Hydraulische Aktuatoren verwenden Hochdruckflüssigkeit, um einen Kolben rückwärts und nach vorne zu drücken, wo die Schaltung durch Ventilschalter durchgeführt wird. THESE-Systeme erfordern Hochdruckpumpen, Hochdruckventile und Rohrleitungen sowie einen Tank, um hydraulische Flüssigkeit zu halten. Wenn Sie also viel Platz und Geld haben und eine benötigen sehr Eine hohe Menge an Kraft, Hydraulik könnte der richtige Weg sein.

Die Vorteile der Verwendung von hydraulischen Aktuatoren sind:

1. Eine mittelschwere Geschwindigkeit ist möglich und wird durch die Pumpengeschwindigkeit gesteuert.
2. Es können extrem hohe Kräfte erreicht werden. 
3. Sehr lange Schläge sind möglich.
4. Extrem hohe Zykluszuverlässigkeit und Haltbarkeit.
5. Die Aktuatoren können sehr klein und kompakt sein, da sie im Bau recht einfach sind. 

Die Nachteile sind:

1. Kontrolle. Hydraulische Aktuatoren haben eine sehr geringe Präzisionskontrolle.
2. Hydraulische Flüssigkeit ist erforderlich, damit das System funktioniert, und die Flüssigkeit ist sehr giftig. Wenn das System ausfällt, kann es auslaufen.
3. Wenn die Hydraulikpumpe arbeitet, kann sie sehr laut sein und je höher die erforderliche Kraft, desto lauter das Geräusch.
4. Hydraulische Flüssigkeit basiert auf vorhersehbarer Viskosität, sodass sie nicht reibungslos durch Rohre und Ventile usw. fließt. Dies erfordert zusätzliche Energie, um Flüssigkeit bei hohem Druck durch Rohre und Armaturen zu drücken. Infolgedessen sind hydraulische Systeme sehr ineffizient, um zu arbeiten und zu verwenden, insbesondere in unterschiedlichen Klimazonen.
5. Preis. Diese Systeme sind teuer zu kaufen und zu installieren. 

Rotation

Eine andere Art von Aktuator ist ein Drehantrieb, der hauptsächlich durch die Verwendung eines elektrischen Netzteils mit begrenzter Rotationsbewegung oder kontinuierlicher Rotationsbewegung funktioniert, abhängig von den Anforderungen der Anwendung. Ein wesentlicher Vorteil von Rotary-Aktuatoren besteht darin, dass sie mit niedrigeren Geschwindigkeiten laufen, aber höhere Drehmomentwerte erzeugen, die sie effektiv für die Verwendung in Robotik und anderen industriellen Automatisierungsanwendungen sowie für die Elektronik der Verbraucherqualität erfordern und hochtorque Systeme für konsistente Betriebszyklen fordern. Der Rotationsmotor erzeugt dieses Drehmoment, während die Downs der Antriebswelle auf den Weg rägt, wodurch glatte kreisförmige Bewegungen ohne Unterbrechungen erzeugt werden. Für eine optimale Leistungskonsistenz während des Betriebs verwendet der Aktuator einen Sensor, um seine Positionsmessungen typischerweise in Form eines Hall -Sensors oder -Codierers zu erkennen, wodurch Signale zur Lesbarkeit an das Gehirn zurücksendet werden. Darüber hinaus sind diese effizienten Aktuatoren für Raumbedenken mit einer bemerkenswerten feature-elektrisch-freundlichen Fähigkeit aus kleiner Größe ausgestattet. Daher können sie auch in begrenzten Bereichen verwendet werden.

Das Prinzip:

Die von diesen Arten von Aktuatoren erzeugte Bewegung kann entweder eine kontinuierliche Drehung sein, wie in einem Elektromotor zu sehen ist, oder die Bewegung kann eine feste Winkelrotation sein. Mit einem rotierenden Aktuator, der pneumatisch oder hydraulisch kontrolliert ist . Wenn mehr Rotation erforderlich ist, müsste der Kolben weiter gleiten und ein anderes Zahnradverhältnis wird verwendet, um die Bewegung zu übersetzen. 

Rotary Servo

Es gibt eine weitere Kategorie des Rotary -Aktuators, nämlich den Servomotor und den Schrittmotor. Diese Aktuatoren werden über Strom kontrolliert. Dadurch wird eine kontinuierliche Rotationsbewegung bereitgestellt und gleichzeitig eine bemerkenswerte Präzision in Bezug auf die Rotationskontrolle anbietet.

Diese Arten von Aktuatoren werden häufig in Robotik und Unterhaltungselektronik verwendet, wobei Drehbewegungen und Drehmoment von einem Rotationsmotor erzeugt werden. Die Geschwindigkeit wird reduziert und das Drehmoment durch ein Zahnradsystem erhöht, um die Drehbewegung zu erzeugen. Um eine genaue Kontrolle zu erhalten, hat der Aktuator einen Sensor, der die Position misst. Dies erfolgt normalerweise in Form eines Hall -Sensors oder -Codierers, der ein Signal an das „Gehirn“ zurücksendet, um sich in eine Position zu übersetzen. Ein großartiges Merkmal von Servomotoren ist, dass sie sehr klein und an sehr engen Stellen verwendet werden können. 

Zusammenfassung

Aktuatoren sind in vielen verschiedenen Typen erhältlich, von Rotary bis linear, hydraulisch und pneumatisch, Magnet und elektromechanisch. Jeder Typ hat eine ideale Anwendung. Große industrielle Rotationsaktuatoren, die hydraulisch angetrieben sind Mikroaktuatoren Kann von kleinen 12 -V -Stromquellen mit großer Genauigkeit und Präzision für Robotik und kleine Anwendungen angetrieben werden. Für weitere Details zu Aktuatoren haben wir ein Weißbuch geschrieben, das in der Welt der Aktuatoren etwas mehr Tiefe übergeht. Bitte lesen Sie diesen Artikel Hier. 

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