Un actionneur est un appareil qui nécessite une entrée de source d'énergie, généralement de l'énergie électrique, une entrée de signal externe sous une forme quelconque pour indiquer à l'actionneur ce qu'il doit faire, puis l'appareil s'active. La sortie sous la forme d'un mouvement, peut être rotative ou linéaire, et est utilisée pour obtenir un résultat souhaité dans un système.
Le terme Actionneur vient de l'acte d'actionner quelque chose, en d'autres termes, Actionner c'est faire fonctionner quelque chose. Donc, pour simplifier l'expression de ce qu'il fait, un actionneur lit un signal puis il actionne, ou il fonctionne. Les actionneurs font généralement partie d'un système global ou d'une machine ou d'un appareil. C'est un composant de cette machine qui fait quelque chose en le faisant bouger.
Pour qu'un actionneur fonctionne, il nécessite une entrée de source d'énergie, généralement de l'énergie électrique. Il nécessite également une entrée de signal externe sous une forme ou une autre pour indiquer à l'actionneur ce qu'il doit faire, puis le dispositif s'active. La sortie est généralement sous la forme d'un mouvement qui peut être rotatif ou linéaire utilisé pour obtenir le résultat souhaité dans un système.
Les actionneurs existent depuis plus de 100 ans et leur nom vient de ce qu'ils font, ils actionnent quelque chose. C'est-à-dire qu'ils déplacent quelque chose en ouvrant ou en fermant, en poussant ou en tirant, en soulevant ou en laissant tomber, etc. actionneur linéaire électrique utilisé pour ouvrir et fermer le coffre d'une voiture. Ce sont des types d'actionneurs électromécaniques très courants qui sont largement utilisés dans notre vie quotidienne. Avant la création de l'électricité, ils étaient encore fabriqués mais seraient contrôlés par l'homme, comme un loquet sur une porte.
Il y a plus de 50 actionneurs utilisés dans une voiture moderne, les automobiles ont probablement le plus d'actionneurs que nous utiliserions dans notre vie quotidienne. Une voiture les utilise dans les injecteurs de carburant, les vannes d'alimentation et de gestion du carburant, les systèmes de chauffage et de refroidissement, même les systèmes de divertissement peuvent les utiliser pour ouvrir et fermer les haut-parleurs, les écrans GPS, etc.
Regardons un exemple typique d'un système d'actionneur utilisé dans notre vie de tous les jours. Le chauffage dans une voiture a à la fois des réglages de température chaude et froide ainsi qu'un ventilateur également avec différents niveaux de force. Le réglage de la température est en fait contrôlé via un actionneur qui régule la quantité d'air circulant sur un échangeur de chaleur. Cet actionneur contrôle la position du débit d'air, plus il s'écoule sur l'échangeur de chaleur, plus l'air est chaud, à l'inverse, plus il est éloigné de l'échangeur de chaleur, plus il est froid.
UNE Relais est également parfois considéré comme une forme d'actionneur électrique, c'est-à-dire que le relais s'active et un signal électrique ou une connexion d'un certain type. Même si cela peut ressembler à un composant électrique sans pièces mobiles, il comporte en fait un composant mobile. Un relais est une bobine chargée magnétiquement qui ouvre et ferme un connecteur via un champ électromagnétique. Donc, comme vous pouvez le voir, il s'agit d'une forme d'actionneur à petite échelle.
Dans le cadre de cet article, nous nous concentrerons davantage sur les actionneurs linéaires. Le terme actionneurs est en fait très large et peut également couvrir les actionneurs rotatifs, les solénoïdes et d'autres types.
S'en tenir à l'automobile, nous allons expliquer un autre type d'actionneur très courant, à savoir l'actionneur à solénoïde. Les solénoïdes fonctionnent comme un relais, ils absorbent un courant électrique et créent un champ électromagnétique, c'est cette force magnétique qui fait alors entrer et sortir une tige. En général, plus le champ magnétique fourni à l'actionneur solénoïde est élevé, plus la force est créée et vice versa. Ce sont des actionneurs de type marche / arrêt très simples avec peu d'options de contrôle autres que les activer ou les désactiver. Par exemple, vous n'avez aucun contrôle réel sur la vitesse ou la force, en fait pour aggraver les choses, l'actionneur solénoïde a également une course très limitée. Il est rare de trouver un actionneur à solénoïde avec plus de 2 "(pouces) de course.
Le verrouillage central des portes de voiture est le type d'actionneur à solénoïde le plus couramment utilisé. ils connectent et déconnectent simplement le verrou de la poignée de porte. Le mécanisme de commande est également très simple pour un actionneur à solénoïde et c'est une seule impulsion d'électricité 12v cc est envoyée au solénoïde pour l'actionner, et un ressort est ce qui le fait revenir.
Vous trouverez ci-dessous un actionneur à solénoïde typique, tel qu'il est utilisé dans la plupart des voitures. Ils ont probablement l'air inconnus, mais c'est parce que la plupart des gens ne voient pas à l'intérieur des panneaux de porte d'une voiture.
Le mouvement de ces actionneurs vient d'être alimenté par la tension et ils nécessitent des tensions très importantes pour les faire se dilater et se contracter, généralement au-dessus de 200V. Le matériau piézo est un type de céramique, il est très cassant et aura de nombreuses couches avec des plaques métalliques entre chaque couche afin que chaque pile piézo soit sous tension.
De grandes quantités de tension sont nécessaires pour un très petit changement de longueur, généralement un piezo ne se dilatera que d'environ 1% de sa taille, mais leur force est très élevée, cela signifie que vous pouvez amplifier l'expansion des piles piézo pour obtenir un mouvement de mouvement et la force de compromis pour la course. L'amplification pourrait être effectuée mécaniquement presque comme une idée de levier, mais ils sont généralement utilisés dans des applications où vous avez besoin d'une précision et d'un contrôle très élevés. Ils sont le plus couramment utilisés comme injecteurs de carburant pour les voitures où l'actionneur piézo contrôle le volume de carburant entrant dans le cylindre et le niveau de contrôle doit être inférieur au niveau du micron.
Ces types d'actionneurs utilisent du gaz ou de l'air sous pression dans un cylindre créé par une pompe haute pression pour déplacer un piston afin de créer un mouvement linéaire. Comme les actionneurs hydrauliques, la conception des actionneurs linéaires pneumatiques existe depuis longtemps. Un compresseur d'air est utilisé pour pressuriser l'air ou le gaz inerte dans un réservoir, et cet air à haute pression est utilisé pour faire glisser le piston des actionneurs vers l'intérieur et l'extérieur. Une fois que le piston de l'actionneur a atteint la fin de la course, un interrupteur de vanne est alors déplacé pour ouvrir la vanne à l'autre extrémité de l'actionneur où à nouveau de l'air à haute pression pousse alors le piston dans l'actionneur dans l'autre sens.
Les avantages de l'utilisation de la pneumatique sont:
Inconvénients des actionneurs pneumatiques:
Ils sont utilisés là où un mouvement à grande vitesse est nécessaire ou lorsqu'une grande quantité de distance linéaire est nécessaire pour être parcourue rapidement, comme des pouces par seconde ou 30 pouces par seconde. Une fois installés, ils sont difficiles à déplacer d'un endroit à un autre car ils nécessitent beaucoup de temps d'installation. Ces actionneurs se trouvent sur les lignes d'assemblage des usines de fabrication car ils sont idéaux pour effectuer des millions de cycles sans entretien et ils peuvent se déplacer très rapidement.
Les actionneurs hydrauliques fonctionnent exactement de la même manière que les actionneurs pneumatiques, sauf qu'au lieu d'utiliser de l'air ou du gaz à haute pression, ils utilisent un liquide non compressible appelé fluide hydraulique. Parce que le fluide n'est pas compressible, il a un énorme avantage majeur, ces systèmes sont capables d'immenses forces et c'est pourquoi vous les voyez utilisés exclusivement sur des équipements de construction lourds, des pelles, des camions à benne basculante, des chariots élévateurs, des tracteurs, etc.
Comment fonctionne l'actionneur hydraulique?
L'actionneur hydraulique utilise un fluide haute pression pour pousser un piston vers l'arrière et vers l'avant, là où la commutation se fait via des interrupteurs de soupape. TCes systèmes nécessitent des pompes haute pression, des vannes et tuyauteries haute pression, ainsi qu'un réservoir pour contenir tout ce fluide hydraulique. Donc, si vous avez beaucoup d'espace et d'argent et que vous avez besoin d'une force très élevée, alors l'hydraulique pourrait être le marche à suivre.
Les avantages de l'utilisation d'actionneurs hydrauliques sont:
Inconvénients des actionneurs hydrauliques:
Un actionneur rotatif est un actionneur qui produit un mouvement de rotation, ce qui les rend parfaitement adaptés à l'ouverture et à la fermeture de vannes. Il existe de nombreuses façons de créer un mouvement rotatif et donc un actionneur rotatif. Les différences se présentent sous la forme de l'application. Par exemple, dans l'image ci-dessus, vous pouvez voir que le mouvement de rotation est créé via un mouvement de type crémaillère et pignon où la "crémaillère" est contrôlée comme un piston. Le piston peut être contrôlé hydrauliquement ou en utilisant de l'air et du gaz à haute pression à contrôler pneumatiquement. Alors, quelle serait la différence ?. Si l'actionneur rotatif ci-dessus est commandé hydrauliquement, les forces exercées peuvent être énormes et cela conviendrait donc aux applications industrielles lorsque de grandes forces sont nécessaires pour ouvrir et fermer une vanne. Si cet actionneur rotatif est commandé pneumatiquement, l'actionneur peut nécessiter moins de force pour faire tourner l'arbre principal, ce qui sera utilisé pour effectuer les tâches requises.
Principe de l'actionneur rotatif
Le mouvement produit par un actionneur rotatif peut être soit une rotation continue, comme on le voit dans un moteur électrique, soit un mouvement peut être une rotation angulaire fixe. Avec un actionneur rotatif à commande pneumatique ou hydraulique, il est plus probable qu'il s'agisse d'un type à rotation angulaire fixe, c'est parce que la crémaillère ou le piston qui fait tourner l'arbre principal ne peut se déplacer que si loin et donc le mouvement de rotation est limité par la course linéaire disponible. . Si plus de rotation est nécessaire, le piston doit continuer à glisser, sinon un rapport d'engrenage différent est utilisé pour créer le mouvement.
Un autre type d'actionneur rotatif est un servomoteur et un moteur pas à pas. Ce sont des actionneurs à commande électrique qui ont un mouvement de rotation constant, mais qui offrent également un contrôle de rotation très précis.
Ces types d'actionneurs sont couramment utilisés en robotique et en électronique grand public où le mouvement de rotation et le couple sont produits par un moteur rotatif qui, via certains engrenages, réduit la vitesse et augmente le couple pour créer le mouvement rotatif. Pour obtenir un contrôle précis, l'actionneur aura un capteur qui mesure la position. Cela se présente généralement sous la forme d'un capteur à effet Hall ou d'un encodeur qui renvoie un signal au système de contrôle qui se traduit en position. Une grande caractéristique des servomoteurs est qu'ils peuvent être très petits et utilisés dans des endroits très étroits.
Parce que les servomoteurs rotatifs sont si couramment utilisés et relativement peu coûteux à acheter, ils sont devenus un moyen populaire pour les gens de créer un mouvement linéaire. Grâce à des liaisons simples et à une forme de système de guidage linéaire, il est possible de créer un mouvement linéaire. La course qui en résulte sera directement proportionnelle à la longueur du bras de levier, comme vous pouvez le voir sur l'image ci-dessus. Plus le bras du servo-actionneur est long, plus la course sera longue, mais l'inconvénient est que la force sera réduite car le couple est proportionnel à la longueur du bras.
Sous l'équation de couple pour les actionneurs rotatifs
Avec les actionneurs linéaires électriques, le mouvement rotatif d'un moteur AC ou DC est converti en mouvement linéaire via une vis mère. Une vis-mère est essentiellement un engrenage hélicoïdal usiné sur une tige. Lorsque la vis-mère tourne en raison du moteur tournant la vis-mère directement ou via certains engrenages, l'écrou (comme indiqué en jaune ci-dessous) glisse de haut en bas sur la vis-mère dans un mouvement linéaire et crée ce mouvement linéaire - D'où le nom «actionneur linéaire». Ceci est très différent d'un actionneur à solénoïde qui est toujours une forme d'actionneur linéaire, mais dans l'industrie de l'ingénierie, les ingénieurs différencient généralement les deux en les appelant «actionneurs solénoïdes» et «actionneurs linéaires», même si les deux produisent un mouvement linéaire.
Avec les actionneurs linéaires électriques, le fait d'avoir des vis-mères de différentes longueurs vous donne différentes longueurs de course. Tourner la vis-mère plus vite ou plus lentement à partir du moteur donne des courses linéaires à différentes vitesses. Et par conséquent, plus la force du moteur est appliquée à la vis-mère, plus la force est donnée à l'écrou qui glisse de haut en bas sur la vis-mère. L'écrou est attaché à ce que nous appelons la tige, et c'est cette tige à laquelle vous attachez les choses afin de créer ce mouvement linéaire. Plus le couple pouvant être appliqué à la vis-mère est élevé, plus la force linéaire sera disponible pour être utilisée par la tige coulissante.
Il existe différentes manières de créer le couple d'un actionneur. L'ajout d'un engrenage entre le moteur et la vis-mère est la méthode la plus courante, plus le rapport de transmission est élevé, plus la force est créée, mais il y a un compromis, plus la force est élevée, plus la vitesse est basse, au contraire, plus la vitesse est abaisser la force. Gagner de la vitesse supplémentaire pour une force donnée signifie avoir à utiliser un moteur d'entrée plus grand, ce qui nécessite plus de courant et un moteur plus gros et donc plus d'argent.
Un électrique actionneur est un dispositif qui convertit le mouvement de rotation d'un moteur en mouvement linéaire, ou prend du courant électrique pour créer un champ électromagnétique et utilise le magnétisme pour forcer un objet métallique à s'éloigner de son champ magnétique. Bien que les deux soient très différents, ils partagent le même nom et ils aboutissent tous les deux à ce que leur nom suggère ... ils agissent. Cela signifie qu'ils fournissent tous à la fois des mouvements de poussée et de traction dans un mouvement linéaire ou rotationnel.
Pour un aperçu plus détaillé du fonctionnement d'un actionneur linéaire électrique, nous avons créé cet article "À l'intérieur d'un actionneur linéaire - Comment fonctionne un actionneur"
Si vous cherchez à acheter un actionneur linéaire électrique, nous avons créé un article intitulé "Ne pas utiliser un actionneur linéaire avant d'avoir lu ces 5 étapes«Cela peut vous aider à éviter certains problèmes courants avant de dépenser de l'argent.
Micro actionneursou Mini actionneurs linéaires sont utilisés dans des applications où l'espace est limité ou où la course de l'actionneur requise est petite. Peut-être avez-vous besoin de déplacer quelque chose de petit ou pas très loin, alors un micro-actionneur linéaire serait idéal pour une telle application. En général, les courses des micro-actionneurs sont de 10 mm à 100 mm et sont de taille très compacte. L'un des inconvénients d'un micro-actionneur est que les forces ont tendance à être beaucoup moins importantes en raison des moteurs plus petits qui y sont intégrés.
Les actionneurs se présentent sous de nombreuses formes différentes, de rotatif à linéaire, le type requis dépend de l'application pour laquelle ils doivent être utilisés. Les grands actionneurs rotatifs industriels à entraînement hydraulique sont parfaits pour ouvrir d'énormes vannes de tuyau d'huile et micro-actionneurs peut être alimenté par de petites sources d'alimentation 12v avec une grande précision et précision pour la robotique et les petites applications.
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