Determinando a força que está sendo aplicada por seu atuador linear

Você não deveria saber?

Ao selecionar um atuador linear para qualquer projeto, você deve sempre determinar uma estimativa da quantidade de força necessária do seu atuador linear, pois é um aspecto fundamental na escolha do correto para o seu projeto. Mas o cálculos para determinar essas estimativas podem ser complexos e sujeito a erros de medição e arredondamento. Embora algumas aplicações possam ser diretas, como empurrar um objeto para cima e para baixo, torna-se muito mais complexo quando você precisa fatorar outras forças, como o atrito, que é difícil de identificar, pois o coeficiente exato de atrito é difícil de determinar e sujeito a erros . Depois, há aplicações que exigem a alteração dos ângulos de força, como abrir uma escotilha, o que significa que a força exigida de seu atuador mudará durante sua operação. Mesmo com o nosso Calculadora do Atuador Linear auxiliando em seus cálculos, se você alterar ligeiramente a posição de montagem ao construir fisicamente seu projeto, isso mudará a força necessária para ser entregue por seu atuador linear.

 Hatch Linear Actuator Appilcation

Por que você gostaria de saber?

Existem algumas razões práticas pelas quais você gostaria de saber a força exata que está sendo aplicada por seu atuador linear, fora da curiosidade básica. Em primeiro lugar, você pode precisar saber a força exata que está sendo aplicada para resolver um problema com seu projeto. Isso pode variar desde a incapacidade do atuador linear de mover a carga desejada até o movimento do atuador linear mais lento do que o desejado. Para o último problema, você pode usar os gráficos de desempenho Velocidade VS Carga, como o mostrado abaixo, para ver como você esperaria que a velocidade do atuador mudasse para uma determinada carga. Como você pode ver no gráfico abaixo, o quanto a velocidade do seu atuador linear é impactada pela carga irá variar com base no seu atuador linear selecionado.

Gráfico de desempenho de carga VS de velocidade

Em segundo lugar, você pode querer saber a força exata fornecida pelo seu atuador linear, se estiver preocupado com a vida útil do seu atuador linear. Embora um atuador linear seja classificado para uma força máxima a ser aplicada, quanto mais perto você estiver do limite, menor será a expectativa de vida desse atuador. Isso ocorre simplesmente porque a força mais alta exigida resultará em mais tensão nos componentes do atuador. Se você medir a força fornecida pelo seu atuador e ela estiver próxima da classificação de carga do atuador, você pode considerar a atualização para um atuador com maior força nominal para melhorar a expectativa de vida.

Finalmente, você pode querer saber a força exata fornecida pelo seu atuador linear, se o seu sistema funcionar sem bateria. Isso ocorre porque quanto maior a força fornecida por um atuador linear, mais energia ele irá consumir, e isso drenará a bateria mais rapidamente. Conforme visto no gráfico de desempenho de Carga VS Atual na seção abaixo, o uso de um atuador de força maior resultará em uma redução no consumo de corrente para uma determinada carga. Você também pode considerar mudar de um atuador de 12 V para um de 24 V, pois o consumo de corrente será menor para uma determinada carga no atuador de 24 V em comparação com um atuador de 12 V. 

Como você mede a força exata fornecida?

Para medir a força aplicada por um atuador linear, podemos medir o consumo de corrente do atuador linear enquanto ele se move. Como a energia consumida pelo atuador está relacionada à força fornecida pelo atuador e que a tensão permanecerá consistente, seja 12 ou 24 V, o consumo de corrente aumentará linearmente com o aumento da força. Isso pode ser visto no gráfico de desempenho de carga do VS atual abaixo. Uma vez que o consumo de corrente é medido, você pode usar o gráfico de desempenho de Carga VS Atual para estimar a força sendo aplicada por seu atuador linear. Esta não é uma solução perfeita e ainda pode estar sujeita a erros, mas é uma boa solução para estimar a força sendo entregue que você pode comparar com seus cálculos de projeto. É também uma solução simples, em que não será necessário alterar drasticamente seu projeto para poder estimar a força aplicada.

 Gráfico de desempenho de carga VS atual

Em aplicações em que você move um objeto em um eixo, ou seja, sem alterar ângulos, o valor atual deve ser um pouco estável, uma vez que se move, pois a força deve ser constante nessas aplicações. Em aplicações do tipo hachura, ou seja, com a mudança de ângulos, os valores atuais mudarão, pois a força não é constante. Nessas aplicações, você precisará rastrear o valor atual em toda a operação do atuador linear para determinar onde ocorre o valor de força mais alto. Também haverá um pico de corrente quando o atuador começar a se mover, isso porque o coeficiente de atrito estático é maior do que o coeficiente de atrito dinâmico para os mesmos materiais.

Como você mede o sorteio atual? 

Para medir o empate atual de seu atuador linear, existem alguns métodos que você pode escolher. A solução mais básica é usar um multímetro, configurado para ler Ampere, em série com um dos cabos do atuador linear e, em seguida, rastrear o consumo de corrente conforme o atuador se move. Conforme o atuador se move, o consumo de corrente é exibido no multímetro para você rastrear. Outra opção é usar um Sensor atual que, como com o multímetro, será conectado em série com um dos cabos do atuador linear. Ao contrário do multímetro, o sensor de corrente não terá um display que você possa simplesmente ler, você precisará medir a saída de tensão analógica do sensor, que aumenta com valores de corrente maiores, para medir a corrente. Você provavelmente precisará usar um microcontrolador para ler este valor analógico e convertê-lo em uma leitura de corrente real usando o valor de sensibilidade do sensor. Embora haja uma configuração adicional com o uso de um sensor de corrente, ele tem a vantagem de que o microcontrolador pode medir e salvar constantemente a leitura do consumo de corrente muito mais rápido do que um humano.

Unidade de sensor de corrente de efeito Hall

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