Como você controla um atuador linear com uma chave de atuador?

Que tipo de interruptor de atuador eu preciso?

Existem muitos tipos de interruptores elétricos por aí, então como você sabe qual é o melhor para controlar umatuador linear. Como provavelmente você deseja estender e retrair seu atuador linear, você desejará usar uma chave ON-OFF-ON de pólo duplo (DPDT). O número de pólos e movimentos que uma chave do Atuador Linear possui definirá como ela opera e se refere ao número de circuitos e ao número de posições ligadas, respectivamente. Uma chave de atuador de pólo duplo permitirá que você mude a direção da tensão de entrada para o atuador, que é necessária para mudar de direção, enquanto um movimento duplo fornece duas posições ON, uma para extensão e outra para retração. Você também pode encontrar chaves DPDT ON-ON, o que significa que não há posição desligada, mas essas chaves de atuador podem não fazer sentido para controlar um atuador em sua aplicação.

Mesmo assim, existem muitos interruptores DPDT ON-OFF-ON em vários estilos e com recursos diferentes. Sua escolha entre essas diferentes chaves do Atuador dependerá principalmente da sua aplicação ou preferência pessoal, mas há um recurso que afetará o funcionamento da chave do Atuador, que é se a chave do Atuador é momentânea ou não momentânea. Os interruptores momentâneos sempre retornarão à posição central se não forem pressionados, enquanto os interruptores não momentâneos ou de sustentação travarão na última posição em que foram pressionados. Ambos os tipos de interruptores de atuador podem ser usados ​​para controlar um atuador linear e o que você escolher dependerá de sua aplicação e preferência, mas é importante considerar, pois pode fazer mais sentido usar um estilo em vez de outro para sua situação.

Depois de saber como deseja que o switch do atuador de 12 V funcione, você pode começar a observar os diferentes estilos e recursos dos vários switches; Incluindo interruptores basculantes, interruptores de alternância, e Interruptores retroiluminados por LED. Mas antes de comprar, você deve verificar as especificações da chave do atuador desejada. Essas especificações incluem tamanho, propriedades elétricas e expectativa de vida, mas o mais importante, para a maioria das aplicações, é a potência nominal. A classificação de potência geralmente é dada como amperagem e tensão em CA ou CC, por exemplo: 16A 250V CA, e é o limite absoluto de potência que seu switch pode suportar. Se a chave do seu atuador for classificada apenas para CA, ela ainda poderá ser usada com um circuito CC, mas a potência nominal será muito reduzida (cerca de 10% da classificação CA, mas isso não é uma regra rígida). Isto é particularmente importante ao usar chaves atuadoras com cargas indutivas, como um atuador linear, pois ligar a chave causa uma entrada de corrente e desligá-la causa um pico de tensão. Esses pontos altos de corrente e tensão podem ultrapassar os valores nominais da sua chave, o que encurtará a vida útil da chave do atuador ou até mesmo fará com que ela falhe imediatamente [1]. Por isso, é importante garantir que a chave do atuador selecionada tenha uma potência nominal mais alta do que a necessária.

Controlando um atuador linear com uma chave de atuador

 Depois de selecionar uma chave do atuador que funcione em sua aplicação, a configuração para controlar o atuador linear é bastante simples. Na parte inferior do seu switch você verá 6 conectores, conforme mostrado abaixo, que se alinharão com o diagrama de circuito do switch DPDT acima. Se a chave for pressionada para a posição direta, os conectores superior e intermediário serão conectados dentro da chave; se o interruptor for pressionado para a posição traseira, os conectores inferior e intermediário serão conectados; e se a chave estiver na posição intermediária, a chave está aberta.

Como visto acima, você pode conectar sua chave do atuador de 12 V de duas maneiras para controlar seu atuador linear. A primeira é conectar o atuador aos conectores superior e inferior com os fios positivo e negativo trocando de lado e tendo a fonte de alimentação conectada aos conectores do meio, como visto acima à esquerda. A outra forma é fazer o oposto, tendo a fonte de alimentação conectada aos conectores superior e inferior com os fios positivo e negativo trocando de lado e tendo o atuador conectado aos conectores do meio, como pode ser visto à direita. Funcionalmente, essas duas fiações fazem a mesma coisa. À medida que os conectores externos mudam de lado em cada extremidade, a polaridade do atuador é invertida e faz com que a direção do movimento mude.

Sua escolha na configuração dependerá de sua aplicação e preferência. Esta configuração também pode ser utilizada para controlar mais de um atuador ao mesmo tempo, conectando os atuadores em paralelo, conforme visto acima. Você precisará ter cuidado ao fazer isso, pois mais atuadores conectados em paralelo aumentarão o consumo total de corrente. Você precisará garantir que sua chave atuadora possa lidar com o aumento no consumo de corrente, conforme mencionado na seção anterior deste blog. 

Superando Limitações de Energia

Conforme mencionado acima, você precisará ter cuidado para não exceder a classificação de potência da chave do atuador, mas e se você não conseguir encontrar uma chave do atuador que atenda aos seus requisitos. É aí que os relés entram em ação. Relés são interruptores eletromagnéticos que podem ser operados por uma corrente menor para ligar e desligar uma corrente muito maior [2]. Os relés permitem que você use uma chave menor para controlar uma carga elétrica maior sem a preocupação de exceder a potência nominal da chave porque os dois circuitos estão fisicamente isolados. Relés são chaves, portanto utilizam terminologia semelhante, e funcionam possuindo uma bobina, que se torna magnética quando energizada, para abrir e fechar a conexão do circuito de alta potência [2]. A conexão que é feita quando a bobina não está energizada é chamada de normalmente fechada (NC) e a conexão que é feita quando a bobina está energizada é chamada de normalmente aberta (NA). Os relés também têm classificações de potência que você precisará inspecionar para garantir que funcionarão de acordo com seu projeto.

Para ao controle Para um atuador linear, você precisa usar um relé DPDT com uma chave SPST (polo único de curso único) ou dois relés SPDT (polo único de curso duplo) com uma chave DPDT. Utilizando a configuração de relé DPDT único, conforme visto abaixo à esquerda, você só precisa de uma chave SPST porque há apenas uma bobina para energizar. Quando a bobina estiver energizada, o atuador se estenderá e quando a bobina não estiver energizada, o atuador se retrairá. Isso significa que não há posição desligada, o que pode não ser aceitável para o seu projeto. Se você precisar que seu atuador pare entre as posições totalmente estendida e totalmente retraída, você desejará usar os dois relés SPDT com uma configuração de chave DPDT ON-OFF-ON. Nesta configuração, mostrada abaixo à direita, os dois relés são usados ​​para inverter a polaridade da tensão para o atuador e a chave é usada para controlar os relés. Você precisará configurar seu circuito para garantir que, quando nenhuma das bobinas estiver energizada, não haja energia conectada ao atuador (ambos os cabos do atuador estão conectados ao terra) quando a chave estiver na posição desligada. Quando a chave do Atuador é pressionada para frente, apenas uma bobina é energizada para fazer com que o atuador se estenda e quando a chave do Atuador é pressionada para trás, a bobina oposta é energizada para fazer com que o atuador se retraia.

Embora a utilização de relés faça com que a configuração para controlar seu atuador linear seja mais complicada, ela permite que você controle com segurança cargas de energia mais altas, sem preocupações com a falha da chave do atuador linear. Isso é fundamental quando você move cargas pesadas com seu atuador linear ou planeja controlar vários atuadores lineares com um único interruptor.

Limitações

Existem algumas limitações ao controlar um atuador linear com uma chave de atuador linear. Em primeiro lugar, você não conseguirá controlar vários atuadores em momentos diferentes. Se quiser controlar dois atuadores separadamente, você precisará usar dois interruptores para fazer isso. Você também não conseguirá ajustar a velocidade do seu atuador linear; você só terá controle sobre a direção em que o atuador se desloca. Outra limitação é a incapacidade de utilizar o feedback do seu atuador, que poderia ser usado para um posicionamento mais preciso do atuador.

Embora existam algumas limitações, elas podem não ser significativas em sua aplicação e, nesse caso, tornam o controle de um atuador linear com uma chave uma solução fácil e simples. Se precisar de mais controle, você precisará usar um sistema de controle mais complexo.

1. Ramos, R. (2018, novembro).Escolhendo o switch certo: conheça o seu AC do seu DC.Obtido em: https://www.electronicdesign.com/technologies/analog/article/21807286/choosing-the-right-switch-know-your-ac-from-your-dc
2. Woodford, C. (junho de 2019).Relés. Obtido de: https://www.explainthatstuff.com/howrelayswork.html