Actuators - What is an Actuator?

Elektrikli bir doğrusal aktüatör satın alırken, dikkate almanız gereken birkaç şey vardır. İlk olarak, doğrusal aktüatörlerin her biri herhangi bir uygulamada farklı önem seviyelerine sahip olan 4 ana özelliği vardır.  Bunlar inme - kuvvet - hız - ip derecesidir.  Tipik olarak ideal aktüatörü önce inme, sonra kuvvet ve hıza göre seçersiniz. Hızı hatırlayın ve birbirlerine karşı değişimi zorlayın. Bu, yüksek bir kuvvete sahip olabileceğiniz anlamına gelir, ancak hız muhtemelen daha düşük olacaktır. Yüksek hız istiyorsanız, kuvvet muhtemelen daha düşük olacaktır. 

İdeal elektrikli doğrusal aktüatör seçilirken, aşağıdakiler dahil olmak üzere çeşitli faktörler dikkate alınmalıdır:

1. Yük kapasitesi: Aktüatör, hareket edeceği yükü destekleyebilmelidir. Yükün ağırlığını ve aktüatörün onu hareket ettirme yeteneğini etkileyebilecek diğer faktörleri düşünün.
2. Hız: Aktüatörün hızı, uygulama için gereken hızla eşleşmelidir. Bu, belirli kullanım durumuna bağlı olacaktır ve hız ve kuvvet ve hassasiyet gibi diğer faktörler arasındaki değiş tokuşları içerebilir.
3. İnme uzunluğu: Aktüatörün uygulama için uygun bir inme uzunluğu olmalıdır. Aktüatörün seyahat etmesi gereken mesafeyi ve inme uzunluğunu sınırlayabilecek fiziksel kısıtlamaları düşünün.
4. Güç: Aktüatör, yükü hareket ettirmek ve sistemdeki herhangi bir sürtünme veya direncin üstesinden gelmek için yeterli kuvvet üretebilmelidir. Bu, yüke ve istenen hızlanma veya yavaşlamaya dayalı gerekli kuvvetin hesaplanmasını içerebilir.
5. Kesinlik: Aktüatör, başvurunun gereksinimlerini karşılayacak kadar hassas olmalıdır. Bu, doğruluk, tekrarlanabilirlik ve geri tepme gibi faktörleri dikkate almayı içerebilir.
6. Çevresel faktörler: Aktüatör, sıcaklık, nem ve toz veya diğer kirleticilere maruz kalma gibi faktörleri dikkate alarak amaçlanan ortamda çalışabilmelidir.
7. Güç kaynağı: Aktüatör, uygulamanın mevcut güç kaynağı ve voltaj gereksinimleriyle uyumlu olmalıdır.
8. Gürültü: Aktüatör, uygulama için kabul edilebilir bir gürültü seviyesinde çalışmalıdır.
9. Kontrol Seçenekleri: Manuel kontroller, programlanabilir denetleyiciler ve sensörler gibi mevcut kontrol seçeneklerini göz önünde bulundurun ve uygulamanın ihtiyaçlarını en iyi karşılayanı seçin.

Bu faktörleri dikkatlice göz önünde bulundurarak, uygulamanın özel gereksinimlerini karşılayacak, optimum performans ve güvenilirlik sağlayacak bir elektrikli doğrusal aktüatör seçmek mümkündür.

Bir aktüatörün vuruşu da uzantı olarak adlandırılabilir. Bu, çubuğun hareket edip uzatacağı mesafedir. Genellikle, bunlar inç cinsinden ölçülür ve 1 "(inç) strok ile yaklaşık 40" strok kadar değişebilir. Aktüatörün itme ve çekme kuvvetini sağlayan mekanik vidaların mekanik sınırlamaları nedeniyle 40 "ila 50" den daha uzun bir vuruşa sahip aktüatörlere sahip olmak normal değildir.

Aktüatörün hızı doğrudan içindeki dişli oranı ile ilişkilidir. Yüksek dişli oranı, aktüatörün içine ve dışına uzanan çubuğun hızını yavaşlatacaktır, ancak kuvveti dramatik bir şekilde artıracaktır. Aktüatörler, birkaç lbs kadar düşük kuvvetlerden birkaç bin liraya kadar değişir. Daha fazla hız ve güç elde etmenin bir başka yolu da motoru büyütmektir. Yani büyük çaplı bir DC motorunuz varsa, daha hızlı dönebilir ve daha fazla güç verebilir. Bu nedenle, boyutun daha da karmaşık hale getirmek için hız ve güçle de işlem görmesi de dikkat çekicidir.

2. Adım gibi, bu adımda, yüksek kuvvetli bir aktüatöre ihtiyacınız varsa hangi hızda yaşayabileceğinizi düşünmelisiniz. Yüksek kuvvet daha yavaş hız anlamına gelir ve bunun tersi de geçerlidir. İdeal aktüatörü seçmek için kuvvet gereksinimleri göz önüne alındığında, aşağıdakiler dahil olmak üzere çeşitli faktörler dikkate alınmalıdır:

1. Yük Kilo: Aktüatörün hareket edeceği yükün ağırlığı, gereken kuvveti belirlemede önemli bir faktördür. Aktüatör, yükün ağırlığının yanı sıra sistemdeki herhangi bir sürtünme veya dirençin üstesinden gelmek için yeterli güç üretebilmelidir.
2. Hızlanma ve Yavaşlama: Gerekli kuvvet, uygulama için gereken hızlanma ve yavaşlama oranlarına da bağlı olacaktır. Yükün hızlı bir şekilde hareket ettirilmesi gerekiyorsa, istenen hızlanmayı elde etmek için daha yüksek bir kuvvet gerekebilir.
3. Mesafe ve Hız: Kuvvet gereksinimleri, aktüatörün seyahat etmesi gereken mesafeden ve hareket etmesi gereken hızdan da etkilenecektir. Daha uzun inme uzunluğu veya daha hızlı bir hız daha fazla kuvvet gerektirecektir.
4. Atalet: Yükün ataleti ve aktüatörün kendisi de kuvvet gereksinimlerini etkileyebilir. Yükün yüksek ataleti varsa, hareket ettirmek için daha yüksek bir kuvvet gerekebilir, daha düşük bir kuvvet hareket ettikten sonra hareketini korumak için yeterli olabilir.
5. Sürtünme ve Direnç: Sistemdeki sürtünme ve direnç kuvvet gereksinimlerini artırabilir, çünkü aktüatörün yükü hareket ettirmenin yanı sıra bu faktörlerin üstesinden gelmek için yeterli kuvvet üretmesi gerekecektir.
6. Güvenlik Faktörleri: Kuvvet gereksinimlerini belirlerken herhangi bir güvenlik faktörünü dikkate almak da önemlidir. Herhangi bir hasar veya yaralanma riski olmadan yükün güvenli ve güvenli bir şekilde hareket ettirilmesini sağlamak için daha yüksek bir kuvvet gerekebilir.

Bu faktörleri dikkate alarak, belirli uygulama için uygun kuvvet yeteneklerine sahip bir aktüatör seçmek, optimum performans ve güvenilirlik sağlamak mümkündür.

IP derecesi, bir aktüatörün sahip olduğu hava koruması seviyesidir. Daha yüksek bir IP derecesi, aktüatörün yağmur ve sıcaklıklar gibi daha sert ortamlara dayanabileceği anlamına gelir. 66'lık bir yüksek IP derecesi, çok iyi bir dış tür hava uygulaması aktüatörü olarak kabul edilir. Bununla birlikte, iç mekan kullanımı için 42 IP derecesi yeterlidir. İdeal aktüatörü seçmek için IP (Giriş Koruması) gereksinimleri göz önüne alındığında, :: dahil olmak üzere çeşitli faktörler dikkate alınmalıdır.

1. Çevre: Aktüatörün kullanılacağı ortam, gerekli IP derecelendirmesinin belirlenmesinde önemli bir faktördür. Sıcaklık, nem, toz ve suya maruz kalma gibi faktörleri düşünün.
2. Konum: Aktüatörün sistem içindeki yeri de IP gereksinimlerini etkileyebilir. Aktüatör, su kaynağının yakınında veya yüksek toz seviyesine sahip bir alanda yüksek riskli bir alanda bulunuyorsa, daha yüksek bir IP derecesi gerekebilir.
3. Düzenleyici Gereksinimler: Düzenleyici gereklilikler, uygulama için gereken minimum IP derecesini de belirleyebilir. Uyum sağlamak için ilgili düzenlemeleri veya standartları kontrol ettiğinizden emin olun.
4. Beklenen ömür: Aktüatörün beklenen ömrü de gerekli IP derecelendirmesinin belirlenmesinde bir faktör olabilir. Aktüatörün uzun bir süre hizmette olması bekleniyorsa, dayanıklılık ve uzun ömürlülüğü sağlamak için daha yüksek bir IP derecesi gerekebilir.
5. Bakım Gereksinimleri: Aktüatör için bakım gereksinimlerini ve IP derecelendirmesinin bakım prosedürlerini nasıl etkileyebileceğini düşünün. Örneğin, daha yüksek bir IP derecesi, aktüatör içindeki bileşenlere erişmeyi ve hizmet vermeyi zorlaştırabilir.

Bu faktörleri göz önünde bulundurarak, belirli uygulama için uygun IP derecesine sahip bir aktüatör seçmek, aktüatörün amaçlanan ortamda güvenilir ve güvenli bir şekilde çalışmasını sağlamak mümkündür.

Şimdi aktüatörünüz var, ama nasıl monte ediyorsunuz? Tüm aktüatörler, her birinde ve ünitede CLIVIS olarak adlandırılan şeyle birlikte gelir. Aktüatörü bir tür brakete bağladığınız yer burasıdır. Aktüatörlerimiz için, her aktüatörün her iki uçta da uyan belirli bir brakete sahiptir. Bazı aktüatörler aktüatörün gövdesine sığacak özel parantezlere sahiptir, ancak bunlar hareket sırasında aktüatör üzerinde kısıtlayıcı hareket etkileri olabilir. 

İdeal aktüatörü seçerken düşünmeniz gereken başka faktörler de vardır. Örneğin voltaj önemli olabilir. Tipik olarak aktüatörler standart olarak 12 veya 24vdc'de gelir. Geri bildirim kontrolüne ne dersiniz? Aktüatörün konumsal kontrolüne ihtiyacınız varsa, bir salon sensörü, optik sensör veya hatta aktüatörün içine yerleştirilmiş bir potansiyometre gibi bir miktar geri bildirime sahip bir aktüatöre ihtiyacınız olabilir. Bu cihazların tümü, bir denetleyicinin konumunu istediği zaman bilmesi için bir geri bildirim sinyali sağlar. Bu, basit uçtan uca kontrolden daha fazlasına ihtiyaç duyduğunuz uygulamalar için gereklidir. Sadece bu geri bildirim aktüatörlerine adanmış başka bir blog yazısı yazdık Burada.

Aktüatörü bağlamanın birçok yolu vardır ve bu, ne tür bir kontrole sahip olduğunuza veya ihtiyacınız olduğuna bağlı olacaktır. Basit bir rocker anahtar kontrolü, birini bağlamanın en kolay yoludur, ancak başka bir kontrol biçimi olarak bir uzaktan kumanda isteyebilirsiniz. Konumsal kontrol için daha ayrıntılı bir bağlantıya ihtiyacınız olabilir. Tipik olarak çoğu elektrikli aktüatör, güce veya anahtara bağlanmak için 2 telli bir konfigürasyon sunar. +/- voltaj, aktüatörden giden kablolardır ve bu kabloları güç kaynağına tersine çevirmek, aktüatörün yön değiştirmesini sağlayan şeydir. Bu sürece "Polariteyi Tersine Etme" denir. Bir rocker anahtarı bunu anahtarın içinde sizin için yapar.

En yaygın aktüatör türü 2 telli bir sistemdir. Bu kabloları doğrudan bir güç kaynağına (genellikle 12VDC) bağlamak aktüatörün hareket ettirilmesi ve telleri tersine çevirmek aktüatörün ters yönde hareket ettirmesini sağlar. Bir rocker anahtarı bunu sizin için ne yapar, bu nedenle aktüatörden 2 kabloyu anahtara bağlayın ve 2 kabloyu güç kaynağından anahtara bağlayın ve işiniz bitti. Anahtarlarımızın hepsinde bu basit hale getirmek için her ürün sayfasında kablo şemaları var

Diğer Türler

Pnömatik

Bu tür aktüatörler, yüksek basınç tarafından oluşturulan bir silindirde basınçlı gaz veya hava kullanır pompa Doğrusal hareket oluşturmak için bir pistonu hareket ettirmek için. Hidrolik aktüatörler gibi, pnömatik doğrusal aktüatörün tasarımı uzun zamandır var. Bir tanktaki hava veya inert gazı basınçlandırmak için bir hava kompresörü kullanılır ve aktüatörün pistonunun kaymasını sağlamak için yüksek basınçlı hava kullanılır. Aktüatördeki piston hareketin ucuna ulaştıktan sonra, valfi aktüatörün diğer ucuna açmak için bir valf anahtarı hareket ettirilir, burada tekrar yüksek basınçlı hava aktüatördeki pistonu diğer yöne iter. 

Pnömatik kullanmanın faydaları:

1. Yüksek hız mümkündür ve sistemin basınç valfi ve hacimsel kapasitesi tarafından kontrol edilir.
2. Oldukça yüksek kuvvetler elde edilebilir.
3. Tankı basınçlı pompa dışında çok az ses yayılır.
4. Çok uzun vuruşlar mümkündür.
5. Son derece yüksek döngü güvenilirliği ve dayanıklılık.
6. Aktüatörler yapımda oldukça basit oldukları için çok küçük ve kompakt olabilirler. 

Pnömatik dezavantajlar:

1. Tank ve yüksek basınçlı pompa gibi ek ekipman gereklidir.
2. Sistem başarısız olursa tüm sistemin sızmasına izin verilemez.
3. Hava sıkıştırılabilir bir gazdır, yani pnömatik bir aktüatör yüksek bir kuvveti hareket ettirdiğinde, her zaman bir gecikme vardır, çünkü gaz/hava, pistonu aktüatörün içindeki pistonu hareket ettirmeden önce doğal olarak sıkıştırır. Bu, sistemde bir gecikme olacağı anlamına gelir. Hidrolik aktüatörlerin bu problemi yoktur.
4. Çok düşük konumsal kontrol elde edilebilir. Mekanik bir aktüatöre kıyasla kontrol eksikliğini göstermek için LEGO'yu kullandığımız aşağıdaki videoyu izleyin ve farkı göstermek için bir DTI (Arama Test Göstergesi) kullanın

Nerede kullanılırlar?

Yüksek hızlı hareketin gerekli olduğu yerlerde, saniyede 30 inç kadar kullanılırlar. Kurulduktan sonra, çok fazla kurulum süresi gerektirdikleri için bir yerden diğerine geçmek zordur. Bu aktüatörler, bakımsız milyonlarca döngü yapmak için ideal oldukları için imalat fabrikalarının montaj hatlarında bulunur ve çok hızlı hareket edebilirler. 

Hidrolik

Hidrolik aktüatörler, yüksek basınçlı hava veya gaz kullanmak yerine pnömatik aktüatörlerle tam olarak aynı şekilde çalışırlar. Sıvı sıkıştırılamadığından, pnömatiklere göre büyük bir avantaja sahip olduğundan, bu sistemler muazzam kuvvetler yapabilir. Bu yüzden sadece kazıcılar, damperli kamyonlar, forklift kamyonları, traktörler vb.

Nasıl çalışıyorlar?

Hidrolik aktüatörler, anahtarlamanın valf anahtarlarından yapıldığı yerden bir pistonu geri ve öne doğru itmek için yüksek basınçlı sıvı kullanır. TBu sistemler yüksek basınçlı pompalar, yüksek basınçlı vanalar ve borular ve hidrolik sıvıyı tutmak için bir tank gerektirir. Yani, çok fazla alan ve paranız varsa ve bir çok Yüksek miktarda kuvvet, hidrolik gitmenin yolu olabilir.

Hidrolik aktüatörleri kullanmanın faydaları şunlardır:

1. Orta hız mümkündür ve pompa hızı tarafından kontrol edilir.
2. Son derece yüksek kuvvetler elde edilebilir. 
3. Çok uzun vuruşlar mümkündür.
4. Son derece yüksek döngü güvenilirliği ve dayanıklılık.
5. Aktüatörler, inşaatta oldukça basit oldukları için çok küçük ve kompakt olabilir. 

Dezavantajlar:

1. Kontrol. Hidrolik aktüatörlerin çok az hassas kontrolü vardır.
2. Sistemin çalışması için hidrolik sıvı gereklidir ve sıvı çok toksiktir. Sistem başarısız olursa sızabilir.
3. Hidrolik pompa çalıştığında çok gürültülü olabilir ve gerekli kuvvet ne kadar yüksek olursa, gürültü o kadar yüksek olur.
4. Hidrolik sıvı öngörülebilir viskoziteye dayanır, bu nedenle borular ve vanalar vb. Sonuç olarak, hidrolik sistemler, özellikle değişen iklimlerde çalışmak ve kullanmak için çok verimsizdir.
5. Fiyat. Bu sistemlerin satın alınması ve kurulması pahalıdır. 

Döner

Başka bir aktüatör türü, uygulamanın ihtiyaçlarına bağlı olarak öncelikle sınırlı dönme hareketi veya sürekli dönme hareketi ile bir elektrikli güç kaynağı kullanarak işlev gören bir döner aktüatördür. Döner aktüatörlerin en önemli avantajlarından biri, daha düşük hızlarda çalışmaları, ancak daha yüksek tork değerleri üretmeleri, bunları robotik ve diğer endüstriyel otomasyon uygulamalarında kullanım için ideal hale getirmeleri ve aynı zamanda tutarlı çalışma döngüleri için yüksek tork sistemleri talep eden tüketici sınıfı elektroniklerdir. Döner motor bu torku üretirken, tahrik mili dönüşünü hızlandıran dişli düşüşleri, böylece kesintisiz kesintisiz dairesel hareketler yaratır. Çalışma sırasında optimum performans tutarlılığı için aktüatör, konum ölçümlerini tipik olarak bir salon sensörü veya kodlayıcı şeklinde tespit etmek için bir sensör kullanır, böylece okunabilirlik için beyne sinyaller gönderir. Dahası, uzay kaygıları için, bu verimli aktüatörler dikkat çekici bir özellik kullanıcı dostu küçük boyutlu yeteneklerle birlikte gelir; böylece kapalı alanlarda bile kullanılmalarına izin verir.

İlke:

Bu tür aktüatörler tarafından üretilen hareket, bir elektrik motorunda görüldüğü gibi sürekli rotasyon olabilir veya hareket sabit bir açısal rotasyon olabilir. Pnömatik olarak veya hidrolik olarak kontrol edilen bir döner aktüatörle, sabit bir açısal rotasyon tipi olma olasılıkları daha yüksektir, bunun nedeni, ana şaftı döndüren raf veya pistonun sadece şimdiye kadar hareket edebilmesidir ve bu nedenle dönme hareketi mevcut doğrusal vuruşla kısıtlanır . Daha fazla dönüş gerekiyorsa, pistonun daha fazla kayması gerekir ve hareketi çevirmek için farklı bir dişli oranı kullanılır. 

Döner servo

Servo motoru ve step motor olmak üzere başka bir döner aktüatör kategorisi var. Bu aktüatörler elektrik yoluyla kontrol edilir. Böylece, aynı anda dönme kontrolü açısından kayda değer bir hassasiyet sağlarken sürekli bir dönme hareketi sağlar.

Bu tür aktüatörler, rotasyonel hareket ve torkun bir döner motor tarafından üretildiği robotik ve tüketici elektroniklerinde yaygın olarak kullanılır. Hız azalır ve döner hareketi oluşturmak için bir dişli sistemi ile tork arttırılır. Kesin kontrol elde etmek için, aktüatörün konumunu ölçen bir sensöre sahip olacaktır. Bu genellikle bir pozisyona dönüşmek için 'beyne' bir sinyal geri gönderen bir salon sensörü veya kodlayıcı biçimindedir. Servo Motors'un harika bir özelliği, çok küçük hale getirilebilmeleri ve çok sıkı yerlerde kullanılabilmeleridir. 

Özet

Aktüatörler, dönerden doğrusal, hidrolik ve pnömatik, solenoid ve elektro-mekaniklere kadar birçok farklı tipte gelir. Her türün ideal bir uygulaması vardır. Hidrolik olarak çalışan büyük endüstriyel döner aktüatörler, büyük yağ borusu vanaları açmak için mükemmeldir ve mikro-aktüatörler Robotik ve küçük uygulamalar için büyük bir doğruluk ve hassasiyetle küçük 12V güç kaynakları ile güçlendirilebilir. Aktüatörler hakkında daha fazla ayrıntı için, aktüatörler dünyasında biraz daha derinliğe giren beyaz bir makale yazdık. Lütfen bu makaleyi okuyun Burada. 

FIRGELLI® Aktüatörler, otomasyon sistemlerinizi oluşturmak için mükemmel güç, kontrol ve fiyat dengesini sağlamak için yüksek kaliteli malzemelerle özel olarak tasarlanmıştır ve üretilmiştir.