در زمان قدیم هنگامی که نیاز به نیرویی برای جابجایی بود تعداد زیادی از مردم به کمک هم این عمل را به انجام می‌رساندند. پس از آن چرخ اختراع شد تا باورمان را نسبت به نحوه جابجایی اجسام تغییر دهد. پس از آن اقدامات مختلفی در خصوص بهبود نحوه حرکت دهی انجام گرفت، اما در مبحث اکچویتور‌ها شاید بتوان دژکوب را به عنوان نسل اولیه اکچویتور‌‌های نیوماتیک به حساب آورد. وسیله ای که از آن برای باز و تخریب درب ها و دیواره‌‌‌های قلعه دشمنان استفاده می‌کردند.
ولیکن انقلاب اصلی در این حوزه هنگامی آغاز شد که بنت جانسون ایده‌ای را جهت بهبود عملکرد یک صندلی چرخان ارائه داد و در واقع اولین اکچویتور خطی ج‌هان را ابداع نمود. جانسون اولین جایی که از این ابداع خود بهره برد در صنعت کشاورزی و در ماشین درو علوفه بود و پس از آن استفاده از اکچویتور‌ها در بسیاری از صنایع و وسایل مختلف روز به روز تکامل و افزایش یافت.
اکچویتور (Actuator) در لغت به معنای عملگر یا محرک می‌باشد. تجهیزی که در آخرین مرحله سیستم کنترلی به منظور اجرا نمودن دستورات کنترلی مورد استفاده قرار می‌گیرد. در تجهیزات صنعتی از اکچویتور برای مواردی که امکان دسترسی به ولو‌‌های صنعتی نباشد و به کنترل از راه دور آنها نیاز است، به عنوان تجهیزی برای مکانیزه کردن ولو‌ها استفاده می‌گردد. اکچویتور قسمت متحرک شیر را در موقعیت مناسب قرار می‌دهد.
این تجهیز برای عمل کردن به دو عامل منبع انرژی و سیگنال کنترل نیازمند می‌باشد. ولتاژ الکتریکی، جریان، فشار هوا، فشار هیدرولیک و حتی نیروی انسانی می‌تواند به عنوان سیگنال‌‌‌های کنترل کننده عمل نمایند. وظیفه و عملکرد اکچویتور به این صورت است که ابتدا سیگنال الکتریکی حاصل از منبع انرژی را دریافت نموده، سپس انرژی حاصل از این سیگنال را به حرکت مکانیکی تبدیل نماید.
عمل مکانیکی انجام شده توسط اکچویتور می‌بایست دارای ویژگی‌‌‌هایی به شرح زیر باشد:
- دارای دقت کافی باشد.
- به سرعت انجام شود.
- برای انجام به حداقل انرژی ممکن نیاز داشته باشد.
دلایلی که از یک اکچویتور در شیر‌ها استفاده می‌شود:
-
- به منظور رعایت نکات ایمنی.
- امکان قطع اکچویتور سیستم در موارد ضروری از مکانی ایمن.
- امکان کنترل شیر از راه دور.
- قابلیت ایجاد گشتاور موردنیاز به منظور باز و بسته کردن شیر.
- کنترل فرآیند تولید
اکچویتور‌ها از دو جهت تقسیم‌بندی می‌گردند: از نظر عامل حرکت و از نظر نوع حرکت. به روز ترین نوع اکچویتور می‌باشد که شامل موتور الکتریکی، سیستم کنترلی، گیربکس و سوئیچ حدی می‌باشند. سیستم کنترلی استفاده شده در اکچویتور‌ها باعث کارایی ساده آنها گردیده است. همچنین به کمک گیربکس می‌توان به سرعت دورانی مورد نیاز دست پیدا نمود که باعث افزایش دقت و پایداری اکچویتور می‌گردد.
می‌توان برای شیر‌‌های دورانی از موتور‌‌های AC تک فاز یا DC استفاده نمود، در حالی که برای شیر‌‌های صنعتی بزرگ استفاده از موتور‌‌های سه فاز پرقدرت باعث کنترل ساده‌تر این موتور‌ها می‌شود.
مزایا
- قابلیت تنظیم سرعت موتور الکتریکی
- عدم آلودگی و نشتی
- دقت مناسب
- استفاده در سیستم‌‌‌های نیازمند کنترل دقیق
- هزینه تعمیر و نگهداری کم
- عدم اشغال فضای زیاد (کوچک بودن اندازه)
- عدم نوسان انرژی الکتریکی و خروجی اکچویتور‌‌های الکتریکی
- عملکرد روان
معایب
- قیمت بالا
- در صورت قطع جریان الکتریکی ثابت ماندن در همان وضعیت
- محافظت از قسمت‌‌‌های الکتریکی در برابر رطوبت
عوامل تاثیرگذار در انتخاب اکچویتور برقی
- تدریجی یا On-Off بودن اکچویتور.
- مقدار سرعت دورانی مورد نیاز.
- تعیین نوع و سایز شیری که اکچویتور وظیفه کنترل آن را بر عهده دارد.
اکچویتور نیوماتیکی
این نوع از اکچویتور‌ها به همراه زیمنس plc و ifm سنسور کاربرد زیادی در صنعت دارند، می‌توان گفت اکچویتور نیوماتیکی پرکاربردترین نوع اکچویتور می‌باشند. برای تامین انرژی مورد نیاز این اکچویتور‌ها از هوای فشرده موجود در اغلب محیط‌‌‌های صنعتی استفاده می‌گردد.
اکچویتور‌‌های نیوماتیکی انرژی که از خلاء یا هوای فشرده بدست آمده را با فشار زیاد به حرکت خطی و دوار تبدیل می‌نمایند و از یک تغییر فشار بسیار کم نیروی قابل توجهی تولید می‌کنند. اکچویتور‌‌های نیوماتیک در انواع دیافراگمی و پیستونی مورد استفاده قرار می‌گیرند.
اکچویتور‌ها در دو نوع عملکرد مستقیم و عملکرد معکوس استفاده می‌شوند. در صورتی که نیروی هوا بر دیافراگم به سمت پایین باشد عملکرد مستقیم و در صورتی که فشار هوا بر دیافراگم به سمت بالا باشد عملکرد اکچویتور را معکوس گویند.
مزایا اکچویتور نیوماتیکی
- قابلیت نصب بر روی شیر‌‌هایی با سایز‌‌های مختلف
- حرکت آزادانه پیستون‌‌ها
- هزینه تعمیر و نگهداری کم به دلیل ساختار ساده
- هزینه کم برای تامین هوای مورد نیاز
- بهبود عملکرد به دلیل افزایش فشار هوای ناشی از گرما
- قیمت مناسب
- ایمنی بالا
معایب اکچویتور نیوماتیکی
- عدم امکان استفاده برای شیر‌‌های بزرگ
- مشکل تنظیم پیستون‌‌‌های اکچویتور در صورت تراکم پذیری هوا
- محدودیت دمایی در صورت استفاده از رینگ‌‌‌های آب‌بندی لاستیکی
- عدم وجود رطوبت و مواد خارجی در هوای مورد استفاده
اکچویتور هیدرولیکی
اگر در موقعیتی امکان استفاده از اکچویتور‌‌های الکتریکی یا نیوماتیکی نباشد، اکچویتور هیدرولیکی یک انتخاب مناسب می‌باشد. این اکچویتور‌ها قابلیت ایجاد گشتاور‌‌های بزرگی را دارند. دلیل استفاده از نیروی هیدرولیک در این اکچویتور‌ها تسهیل کردن عملکرد مکانیکی می‌باشد. سیال هیدرولیک استفاده شده در این اکچویتور‌ها غیرقابل تراکم بوده و همین امر باعث عالی بودن ثابت وضعیت این اکچویتور‌ها گردیده است.
از بین چرخ دنده، موتور هیدرولیکی، پیستون گردشی و پیستون و سیلندر بطور معمول یکی، با اکچویتور هیدرولیکی مورد استفاده قرار می‌گیرد.
مزایا اکچویتور هیدرولیکی
دریافت گشتاور خروجی متفاوت با تغییر فشار هیدرولیکی ورودی، ذخیره فشار هیدرولیکی، تولید گشتاور‌‌های بزرگ، سایز و ابعاد کوچک، عملکرد مطمئن.
معایب اکچویتور هیدرولیکی
محافظت سیستم هیدرولیک در برابر آتش و حرارت بالا، افت فشار در لوله‌‌‌های طویل حامل سیال هیدرولیک، شتاب کم، قیمت بالا، نیاز به مراقبت در حین کار.
اکچویتور‌‌های الکتریکی
در اکچویتور‌‌های الکتریکی از الکتریسیته و مغناطیس برای ایجاد حرکت بهره می‌گیرند. این اکچویتور‌ها بهترین گزینه برای استفاده در موارد بار کم و سرعت زیاد هستند و از کنترل پذیری خوبی نیز برخوردارند. این نوع محرک ها معمولا سرعت زیاد و گشتاور کمی‌دارند که با استفاده از یک جعبه دنده و یا انتقال نیروی مناسب می‌توان سرعت را تا حد قابل قبولی کاهش و به همان میزان گشتاور را افزایش داد.
انواع اکچویتور بر حسب نوع حرکت
انواع اکچویتور بر حسب نوع حرکت عبارت است از:
- اکچویتور خطی
- اکچویتورچرخشی
در ادامه هر یک از موارد فوق را بررسی خواهیم کرد.
1. اکچویتور خطی
از نظر عملکرد این نوع اکچویتور همانند یک جک عمل می‌کند و توانایی تولید حرکت خطی دارند.
مزایا
تولید نیروی زیاد، دقت بالا
معایب
- اشغال فضای زیاد
- کاربرد
- آزمایشگاه‌‌ها و کاربرد‌‌های خاص
2. اکچویتورچرخشی
گشتاور مورد نیاز در این نوع از اکچویتور‌ها با به حرکت در آمدن پیستون‌‌ها به دلیل پر و خالی شدن فضا‌‌های خالی درون اکچویتور توسط سیال محرک تامین می‌شود. این نوع اکچویتور‌ها دارای ساختمان ساده‌ای می‌باشند.
در هنگام خرید و انتخاب اکچویتور بایستی عوامل زیر مد نظر قرار بگیرند:
- بررسی استاندارد‌‌های ایمنی و کیفی اکچویتور
- مقدار سرعت دورانی تولیدی توسط اکچویتور
- سایز شیر و لوله خروجی آن
- نوع شیری که اکچویتور قرار است بر روی آن سوار شود
- زاویه چرخش اکچویتور
- نوع سیالی که منتقل می‌گردد
- دمای سیال
سنسور خازنی ifm ki503a 
سنسور نوری فاصله o1d100 
دیدگاه خود را ثبت کنید
میخواهید به بحث بپیوندید؟مشارکت رایگان.