محرک به عنوان سنگ کلیدی از حرکت
محرک بخشی از یک دستگاه یا ماشین است که به آن کمک می کند تا با تبدیل انرژی، اغلب الکتریکی، هوا یا هیدرولیک، به نیروی مکانیکی، به حرکات فیزیکی دست یابد. به عبارت ساده، این جزء در هر ماشینی است که حرکت را امکان پذیر می کند.
گاهی اوقات برای پاسخ به این سوال که یک محرک چه کاری انجام می دهد، این فرآیند با عملکرد بدن انسان مقایسه می شود. مانند ماهیچه‌های بدن که انرژی را قادر می‌سازد تا به نوعی حرکت مانند حرکت دست‌ها یا پاها تبدیل شود، محرک‌ها در یک ماشین برای انجام یک عمل مکانیکی کار می‌کنند.
عملگرها تقریباً در همه ماشین‌های اطراف ما وجود دارند، از سیستم‌های کنترل دسترسی الکترونیکی ساده، لرزاننده تلفن همراه و لوازم خانگی شما گرفته تا وسایل نقلیه، دستگاه‌های صنعتی و روبات‌ها. نمونه‌های رایج محرک‌ها شامل موتورهای الکتریکی، موتورهای پله‌ای، جک‌اسکروها، محرک‌های عضلانی الکتریکی در روبات‌ها و غیره است.
محرک خطی چگونه کار می کند؟
در تعریف ساده، محرک وسیله ای است که انرژی را که ممکن است الکتریکی، هیدرولیک، پنوماتیک و غیره باشد، به گونه ای به مکانیکی تبدیل می کند که بتوان آن را کنترل کرد. کمیت و ماهیت ورودی به نوع انرژی مورد تبدیل و عملکرد محرک بستگی دارد. محرک های الکتریکی و پیزوالکتریک، به عنوان مثال، بر روی ورودی جریان یا ولتاژ الکتریکی، برای محرک های هیدرولیک، مایع تراکم ناپذیر آن، و برای محرک های پنوماتیک، ورودی هوا کار می کنند. خروجی همیشه انرژی مکانیکی است.
بر خلاف هوش مصنوعی و یادگیری ماشینی، عملگرها چیزی نیستند که هر روز در رسانه ها درباره آن بخوانید. اما واقعیت این است که تقریباً مانند هیچ دستگاه دیگری که تا به حال اختراع نشده است، نقش مهمی در دنیای مدرن ایفا می کند.
به عنوان مثال، در سیستم‌های مکاترونیک صنعتی، آنها به تنهایی مسئول اطمینان از اینکه وسیله‌ای مانند بازوی روباتیک قادر به حرکت در هنگام ارائه ورودی الکتریکی هستند، هستند. خودروی شما از محرک‌ها در سیستم کنترل موتور برای تنظیم فلاپ‌های هوا برای گشتاور و بهینه‌سازی قدرت، سرعت دور آرام و مدیریت سوخت برای احتراق ایده‌آل استفاده می‌کند.
بر خلاف هوش مصنوعی و یادگیری ماشینی، عملگرها چیزی نیستند که هر روز در رسانه ها درباره آن بخوانید. اما واقعیت این است که تقریباً مانند هیچ دستگاه دیگری که تا به حال اختراع نشده است، نقش مهمی در دنیای مدرن ایفا می کند.
آنها فقط در کاربردهای بزرگ دیده نمی شوند. در خانه، محرک‌ها دستگاه‌های مهمی هستند که به شما کمک می‌کنند کنسول‌ها یا کابینت‌هایی را راه‌اندازی کنید که می‌توانند تلویزیون را نگه دارند و با لمس یک دکمه باز می‌شوند. آنها همچنین در بالابرهای تلویزیون و میز دیده می شوند که کاربران می توانند از طریق کلیدها یا دکمه های برقی به راحتی آنها را تنظیم کنند.
برای تماشای تلویزیون به یک تخت خواب علاقه دارید؟ به احتمال زیاد دارای یک سر یا زیرپایی متحرک است که از یک محرک نیز استفاده می کند. سیستم‌های اتوماسیون خانگی که می‌توانند به طور مستقیم پرده‌های پنجره را بسته به میزان جریان نور در داخل ببندند نیز به محرک‌ها وابسته هستند. به طور خلاصه، استفاده از آنها بی پایان است زیرا هر حرکت مکانیکی به آنها نیاز دارد و بیشتر دستگاه ها به نوعی حرکت مکانیکی نیاز دارند.
در زیر اجزای معمولی که بخشی از عملکرد یک محرک هستند آمده است:
منبع تغذیه: این انرژی ورودی لازم برای به حرکت درآوردن محرک را فراهم می کند. اینها اغلب ماهیتی الکتریکی یا سیال در بخش‌های صنعتی دارند.
مبدل برق: نقش مبدل برق تامین برق از منبع به محرک مطابق با اندازه گیری های تنظیم شده توسط کنترلر می باشد. شیرهای تناسبی هیدرولیک و اینورترهای الکتریکی نمونه‌هایی از مبدل‌های قدرت در سیستم‌های صنعتی هستند.
محرک: دستگاه واقعی که انرژی عرضه شده را به نیروی مکانیکی تبدیل می کند.
بار مکانیکی: انرژی تبدیل شده توسط محرک معمولاً برای عملکرد یک دستگاه مکانیکی استفاده می شود. بار مکانیکی به این سیستم مکانیکی اشاره دارد که توسط محرک هدایت می شود.
کنترلر: یک کنترل کننده تضمین می کند که سیستم با مقادیر ورودی مناسب و سایر نقاط تنظیمی که توسط اپراتور تعیین می شود، یکپارچه عمل می کند.
انتخاب یک محرک خطی
همانطور که قبلاً دیدیم، عملگرها کاربردهای بی شماری در زمینه های مختلف دارند. اما این بدان معنا نیست که همه محرک ها برابر هستند. هنگام خرید یک محرک، باید بتوانید بدانید که کدام یک با نیازهای شما مطابقت دارد. در اینجا یک راهنمای جامع در مورد نحوه انتخاب محرک مناسب برای نیازهای خود آورده شده است.
مرحله 1. حرکت مورد نیاز را ارزیابی کنید:
آیا شیئی که باید در پروژه خود حرکت دهید نیاز به حرکت خطی دارد یا چرخشی؟ محرک های خطی در اعمال نیروی مکانیکی مفید هستند که یک جسم را در یک خط مستقیم حرکت می دهد در حالی که محرک های چرخشی، همانطور که از نام آن پیداست، حرکت دایره ای ایجاد می کنند.
مرحله 2: ورودی انرژی را در نظر بگیرید:
محرک‌های الکتریکی به دلیل پیچیدگی و انعطاف‌پذیری فزاینده‌شان در انجام انواع مختلف عملیات، روز به روز محبوب‌تر می‌شوند. اما این بدان معنا نیست که برای هر کاری مناسب است. اگر کار شما شامل ورودی ولتاژ الکتریکی نمی شود، محرک های هیدرولیک یا پنوماتیک را در نظر بگیرید.
مرحله 3: سطح دقت مورد نیاز را ارزیابی کنید:
برخی از محرک‌ها برای کارهای سنگین در محیط‌های ناهموار ایده‌آل هستند، اما ممکن است در انجام کارهای کوچکتر مانند بسته‌بندی که به دقت و توانایی تکرار یک عمل صدها یا هزاران بار نیاز دارد، خوب کار نکنند.
مرحله 4: میزان نیروی مورد نیاز خود را بیابید:
هدف یک محرک حرکت یا بلند کردن یک جسم است. در مورد شما وزن این جسم را دریابید. ظرفیت بار یک محرک تعیین می کند که چقدر می تواند بلند کند، و اگرچه بسیاری از محرک ها ممکن است شبیه به هم باشند، ظرفیت بار آنها متفاوت است. قبل از خرید محرک، مطمئن شوید که وزن جسم شما با ظرفیت محرک مطابقت دارد.
مرحله 5: بفهمید که چقدر باید شی جابجا شود:
فاصله یا طول ضربه همانطور که از نظر فنی شناخته می شود، در اینجا مهم است. طول ضربه تعیین می کند که جسم شما تا چه اندازه می تواند حرکت کند. تولید کنندگان اغلب محرک هایی با طول کورس متفاوت می فروشند.
مرحله 6: می خواهید سرعت حرکت چقدر باشد:
سرعت محرک اغلب برای اکثر افراد بسته به پروژه آنها یک فاکتور مهم است. معمولاً پروژه‌هایی که به عملگرها برای اعمال نیروی زیاد نیاز دارند، کندتر از پروژه‌هایی که نیروی کم تولید می‌کنند، حرکت می‌کنند. سرعت یک محرک بر حسب مسافت در ثانیه اندازه گیری می شود.
مرحله 7: محیط عملیاتی را در نظر بگیرید:
آیا محرک باید در یک محیط ناهموار یا ناهموار که گرد و غبار یا رطوبت نگران کننده است کار کند؟ اگر این مورد است، شما می خواهید محصولی با درجه حفاظت بالاتر انتخاب کنید.
مرحله 8: در مورد سبک نصب تصمیم بگیرید:
محرک های موجود در بازار در سبک های مختلف نصب هستند و درک مزایای آنها قبل از خرید یک محرک ضروری است. به عنوان مثال، یک روش نصب دو محوری در یک محرک الکتریکی خطی به دستگاه اجازه می دهد در حالی که کشیده و جمع می شود از هر دو طرف بچرخد. با این کار، برنامه در حین حرکت در یک مسیر ثابت، دو نقطه محوری رایگان خواهد داشت.
برعکس، نصب ثابت، که محرک را به یک جسم در امتداد شفت ثابت می کند، برای اعمالی مانند فشار دادن یک دکمه مفید است. در این مرحله، باید بتوانید گزینه های خود را به یک استخر بسیار کوچکتر از جایی که شروع کرده اید محدود کنید. از اینجا، شما باید بیشتر را محدود کنید. به عنوان مثال، محرک های خطی در سبک های مختلف برای انواع مختلف توابع هستند. به عنوان مثال، سبک میله ای، رایج ترین و ساده ترین در میان آنها است، با شفتی که منبسط و جمع می شود. سبک آهنگ، که طول یا اندازه کلی خود را در طول عملیات تغییر نمی دهد، زمانی مناسب تر است که محدودیت فضا یک مسئله باشد. همچنین بالابرهای ستونی و سایر محرک هایی وجود دارد که برای راه اندازی بالابرهای تلویزیون و میز ایده آل هستند. فاکتورهایی مانند ولتاژ کار و نوع موتور نیز ممکن است در نظر گرفته شود.
قابلیت های یک محرک خطی
معیارهای عملکرد خروجی های کمی هستند که به شما در ارزیابی کیفیت یک محصول خاص کمک می کنند. عملگرها را می توان تحت چندین معیار عملکرد در نظر گرفت. به طور سنتی رایج ترین آنها گشتاور، سرعت و دوام بوده است. این روزها بهره وری انرژی نیز به همان اندازه مهم تلقی می شود. عوامل دیگری که ممکن است در نظر گرفته شوند عبارتند از: حجم، جرم، شرایط عملیاتی و غیره.
گشتاور یا نیرو
به طور طبیعی، گشتاور یکی از مهمترین جنبه هایی است که در عملکرد یک محرک باید در نظر گرفته شود. یک عامل کلیدی در اینجا توجه به این است که دو نوع متریک گشتاور وجود دارد، بار استاتیکی و دینامیکی. گشتاور یا نیروی بار استاتیک به ظرفیت محرک زمانی که در حالت سکون است اشاره دارد. متریک دینامیکی به ظرفیت گشتاور دستگاه در هنگام حرکت اشاره دارد.
سرعت
سرعت یک محرک بسته به وزن باری که قرار است حمل کند متفاوت است. معمولاً هر چه وزن بیشتر باشد سرعت کمتر می شود. بنابراین زمانی که محرک هیچ باری را حمل نمی‌کند، ابتدا باید معیار سرعت را بررسی کرد.
ماندگاری
نوع محرک و طراحی سازنده تعیین کننده دوام یک محرک است. اگرچه محرک‌هایی مانند محرک‌های هیدرولیک در مقایسه با محرک‌های الکتریکی بادوام‌تر و مقاوم‌تر در نظر گرفته می‌شوند، مشخصات جزییات در مورد کیفیت مواد مورد استفاده به عهده سازنده خواهد بود.
بهره وری انرژی
با افزایش نگرانی ها در مورد صرفه جویی در انرژی و تأثیر مستقیم آن بر هزینه های عملیاتی، بهره وری انرژی بیش از پیش به یک معیار تعیین کننده در همه انواع ماشین آلات تبدیل می شود. در اینجا هر چه مقدار انرژی مورد نیاز برای یک محرک برای رسیدن به هدفش کمتر باشد، بهتر است.
نحوه اتصال عملگرهای خطی
با توجه به طیف گسترده ای از محرک هایی که در خارج وجود دارند، روش های مختلفی برای اتصال آنها به کنترل استفاده می شود. اتصال یک محرک خطی الکتریکی یک فرآیند نسبتاً ساده است. بسیاری از محرک های خطی الکتریکی امروزه دارای چهار پایه هستند و اتصال آنها به سادگی وصل کردن آنها به برق است. با این حال، اگر محرک شما دارای چهار پایه نباشد، روند کمی متفاوت است. شما باید یک کانکتور اضافی بخرید که اغلب به طول 6 و 2 فوت عرضه می شود.
1. سیم ها را آماده کنید
ممکن است محرک شما با سیم هایی در انتها ظاهر شود. قبل از اتصال به یک کانکتور 4 پین می توانید در صورت لزوم کمی آن را برگردانید. اگر سیم رابط به اندازه کافی در معرض دید قرار نگرفت، آن را نیز جدا کنید.
2. سیم ها را وصل کنید
محرک خطی را با چرخاندن سیم های در معرض سمت راست به هم و پوشاندن آن با نوار برق به کانکتور 4 پین وصل کنید. اغلب سیم های روی محرک و کانکتور به رنگ های آبی و قهوه ای هستند و می توان آنها را بر این اساس وصل کرد.
گاهی اوقات ممکن است رنگ ها در محرک متفاوت باشد. به عنوان مثال، اگر محرک سیم های قرمز و مشکی دارد، قرمز را به سیم قهوه ای محرک و مشکی را به آبی وصل کنید. اگر قرمز و آبی است، قرمز را به قهوه ای و آبی را به سیم آبی روی کانکتور وصل کنید. اگر سیم های محرک قرمز و زرد هستند، قرمز را به سیم قهوه ای و زرد را به سیم آبی وصل کنید.
3. همه چیز آماده است
حالا شما خوب هستید که بروید. کانکتور خود را وصل کنید و جعبه کنترل را به پریز برق وصل کنید. اگر با وجود این به مشکل برخوردید، برای راهنمای دقیق تر در مورد اتصال محرک به کانکتور اینجا را کلیک کنید.
چگونه یک محرک خطی را سوار کنیم
انتخاب یک محرک و اتصال صحیح آن تنها نیمی از کار انجام شده است. به همان اندازه مهم نصب محرک به روشی است که برای کاربرد شما مناسب است. در زیر دو روش متداول برای نصب محرک خطی الکتریکی مورد استفاده قرار می گیرد.
نصب محوری دوگانه
این روش شامل تثبیت یک محرک در دو طرف با یک نقطه نصب است که چرخش آزاد است، که معمولاً از یک پایه نصب یا یک گیره تشکیل شده است. نصب محوری دوگانه به محرک اجازه می‌دهد در حین امتداد و جمع شدن، از هر دو طرف بچرخد و به برنامه اجازه می‌دهد به یک حرکت مسیر ثابت با دو نقطه محوری آزاد دست یابد.
یکی از کاربردی ترین کاربردهای این روش باز و بسته کردن درها می باشد. هنگامی که محرک گسترش می یابد، نقاط ثابت دوگانه به درب اجازه می دهد تا باز شود. عمل بسته شدن و باز شدن درب باعث تغییر زاویه می شود، اما محور فضای کافی برای چرخش دو نقطه نصب فراهم می کند. در حین استفاده از این روش، مطمئن شوید که فضای کافی برای امتداد محرک وجود دارد، بدون اینکه هیچ مانعی بر سر راه آن وجود داشته باشد.
نصب ثابت
در این روش، محرک در یک موقعیت ثابت با یک براکت نصب شفت که آن را به شفت ثابت می کند، سوار می شود. کاربردهای رایج این نوع نصب برای دستیابی به عملکردی شبیه به هل دادن چیزی است. به عنوان مثال، این شکل از نصب برای روشن یا خاموش کردن یک دکمه ایده آل است. هنگام تصمیم گیری در مورد این روش، مطمئن شوید که دستگاه نصب می تواند بار محرک را تحمل کند.
کاربردها و قابلیت های محرک خطی
استفاده از محرک های الکتریکی خطی تقریباً بی پایان است. کارخانه های تولیدی از آنها در حمل و نقل مواد استفاده می کنند. تجهیزات برشی که به سمت بالا و پایین حرکت می کنند و شیرهایی که جریان مواد خام را کنترل می کنند نمونه هایی از این امر هستند. ربات ها و بازوهای رباتیک در داخل و خارج از صنعت تولید نیز از سیستم های محرک خطی برای دستیابی به حرکت در یک خط مستقیم استفاده می کنند.
همانطور که روند اتوماسیون به طور فزاینده ای محبوب می شود، مشتریان همیشه به دنبال راه هایی برای پیاده سازی محرک های خطی در برنامه های خود هستند.
با محبوب شدن سیستم‌های اتوماسیون خانگی، محرک‌های خطی الکتریکی در عملکرد سایه‌بان‌های پنجره خودکار مفید شده‌اند. لوازم خانگی مانند تلویزیون را می توان بدون دردسر با استفاده از بالابرهای تلویزیونی که از محرک های الکتریکی خطی استفاده می کنند در ارتفاع بهینه قرار داد. بالابرهای رومیزی نیز وجود دارند که از محرک ها برای تنظیم ارتفاع بر اساس نیاز کاربران استفاده می کنند.
در صنعت انرژی خورشیدی، آنها به حرکت پانل ها در جهت نور خورشید کمک می کنند. حتی در صنایعی مانند کشاورزی، که ماشین‌های سنگینی که از محرک‌های هیدرولیکی استفاده می‌کنند، رایج‌تر هستند، از محرک‌های خطی الکتریکی برای حرکات ظریف و ظریف استفاده می‌شود.
