اکچویتور یا عملگر (Actuator) بخش مهمی از تجهیزات ابزار دقیق به حساب می آیند که وظیفه آنان در سیستم کنترلی، تبدیل سیگنال کنترلی به سیگنال فیزیکی مورد نیاز فرآیند است. به عنوان مثال برای تغییر وضعیت یک شیر از حالت باز به بسته و برعکس نیاز به یک حرکت داریم که این حرکت توسط اکچویتور انجام می شود و برای همین هم به اکچویتور ها محرک نیز می گویند.
Actuator دستورات کنترلی را با کنترل پارامتر اندازه گیری شده اجرا می کند اما اکچویتور چیست؟ در واقع اکچویتور ها عملگران سیستم ما هستند. در بلوک دیاگرام زیر جایگاه اکچویتور ها را در یک سیستم کنترلی می بینیم. اکچویتور ها را می توان واسط بین سیستم و محیط پیرامون دانست.
همان طور که ذکر شد اکچویتور ها در خروجی خود یک حرکت مکانیکی به ما می دهند مانند موتور های الکتریکی. این عمل مکانیکی باید دارای سرعت و دقت مناسب باشد. اکچویتور ها با توجه به عامل تحریکشان انواع مختلفی دارند که عبارتند از:
از هوای فشرده جهت عامل تحریک استفاده می کند. این اکچویتورها با توجه به قیمت پایینی که دارند از پرکاربرد ترین اکچویتور ها در زمینه شیر های صنعتی به حساب می آیند و البته اینکه تامین کننده انرژی آن ها هوای فشرده می باشد که اغلب در محیط های صنعتی در دسترس است، نیز دلیلی بر کاربرد زیاد آنان است.
از دلایل کاربرد عملگر ها می توان به ساختار ساده آن ها اشاره کرد که باعث می شود هزینه های تعمیر و نگهداری پایین تری داشته باشند. توصیه می شود به جهت جلوگیری از آسیب دیدگی Actuator از واحد مراقبت پنوماتیک نیز استفاده شود تا هوای مورد استفاده آن ها بدون هیچ گونه مواد خارجی و خشک باشد. همچنین با توجه به استفاده آن ها از هوای فشرده، آن ها را اکچویتور بادی نیز می نامند. البته با توجه به تلفظ لاتین واژه Pneumatic برخی آن ها را عملگر های نیوماتیک نیز می خوانند.
برای کسب اطلاعات بیشتر اینجا کلیک کنید
انواع مایعات می توانند منبع انرژی آن باشند در واقع این عملگرها با تبدیل انرژی هیدرولیک به مکانیکی می توانند باعث حرکت دادن، چرخاندن و یا بلند کردن یک تجهیز یا قسمتی از آن شوند. از آنجایی که مایعات تراکم پذیر نیستند یک عملگر هیدرولیکی میتواند نیروی بزرگی را تحمل کند و گشتاور بالایی ایجاد کند.
از انرژی الکتریکی برای کار استفاده می کند. این سری ازActuator ها از اکچویتور های مدرن به حساب می آیند که از یک موتور الکتریکی استفاده می کنند و همچنین دارای گیربکس و لیمیت سوئیچ نیز هستند. به کمک گیربکس می توان سرعت و یا گشتاور عملگر را کنترل کرد. این اکچویتور ها با توجه به اینکه سیالی برای عملکردشان ندارند تجهیز تمیزی به حساب می آیند و معمولا قیمت بالایی دارند ولی با توجه به اینکه قطعات متحرک کمتری دارند، تعمیر و نگه داری آنان ساده است.
این Actuator ها حرکت خطی ای را تولید می کنند و عملکردی به مانند یک جک دارند. علاوه نیروی بالا، دقت بالایی نیز دارند و مناسب برای آزمایشگاه ها هستند و نسبت به اکچویتور های دورانی فضای کمتری را اشغال می کنند.
حرکت تولیدی این اکچویتورها به صورت دورانی یا چرخشی (روتاری) می باشد. ساختار این اکچویتور ها نیز ساده است و به صورت مختصر یک شفت دندانه دار که باید به ولو (شیر) وصل شود در وسط قرار دارد و دو پیستون در دو طرف آن قرار گرفته‌اند که با دندانه‌ای به شفت متصل هستند. در واقع دو محفظه جدا از هم در یک عملگر وجود دارد که ناحیه درونی، بین دو پیستون و ناحیه خارجی، بین هر پیستون و دیواره قراردارد و کاملا از هم ایزوله هستند. سیال اکچویتور با پر و خالی شدن در این دو ناحیه باعث به حرکت درآمدن پیستون می‌شود. پیستون نیز با استفاده از دنده هایی که آن را به شفت متصل کرده، گشتاور لازم برای چرخاندن شیر را تامین می کنند.
عملگرهای دورانی نیز یه دو دسته تقسیم بندی می شوند:
این مدل به مدل عملکرد با کمک فنر بازگشتی (spring return) نیز معروف است چرا که در ساختار آن ها یک فنر وجود دارد که با خروج سیال ، وضعیت اکچویتور را به حالت اولیه برمی گرداند. در واقع برای کنترل ولو ما فقط لازم است یک طرف اکچویتور را تحت فشار قرار دهیم.
در این اکچویتور ها باز و بسته شدن و تغییر وضعیت Actuator فقط با کمک سیال انجام می شود. ورود سیال در یک بخش باعث باز شدن و ورود از سمت دیگر باعث بسته شدن می شود. در واقع برای کنترل ولو ما باید دو طرف اکچویتور را به صورت متناوب تحت فشار قرار دهیم
در کاربرد های مثل کنترل ولو ها، شیر های توپی و چوک ولو ها (choke valve) معمولا هر دو نوع ذکر شده استفاده می شوند. و می توان گفت تقریبا گشتاور تولیدی آن ها مساوی است (در برخی موارد مشابه دو عملکردی ممکن است بیشتر باشد) در شکل زیر در یک مثال از اکچویتور هیدرولیک یا پنوماتیک خطی تفاوت این دو مدل را بررسی می کنیم:
برای کسب اطلاعات بیشتر اینجا کلیک کنید
کاربرددو عملکردیفنر بازگشتیگشتاورکم تا خیلی زیادکم تا زیادسیستم ایمنی (SDV)کمی پیچیده، انتخاب دومساده، قابل اطمینان، بهترین انتخابFail در آخرین موقعیتبهترین انتخابگران قیمت، انتخاب دومکنترل ولو و چک ولومناسب برای سایز های بالای 10 اینچ و همچنین کاربرد های بافشار بالا
مناسب برای سایز های 8 اینچ و به پایین
ممکن است مدل های دیگری از اکچویتور ها را شنیده باشید که در دسته بندی های فوق نباشند. لذا در ادامه به معرفی برخی از مدل های معروف می پردازیم:
