Actuatoare

1. Introducere

Integrarea actuatoarelor constituie o alta forma de integrare hardware

(componente) in sistemele mecatronice.

Modul de definire a actuatorului, ca si componenta indispensabila sistemului

mecatronic, este extrem de larg cu unele aspecte comune. O reprezentare schematica a

functiei unui actuator este data in figura 14.1.

Fig.14. 1 Reprezentarea schematica a functiei unui actuator

O prima clasificare a actuatoarelor poate lua in considerare doua clase,

pornind de la principiul de functionare:

- Actuatoare clasice / conventionale

- Actuatoare speciale.

Intr-o sistematizare a actuatoarelor se considera ca un prim criteriu cel referitor

la principiul de interactiune si creare a miscarii (fig.14.2).

Fig.14.2 Sistematizare a actuatoarelor

ELECTRICA

/ TERMICA

ENERGIA DE

INTRARE

GEOMETRIA MASINII

& PROPRIETATILE

MATERIALELOR

MECANISMUL

ACTUATOR

MISCARE

CALDURA

LUCRU

MECANIC

PIERDERI

PRINCIPIUL DE

FUNCTIONARE

INTERACTIUNE A

CAMPURILOR

INTERACTIUNE

MECANICA

DEFORMATII

Sisteme de actionare II - Cursul 14

Valer DOLGA

2

Actuatoarele a caror functionare se bazeaza pe deformatii liniare sau

unghiulare au in componenta structurala materiale inteligente (smart materials):

materiale piezoelectrice, materiale electrostrictive si magnetostrictive, materiale

reologice, materiale cu memoria formei (sensibile termic), materiale sensibile pH,

materiale electrocromice (isi modifica proprietatile optice functie de tensiunea aplicata

pe materialul electrod) etc.

Componenta fundamentala a actuatorului este traductorul. Traductorul a fost

definit ca un dispozitiv care transforma energia neelectrica in energie electrica sau

invers. Traductorul a fost definit si ca un dispozitiv care transforma o forma de energie

in alta: energia cinetica de translatie in energie cinetica de rotatie sau invers.

In baza celor prezentate anterior si utilizand notiunea de port ? borna de intrare

si respectiv de iesire, un actuator poate fi asimilat cu o inseriere de doua traductoare cu

doua porturi: portul de intrare electric si portul de iesire mecanic (fig.14.3).

Fig.14.3 Mod de definire a unui actuator

Intr-o abordare asemanatoare, pornind de la notiunea de traductor, se poate

realiza o noua interpretare a notiunii de actuator. Astfel, se poate considera ca doua

tipuri de traductoare pot fi luate in considerare:

- Traductoare pe baza de caracteristici geometrice in care efectul de cuplaj intre

cele doua forme de energie - intrare si de iesire - se bazeaza pe formele geometrice ale

elementelor componente. Actuatoarele rezultate din aceasta categorie de traductoare

sunt denumite actuatoare geometrice. Este cazul tuturor actuatoarelor rotative.

- Traductoare pe baza de caracteristici de material in care fenomenul de

conversie intre formele de energie este direct utilizat pentru dezvoltarea actuatoarelor.

Exemple caracteristice: actuatoarele piezoelectrice, actuatoare cu memoria formei etc.

In functie forma energiei de intrare folosite pentru concretizarea functiei

actuatoare si implicit pe baza principiului de conversie energetica, se pot distinge

categoriile:

ACTUATOR

T RADUCTOR

A

TRADUCTOR

B

PORT

NEELECTRIC

PORT

ELECTRIC

PORT

MECANIC

f1 f2 f3

v1 v2 v3

Sisteme de actionare II - Cursul 14

Valer DOLGA

3

- Conversia termomecania. In acest caz energia de intrare este din domeniul

termic iar cea de iesire este energie mecanica.

- Actuatoarele pe baza de materiale cu memoria formei (AMMS) (pe baza de

transformare de faza) asigura controlul fortei intr-o plaja larga, comparabila

cu alte variante de actuatoare. In plus, proiectarea simpla a schemei de

control asigura posibilitatea de miniaturizare, consum energetic redus, etc.

Clasa de aplicatii a acestor actuatoare este extrem de larga: microroboti,

echipamente medicale, sisteme de siguranta termice etc. In figura 14.4 se

prezinta o aplicatie a acestor actuatoare pentru constructia unui efector final.

Fig.14.4 Actuator pentru efector final

- Actuatoare termice pe baza de structura compozita bimetalica.

AMMS

Flansa

efectorului