Gids voor besturingssystemen voor elektrische lineaire actuatoren

Om het volledige potentieel van elektrische lineaire actuators te benutten, is het essentieel om de juiste besturingssystemen te begrijpen en toe te passen. Door de juiste besturingssystemen voor elektrische lineaire actuators te kiezen, profiteert uw toepassing van onder meer hogere precisie, gebruiksgemak en geoptimaliseerde prestaties.

Deze pagina is gewijd aan het begrijpen van de verschillende soorten besturingssystemen voor elektrische lineaire actuators, hoe ze werken, welke voordelen ze bieden en hoe u de beste keuze maakt voor de specifieke behoeften van uw toepassing.  

Inleiding in hoe actuators werken

Actuators zijn fundamentele componenten in diverse mechanische systemen en spelen een cruciale rol bij het omzetten van energie in beweging. In essentie neemt een actuator een energiebron en zet deze om in fysieke beweging. Deze mogelijkheid is integraal voor talloze toepassingen, van industriële machines tot consumentenelektronica en zelfs geavanceerde robotica. Het basisconcept achter actuators is de omzetting van energie, doorgaans elektrisch, hydraulisch of pneumatisch, in mechanische beweging. Dit wordt bereikt via verschillende componenten en mechanismen, afhankelijk van het type actuator. Zo kunnen elektrische actuators DC‑motoren met borstels gebruiken, terwijl hydraulische actuators vloeistofgevulde zuigers gebruiken om beweging te genereren.

Bij elektrische lineaire actuators wordt elektrische Stroom gebruikt om een rotatiebeweging te produceren in een elektrische Motor die mechanisch is gekoppeld aan een tandwielkast en een leidspindel gebruikt om de as van de actuator te laten bewegen, die is verbonden met een ACME‑moer voor lineaire beweging. Besturingssystemen voor actuators hebben zich in de loop der jaren aanzienlijk ontwikkeld, waardoor de veelzijdigheid en functionaliteit van deze apparaten zijn toegenomen. Lineaire actuators kunnen worden bediend via diverse methoden en besturingsmechanismen, waaronder:

• Bedrade controllers - bieden een directe en betrouwbare verbinding, vaak gebruikt in industriële omgevingen waar robuuste besturing vereist is.
• Draadloze controllers - bieden het gemak van bediening op afstand zonder fysieke kabels.
• Wi‑Fi‑ en Bluetooth‑compatibele controllers - maken integratie in slimme systemen mogelijk en toegang via mobiele apparaten, met gebruiksvriendelijke interfaces en de mogelijkheid om instellingen op afstand en nauwkeurig aan te passen.

Deze vooruitgangen in actuator‑ en besturingstechnologie hebben hun toepassingsmogelijkheden verbreed, waardoor ze onmisbaar zijn in moderne geautomatiseerde systemen. Of het nu gaat om het verstellen van ramen in voertuigen, het bedienen van zware landbouwmachines, of het automatiseren van huishoudelijke apparaten, actuators blijven bepalend om elektrische signalen te vertalen naar fysieke actie.

 

Besturingssystemen voor actuators begrijpen

Besturingssystemen zijn essentiële onderdelen voor de werking van elektrische lineaire actuators. Ze zijn ontworpen om de werking te beheren en het bewegingsgedrag van deze apparaten te sturen. Populaire oplossingen zoals besturingskasten (control boxes) zijn een type besturingssysteem voor lineaire actuators waarbij alle elektronische componenten in een behuizing zijn ondergebracht, vaak in de vorm van een kast. In wezen interpreteert een besturingssysteem invoercommando’s, handmatig of geautomatiseerd, en zet deze om in signalen die de beweging van de actuator aanpassen. Het primaire doel is ervoor te zorgen dat actuators nauwkeurig, efficiënt en betrouwbaar presteren volgens vooraf gedefinieerde parameters.

 

Het belang van besturingssystemen bij de werking van actuators kan niet worden overschat, met name om precieze en efficiënte bewegingsregeling te bereiken. Deze systemen zijn om meerdere redenen cruciaal:

1. Precisie: Besturingssystemen maken het mogelijk om actuatorbewegingen fijn af te stemmen om hoge niveaus van herhaalbaarheid en nauwkeurigheid te bereiken. Dit is essentieel in toepassingen waar exacte positionering cruciaal is, zoals in robotchirurgie of de lucht‑ en ruimtevaart.
2. Efficiëntie: Door te optimaliseren hoe actuators op commando’s reageren, verlagen besturingssystemen het energieverbruik en beperken ze slijtage. Dit verlengt niet alleen de levensduur van de actuator, maar verbetert ook de algehele efficiëntie van het systeem waarin deze opereert.
3. Aanpasbaarheid: Terugkoppelingsmechanismen kunnen het gedrag van compatibele actuators in realtime aanpassen door de positionele Terugkoppeling te analyseren. Deze aanpasbaarheid is van vitaal belang in dynamische omgevingen waar omstandigheden snel veranderen, zoals in geautomatiseerde productieprocessen of wanneer meerdere actuators een ongelijke gewichtsverdeling ervaren.
4. Integratie: Besturingssystemen maken vaak mogelijk dat actuators samenwerken met andere, reeds bestaande systemen, waardoor complexe handelingen mogelijk worden op basis van eenvoudige inputs die naar het besturingssysteem worden gestuurd. Deze integratie wordt ondersteund door verbeterde connectiviteit en programmatie. In sommige besturingssystemen fungeren ingebouwde transformatoren ook als spanningsomvormer voor naadloze integratie, bijvoorbeeld wanneer een 120 VAC‑ingang nodig is om een 12 VDC‑actuator van stroom te voorzien.
5. Veiligheidsfuncties: Geprogrammeerde veiligheidsfuncties zoals overbelastingsbeveiliging helpen schade aan een actuator of de toepassing te voorkomen door de werking te stoppen nadat de besturingskast een te hoge Stroomafname heeft gedetecteerd. Een andere veiligheidsfunctie in besturingskasten is oververhittingsbeveiliging, die de werking na een bepaalde cyclustijd stopt om ervoor te zorgen dat de werking binnen de Inschakelduur van een actuator blijft en zo Motorverbranding voorkomt.

Besturingssystemen zijn fundamenteel voor de functionaliteit van actuators: ze bieden de nodige intelligentie en flexibiliteit om precisie, efficiëntie, veiligheid en effectieve bewegingscontrole te waarborgen. Hun rol is doorslaggevend in de groeiende wereld van automatiseringstechnologie, waar bewegingsprecisie vaak de hoeksteen van operationeel succes is.

Componenten en typen besturingssystemen

Besturingssystemen voor elektrische lineaire actuators bestaan uit verschillende sleutelcomponenten die precieze en efficiënte werking mogelijk maken. Inzicht in deze componenten en de onderliggende principes is cruciaal om de prestaties van lineaire actuators te optimaliseren.

Belangrijke componenten van een basisbesturingskast

In een basisbesturingskast voor elektrische lineaire actuators speelt elke component een cruciale rol voor een efficiënte werking. Hier volgt een overzicht van deze hoofdcomponenten, hun functies en doelen:

1. Relais: Relais fungeren als schakelaars die een hoogvermogenscircuit sturen met een laagvermogenssignaal. Voor besturingskasten die 2‑draad‑actuators aansturen, zijn twee relais essentieel om de polariteit van de aangelegde spanning over de twee draden van de actuator om te keren, wat de bewegingsrichting verandert. Dit maakt bidirectionele besturing mogelijk in een eenvoudige opstelling om de actuator uit te schuiven en in te trekken.
2. Ingangskanalen: Dit zijn interfaces waarmee het besturingssysteem elektrische signalen ontvangt van externe bronnen zoals voedingen of signalen van bedrade afstandsbedieningen. Besturingskasten die met positionele Terugkoppeling werken, kunnen ook input ontvangen van de sensoren van een actuator. Deze kanalen verwerken gebruikers‑ en/of sensorinvoer om te bepalen hoe de actuator moet werken en zijn essentieel om actuatorbewegingen op basis van specifieke eisen te starten en te regelen.
3. Uitgangskanalen: Deze leveren besturingssignalen van de controller naar de actuator of andere componenten zoals relais. Besturingskasten die met positionele Terugkoppeling werken, kunnen ook Stroom leveren zodat de sensoren van een actuator kunnen functioneren. Deze kanalen zijn cruciaal voor het uitvoeren van de commando’s die door het besturingssysteem zijn bepaald en beïnvloeden direct het gedrag van de actuator.
4. Knop voor synchronisatie met afstandsbediening: Hiermee synchroniseert u het besturingssysteem met een afstandsbediening. Zo worden inputs op afstand herkend en verwerkt, wat bediening op afstand eenvoudig en flexibel maakt.
5. Lichtindicator: Lichtindicatoren geven visuele feedback over de systeemstatus. Ze kunnen aangeven of het systeem aan/uit staat, welke bedrijfsmodus actief is, fouttoestanden of signaalontvangst — handig voor monitoring en troubleshooting zonder complexe diagnosehulpmiddelen.
6. Modusselectie: Hiermee kan de gebruiker schakelen tussen verschillende werkmodi van de besturingskast, zoals momentaan of niet‑momentaan. In de momentane modus moet de knop van de afstandsbediening ingedrukt worden gehouden om het apparaat te laten werken; bij loslaten stopt het. De niet‑momentane modus werkt als een schakelaar die in de laatste stand blijft totdat deze opnieuw wordt gewijzigd: eenmaal geactiveerd blijft het apparaat werken totdat de schakelaar handmatig wordt uitgezet.
7. Antenne: Onderdeel van besturingskasten met draadloze communicatie. Antennes verbeteren het bereik en de kwaliteit van het signaal tussen het besturingssysteem en afstandsbedieningen of tussen gekoppelde systemen. Dit is cruciaal om robuuste communicatie te behouden wanneer directe bekabeling onpraktisch of ongewenst is.
8. RF‑ontvangermodule: Dit module ontvangt radiosignalen die door draadloze afstandsbedieningen worden verzonden. Het decodeert deze signalen tot uitvoerbare commando’s die het besturingssysteem kan begrijpen en uitvoeren. De RF‑ontvanger is essentieel voor draadloze besturingsopstellingen en maakt bediening van de actuator zonder fysiek contact mogelijk.

 

Samen vormen deze componenten een compleet besturingssysteem voor 2‑draad‑actuators. Elk onderdeel heeft een specifieke functie die bijdraagt aan de algehele doeltreffendheid en efficiëntie van de actuator. Dit systeem biedt niet alleen precieze controle over de bewegingen van de actuator, maar verbetert ook de gebruikersinterface en interactie, waardoor het aanpasbaar is voor een breed scala aan toepassingen.

 

Mechanismen voor positionele Terugkoppeling

Positionele Terugkoppeling is essentieel om de precisie en nauwkeurigheid van actuatorbesturing te verbeteren. Drie veelvoorkomende typen terugkoppelingsmechanismen zijn Hall‑effectsensoren, potentiometers en Terugkoppeling van Eindschakelaars.

Hall‑effectsensoren
Volgens de Hall‑effecttheorie van Edwin Hall (de ontdekker van het Hall‑effect) wordt telkens wanneer een magnetisch veld loodrecht op de stroomrichting in een geleider wordt aangelegd, een spanningsverschil geïnduceerd. Met deze spanning kan worden gedetecteerd of een Hall‑effectsensor zich in de nabijheid van een magneet bevindt.

Door een magneet aan de roterende as van een Motor te bevestigen, kunnen Hall‑effectsensoren detecteren wanneer de as parallel aan hen staat. Met een kleine printplaat kan deze informatie worden uitgegeven als een blokgolf, vergelijkbaar met optische encoders. Hall‑effectprintplaten hebben vaak twee sensoren, wat resulteert in een kwadratuuruitgang waarbij twee signalen stijgen en dalen terwijl de elektromotor draait met een faseverschil van 90° tussen beide. Door deze pulsen te tellen en te zien welke eerst komt, kan het besturingssysteem de draairichting van de motor bepalen.

Potentiometers
Een potentiometer levert een variabele weerstand die evenredig is met de positie van de actuator. Vaak worden tandwielen gekoppeld tussen de knop van de potentiometer en de roterende Motor van de actuator. Terwijl de actuator beweegt, verandert de weerstandswaarde, die kan worden gemeten en omgezet naar positiedata. Deze informatie wordt vervolgens door een besturingssysteem gebruikt om de positie van de actuator fijn af te stellen en zo de nauwkeurigheid te verhogen.

 

Terugkoppeling van Eindschakelaar
Het doel van Terugkoppelingssignalen van Eindschakelaars is om een systeem te laten bepalen of de actuator de interne Eindschakelaars fysiek heeft geactiveerd. Dit type Terugkoppeling is eenvoudig en nuttig voor toepassingen die vooral willen weten of de actuator de volledig uitgeschoven of volledig ingetrokken posities heeft bereikt.

Typen besturingssystemen voor actuators

Besturingssystemen voor actuators kunnen grofweg in twee typen worden ingedeeld:

Open‑lusbesturingssystemen: In deze systemen wordt de actuator uitsluitend aangestuurd op basis van de invoercommando’s, zonder Terugkoppeling over de werkelijke positie. Hoewel eenvoudiger en goedkoper, kunnen open‑lussen positioneringsfouten niet corrigeren en zijn ze minder nauwkeurig.

Een voorbeeld van een eenvoudig open‑lussysteem is een momentane wipschakelaar die is bedraad met een lineaire actuator. De operator moet de schakelaar fysiek ingedrukt houden om de actuator te laten blijven bewegen; de schakelaar loslaten vóór het einde van de Slaglengte zorgt ervoor dat de actuator halverwege stopt.

Gesloten‑lusbesturingssystemen: Deze systemen integreren terugkoppelingsmechanismen, zoals Hall‑effectsensoren of potentiometers, om de stuursignalen continu aan te passen op basis van de werkelijke positie van de actuator. Deze feedbacklus maakt precieze controle en foutcorrectie mogelijk, waardoor gesloten‑lussystemen ideaal zijn voor toepassingen waar nauwkeurigheid cruciaal is. Ze worden vaak gebruikt met microcontrollers, besturingskasten en voor actuators geprogrammeerde PLC’s om specifieke functies uit te voeren.

De keuze van het besturingssysteem en de componenten heeft grote invloed op de functionaliteit en prestatieoptimalisatie van actuators. Door effectieve terugkoppelingsmechanismen te integreren en het juiste type besturingssysteem te selecteren, kunnen actuators worden geoptimaliseerd voor uiteenlopende toepassingen, met zowel precisie als betrouwbaarheid.

 

Terugkoppeling en foutcorrectie

In een ideale situatie zouden lineaire actuators altijd voorspelbaar gedrag vertonen; in de praktijk kunnen verstoringen optreden door harde wind, ongelijke gewichtsverdeling, fysieke obstakels en mechanische slijtage. Sommige van deze verstoringen kunnen worden gecompenseerd met besturingssystemen die zijn geprogrammeerd om te werken met lineaire actuators die compatibele Terugkoppeling bieden, zodat fouten worden uitgelezen en strategieën voor foutcorrectie worden uitgevoerd om het gewenste resultaat te bereiken.

Variabelen waarvoor besturingssystemen corrigeren

1. Positie: Besturingssystemen helpen ervoor te zorgen dat een actuator de gewenste positie nauwkeurig bereikt en vasthoudt door de gevraagde positie te vergelijken met de werkelijke positie van de positionele terugkoppelsensoren. Voorbeelden zijn wanneer gebruikers van zit‑sta‑bureaus op een knop drukken om actuators naar een specifieke geheugenpositie te laten gaan en zo hun werkplek van zithoogte naar stahoogte aan te passen.
2. Snelheid: Door de positionele Terugkoppeling te lezen en de afgelegde afstand te delen door de verstreken tijd krijgt u de reissnelheid. Sommige besturingssystemen bieden instelbare snelheden via PWM (Pulse Width Modulation), zodat de actuator met verschillende snelheden kan bewegen afhankelijk van de toepassing. Dit is nuttig in toepassingen met variabele snelheden, zoals actuators die de beweging van flightsimulators aandrijven.
3. Kracht: Bepaalde besturingssystemen kunnen de kracht die actuators uitoefenen regelen, zodat ze binnen veilige grenzen werken en schade aan het systeem of omliggende componenten voorkomen. Door de Stroomafname te meten kan het besturingssysteem grofweg inschatten hoeveel kracht lineaire actuators uitoefenen. Dit is nuttig bij actuators die ramen openen en sluiten om de voeding uit te schakelen en kracht te stoppen als een hand of obstakel het pad blokkeert.

Typen regelstrategieën

In de industrie worden verschillende regelstrategieën gebruikt om een passend niveau van precisie in bewegingsbesturing te bereiken. Elke strategie biedt eigen voordelen en is geschikt voor verschillende toepassingen, afhankelijk van de vereiste mate van controle en precisie. Veelgebruikte strategieën voor elektrische lineaire actuators zijn:

1. Aan/uit‑regeling: De eenvoudigste vorm van regeling voor elektrische lineaire actuators, vaak in open‑lussystemen. Hierbij wordt de elektrische Stroom naar de actuator simpelweg aan‑ of uitgezet. Deze methode is rechttoe rechtaan en geschikt wanneer exacte positiebesturing niet nodig is. De actuator werkt op volle kracht totdat hij een ingestelde Eindschakelaar bereikt of de taak voltooit, waarna hij uitschakelt.
2. P (proportionele regeling): Proportionele regeling past het ingangsvermogen van de actuator aan op basis van de fout, zijnde het verschil tussen de gemeten werkelijke positie/kracht en de gewenste waarde. Het stuursignaal is evenredig met deze fout: hoe groter de fout, hoe sterker de respons. Dit zorgt voor soepeler gedrag dan aan/uit, maar kan resulteren in een stationaire fout als het niet wordt gecombineerd met andere regeltypes. 
3. PI (proportioneel‑integrale regeling): Deze strategie verbetert de proportionele regeling met een integrale term die het probleem van stationaire fout aanpakt. De integrale component somt de fouten in de tijd op en levert een cumulatieve correctie die de fout naar nul drijft. Hierdoor bereikt én behoudt de actuator de gewenste positie/kracht nauwkeuriger. 
4. PID‑regeling (proportioneel‑integraal‑derivatief): PID‑regeling is een geavanceerdere methode die drie soorten strategieën combineert — proportioneel, integraal en derivatief — om precieze en stabiele besturing van de actuator te bieden. De proportionele component is afhankelijk van de huidige fout, de integrale component somt de fouten uit het verleden op en de derivatieve component voorspelt toekomstige fouten op basis van de veranderingssnelheid. Deze aanpak maakt zeer nauwkeurige controle over positie, kracht en Snelheid mogelijk, ideaal voor complexe en dynamische systemen waar precisie cruciaal is. 

 

Het juiste besturingssysteem kiezen

 

Houd bij het selecteren van besturingssystemen voor uw elektrische lineaire actuators rekening met de volgende factoren:

• IP‑klassificatie
• Compatibiliteit
• Budget

1. IP‑klassificatie: Beoordeel de specifieke omgevingsvereisten van uw toepassing om het type besturingssysteem te bepalen. De PA‑33‑besturingskast heeft bijvoorbeeld een IP‑klassificatie van IP65 voor stof‑ en waterbestendigheid. Een IP‑klassificatie van IP65 of hoger wordt aanbevolen voor besturingssystemen die worden blootgesteld aan buitenelementen zoals regenwater, stof en vuil. 
2. Compatibiliteit: Zorg dat het besturingssysteem compatibel is met de elektrische lineaire actuators die u heeft gekozen of nu gebruikt, voor naadloze integratie. Controleer of uw actuator passende communicatieprotocollen/positionele Terugkoppeling heeft voor de controllers die u overweegt. Zo bieden de PA‑12‑T (TTL/PWM) en PA‑12‑R (RS‑485) micro‑precisie‑servo‑actuators nauwkeurige positiebesturing met een positie‑nauwkeurigheid tot 100 µm en vereisen geavanceerde communicatieprotocollen voor dergelijke prestaties. Let ook op of het type Motor van uw actuator compatibel is met een besturingssysteem. Continu werkende borstelloze Motoren zoals in onze op maat bestelde PA‑14‑actuators vereisen besturingskasten die met hun werking compatibel zijn, zoals de LC‑241‑besturingskast.

Bekijk welke van onze besturingskasten en actuators compatibel zijn via onze vergelijkings‑ en compatibiliteitstabellen hieronder:

https://7717445.fs1.hubspotusercontent-na1.net/hubfs/7717445/PDF%20Manuals/Desk%20Accessories/Control%20Boxes%20Compatibility%20Chart%202023.pdf

https://7717445.fs1.hubspotusercontent-na1.net/hubfs/7717445/PDF%20Manuals/Desk%20Accessories/Control%20Boxes%20Comparison%20Chart-1.pdf

 

3. Budget: Ga na of er budgetbeperkingen zijn en kies een besturingssysteem met de beste prijs‑prestatieverhouding dat aan uw prestatie‑eisen voldoet. Eenvoudige projecten binnenshuis die geen hoge precisie vereisen, werken bijvoorbeeld prima door een basiswipschakelaar te bedraden (zonder hoge IP‑bescherming) om een 2‑draad mini lineaire actuator betaalbaar te bedienen.

 

Hall‑effect‑besturingskasten

Besturingskasten zoals onze FLTCON‑serie bieden geprogrammeerde functies, veiligheidsfeatures en andere gebruikersinstellingen die toegankelijk zijn via de verbonden afstandsbediening. Wanneer meerdere Hall‑effect‑actuators zijn aangesloten op een FLTCON‑besturingskast, zorgt de besturingskast voor synchronisatie van de Motoren, zodat ze samen met dezelfde Snelheid bewegen.

Lees onze blog over toepassingen voor de FLTCON‑besturingskasten voor meer informatie.

 

Besturingskast	Ingangsspanning	Aantal kanalen
FLTCON-1	110 VAC	1
FLTCON-2	110 VAC	2
FLTCON-2-24VDC	24VDC	2
FLTCON-3	110 VAC	3
FLTCON-4	110 VAC	4

 

Kiest u voor een configuratie met 2x Hall‑effect‑actuators, dan accepteert onze FLTCON‑2 een ingangsspanning van 110 VAC; daarnaast bieden we ook de FLTCON-2-24VDC die 24 VDC ingangsspanning accepteert. We bieden een breed scala aan afstandsbedieningsopties, zodat u alle unieke functies van onze verschillende programmeerbare bedrade remotes kunt benutten — ze kunnen ook samen met onze RT-14 draadloze afstandsbedieningen worden gebruikt voor extra gemak.

 

Samenvatting

Besturingssystemen spelen een cruciale rol bij het maximaliseren van de prestaties, efficiëntie en capaciteiten van elektrische lineaire actuators. Door de verschillende soorten besturingssystemen, hun functies en de keuze voor de juiste oplossing voor uw toepassing te begrijpen, zorgt u voor optimale werking en behaalt u de gewenste resultaten. Of u nu actief bent in de maakindustrie, robotica of automotive: met het juiste besturingssysteem tilt u de prestaties van uw elektrische lineaire actuators naar een hoger niveau.

We hopen dat u dit net zo informatief en interessant vond als wij — zeker als u op zoek was naar begeleiding bij het kiezen van geschikte besturingssystemen voor uw elektrische lineaire actuators. Heeft u vragen over onze producten of moeite met het selecteren van de juiste besturingssystemen en elektrische lineaire actuators voor uw behoeften, neem dan gerust contact met ons op! Wij zijn experts in wat we doen en helpen u graag met al uw vragen.

sales@progressiveautomations.com | 1-800-676-6123