A arte do controle de movimento é personificada em atuadores lineares, que encontram aplicação em inúmeras áreas da vida. Eles são usados em muitos setores, desde linhas de produção de alta tecnologia e dispositivos inteligentes em nossas casas até aviões no céu. O que torna os atuadores lineares dispositivos exemplares de controle de movimento? Feedback: a notável capacidade de transmitir, em tempo real, informações derivadas do movimento (posição, velocidade, direção) para sistemas de controle sofisticados. Os controladores usam esses dados para operar sistemas de controle em malha fechada capazes de alcançar precisão excepcional na entrega do movimento, uma demanda crescente da indústria moderna. A Progressive Automations lidera o setor com sua ampla linha de produtos de atuação linear. Nossos atuadores lineares são aprimorados por sistemas de Feedback de última geração que os tornam os melhores da categoria.
Este blog analisa vários tipos de Feedback para atuadores lineares, como as estruturas físicas, as vantagens e desvantagens e as aplicações respectivas de cada atuador linear com Feedback.
Atuadores lineares com Feedback: você precisa disso?
Ter Feedback em um dispositivo de controle de movimento é essencial se ele for operar em um ambiente controlado. Um atuador linear instalado em uma mesa de altura regulável, por exemplo, tem uma tarefa muito simples a cumprir: elevar ou abaixar a estação de trabalho. Essa operação simples não requer controle e, portanto, tais atuadores lineares nunca vêm com mecanismos de Feedback incorporados.
Ampliar esse caso ajuda a ilustrar quando o Feedback se torna imprescindível. Suponha que você esteja utilizando atuadores lineares para levantar cargas pesadas por meio de múltiplas colunas de elevação. Nessa configuração, a superfície plana que carrega a carga é montada em cada uma das colunas de elevação e deve ser mantida paralela ao chão para evitar que a carga caia.
Figura 1: Colunas de elevação
As colunas de elevação, nesse caso, precisam trabalhar em conjunto para evitar que a mesa se incline, mesmo que ligeiramente, o que pode ser perigoso. Essa é uma situação em que o Feedback é absolutamente necessário. Cada coluna de elevação envia dados sobre sua posição ao controlador, que monitora a extensão de cada dispositivo. Se alguma das colunas ficar para trás ou acelerar demais, o controlador altera as velocidades de todas as colunas para harmonizar seus movimentos. Essa controlabilidade, possibilitada pelo Feedback, mantém a superfície que suporta a carga nivelada durante todo o seu ciclo de operação.
Há vários tipos de Feedback de atuador disponíveis: este artigo abordará potenciômetros, Feedback por efeito Hall e Feedback por interruptor de fim de curso.
Feedback por potenciômetro
A versão mais simples é um atuador linear com Feedback por potenciômetro. Potenciômetros são dispositivos elétricos tradicionais que utilizam o princípio de que a resistência elétrica de materiais condutores está linearmente relacionada ao seu comprimento. Talvez uma maneira mais fácil de entender isso seja por meio de um exemplo familiar: todos já usamos a manopla de um ventilador para ajustar a velocidade. Essa manopla é essencialmente um potenciômetro, com uma pequena faixa de material condutor em seu interior. A posição da manopla controla a tensão aplicada ao motor do ventilador. Em uma das extremidades, ou no extremo de sua faixa de posição, é fornecida a tensão máxima ao ventilador, enquanto na outra é a mínima. Entre esses pontos, a tensão varia linearmente com a posição da manopla.
O mesmo fenômeno ocorre dentro de um atuador linear com potenciômetro. A faixa de rotação da manopla é análoga ao Recorrido do atuador e a tensão no motor é análoga à posição do atuador. A tensão varia suavemente da retração total à extensão total, indicando com precisão a posição do atuador. Isso permite o controle de posição do atuador linear.
Vantagens e desvantagens do Feedback por potenciômetro
Potenciômetros são particularmente fáceis de instalar em atuadores lineares e, na maioria dos casos, o atuador pode ser posteriormente equipado com um potenciômetro sem complicações. Além disso, os potenciômetros fornecem posição absoluta, ou seja, não precisam de um ponto de referência para transmitir a posição. Em termos de aplicação, isso é um grande benefício, pois o sinal de Feedback é gerado instantaneamente na inicialização. Em outros atuadores lineares, o atuador deve percorrer um Recorrido completo de ida e volta para fornecer pontos de referência ao dispositivo de Feedback. Assim, se você estiver usando um atuador linear em aplicações que não podem se dar ao luxo desse ciclo, a variante com potenciômetro, como o nosso PA-14P, é a mais adequada.
Algumas desvantagens também existem. Como o potenciômetro possui conexões deslizantes sobre uma faixa condutora, ele é suscetível ao desgaste. Além disso, o sinal de posição gerado também pode sofrer ruído e atenuação em certos casos, o que nunca é desejável.
Feedback por efeito Hall
O efeito Hall é uma excelente opção para usar um atuador linear com Feedback. Esse mecanismo de Feedback utiliza um ímã para gerar o sinal. O princípio de funcionamento por trás dessa técnica é um pequeno ímã montado em uma das Engrenagens que acionam o atuador. Ao lado dessa Engrenagem há um sensor de efeito Hall, que cria um impulso elétrico sempre que um ímã passa diante dele. Assim, sempre que o ímã passa pelo sensor, um sinal de posição é registrado no controlador.
Vantagens e desvantagens do Feedback por efeito Hall
O mecanismo de Feedback por efeito Hall oferece um grande benefício na forma de Feedback de alta resolução. Como as Engrenagens da caixa de engrenagens de um atuador linear giram em RPM muito altas, o sensor de efeito Hall dispara uma quantidade prodigiosa de sinais elétricos por unidade de Recorrido do atuador. Isso torna o Feedback preciso e confiável. Por isso, dispositivos de efeito Hall como a FLTCON-3 3-Sync Hall Effect Control Box são normalmente preferidos para aplicações de alta precisão, como o exemplo de elevação de mesa mencionado anteriormente.
Uma desvantagem dos sensores de efeito Hall é que eles precisam de valores de referência para fornecer um sinal preciso. Para isso, é necessário um ciclo de retorno à origem (homing) na inicialização. Assim, por exemplo, sua mesa elevatória subirá até a posição superior e depois até a posição mais baixa antes que você possa começar a trabalhar. Portanto, é preciso ter isso em mente antes de optar por Feedback por efeito Hall.
Feedback por interruptor de fim de curso
Os interruptores de fim de curso são um pouco diferentes dos mecanismos de Feedback discutidos acima. Eles não se destinam a um atuador linear elétrico com Feedback de posição; em vez disso, determinam os pontos de início e parada do atuador linear.
Em termos simples, os interruptores de fim de curso são instalados em ambas as extremidades do Recorrido do atuador e, assim que a haste do atuador entra em contato com eles, o circuito é interrompido. Essa é uma medida necessária, pois o motor não “sabe” quando parar e, se não for desligado nos pontos finais, pode destruir o próprio atuador ou até causar danos aos usuários. O controle por Feedback, nesse caso, é um pouco limitado, pois é responsável apenas por coletar Feedback de posição nas posições extremas.
Vantagens e desvantagens dos interruptores de fim de curso
Os interruptores de fim de curso são quase universais na indústria de atuadores lineares, com cada produto tendo um par pré-instalado. A principal vantagem de tê-los é o benefício de segurança. Com interruptores de fim de curso no seu atuador linear, você não precisa se preocupar com motores queimados, empenamento da haste, sobrecorrente, danos estruturais na aplicação etc.
Como mencionado acima, uma desvantagem de ter interruptores de fim de curso é que a posição ao longo de todo o Recorrido não pode ser medida. No entanto, isso não é um problema se a Progressive Automations for sua fornecedora. Nossos produtos contam com interruptores de fim de curso ajustáveis que lhe dão controle sobre o comprimento do Recorrido e os pontos de início/fim. Saiba como ajustar o comprimento do seu Recorrido aqui.
Figura 2: PA-17 POT com interruptores de fim de curso ajustáveis e Feedback por potenciômetro
O PA-17 possui um conjunto de interruptores de fim de curso duráveis e ajustáveis. Se você precisar de mais dentro desse intervalo de especificações, a versão atualizada PA-17 POT também está disponível com Feedback por potenciômetro para atender às suas necessidades técnicas.
Considerações finais
Este blog tem como objetivo fornecer o conhecimento necessário sobre mecanismos de Feedback para que você possa tomar decisões informadas. Com sorte, agora você pode decidir que tipo de Feedback precisa para suas aplicações de controle de movimento com essas informações em mente.
A Progressive Automations se esforça para fornecer produtos de atuação linear de classe mundial à sua clientela. Para discutir qual Feedback você deve usar, fique à vontade para entraremcontato com nossa equipe de atendimento ao cliente.