Guia de testes para atuadores lineares

Agora que você confirmou as condições físicas do seu atuador, realizar uma série de testes em bancada é o próximo passo para garantir que ele atenderá à aplicação desejada. Esses testes em bancada devem ser realizados antes de aprofundar nos testes de laboratório e podem ser relativamente rápidos. Eles consistem em três testes principais: 

1. Velocidade
2. Consumo de corrente
3. Níveis de som/ruído

Os três testes não são necessariamente obrigatórios, pois depende da sua aplicação. Por exemplo, sua aplicação pode envolver o uso de um atuador linear em um ambiente industrial, o que pode tornar desnecessário testar o ruído do atuador, já que esses ambientes costumam ser bastante barulhentos. No entanto, se você estiver usando o atuador linear para abrir uma porta, a velocidade e o nível de ruído são parâmetros vitais. Use seu bom senso para priorizar os testes em bancada que considerar mais importantes para sua aplicação.

Velocidade

O teste de velocidade linear envolve cronometrar quanto tempo o atuador linear leva para se estender e se retrair completamente. Isso fornecerá um valor em “polegadas por segundo” que pode ser comparado ao valor da folha de dados do atuador linear. Observe que o valor de velocidade desse teste pode ser uma estimativa aproximada, já que testes de velocidade mais precisos serão feitos ao realizar testes de laboratório.

Como mencionado anteriormente, dependendo da aplicação, alguns testes são mais importantes que outros. Neste caso, a velocidade é importante em aplicações como abrir uma porta/escotilha ou manipular itens ao longo de uma linha de montagem.

Para fazer uma medição rápida de velocidade, siga os passos abaixo:

1. Alimente o atuador linear conforme suas especificações elétricas. Como se trata apenas de um teste em bancada, não é necessário conectar interruptores nem uma caixa de controle. Basta aplicar tensões positiva e negativa de uma fonte de alimentação ou bateria para permitir que a haste se estenda/retraia completamente.
2. Quando a haste atingir sua posição final, pegue um cronômetro e zere-o.
3. Inverta os cabos na fonte de alimentação ou na bateria e prepare-se para iniciar o cronômetro no momento em que a haste começar a se estender/retrair.
4. Pare o cronômetro quando atingir a posição estendida/retraída, anote o tempo e repita no sentido oposto.
5. Divida o recorrido do atuador linear pelo tempo que levou para se estender/retrair. Por exemplo, se o recorrido do seu atuador for de 40 polegadas e ele levou 10 segundos para se estender/retrair, a velocidade é de 4 polegadas/segundo.

Compare essa medição de velocidade com a folha de dados do atuador linear para verificar se há uma correspondência próxima. Essa medição de velocidade é apenas um teste inicial e ajudará a determinar se é o atuador linear adequado para o trabalho. A velocidade será reduzida quando sob carga e se a tensão aplicada for inferior à tensão nominal. Observe que, dependendo do tipo e do fabricante do atuador, pode haver uma tolerância de velocidade. Se sua medição de velocidade diferir significativamente das especificações nominais, o ideal é entrar em contato com o fabricante para solucionar o problema.

Consumo de corrente

É importante testar o consumo de corrente do atuador linear sem carga, pois isso fornecerá evidências de que ele está funcionando de acordo com as especificações da folha de dados. Além disso, determinar a corrente garantirá que seu sistema possa suportá-la e ajudará a encontrar os componentes correspondentes adequados que acompanham o atuador linear (por exemplo, uma fonte de alimentação e uma caixa de controle com capacidade suficiente).

Basta conectar um multímetro em série com um dos cabos de um atuador linear energizado e observar a leitura de corrente (amperagem) enquanto estende/retrai a haste. Com base na leitura, você pode determinar uma fonte de alimentação que consiga lidar com esse consumo de corrente. Lembre-se de que o consumo de corrente aumentará quando o atuador linear estiver sob carga. 

Níveis de som/ruído

Como mencionado, o nível de som/ruído de um atuador pode não ser crítico se ele for usado em uma aplicação industrial. No entanto, para aplicações voltadas ao consumidor, como uma porta/escotilha ou uma alavanca dentro de uma máquina de café, o nível de ruído precisa ser determinado.

Use um medidor de decibéis posicionado próximo ao atuador linear enquanto você o alimenta para estender/retrair a haste. Certifique-se de que esse teste seja feito em um ambiente silencioso para evitar que o ruído de fundo distorça os resultados. Anote o maior valor em decibéis. E agora? Como esse valor ajuda a decidir se ele é ruidoso ou ideal para sua aplicação? Use a tabela abaixo de sons familiares e seus valores em decibéis para decidir o nível de ruído do atuador linear e se ele se enquadra em uma faixa adequada à sua aplicação.

Depois que os testes em bancada do atuador linear forem concluídos, é hora de testá-lo sob carga. A carga deve corresponder ao que será esperado na aplicação desejada. Os métodos de teste em bancada são aplicáveis aos testes de laboratório, com algumas adições. Os testes de laboratório também incluem:

1. Teste de velocidade com carga real
2. Teste de consumo de corrente do sistema
3. Teste de compatibilidade ambiental
4. Ciclo de trabalho teste
5. Teste de ciclo de vida acelerado
6. Feedback (compatibilidade)

Ao realizar esses testes de laboratório, você terá uma precisão ainda maior sobre a compatibilidade do atuador escolhido com sua aplicação.

Teste de velocidade com carga real

Os resultados de velocidade do teste em bancada serão a velocidade máxima possível para o seu atuador linear. Quando o seu atuador estiver sob carga, a velocidade diminuirá para um valor proporcional à carga (veja o gráfico acima como referência). Medir a velocidade do atuador linear sob carga ajudará a determinar se ela ainda está dentro de uma faixa específica para funcionar na sua aplicação.

Para medir a velocidade do atuador linear, certifique-se de carregá-lo com um peso que se assemelhe a como ele operará na sua aplicação. Em seguida, repita o processo passo a passo usado no teste de velocidade em bancada com um cronômetro. Este método é para aplicações em que a velocidade não é um fator crucial.

Para aplicações em que são necessárias medições de velocidade precisas do atuador linear sob carga, use um sistema automatizado de medição de tempo. Esse sistema envolverá o uso de um microcontrolador como um Arduino com um código que iniciará/parará um temporizador quando qualquer um dos dois interruptores de fim de curso do atuador linear for acionado. Entre em contato conosco se este for o caso, pois podemos ajudar a configurar um gabarito (jig) para isso.

Por fim, dependendo da sua aplicação, você também pode querer testar os limites do seu atuador linear aplicando uma carga próxima à sua carga máxima nominal para ver como a velocidade muda e como o atuador linear responde (por exemplo: o motor esquenta? O movimento do recorrido continua suave e controlado?).

Consumo de corrente do sistema

Como o atuador linear agora está sob carga, a velocidade diminuirá e o atuador consumirá mais corrente. Saber o consumo de corrente do atuador linear sob carga ajudará a selecionar uma fonte de alimentação adequada. É importante levar em consideração outros componentes elétricos conectados ao atuador linear, como uma caixa de controle, sensores ativos etc. Esses componentes adicionais podem puxar corrente da fonte de alimentação e fazer com que o atuador linear não receba corrente suficiente para atingir sua capacidade em plena carga.

Para medir o consumo de corrente do atuador linear sob carga, use um multímetro, como no teste em bancada. Como alternativa, assim como no teste de velocidade de laboratório, use um microcontrolador com um módulo sensor de corrente conectado em série. Entre em contato conosco se você precisar de ajuda para configurar um gabarito (jig) para isso.

Depois de conhecer o consumo de corrente de todo o seu sistema, você poderá dimensionar a fonte de alimentação de acordo para garantir que o atuador linear receba corrente suficiente quando estiver em plena carga.

Compatibilidade ambiental

Os atuadores lineares da Progressive Automations possuem um grau de proteção IP (International Protection). É uma classificação da capacidade de um produto de resistir à intrusão de líquidos e poeira. O sistema de classificação IP usa um sistema de 2 dígitos para definir seu nível de proteção para todos os produtos. O primeiro dígito representa a proteção contra sólidos e o segundo contra líquidos.

Após a conclusão dos testes em uma instalação aprovada, o produto receberá uma classificação numérica específica, que pode ser interpretada usando a tabela de grau de proteção IP abaixo:

Dependendo da sua aplicação, pode ser útil verificar o grau de proteção IP de um atuador linear. Por exemplo, se você sabe que o seu atuador linear ficará exposto a muita água, o modelo PA-10 tem o grau de proteção IP mais alto, com IP68M e IP69K. Ele pode operar debaixo d’água e suporta jatos de água de alta pressão quando não está em movimento. A melhor forma de testar esse tipo de atuador linear é simplesmente submergi-lo em água e deixá-lo funcionar.

No entanto, unidades com classificação IP66, como o Atuador linear PA-04 e o Atuador industrial mini PA-09, também suportam tanto poeira quanto uma entrada moderada de líquidos. Esses atuadores lineares são mais indicados para testes dentro do ambiente da aplicação pretendida. Se você sabe que o atuador linear não será exposto a poeira nem água, pode optar por um grau de proteção IP inferior para a sua aplicação.

O grau de proteção IP não avalia a resistência ao tempo/uso externo durante mudanças sazonais e períodos prolongados (por exemplo, anos ao ar livre ao longo de várias estações). Portanto, considere o ambiente em que você vai usar o atuador linear para garantir que ele seja adequado a esse ambiente. A Progressive Automations oferece várias certificações além do grau de proteção IP. Essas certificações podem ser requisitos que se apliquem à sua aplicação. Fale conosco se você precisar de certificações específicas para o seu atuador e/ou aplicação.

Como prática recomendada, se houver qualquer risco de exposição à água, monte o atuador com a extremidade do recorrido apontando para baixo. Assim, a gravidade afastará o líquido da carcaça do motor e ajudará a evitar falhas prematuras.

Ciclo de trabalho

O ciclo de trabalho de um atuador linear é a relação entre o tempo ligado e o tempo desligado, expresso como porcentagem. Se sua aplicação exige que o atuador linear opere continuamente, o ciclo de trabalho é extremamente importante para evitar queimar o motor. Para aplicações assim, o ciclo de trabalho precisa ser de 100%.

Para alcançar um ciclo de trabalho de 100%, é necessário usar um motor CC sem escovas, em vez de um motor CC escovado padrão. Para atuadores lineares com motor CC escovado, a Progressive Automations oferece ciclo de trabalho de 20%, o que limita por quanto tempo ele pode operar. O ciclo de trabalho dos atuadores lineares da Progressive Automations é baseado em um período de 20 minutos, o que significa que, com 20% de ciclo de trabalho, o atuador linear pode operar continuamente por 4 minutos e depois precisa descansar por 16 minutos.

O mesmo princípio se aplica a qualquer intervalo inferior a 20 minutos. Por exemplo, em 10 minutos com ciclo de trabalho de 20%, o atuador linear pode operar por 2 minutos e depois precisa descansar por 8 minutos. Qualquer coisa acima de 20 minutos com 20% de ciclo de trabalho danificará o motor por superaquecimento.

A melhor forma de testar o ciclo de trabalho do seu atuador linear é configurá-lo usando um microcontrolador, como antes. No entanto, o código precisará ser ajustado para permitir que o atuador ligue e desligue em horários definidos (por exemplo, funciona por 2 minutos, descansa 8 minutos e repete). Garanta que o atuador esteja carregado de acordo e verifique o sistema em intervalos de tempo definidos para garantir que ele ainda está operando conforme o esperado. Repita o teste até estar satisfeito de que o atuador linear funcionará na sua aplicação.

Teste de ciclo de vida acelerado

Depois que todas as especificações tiverem sido verificadas, também é importante garantir que a vida útil nominal do atuador seja suficiente. Oferecemos atuadores com classificação de 20.000 ciclos e também atuadores com classificação de 300.000 ciclos. Algumas aplicações exigem operar o atuador apenas uma vez por dia, e outras exigem operá-lo algumas centenas de vezes por dia. Em cenários em que o atuador será usado com bastante frequência, é crucial garantir que ele atenda à vida útil exigida pela aplicação. Algumas aplicações não permitem a remoção de peças com facilidade, portanto garantir que o atuador tenha vida útil nominal suficiente é importante.

Isso pode ser alcançado usando uma montagem simples com um gabarito (jig) (se você estiver familiarizado com a criação desse tipo de configuração). Se você quiser realizar testes acelerados por conta própria, mas não souber como fazer, fique à vontade para entrar em contato conosco e podemos fornecer o equipamento adequado para isso.

Compatibilidade de Feedback

Certas aplicações e sistemas preexistentes podem exigir atuadores com um tipo específico de Feedback para funcionar corretamente. Determinar a posição de um atuador é útil para aplicações que exigem que múltiplos atuadores se desloquem na mesma velocidade, armazenem posições predefinidas e/ou coletem informações posicionais para análise do usuário. Ao selecionar um atuador, garantir que ele tenha o Feedback adequado é importante para a compatibilidade com o seu sistema. Em atuadores lineares elétricos, existem 3 tipos principais de Feedback posicional:

1. Feedback por potenciômetro
2. Feedback por sensor de efeito Hall 
3. Feedback por fim de curso

Os testes de campo também são considerados uma parte crucial do procedimento de teste do atuador. Depois de concluir os testes de laboratório, recomenda-se instalar o atuador na aplicação e deixá-lo funcionar por um período predeterminado. Isso garantirá que o atuador opere sob carga conforme exigido pela aplicação. Cada aplicação de um atuador linear será diferente, portanto a extensão dos testes variará conforme as necessidades. No entanto, recomenda-se testar o atuador até os limites da aplicação (mas dentro das especificações do atuador) para garantir que ele seja realmente a escolha certa.

Somente após os Testes de Laboratório e os Testes de Campo é possível tomar uma decisão verdadeira com base nos resultados desses testes. A Progressive Automations aconselha usuários finais de alto volume a realizar todos esses testes para evitar problemas no futuro devido a um atuador com especificações insuficientes na aplicação.

Para evitar problemas no futuro com sua aplicação, é fundamental realizar todos os testes descritos neste eBook. Cada aplicação de um atuador é única e, embora um determinado atuador possa parecer a solução perfeita, ele ainda precisa ser analisado e testado cuidadosamente. Por meio de inspeções visuais, testes de bancada e testes de laboratório, estamos confiantes de que você identificará quaisquer fraquezas e/ou validará de forma completa que este produto é a melhor solução para você. Conforme mencionado, incluímos abaixo uma lista de verificação de testes de atuador linear para você imprimir e consultar ao longo de todo o seu processo de testes. Isso garantirá que você se mantenha no caminho certo e cumpra todos os requisitos de teste.

Se você tiver alguma dúvida ou quiser conversar mais sobre nossos produtos, não hesite em falar conosco! Somos especialistas no que fazemos e queremos garantir que você encontre a melhor solução para sua aplicação.

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