Gheorghe Ioana Virginia

Actionari

Un sistem de actionare este format din urmatoarele parti componente:

- masina de lucru, sau masina care este actionata - motorul pentru actionarea masinii de lucru - organul de transmisie care face legatura intre motor si masina de lucru si are rolul de a modifica felul miscarii (translatie, rotatie, miscare continua ori intermitenta), sensul, direcţia acesteia, viteza etc.

In functie de motorul folosit pentru actionarea unei masini de lucru, se pot distinge urmatoarele tipuri de actionari:- actionari electrice - actionari hidraulice - actionari pneumatice

Masina de lucru primeste de la motor energia necesara pentru a invinge toate fortele ce apar in timpul procesului de lucru, respectiv a fortelor rezistente statice Fs si a fortelor rezistente dinamice Fd.

Fortele rezistente statice sunt constituite din forte utile si din forte de frecare. Fortele rezistente dinamice apar datorita inertiei pieselor in miscare din intregul sistem de actionare Deci, ele apar numai pe durata variaţiilor de viteza (porniri, opriri, franari, accelerari).

In cazul actionarilor cu miscare liniara, motorul poate pune in miscare o masina de lucru daca dezvolta o forta F egala cu suma tuturor fortelor rezistente, statice si dinamice:

F = Fs + Fd

Aceasta relatie este cunoscuta sub denumirea de ecuatia fundamentala a miscarii pentru actionarile liniare.

Ecuaţia de mai sus poate fi scrisă şi sub forma:

F = Fs + ma

deoarece forta dinamica este exprimata prin ecuatia Fd = ma.Pentru v = constant (deci in lipsa acceleratiei), Fd = 0 si in acest caz, sistemul functioneaza in regim stabilizat (marimile care-l caracterizeaza nu variaza).

In cazul actionarilor cu miscare de rotatie, care sunt cele mai numeroase, ecuatia miscarii capata o forma specifica, in care forţele se înlocuiesc cu momente:

M = Ms + Md

in care:

M - cuplul motor [Nm] Ms - cuplul rezistent static [Nm] Md - cuplul rezistent dinamic [Nm]

Relatia de mai sus reprezinta ecuatia fundamentala a miscarii pentru actionari cu miscare de rotatie.

Componente electrice de baza

Buton cu apasare

Aceste butoane sunt de trei tipuri:

1. Buton normal deschis(Normal Open)Cand butonul este apasat, elementul de comutare se deplaseaza impotriva fortei arcului de comutare si realizeaza contactul dintre cele doua terminale. Cand butonul este eliberat, atunci contactul va reveni in pozitia initiala.

2. Buton normal inchis(Normal Close) Cand butonul este apasat, elementul de comutare se deplaseaza impotriva fortei arcului de comutare si intrerupe contactul dintre cele doua terminale. Astfel, circuitul este intrerupt. Cand butonul este eliberat, atunci arcul va restabili cantactul in pozitia initiala.

3. Buton cu doua contacte(Change Over)La apasarea butonului, contactele normal inchise vor intrerupe circuitul, iar cele normal deschise vor inchide circuitul. La eliberarea butonului, contactele vor reveni la pozitia initiala.

Comutator cu zavorare(Rocker Switch)

Dupa ce este actionat comutatorul, contactul este practic zavorat mecanic. Apasand din nou pe comutator, se va elibera contactul si va reveni in pozitia initiala.

Limitator de cursa

Aceste componente electrice sunt construite cu scopul de a indica o pozitie particulara de capat de cursa. Se poate adapta la un cilindru sau la alte componente aflate in miscare. Trebuie luate in considerare atat forta mecanica de apasare asupra limitatorului, cat si siguranta contactului sau precizia punctului de comutare.

Indicatoare

Aceste componente produc in circuitele electropneumatice o indicatie sonora sau vizuala la iesire. O sonerie, de exemplu, produce un sunet in momentul in care primeste la intrare un semnal electric. Un bec sau un LED produc la iesire un semnal luminos, daca la intrare primesc un semnal electric.

Releul

Releul este un comutator comandat electric. Este construit dintr-o bobina, in care este introdus un miez din fier si care dispune de unul sau mai multe contacte. Aceste contacte pot fi activate daca se alimenteaza bobina si ia nastere un camp magnetic ce atrage lamela cu contacte.

Aceste relee sunt folosite in aplicatii de control al sistemelor. Sunt compacte si prezinta siguranta in functionare.

Motoare de curent continuu

Motoarele de c.c. cu perii sunt larg utilizate in diverse aplicatii, de la jucarii pana la pornirea autovehicolelor. Aceste motoare nu sunt scumpe, sunt usor de comandat (actionat) si sunt disponibile intr-o gama mare de forme si dimensiuni.

Elementele unui motor de curent continuu sunt:

- stator - rotor - perii - colector sau comutator

Statorul genereaza campul magnetic care inconjoara rotorul. Acest camp este generat in doua feluri: cu ajutorul unor magneti permanenti sau cu ajutorul spirelor unor electromagneti.

Tipurile diferite de motoare de c.c cu perii se disting prin constructia statorului sau a modului cum infasurarile bobinelor sunt conectate la sursa de tensiune.

Rotorul,denumit si armatura este realizat din una sau mai multe infasurari. Cand aceste infasurari sunt alimentate cu tensiune(energizate) ele produc camp magnetic.Polii magnetici ai rotorului vor fi atraşi de polii opusi generati de stator, producând rotirea rotorului.

Cat timp motorul se roteste, infasurarile sunt energizate continuu in secvente diferite, astfel încât polii magnetici generaţi de către rotor nu vor depasi polii generati in stator.Acestă intrerupere(schimbare) a campului in infasurarile rotorului este denumita comutatie.

Deosebindu-se de celelalte motoare electrice(motoarele de c.c fara perii, motoarele de c.a. asincrone), motoarele de c.c. cu perii colectoare nu

necesita un controler(driver) pentru schimbarea curentului in infasurarile motorului.

In schimb, comutatia infasurarilor unui astfel de motor este realizata mecanic. Un segment (semiinel) din cupru numit comutator(colector) face corp comun cu axul motorului. In timpul rotatiei, periile din grafit aluneca peste colector, venind in contact cu diferitele segmente ale acestuia.

Segmentele colectorului sunt atasate diferitelor infasurari ale rotorului,asadar un camp magnetic dinamic este generat in interiorul motorului cand tensiunea este aplicata la capetele periilor.

Controlul motoarelor de curent continuu

Daca dorim sa pornim un motor de curent continuu intr-un singur sens, atunci putem realiza acest lucru utilizand un tranzistor compus de tip Darlington NPN, care poate suporta curenti mari de ordinul amperilor.

Comanda tranzistorului poate fi data de catre un circuit de comanda, cum ar fi un PC, sau cel mai adesea un microcontroler. Tranzistorul, daca primeste un semnal de 5V pe baza de la microcontroler, atunci va conduce si motorul va fi alimentat, rotindu-se intr-un singur sens. Daca la intrarea acestui circuit amplificator, numit si "driver", pe baza tranzistorului Darlington, va fi prezent un semnal de 0V, atunci motorul se va opri.

Deci, daca dispunem de un circuit de comanda, de obicei realizat cu un microcontroler, alaturi de care este prezent si circuitul de amplificare cu un tranzistor, putem sa comandam motorul doar intr-un singur sens.

De obicei, este nevoie in aplicatiile practice sa comandam un motor in ambele sensuri. Acest lucru se poate realiza folosind o punte H pe post de amplificator(driver).

Puntea H este in principiu un circuit cu patru intreruptoare, ce actioneaza cate doua odata pe diagonala, pentru a schimba sensul de rotatie al motorului. Aceste intreruptoare sau comutatoare sunt realizate de obicei cu tranzistoare MOS-FET sau cu tranzistoare Darlington.

Schema unei punti H folosind dispozitive discrete este prezentata in continuare. Astfel, tranzistoarele utilizate sunt de tip PNP si la fiecare sens de rotatie sunt in conductie doua din ele. Diodele au rol de protectie sau de blocare a celorlalte doua tranzistoare. Montajul este alimentat la 12V si comanda pe baza tranzistoarelor tip NPN este de 5V si vine de la microcontroler.

Totusi, realizarea unui circuit cu ajutorul componentelor discrete este utilizata mai rar, deoarece traim in epoca circuitelor integrate, sau a chip-urilor.

Un astfel de circuit integrat amplificator sau driver pentru comanda motorului de curent continuu este si L293D. Cu acest circuit integrat putem comanda doua motoare de curent continuu odata. Este alimentat la 12V si poate schimba si sensul de rotatie a celor doua motoare.

Astfel, daca la pinul 4 vom avea o tensiune de 5V si la pinul 5 vom trimite o tensiune de 0V, atunci motorul A din stanga circuitului

integrat se va roti intr-un sens. Daca schimbam tensiunile prezente la intrarile de comanda, adica la pinul 4 sa trimitem o tensiune de 0V

si la pinul 5 o tensiune de 5V, atunci motorul A se va roti in sensul opus. Asemanator, functionarea motorului B este comandata in

acelasi mod, doar ca aceste comenzi se dau pe pinii 6 si 7 ai circuitului integrat.

Senzori de proximitate

Aceste componente electrice sunt foarte importante intr-un proces automat de control. Senzorii de proximitate transmit informatii legate de conditiile de operare ale masinii sau procesului considerat. Aceste informatii sunt transmise la sistemul de control al procesului si se iau apoi decizii in consecinta. Exista trei tipuri de senzori de proximitate: inductivi, capacitivi si fotoelectrici.

Senzori inductivi

Acest tip de senzor include un oscilator, al carui bobina constituie fata sensibila a senzorului. Un camp magnetic alternativ este generat in fata acestei bobine. Deoarece semnalul dat de oscilator este foarte slab, s-a introdus un amplificator.

Acest amplificator realizeaza si o corectie a formei impulsului generat de senzor. Elementul de iesire are rolul de adaptare la sarcina, in cazul nostru sarcina fiind un bec. Senzorul este sensibil doar la metale, celelalte materiale nu influenteaza senzorul inductiv.

Senzorul are trei fire conectoare. Doua se refera la alimentarea acestuia, plus si minus. Al treilea, sa-i spunem firul median, va face contact cu minusul cand senzorul are in fata un metal. Astfel, va fi realizat circuitul inchis de aprindere a becului din imaginea de mai jos. Exista si senzori care in momentul cand sunt activati de metale, realizeaza un contact intre firul median si firul de plus al senzorului. De aceea trebuie testata functionarea senzorului inainte de a-l monta in instalatii mai complexe.