شکل 1: محرک های مکانیکی (چپ)، پنوماتیکی (مرکز) و الکتریکی (راست).

اکچویتور یا محرک وسیله ای است که ورودی انرژی را دریافت کرده و آن را به حرکت یا نیرو تبدیل می کند و جزء ضروری در بسیاری از فناوری های مدرن و زمینه های مهندسی است. از روباتیک گرفته تا انرژی های تجدیدپذیر، محرک ها نقش مهمی در کنترل و خودکارسازی فرآیندها و سیستم های مختلف دارند. آنها در اشکال و انواع مختلفی وجود دارند که هر کدام دارای قابلیت‌های منحصر به فردی هستند و برای مثال از یک چرخ دستی (شکل 1 سمت چپ)، یک سیلندر پنوماتیک ساده (مرکز شکل 1) یا یک موتور الکتریکی پیچیده (شکل 1 سمت راست) استفاده می‌کنند.

انواع مختلف محرک

عملگرها اشکال مختلفی دارند و هر نوع بسته به کاربرد، هدف خاصی را دنبال می کند. دو دسته اصلی محرک ها را تعریف می کنند: نوع حرکت و منبع تغذیه.

نوع حرکت محرک

عملگرها را می توان بر اساس نوع حرکت آنها، خطی یا چرخشی، دسته بندی کرد. محرک های خطی حرکت خطی را در یک خط مستقیم ایجاد می کنند، در حالی که محرک های چرخشی حرکت دورانی را در یک مسیر دایره ای ایجاد می کنند.

محرک های خطی

محرک های خطی اجسام را در امتداد یک خط مستقیم حرکت می دهند و از تسمه و قرقره، قفسه و پینیون یا بال اسکرو برای تبدیل چرخش موتور الکتریکی به حرکت خطی استفاده می کنند.

محرک های خطی در یک فاصله خطی ثابت متوقف می شوند و به دلیل تکرارپذیری و دقت موقعیت یابی بالا، نصب و بهره برداری آسان، تعمیر و نگهداری کم، و توانایی مقاومت در برابر محیط های خشن شناخته شده اند.

این عملگرها معمولاً در فرآوری مواد غذایی، خودروسازی، جابجایی مواد و موارد دیگر برای کارهایی مانند هل دادن، کشیدن، بلند کردن و موقعیت‌یابی استفاده می‌شوند.

محرک های چرخشی

محرک های چرخشی برای کنترل سرعت، موقعیت و چرخش تجهیزات، انرژی را از طریق یک شفت به حرکت چرخشی تبدیل می کنند.

این محرک ها دارای یک موتور چرخشی پیوسته هستند و در استفاده همه کاره هستند.

موتور الکتریکی یک محرک چرخشی است که توسط یک سیگنال الکتریکی تغذیه می شود. دارای گشتاور بالا، گشتاور ثابت در حین چرخش با زاویه کامل، سازگاری با قطرهای مختلف، شفت های توخالی با پسرفت صفر، دو برابر خروجی، تعمیر و نگهداری کم و می توانند به هر درجه ای از چرخش دست یابند.

محرک های چرخشی در تجهیزات پزشکی، رادار و سیستم های مانیتورینگ، روباتیک، شبیه سازهای پرواز، صنایع نیمه هادی، ساخت ماشین های ویژه و دفاع استفاده می شوند.

منابع تغذیه محرک

شکل 2: یک محرک چرخشی پنوماتیکی

محرک ها انواع مختلفی دارند از جمله پنوماتیک، هیدرولیک، الکتریکی، مغناطیسی و حرارتی و مکانیکی که هر کدام مزایا و معایب منحصر به فردی دارند. نوع محرک مورد استفاده در یک برنامه کاربردی به نیازهای خاص آن برنامه مانند سطح نیرو، زمان پاسخگویی و دوام مورد نیاز بستگی دارد.

محرک های پنوماتیکی: محرک های پنوماتیکی (شکل 2) از هوای فشرده برای ایجاد حرکت استفاده می کنند. آنها را می توان برای کاربردهای مختلفی مانند جابجایی قطعات ماشین یا کنترل موقعیت سوپاپ استفاده کرد. آنها اغلب برای برنامه هایی که نیاز به نیروی زیاد، زمان پاسخ سریع یا محیط های ضد انفجار دارند ترجیح داده می شوند.

محرک های هیدرولیک: محرک های هیدرولیک از فشار سیال برای ایجاد حرکت استفاده می کنند. آنها معمولا برای کاربردهای سنگین مانند تجهیزات ساختمانی، ماشین آلات تولیدی و روبات های صنعتی استفاده می شوند. محرک های هیدرولیک سطوح بالایی از نیرو، دوام و قابلیت اطمینان را ارائه می دهند.

محرک های الکتریکی: محرک های الکتریکی (شکل 3) از انرژی الکتریکی برای ایجاد حرکت استفاده می کنند. آنها را می توان توسط موتورهای AC یا DC هدایت کرد و اغلب در برنامه هایی استفاده می شود که نیاز به کنترل دقیق، نویز کم و تعمیر و نگهداری کم دارند. محرک های الکتریکی معمولاً در سیستم های اتوماسیون، تجهیزات پزشکی و تجهیزات آزمایشگاهی استفاده می شوند.

محرک های مغناطیسی و حرارتی: محرک های مغناطیسی و حرارتی دو نوع محرک هستند که به ترتیب از تغییرات مغناطیسی و دما برای ایجاد حرکت استفاده می کنند. محرک های مغناطیسی از میدان های مغناطیسی برای تولید نیرو استفاده می کنند. محرک های حرارتی از انبساط یا انقباض مواد در پاسخ به تغییرات دما استفاده می کنند. هر دو محرک معمولاً در سیستم‌های میکرو الکترومکانیکی (MEMS) و سایر کاربردهای کوچک استفاده می‌شوند.

محرک های مکانیکی: محرک های مکانیکی از مکانیسم های فیزیکی مانند اهرم ها، چرخ دنده ها یا بادامک ها برای ایجاد حرکت استفاده می کنند. عملگرهای مکانیکی معمولاً در کاربردهایی استفاده می‌شوند که هزینه کم، عملکرد ساده و دوام مهم هستند. به عنوان مثال می توان به ماشین های میل لنگ دستی، سیستم های سوپاپ دستی و قفل های مکانیکی اشاره کرد.

شکل 3: یک محرک الکتریکی