Aktüatörler

Mekatronik sistemlerde aktüatörler (eyleyiciler), sistemin sınıflanmış görevlerinden en son aşamayı yerine getiren birimlerdir.

Mikroişlemciler, sensörlerden alınan verilere göre sistemin davranışı hakkında karar verirler.

Aktüatörler ise söz konusu davranışı uygulamaktan sorumludurlar.

Bir mekatronik sistem hareket, enerji aktarımı ve enerji dönüşümü gibi temel işlemleri aktüatörler ile gerçekleştirir.

Doğrusal hareket ve yönlendirme işlemi için genellikle elektrik motorları aktüatör olarak kullanılır.

Ağır yüklerin hassas şekilde kaldırılmasında da hidrolik aktüatörler kullanılır.

Elektriksel Aktüatörler

Elektriksel sinyali mekanik harekete dönüştürürler.

Step motorlar, solenoid valfler, mekanik anahtarlar, diyotlar, tristörler, transistörler, röleler...

Solenoidler

Elektriksel bir sinyali veya elektrik akımını doğrusal mekanik harekete dönüştüren elemanlardır.

Devre tamamlandığında bobin enerjilenir ve oluşan elektro magnetik kuvvet nüveyi eksenel yönde hareket ettirir.

Otomobil kapı kilitleri, Çamaşır makinesi kapak kilitleri, mandallar, solenoid valfler, yön kontrol valfleri...

Solenoid valfler, hidrolik veya pnömatik akışı kontrol eden yapılardır.

Elektrikli Cihazların Açma-Kapama Sistemleri

"Mekanik anahtarlar", bir elektrik devresini açıp kapamayı sağlayan bir veya daha fazla kontaktan meydana gelirler.

Bir mekanik anahtar manuel olarak çalıştırabileceği gibi basınç, sıcaklık, akış, sıvı seviyesi gibi faktörlerin etkisiyle otomatik olarak da çalıştırılabilir.

"Röleler" yapı ve çalışma prensibi olarak solenoidlere benzeyen, aldığı sinyale göre elektrik devresinde açma - kapama yapan elemanlardır.

Elektrik Motorları

Elektrik enerjisini mekanik enerjiye dönüştüren aygıtlardır.

Tahrik sistemlerinden meydana gelirler.

Doğru Akım (DC) Motor

Rotor, etrafına bobin sarılmış manyetik silindir yapısındaki dönen kısımdır.

Statör, rotor üzerinde manyetik alan üreten ve onun dönmesini sağlayan sabit kısımdır.

Komütatör, rotor üzerindeki bobinin uçlarına bağlanarak akım yönünü değiştiren kısımdır.

"Fırçalı DC Motorlar", karbon fırçalar yardımıyla DC akım kaynağından enerji alırlar.

"Fırçasız DC Motorlar", farklı olarak daimi mıknatıs bağlı rotor ve bobin sarılmış statörden oluşurlar.

Alternatif Akım (AC) Motorlar

Genellikle fırçasız çalışırlar.

DC motorlara göre daha güvenilir ve sağlamdırlar.

Çok az bakım gerektirirler.

Tek veya çok fazlı olabilirler.

İndüksiyon, senkron, asenkron motor gibi türleri vardır.

AC Senkron motorların yapısı değişken frekansla kontrol edilebilir.

Step Motorlar

Uygulanan elektrik darbelerini adım olarak isimlendirilen ayrık rotor hareketine dönüştüren motorlardır.

Daimi mıknatıslı veya değişken relüktanslı bir DC motorun özel bir çeşitidir.

Bir adımı bir dereceye karşılık gelen bir step motorun 1 devir yapabilmesi için 360 darbe (pulse) uygulanmalıdır.

Düşük hızlı ve düşük momentlidirler.

Hassas hareket kontrolüne uygundurlar.

Bu motorlarla belli bir devir sayısına karşılık gelen hareket elde edilebildiği gibi, devrin belli oranına karşılık gelen hareketleri de gerçekleştirmek mümkündür.

Hidrolik ve Pnömatik Aktüatörler

Basınç altında muhafaza edilen ve borular ile iletilebilen akışkanlar içerirler.

Akışkan sıvı ise hidrolik, gaz ise pnömatik sistem söz konusudur.

Takım tezgahları ve robotlarda yaygın olarak kullanılırlar.

Kırılgan veya yumuşak cisimlerin hareketini sağlamada elektriksel aktüatörlere göre daha iyidirler.

"Silindirler", akışkan gücünü doğrusal mekanik harekete dönüştürürler.

"Hidrolik motorlar", hidrolik akışkan gücünü mekanik açısal hareket (dönme hareketi) ve momente dönüştürürler.

Pnömatik sistemler hidrolik sistemlere göre daha güvenilir, daha temiz ve bakımı daha kolay olan sistemlerdir.

Pnömatik sistemdeki sıkıştırılmış hava basıncı, hidrolik sistemdeki basınçtan daha düşüktür. Bu yüzden pnömatik sistemler çok daha düşük kuvvetler üretebilirler.

Hidrolik ve Pnömatik Sistem Elemanları

Enerji girişi

Enerji modülasyonu

Enerji çıkışı

Mekanik Aktüatörler

"Güç ve Hareket İletim Elemanları" olarak da bilinirler.

Hareket şekli ve özelliklerini değiştirebilirler.

Doğrusal ve açısal hareket arasında dönüşüm

Devir sayısı değiştirme

Döndürme momenti değiştirme

Hız ve ivme değiştirme

Dişli Çark Sistemleri

Bir milden başka bir mile dönme hareketi ve momenti iletmek üzere kullanılırlar.

Döndüren ve döndürülen olmak üzere en az iki dişli çarktan meydana gelirler.

Sisteme göre diş sayısı, devir sayısı ve döndürme momentleri belirlenir. Bu değerler birbirleriyle ilişkilidirler ve dişliler arasındaki çevrim oranını belirlerler.

"Silindirik Düz Alın Dişli Çarklar", mil eksenleri paralel olan ve dişleri eksene paralel olarak yönlenmiş çarklardır.

"Silindirik Helisel Dişli Çarklar", mil eksenleri paralel olan ancak dişleri çarka helis şeklinde sarılmış çarklardır.

"Konik Dişili Çarklar", mil eksenlerinin birbirini kestiği çarklardır.

"Sonsuz Vida - Karşılık Dişlisi", bir tarafı dişli diğer tarafı vida yapısında olan çark sistemleridir.

Kremayer Dişli Mekanizmaları

Doğrusal ve dairesel hareket arasında dönüşüm sağlarlar.

Mekanizmaları dişli çark ve prizmatik bir parça üzerine diş açılmış kremayerden ibarettir.

Mekanizmanın aldığı yol; diş sayısı, devir sayısı ve adım değerlerinin çarpılması ile bulunabilir.

Mandal Dişli Mekanizmaları

Millerin tek yönde dönmesini sağlamak ve ters yönde dönmesini engellemek için kullanılan yapılardır.

Sürtünmeli Çark Sistemleri

Birbiriyle temasta bulunan iki çarktan meydana gelir.

Hareketi iletmek için çarklar birbiriyle temas eden yüzeylere basınç uygulamakta ve böylece yüzeyler arasında sürtünme kuvveti oluşmaktadır.

Eğer bu sürtünme kuvveti aktarılan teğetsel kuvvetten daha büyük değilsse yüzeyler arasında kayma meydana gelir ve hareket aktarılamaz.

Kam Mekanizmaları

Dönme hareketinden istenilen özellikte doğrusal hareket elde etmek için kullanılırlar.

Mekanizma dönme hareketi yapan bir kam ve bunu doğrusal harekete dönüştüren bir iticiden ibarettir.

Kayış ve Kasnak Mekanizmaları

Hareketin döndüren ve döndürülen kasnaklara sarılan kayışla sağlandığı mekanizmalardır.

Hareketin iletilebilmesi için kayışın belli bir gerginlikte olması ve kasnakla arasında bir sürtünme kuvvetinin olması gerekmektedir.

Çevrim oranı değişkendir.

Zincir Mekanizmaları

Kayış kasnak mekanizmalarına benzer sistemlerdir.

Kasnakların yerine zincir dişliler, kayışın yerine ise zincir kullanılan mekanizmalardır.

Kayış kasnak mekanizmalarında olduğu gibi eksenler arasında uzak mesafelerin olduğu miller arasında hareket iletimine imkan vermektedir.

Çevrim oranı sabittir.

Krank Biyel Mekanizmaları

İçten yanmalı motorlarda pistonun gidip gelme hareketini krank milinde dönme hareketine çeviren sistemdir.

Vargel tezgahının hareketi de bu mekanizma ile sağlanır.