Che cos'è un attuatore rapido?
Un attuatore rapido è un dispositivo di azionamento elettromagnetico in grado di tempi di attivazione estremamente rapidi. Il concetto di attuazione rapida è in qualche modo soggettivo e difficile da definire con precisione, tuttavia, poiché gli standard e le aspettative differiscono da un settore all'altro. È generalmente accettato che i tempi di attuazione di 10 millisecondi o meno si qualificano come attuazione rapida. Questi dispositivi sono utilizzati in applicazioni quali attuazione di valvole automobilistiche, smistamento di posta e soppressione di esplosioni in cui sono richiesti tempi di risposta rapidi. I tipi di attuatori rapidi che si adattano a questa descrizione sono in genere varianti elettromagnetiche del solenoide, poiché gli attuatori meccanici non sono generalmente in grado di funzionare ad alta velocità.
Molte applicazioni meccaniche richiedono l'attivazione remota dei componenti del sistema a velocità impossibili con i dispositivi di attuazione convenzionali. Il tempo di risposta medio per un solenoide convenzionale è di circa 30-50 millisecondi, che, sebbene veloce, non è abbastanza veloce per le applicazioni ad alta velocità. Dispositivi come i sistemi elettromagnetici per valvole automobilistiche richiedono tempi di risposta di 10 millisecondi o inferiori, che richiedono un attuatore molto veloce.
Per ottenere questi rapidi tempi di risposta, la progettazione di un attuatore rapido deve essere regolata per affrontare due problemi di base: forza di azionamento e lunghezza della corsa. La forza di attuazione è la potenza fisica attraente del campo elettromagnetico utilizzata per attivare lo stantuffo del solenoide. Più forte è il campo, più rapidamente lo stantuffo risponderà e più breve sarà il tempo di risposta. Ovviamente, il design del pistone e i materiali utilizzati devono essere attentamente abbinati per massimizzare questi perfezionamenti.
Il secondo metodo per accelerare i tempi di risposta dell'attuatore è ridurre la lunghezza della corsa dello stantuffo. Minore è la distanza che lo stantuffo deve percorrere per completare il ciclo, minore è il tempo di risposta. Questa misura richiede inoltre l'applicazione di una serie specifica di parametri di progettazione sia nel solenoide che nei dispositivi che aziona. Qualsiasi sacrificio di progettazione e costruzione fatto per implementare questi parametri è generalmente valsa la pena, tuttavia, poiché sono abbastanza possibili tempi di risposta rapidi dell'attuatore inferiori a 0,2 millisecondi. Ciò rende l'attuatore a solenoide ad alta velocità una scelta ideale per applicazioni quali deviatori di smistamento della posta, controllori elettronici per valvole e dispersori antideflagranti.
La famiglia di attuatori meccanici è generalmente esclusa dal funzionamento con picchetti rapidi dell'attuatore. Gli attuatori idraulici, pneumatici ed elettromeccanici convenzionali semplicemente non possono produrre i tempi di risposta inferiori ai 10 millisecondi richiesti a causa delle forze inerziali e di attrito inerenti al loro funzionamento. Fino a quando queste limitazioni non saranno superate, il solenoide elettromagnetico rimarrà l'unica vera opzione di attuatore rapido per applicazioni impegnative ad alta velocità.