แอคชูเอเตอร์

แอคชูเอเตอร์ (actuator) เป็นอุปกรณ์ที่สร้างการเคลื่อนไหวหรือการควบคุมกลไกของระบบ แอคชูเอเตอร์ทำงานโดยแปลงพลังงานจากแหล่งที่มาเป็นการเคลื่อนไหว โดยมากมีแหล่งพลังงานเป็นกระแสไฟฟ้า แรงดันของเหลวไฮดรอลิก หรือแรงดันลม จากนั้นแปลงพลังงานนั้นให้เป็นการเคลื่อนไหว เช่น มอเตอร์ไฟฟ้าแปลงพลังงานจากกระแสไฟฟ้าเป็นการหมุน หรือกระบอกลมแปลงแรงดันลมเป็นการเคลื่อนไหวของก้านสูบ
ตัวกระตุ้นให้ทำงานเป็นกลไก โดยที่ระบบการควบคุมของตัวกระตุ้นจะทำงานอยู่กับสภาพแวดล้อม ระบบการควบคุมอาจเป็นแค่ระบบง่าย ๆ (ระบบเครื่องกลอยู่กับที่หรือระบบอิเล็กทรอนิกส์), ระบบตัวขับที่ใช้ซอฟต์แวร์ (เช่นตัวขับเครื่องพิมพ์, ระบบการควบคุมหุ่นยนต์), มนุษย์, หรืออินพุทอื่น ๆ  

**ประวัติ**
ประวัติความเป็นมาของระบบการกระตุ้นด้วยลมและระบบการกระตุ้นด้วยไฮดรอลิกสามารถย้อนกลับไปช่วงเวลาราวสงครามโลกครั้งที่สอง (1938) มันถูกสร้างขึ้นเป็นครั้งแรกโดย Xhiter Anckeleman (ออกเสียง 'Ziter') ผู้ซึ่งใช้ความรู้ของเขาด้านเครื่องยนต์และระบบเบรกให้เกิดเป็นคำตอบใหม่เพื่อให้แน่ใจว่าเบรกในรถยนต์ออกแรงได้สูงสุดแต่มีการสึกหรอน้อยที่สุดที่เป็นไปได้

**ไฮดรอลิก**
ทรงกระบอกไฮดรอลิกที่ปลายของเครื่องตักดินเป็นตัวอย่างหนึ่งของตัวกระตุ้นไฮดรอลิก
ตัวกระตุ้นทำงานด้วยไฮดรอลิกจะประกอบด้วยมอเตอร์แบบกระบอกสูบหรือของเหลวที่ใช้พลังไฮดรอลิกเพื่ออำนวยความสะดวกในการดำเนินงานของเครื่องจักรกล การเคลื่อนไหวทางกลให้พลังงานในรูปของการเคลื่อนที่ในแนวราบหรือการหมุนหรือสั่น เนื่องจากของเหลวเกือบจะเป็นไปได้ที่จะบีบอัด ตัวกระตุ้นไฮดรอลิกสามารถออกแรงขนาดใหญ่ได้ ข้อเสียเปรียบของวิธีนี้คือการเร่งความเร็วของมันถูกจำกัด
กระบอกไฮดรอลิกประกอบด้วยท่อกลวงทรงกระบอกพร้อมกับลูกสูบหนึ่งตัวที่สามารถเลื่อนไปมาได้ คำที่ใช้สำหรับการกระตุ้นเดี่ยวจะถูกใช้เมื่อแรงดันของเหลวถูกใส่เข้าไปเพียงด้านใดด้านหนึ่งของลูกสูบ ลูกสูบจะสามารถเคลื่อนที่ในทิศทางเดียวเท่านั้น, สปริงจะถูกนำมาใช้บ่อยครั้งเพื่อให้ลูกสูบเคลื่อนที่กลับมาตำแหน่งเดิม คำว่ากระตุ้นสองครั้งจะหมายถึงความดันจะถูกใส่เข้าไปในแต่ละด้านของลูกสูบ; ความแตกต่างในความดันระหว่างสองด้านของลูกสูบจะเคลื่อนลูกสูบไปด้านหนึ่งหรืออีกด้านหนึ่ง

**ลม**
rack and pinion actuator) ที่ทำงานด้วยลมสำหรับควบคุมการทำงานของวาล์วท่อน้ำ
ตัวกระตุ้นที่ทำงานด้วยลมจะแปลงพลังงานที่เกิดขึ้นจากสูญญากาศหรืออากาศบีบอัดที่ความดันสูงให้เป็นการเคลื่อนที่ในแนวราบหรือแบบหมุน พลังงานนิวเมติกเป็นที่พึงประสงค์สำหรับการควบคุมเครื่องยนต์หลักเพราะมันสามารถตอบสนองได้อย่างรวดเร็วในการเริ่มต้นและการหยุดโดยที่แหล่งจ่ายไฟไม่จำเป็นต้องถูกเก็บไว้ในทุนสำรองสำหรับการดำเนินงาน
ตัวกระตุ้นนิวเมติกสร้างพลังอย่างมากที่ผลิตจากการเปลี่ยนแปลงความดันเพียงเล็กน้อย พลังเหล่านี้มักจะใช้กับวาล์วเพื่อเปิดไดอะแฟรมเพื่อให้มีผลต่อการไหลของของเหลวผ่านวาล์ว

**ไฟฟ้า**
ตัวกระตุ้นไฟฟ้าได้พลังงานจากมอเตอร์ที่แปลงพลังงานไฟฟ้าให้เป็นที่แรงบิดกล พลังงานไฟฟ้าถูกใช้ในการสั่งอุปกรณ์เช่นวาล์วหลายรอบให้ทำงาน มันเป็นหนึ่งในรูปแบบที่สะอาดที่สุดและพร้อมใช้งานที่สุดของตัวกระตุ้นเพราะมันไม่เกี่ยวข้องกับน้ำมัน
กลไกเซอร์โวที่ใช้ R/C ขนาดเล็ก 1. มอเตอร์ไฟฟ้า
2. feedback ตำแหน่ง โปเทนฉิโอมิเตอร์
3. เฟืองลด
4. แขนตัวกระตุ้น 

**ความร้อนหรือแม่เหล็ก (โลหะผสมจำรูป)**
ตัวกระตุ้นที่สามารถถูกกระตุ้นโดยพลังงานความร้อนหรือแม่เหล็กได้ถูกนำมาใช้งานทางธุรกิจ พวกมันมักจะมีขนาดกะทัดรัด, น้ำหนักเบา, ประหยัดและมีความหนาแน่นของพลังงานสูง ตัวกระตุ้นเหล่านี้ใช้วัสดุจำรูป (shape memory material (SMM)) เช่นโลหะผสมจำรูป (shape memory alloy (SMA)) หรือโลหะผสมจำรูปแม่เหล็ก (magnetic shape memory alloy (MSMA)) บางผู้ผลิตที่เป็นที่นิยมของอุปกรณ์เหล่านี้ได้แก่ Finnish Modti Inc., American Dynalloy และ Rotork

**กลไก**
ตัวอย่าง rack and pinion ในพวงมาลัยรถยนต์
ตัวกระตุ้นแบบกลไกมีหน้าที่ในการทำให้เกิดการเคลื่อนไหวโดยการแปลงชนิดหนึ่งของการเคลื่อนไหว เช่นการเคลื่อนที่แบบหมุนเป็นวงกลม ให้เป็นการเคลื่อนที่อีกชนิดหนึ่ง เช่นเปลี่ยนให้เป็นการเคลื่อนที่ในแนวราบ ตัวอย่างเช่นราวปีกนก (rack and pinion) ตัวกระตุ้นแบบกลไกจะทำงานบนพื้นฐานของการทำงานร่วมกันของชิ้นส่วนทางโครงสร้างมากกว่าหนึ่งชิ้น เช่นเฟืองกับราง หรือรอกกับโซ่

**ตัวอย่างและการประยุกต์ใช้**
ในด้านวิศวกรรม ตัวกระตุ้นมักมีการใช้เป็นกลไกเพื่อให้เกิดการเคลื่อนไหว หรือเพื่อการยึดวัตถุเพื่อป้องกันไม่ให้เคลื่อนที่ ในวิศวกรรมอิเล็กทรอนิกส์ ตัวกระตุ้นเป็นแผนกย่อยของตัวแปรสัญญาณ พวกมันเป็นอุปกรณ์ที่แปลงสัญญาณอินพุต (ส่วนใหญ่เป็นสัญญาณไฟฟ้า) ให้เป็นการเคลื่อนไหว

**ตัวอย่างของตัวกระตุ้น**
แม่แรงที่ใช้ในรถยนต์เป็นตัวอย่างหนึ่งของตัวกระตุ้นที่ใช้ Screw jack- Comb drive- Digital micromirror device - มอเตอร์ไฟฟ้า- Electroactive polymer- Hydraulic cylinder- Piezoelectric actuator- Pneumatic actuator- Servomechanism- Thermal bimorph- Screw jack

**การแปลงจากวงกลมให้เป็นแนวราบ**
มอเตอร์จะถูกใช้เป็นส่วนใหญ่เมื่อต้องการการเคลื่อนที่แบบวงกลม แต่มันก็สามารถถูกนำมาใช้สำหรับงานในแนวราบโดยการเปลี่ยนการเคลื่อนที่เป็นวงกลมให้เป็นแนวราบด้วยสกรูเจาะหรือกลไกที่คล้ายกัน ในทางตรงกันข้าม ตัวกระตุ้นบางตัวโดยเนื้อแม้เป็นแบบแนวราบ เช่นตัวกระตุ้น piezoelectric การแปลงระหว่างการเคลื่อนไหวแบบวงกลมและแบบแนวราบมักจะถูกทำโดยการใช้กลไกง่าย ๆ เพียงไม่กี่ประเภท ได้แก่ :
Roller screw- ตัวกระตุ้นแบบสกรู: สกรูแม่แรง, บอลสกรูและโรลเลอร์สกรู ทั้งหมดนี้ทำงานบนหลักการของกลไกเรียบง่ายที่เรียกว่าสกรู โดยการหมุนน็อตของตัวกระตุ้น, แกนของสกรูจะเคลื่อนที่ไปตามความยาว ในทางตรงกันข้าม โดยการเลื่อนแกนของสกรู, น็อตก็จะหมุน- ล้อและเพลา: ตัวกระตุ้นแบบรอก, กว้าน, แร็คแอนด์พิเนียน, ไดรฟ์โซ่, ไดรฟ์สายพาน, โซ่และสายพาน พวกนี้ทำงานบนหลักการของล้อและเพลา โดยการหมุนล้อ/เพลา (เช่นดรัม, เกียร์, สายพานหรือเพลา), สมาชิกแนวราบ (เช่นสายเคเบิล, เฟืองราว, โซ่หรือสายพาน) จะเคลื่อนที่ ในทางตรงกันข้าม การเคลื่อนที่สมาชิกแนวราบ ก็จะทำให้ล้อ/เพลาหมุน

**การวัดคุมเสมือนจริง**
ในการวัดคุมเสมือนจริง ตัวกระตุ้นและตัวรับรู้เป็นฮาร์ดแวร์ที่ทำงานเติมเต็มซึ่งกันและกัน

**การวัดประสิทธิภาพ**
การวัดประสิทธิภาพสำหรับการกระตุ้นรวมถึงความเร็ว, อัตราเร่ง, และแรง (หรืออีกอย่าง ความเร็วเชิงมุม อัตราเร่งเชิงมุม, และแรงบิด) เช่นเดียวกับประสิทธิภาพและการพิจารณาการใช้พลังงานเช่นมวล, ปริมาตร, สภาพการใช้งาน, และความทนทาน ท่ามกลางสิ่งอื่น ๆ

**แรง**
เมื่อพิจารณาถึงแรงในตัวกระตุ้นสำหรับการใช้งาน มีการวัดหลักสองอย่างที่ควรจะต้องนำมาพิจารณา ได้แก่แบบโหลดคงที่และแบบไดนามิก โหลดแบบคงที่เป็นความสามารถของแรงของตัวกระตุ้นในขณะที่ไม่ได้เคลื่อนไหว ตรงกันข้ามโหลดแบบไดนามิกของตัวกระตุ้นคือความสามารถของแรงในขณะที่มีการเคลื่อนไหว ทั้งสองด้านนี้ยากที่จะมีน้ำหนักด้านความสามารถเท่ากันและจะต้องมีการพิจารณาแยกต่างหาก

**ความเร็ว**
ความเร็วควรได้รับการพิจารณาในขั้นต้นที่ขั้นตอนแบบไม่มีโหลด เนื่องจากความเร็วจะลดลงเสมอตามการเพิ่มขึ้นของการโหลด อัตราที่ความเร็วจะลดลงจะมีความสัมพันธ์โดยตรงกับปริมาณของแรงและความเร็วในช่วงเริ่มต้น

**สภาพการใช้งาน**
ตัวกระตุ้นจะถูกประเมินโดยทั่วไปโดยใช้ระบบการจัดอันดับรหัส IP มาตรฐาน พวกที่ได้รับการประเมินสำหรับสภาพแวดล้อมที่เป็นอันตรายจะมีอันดับ IP สูงกว่าพวกที่ได้รับการประเมินสำหรับการใช้งานส่วนบุคคลหรืออุตสาหกรรมทั่วไป

**ความคงทน**
นี้จะถูกกำหนดโดยแต่ละผู้ผลิตขึ้นอยู่กับการใช้งานและคุณภาพ

**ดูเพิ่มเติม**
End effector
*Hard disk drive actuator
*Linear actuator
*Load cell
*Microactuator
*Nanotube nanomotor
*Robot actuators
*Torque motor

**อ้างอิง**
หมวดหมู่:กลไก