IoT의 액추에이터 유형에 대해 알아보세요.

Nov 25, 2023

게티 이미지/iStockphoto

디지털 시대 이전의 액추에이터는 많은 IoT 배포의 핵심인 하드웨어 구성 요소입니다. 가장 기본적인 수준에서 액추에이터는 에너지를 움직임으로 변환하는 장치입니다.

IEEE의 선임 회원이자 컨설팅 회사인 Guidehouse의 에너지, 지속 가능성 및 인프라 담당 이사인 Shawn Chandler는 "이들은 단지 한 가지 형태의 에너지를 행동이나 운동으로 바꾸는 방법일 뿐입니다."라고 말했습니다.

엔지니어가 효과적이고 작동하는 제품을 만들려면 액추에이터 하드웨어의 작동 방식과 각 유형의 전원 및 유지 관리 요구 사항을 알아야 합니다. 이러한 지식을 바탕으로 제품 설계 작업흐름과 제조 전반에 걸쳐 하드웨어 개발에 따른 예상치 못한 일이 발생하지 않도록 할 수 있습니다.

IoT에서 액추에이터는 하나 이상의 센서에서 생성된 데이터를 기반으로 물리적 동작을 가능하게 합니다.

센서 데이터를 활동으로 변환하는 순서는 다음과 같습니다.

예를 들어, 냉장고 장치를 조절하는 IoT 배포에는 온도를 읽는 센서가 있습니다. 센서는 일정에 따라 온도 데이터를 제어 시스템에 보냅니다. 제어 시스템은 이러한 온도 판독값을 프로그래밍된 원하는 온도 범위와 비교합니다. 온도가 사전 프로그래밍된 범위를 벗어나면 제어 시스템은 액추에이터에 신호를 보내 냉동 장치를 켜거나 끄게 됩니다.

많은 IoT 배포에서 센서, 컨트롤러 및 액추에이터는 무선 또는 유선 통신 네트워크와 인터넷 프로토콜을 통해 통신하는 물리적으로 다른 구성 요소입니다. 다른 빌드에서는 단일 물리적 장치에 세 가지 구성 요소가 모두 포함됩니다. 예를 들어 스마트 밸브에는 일반적으로 센서, 컨트롤러 및 액추에이터가 포함됩니다.

일부 IoT 배포는 액추에이터 자체를 중심으로 이루어집니다. 이러한 사용 사례에서 센서는 액추에이터 성능을 모니터링한다고 도메인 전문 통합업체 CBT의 지능형 엣지에서 자산 무결성 및 신뢰성을 담당하는 수석 솔루션 관리자인 Preston Johnson은 말했습니다.

"예전에는 누군가가 액추에이터를 검사하도록 해야 했습니다"라고 Johnson은 말했습니다. "그러나 IoT의 출현으로 우리는 검사관을 보낼 필요가 없습니다. 우리는 액추에이터가 어떻게 작동하는지 또는 완화가 필요한지에 대한 보고서를 얻을 수 있습니다."

예를 들어, 센서는 액추에이터가 파이프의 밸브를 열고 닫는 속도를 모니터링할 수 있으며, 컨트롤러는 측정값을 분석하여 액추에이터가 제대로 작동하는지 확인하고 오작동이 있을 때 경고를 보낼 수 있습니다.

센서, 컨트롤러, 액츄에이터를 한 부분에 포함하는 스마트 밸브의 경우 장치는 밸브 성능을 분석하는 중앙 서버에 데이터를 보내는 통신 프로토콜을 가질 수 있다고 Johnson은 말했습니다.

움직임을 실행하려면 액추에이터에 에너지가 필요합니다. 주요 에너지원 유형은 다음과 같습니다.

각 유형에는 장점과 잠재적인 단점이 있습니다.

IoT 장치의 일반적인 옵션인 전동 액추에이터는 에너지를 기계적 토크로 변환합니다. 전기 에너지는 다른 액추에이터 유형보다 작동 시 소음이 적습니다. 이 액추에이터는 작동하는 데 유체가 필요하지 않습니다. 또한 전동 액추에이터는 프로그래밍 가능성으로 인해 고도로 제어되는 정밀 위치 지정 기능을 제공합니다. 그러나 이러한 액추에이터는 비쌀 수 있습니다. 또한 일부 제조, 항공우주 및 군사 사용 사례에서 볼 수 있는 극한의 운영 환경에는 적합하지 않을 수도 있습니다.

유압 액츄에이터는 큰 힘을 가하고 고속으로 움직일 수 있습니다. 이러한 특성은 건설 및 제조 장비에 사용하기에 적합합니다. 그러나 유지 관리 요구 사항이 높습니다. 예를 들어 소음 완화가 필요할 수 있으며 유체 누출로 인해 성능이 저하될 수 있습니다.

에너지로 압축 공기 또는 가스를 사용하는 공압식 액추에이터는 다른 유형의 액추에이터보다 유지 관리 요구 사항이 낮고 수명이 더 깁니다. 내구성이 뛰어나고 극한의 온도에서도 작동할 수 있습니다. 이 카테고리는 모션을 빠르게 시작하고 중지할 수도 있습니다. 하지만 여전히 약간의 유지 관리가 필요합니다. 예를 들어, 지속적인 공기 공급이 필요하며 효율성은 공기 및 가스 압력의 변화에 ​​영향을 받습니다.