Als Aktuatoren oder Aktoren werden elektromechanische Komponenten bezeichnet, die elektrischen Strom in physische oder mechanische Grössen (Bewegung, Druck, Temperatur) übersetzen. Sie können also gewissermassen als Gegenstück zu den Sensoren gesehen werde, die physische oder mechanische Grössen in elektrische Impulse übersetzen. Je nach Aktuator werden verschiedene physikalische Effekte genutzt. Dieses können elektromagnetische Impulse über Piezoeffekte oder auch ganz neuartige sogenannte elektroaktive Polymere sein. Um uns eine Übersicht zu verschaffen gliedern wir die von uns genutzten Aktuatoren in verschiedene Gruppen.
Bewegung
Solenoids
Solenoids oder sogenannte Zylinderspulen werden vor allem bei Veriegelungssystemen (Türen, Fenstern usw.) eingesetzt. Ihre Funktion basiert auf der Elektrodynamik und sie bestehen aus einer Spule, einem Eisenkern und einer Rückstellfeder. Wenn eine Spannung an der Spule anliegt, dann wird der Eisenkern sehr schnell bewegt – fällt die Spannung ab, so sorgt die Rückstellfeder dafür, dass der Eisenkern in die Ausgangsstellung zurückgestellt wird. Mit einem Solenoid lässt sich sehr schön haptisches Feedback erzeugen aber auch für Verriegelungen sind Solenoids sehr gut geeignet. Um ein Solenoid mit dem Arduino anzusteuern verwenden wir einen Transistor als Schalter.
Gleichstrommotoren
Gleichstrommotoren sind die gängigsten Aktuatoren in der Elektrotechnik. Es gibt sie im wesentlichen in zwei Ausführungen als normale und bürstenlose Variante. Normale Gleichstrommotoren lassen sich mit dem Arduino über einen Transistor als Schalter oder mittels einer H-Brücke betreiben. Um bürstenlose Motoren ansteuern zu können muss ein spezieller Regler – ein sogenannter ESC (Electronic Speed Controller) verwendet werden.
Getriebemotoren
Getriebemotoren sind funktionell mit Gleichstrommotoren gleich zu setzen. Sie besitzen aber ein Getriebe, welches dafür sorgt, dass zum Einen die Drehzahl des Motors herabgesetzt wird und zum Anderen die Kraft des Antriebes erhöht. Man findet unterschiedliche Getriebearten (Stirnradgetriebe, Schneckengetriebe usw.) welche je nach dem angestrebten Einsatzzweck gewählt werden sollten. Daneben existieren Varianten, welche einen Rotationsencoder beinhalten.
Schrittmotoren
Schrittmotoren sind ebenfalls Gleichstrommotoren, welche durch ein rotierendes Magnetfeld angetrieben werden. Sie werden vor allem in der Robotik, bei Druckern und 3D Druckern (siehe Ultimaker) eingesetzt. Der Vorteil dieser Art von Motoren besteht darin, dass sie je nach Bauart sehr präzise Positionierung erlauben. Daneben kann die Anzahl der Schritte direkt auf eine Winkelstellung übertragen werden. Dazu existieren in den Datenblättern dieser Motoren Angaben darüber, wie viel Grad ein Schritt des Motors entspricht. Um Schrittmotoren am Arduino zu betreiben verwendet man spezielle IC's (H-Brücke) oder fertige Schrittmotorentreiber.
Servomotoren
Als Servomotoren werden Motoren bezeichnet, die eine genaue Positionierung erlauben. Diese Motoren werden vor allem in der Robotik und im RC Bereich eingesetzt. Es gibt sie in vielfachen Ausführungen und sie können teilweise sehr teuer werden. Die Servos, welche wir im Physical Computing einsetzen sind meist aus dem RC Bereich und lassen sich sehr leicht über ein PWM-Signal und der Verwendung der Arduino Servo Library steuern.
Haptic Feedback
Vibrationsmotoren
Haptuators
Heiz- und Kühlelemente
Peltier Element
Heizfolien
PTC Heizelemente
Leuchten
LEDs
Glühbirnen
Stage Lights
Leuchtstoffröhren