مشغل خطي لاردوينو: ميكاترونيك لمشاريعك

الميكاترونكس هو تخصص يمزج بين الميكانيكا والإلكترونيات ، كونه فرعًا متعدد التخصصات للهندسة يعتمد على الروبوتات ، والإلكترونيات ، والحوسبة ، والاتصالات ، والتحكم ، وما إلى ذلك. لتجاوز مشاريع DIY الإلكترونية ، والبدء في تجربة مشاريع الميكاترونيك ، يمكنك البدء في دمج أجهزة مثل المحركات أو المحرك الخطي لاردوينو الخاص بك.

هذا يفتح لك عالم جديد من الاحتمالات للصناع. في الواقع ، هذا المشغل الخطي هو الأكثر عملية مع القدرة على أداء الإجراءات المتنقلة أو ممارسة القوة على العناصر الأخرى. هل تريد أن تعرف أكثر؟ نقول لك ...

أنواع المحركات الخطية

هناك عدة أنواع من المحركات ، على الرغم من أننا سنركز في هذه المقالة على المحرك الذي يستخدم محركًا كهربائيًا لقيادة المكبس. لكن يجب أن تعلم أنه قد يكون هناك أيضًا أنواع أخرى:

• المكونات الهيدروليكية: يستخدمون نوعًا من السوائل لتحريك المكبس ، ومن الأمثلة على ذلك العديد من الآلات الزراعية أو الحفارات ، باستخدام هذه المكابس وضغط الزيت لتحريك الأذرع المفصلية ، والمكابس الهيدروليكية ، إلخ.
• كهربائي: هي مشغلات تستخدم برغيًا لا نهاية له يتحرك بواسطة محرك كهربائي لتوليد الحركة. هناك أيضًا نوع الملف اللولبي (مغناطيس كهربائي) ، والذي يستخدم مجالًا مغناطيسيًا لتحريك المكبس أو المكبس ونابض لإعادته إلى موضعه الأصلي عندما لا يتم بذل هذا المجال. يمكن أن يكون المثال العملي هو المثال الأخير الذي أقدمه في هذه المقالة ، أو أيضًا العديد من الروبوتات ، والأجهزة الميكانيكية الشائعة ، وما إلى ذلك.
• الإطارات: يستخدمون الهواء كسوائل بدلاً من السائل كما في الهيدروليك. ومن الأمثلة على ذلك المشغلات الخطية النموذجية الموجودة في ورش العمل التكنولوجية في بعض المراكز التعليمية.

الهدف النهائي لهذا الجهاز هو تحويل الطاقة هيدروليكي أو كهربائي أو هوائي في الدفع الخطي في هذه الحالة ، وبالتالي ممارسة القوة ، والدفع ، والعمل كمنظم ، وتفعيل بعض الآليات الأخرى ، إلخ.

حول المحرك الخطي الإلكتروني

في الأساس أ المحرك الخطي الكهربائي إنه ليس أكثر من محرك كهربائي ، في بعض الأحيان يمكن أن يكون نيما كما رأينا بالفعل. يقوم هذا المحرك بإدارة عمود الدوران الخاص به ، ومن خلال مجموعة من التروس أو السلاسل المسننة ، فإنه يقوم بإدارة المسمار اللانهائي. سيكون هذا المسمار اللانهائي مسؤولاً عن انزلاق المكبس أو القضيب في اتجاه واحد أو آخر (حسب اتجاه الدوران).

أن الغطاس سيكون هو المحرك الذي يعمل كمحرك لدفع شيء ما ، لسحب شيء ما ، لممارسة قوة ، إلخ. التطبيقات واسعة جدًا. كما ترون ، إنه شيء بسيط للغاية ولا يحتوي على الكثير من الألغاز.

تتميز هذه المحركات الخطية ، على عكس غيرها من المحركات غير الخطية ، بقدرتها على بذل الجهد القوات الكبيرة والتهجير كبير (حسب النموذج). لكن بالنسبة إلى Arduino ، لديك بعض الطرز التي يمكن أن تتراوح من 20 إلى 150 كجم (قوة كيلوغرام أو كيلوبوند) ، وحالات إزاحة من 100 إلى 180 ملم.

عيب كبير هو سرعة الإزاحةلأنه عند ممارسة هذه القوى الهائلة ، فإن عجلات التخفيض اللازمة لزيادة عزم الدوران ستؤدي إلى انخفاض سرعة التمديد والتراجع. يمكن إعطاء سرعات من 4 إلى 20 مم / ثانية في الطرز النموذجية. هذا يعني أنه لإكمال العملية الخطية بأكملها ، يمكن أن تنتقل من بضع عشرات من الثواني إلى بضع دقائق في حالة كونها أطول وأبطأ ...

Pinout

El pinout لمشغل خطي لا يمكن أن يكون أبسط. لها كبلين موصلين لتغذية المحرك الكهربائي الذي يتكامل معه ، ولا شيء أكثر من ذلك. لذلك ، لا توجد تعقيدات. الشيء الوحيد الذي يجب مراعاته لتمديد أو سحب الجذع هو أنه يجب عكس دوران المحرك (قطبية التيار).

لكي يكون ذلك ممكنًا ، يمكنك ذلك استخدم وحدة تحكم جسر H مثل تلك المستخدمة لمحركات التيار المباشر. قد تعتقد أن شخصًا مثله يخدمك L298Nانت آخرون مرئي ، مثل TB6612FNG ، إلخ. لكن الحقيقة هي أن لا أحد منهم لديه القوة الكافية لهذه المحركات الخطية (إذا كانت كبيرة). لذلك ، سوف تحترق وحدة التحكم.

لذلك ، يمكنك فقط البناء التحكم في السرعة الخاصة بك باستخدام الترانزستورات مثل BJTs أو MOSFETs ، وحتى يمرر الحالة الصلبة ...

من أين تشتري مشغل خطي؟

El PRECIO يعتمد المشغل الخطي إلى حد كبير على الحجم والسرعة والطول وأيضًا على القوة التي يمكنه تحملها. يمكنك عادةً العثور عليها من حوالي 20 يورو إلى 200 يورو. وستجدها بسهولة في متاجر الإلكترونيات المتخصصة أو في متاجر أخرى على الإنترنت مثل أمازون. على سبيل المثال:

• مشغل الملف اللولبي لخريطة المصادر قادر على ممارسة قوة 400 جم و 4 مم
• المشغل الخطي Justech DC 12V حتى 72 كجم و 150 مم
• LHQ-HQ DC 12 فولت بسعة 80 كجم و 50 مم من السفر
• 12 فولت حتى 300 مم و 150 كجم من الوزن المدعوم (يقدر بـ 50 مم)
• لا توجد منتجات

العديد من هذه المنتجات محمية ضد الغبار والبقع بشهادة IPX54. ضع في اعتبارك توصيات الشركة المصنعة ، لا يتم دعم الأوزان المشار إليها دائمًا لجميع أطوال الامتداد ، وفي بعض الحالات يتم دعم وزن حد معين فقط حتى امتداد معين.

التكامل مع اردوينو

يمكن أن يكون لهذه الأنواع من المشغلات استخدامات عملية متنوعة إذا قمت بدمجها مع لوحة Arduino. للقيام بذلك ، فإن أول شيء يجب أن تعرفه هو الطريقة التي يمكنك بها ذلك قم بعمل مخطط الاتصال بشارتك. كما ترون ، الأمر ليس معقدًا على الإطلاق ، لذا فهو لا يمثل الكثير من التعقيدات.

كما ترون من المخطط أعلاه الذي رسمته ، فقد استخدمت مرحلتين ومشغل خطي. ال خطوط ملونة ترى تمثل ما يلي:

• احمر و اسود: هي كبلات المشغل الخطي التي ستذهب إلى كل من المرحلات المستخدمة.
• اللون الرمادي: لقد قمت بالاتصال بالأرض أو GND في كل مرحل كما ترى.
• أزرق: يذهب إلى مصدر الطاقة Vin للتتابع ، في هذه الحالة سيكون بين 5v و 12v.
• أخضر: خطوط Vcc للوحدة متصلة بـ 5 فولت من لوحة Arduino.
• اللون الرمادي: أرضي أيضًا ، متصل من الوحدة النمطية بـ Arduino GND.
• أرجواني وبرتقالي: هي خطوط التحكم التي ستنتقل إلى أي من دبابيس Arduino للتحكم في الدوران. على سبيل المثال ، يمكنك الانتقال إلى D8 و D9.

بالنسبة لمثال كود المصدر لـ Arduino IDE الخاص بك، سيكون الرسم التخطيطي لعنصر التحكم الأساسي كما يلي:

//configurar las salidas digitales
const int rele1 = 8;
const int rele2 = 9;
 
void setup()
{
   pinMode(rele1, OUTPUT);
   pinMode(rele2, OUTPUT);
 
   //Poner los relés a bajo
   digitalWrite(rele1, LOW);
   digitalWrite(rele2, LOW);
}
 
void loop()
{
   extendActuator();
   delay(2000);
   retractActuator();
   delay(2000);
   stopActuator();
   delay(2000);
}
 
//Activar uno de los relés para extender el actuador
void extendActuator()
{
   digitalWrite(rele2, LOW);
   delay(250);
   digitalWrite(rele1, HIGH);
}
 
//Lo inverso a lo anterior para retraer el émbolo
void retractActuator()
{
   digitalWrite(rele1, LOW);
   delay(250);
   digitalWrite(rele2, HIGH);
}
 
//Poner ambos releś apagados parar el actuador
void stopActuator()
{
   digitalWrite(rele1, LOW);
   digitalWrite(rele2, LOW);
}

أنت تعديل الكود لتتمكن من التحكم في المكبس ووضعه في مواضع محددة إذا كنت ترغب في ذلك ، أو إضافة المزيد من العناصر ...