Lineární aktuátor pro Arduino: mechatronika pro vaše projekty

Lineární pohon

Mechatronika je obor, který kombinuje mechaniku s elektronikou a je multidisciplinárním odvětvím inženýrství, které čerpá z robotiky, elektroniky, výpočetní techniky, telekomunikací, řízení atd. Chcete-li jít nad rámec elektronických DIY projektů a začít experimentovat s mechatronickými projekty, můžete začít integrovat zařízení jako motory nebo lineární pohon pro vaše Arduino.

To vás otevírá nový svět možností pro tvůrce. Ve skutečnosti je tento lineární aktuátor nejpraktičtější se schopností provádět mobilní akce nebo vyvíjet sílu na jiné prvky. Chcete vědět víc? Říkáme vám ...

Typy lineárních pohonů

Hydraulický pohon bagru

Existuje několik typů akčních členů, i když v tomto článku se zaměříme na ten, který k pohonu pístu používá elektrický motor. Měli byste však vědět, že mohou existovat i jiné typy:

  • Hydraulika: K pohybu pístu používají nějaký druh kapaliny. Příkladem může být mnoho zemědělských strojů nebo bagrů, které pomocí těchto pístů a tlaku oleje pohybují kloubovými rameny, hydraulickými lisy atd.
  • Elektrické: jsou to akční členy, které k vytvoření pohybu používají nekonečný šroub pohybovaný elektromotorem. Existují také typy solenoidů (elektromagnetů), které používají magnetické pole k pohybu pístu nebo pístu a pružinu k jeho návratu do původní polohy, pokud toto pole není vyvíjeno. Praktickým příkladem může být poslední příklad, který uvádím v tomto článku, nebo také mnoho dalších z robotiky, běžných mechanických zařízení atd.
  • Pneumatiky: používají vzduch jako kapalinu místo kapaliny jako v případě hydrauliky. Příkladem jsou typické lineární akční členy nalezené v technologických dílnách některých vzdělávacích center.

Konečným cílem tohoto zařízení je transformovat energii v tomto případě hydraulické, elektrické nebo pneumatické v lineárním tahu, čímž se vyvíjí síla, tah, působí jako regulátor, aktivuje se nějaký jiný mechanismus atd.

O elektronickém lineárním aktuátoru

Vnitřní lineární pohon: provoz a díly

V zásadě a elektrický lineární pohon někdy to není nic jiného než elektromotor může být NEMA jak již bylo vidět. Tento motor otáčí hřídelí a pomocí kombinace ozubených kol nebo ozubených řetězů otáčí nekonečným šroubem. Tento nekonečný šroub bude mít na starosti posouvání pístu nebo tyče v jednom či druhém směru (v závislosti na směru otáčení).

To je píst bude to ten, který slouží jako ovladač k tlačení něčeho, k tažení něčeho, k vyvíjení síly atd. Aplikace jsou poměrně široké. Jak vidíte, je to něco docela jednoduchého, co nedrží příliš mnoho záhad.

Tyto lineární aktuátory, na rozdíl od jiných nelineárních, mají tu výhodu, že jsou schopny vyvíjet velké síly a posuny značné (v závislosti na modelu). Ale pro Arduino máte některé modely, které mohou jít od 20 do 150 Kgf (kilogramová síla nebo kilopond) a posunutí 100 až 180 mm.

Velkou nevýhodou je jeho rychlost posunutíProtože působením těchto obrovských sil redukční kola potřebná ke zvýšení točivého momentu sníží rychlost vysunutí a zasunutí. U typických modelů lze dosáhnout rychlosti 4 až 20 mm / s. To znamená, že k dokončení celého lineárního procesu může trvat několik desítek sekund až několik minut, pokud bude delší a pomalejší ...

Pokud jde o jeho krmení, máte je různého napětí nebo napětí. Například obvyklá věc je, že jsou 12 nebo 24 V, i když některé najdete níže a výše. Pokud jde o jejich spotřebu, mohou se v některých případech pohybovat od 2 A do 5 A. Jak vidíte, je to silný motor, spotřeba je vysoká ... Takže pokud ho plánujete nakrmit s bateriemi, musíte vzít v úvahu, že mají potřebnou kapacitu.

Lineární ovládání aktuátoru

Elektrický lineární pohon, který pro Arduino najdete, může mít různé typy řízení:

  • S potenciometrem: pomocí potenciometru umožňují zvolit polohu pístu.
  • S koncem kariéry: koncový spínač na každém konci způsobí, že se zastaví sám, jakmile dosáhne vrcholu.
  • Mimo kontrolu: nemají žádný z výše uvedených řídicích systémů.

Pinout

El pinů lineárního aktuátoru nemůže být jednodušší. Má dva vodivé kabely pro napájení elektromotoru, který integruje, a nic víc. Proto nulové komplikace. Jediné, na co je třeba pamatovat při vysunutí nebo zasunutí dříku, je to, že otáčení motoru musí být obráceno (polarita proudu).

Aby to bylo možné, můžete použijte ovladač H-můstku jako u motorů na stejnosměrný proud. Možná si myslíte, že vám někdo jako on slouží L298NV otros vidět, jako TB6612FNG atd. Pravdou však je, že žádný z nich nemá dostatek energie pro tyto lineární akční členy (pokud jsou velké). Regulátor by proto shořel.

Proto můžete pouze stavět vlastní ovládání rychlosti pomocí tranzistorů, jako jsou BJT nebo MOSFET, a dokonce relé pevné skupenství ...

Kde koupit lineární pohon?

Lineární pohon

El cena lineárního aktuátoru bude do značné míry záviset na velikosti, rychlosti, délce a také síle, které dokáže odolat. Obvykle je najdete od 20 do 200 EUR. A snadno je najdete ve specializovaných obchodech s elektronikou nebo v jiných online obchodech, jako je Amazon. Například:

Mnoho z těchto produktů je chráněno proti prach a postříkání certifikátem IPX54. A mějte na paměti doporučení výrobce, uvedené hmotnosti nejsou vždy podporovány pro všechny délky prodloužení, v některých případech je podporována pouze určitá mezní hmotnost až do určité prodloužení.

Integrace s Arduino

Lineární akční člen a Arduino připojení

Tyto typy akčních členů mohou mít různá praktická použití, pokud je integrujete do své desky Arduino. Chcete-li to udělat, první věc, kterou byste měli vědět, je způsob, jakým můžete vytvořte schéma připojení s vaším odznakem. Jak vidíte, není to vůbec složité, takže to nepředstavuje příliš mnoho komplikací.

Jak vidíte z výše uvedeného schématu, které jsem nakreslil, použil jsem dvě relé a lineární pohon. The barevné čáry vidíte představují následující:

  • červená a černá: jedná se o kabely lineárního ovladače, které vedou ke každému použitému relé.
  • gris: jste připojeni k zemi nebo GND v každém z relé, jak vidíte.
  • Azul: jde do napájecího zdroje Vin pro relé, v tomto případě to bude mezi 5v a 12v.
  • zelená: linky Vcc modulu jsou připojeny k 5V vaší desky Arduino.
  • gris: také uzemněno, připojeno z modulu k Arduino GND.
  • Fialová a oranžová: jsou kontrolní čáry, které vedou k některému z pinů Arduino k ovládání otáčení. Například můžete přejít na D8 a D9.

Pokud jde o příklad zdrojový kód pro vaše IDE Arduino, náčrt základního ovládání by vypadal takto:

//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);
}

Vy upravte kód abyste mohli ovládat a umístit píst do konkrétních pozic, pokud si přejete, nebo přidat další prvky ...


Buďte první komentář

Zanechte svůj komentář

Vaše e-mailová adresa nebude zveřejněna. Povinné položky jsou označeny *

*

*

  1. Odpovědný za údaje: Miguel Ángel Gatón
  2. Účel údajů: Ovládací SPAM, správa komentářů.
  3. Legitimace: Váš souhlas
  4. Sdělování údajů: Údaje nebudou sděleny třetím osobám, s výjimkou zákonných povinností.
  5. Úložiště dat: Databáze hostovaná společností Occentus Networks (EU)
  6. Práva: Vaše údaje můžete kdykoli omezit, obnovit a odstranit.