Lineær aktuator til Arduino: mekatronik til dine projekter

Mekatronik er en disciplin, der blander mekanik med elektronik, idet den er en tværfaglig teknik inden for teknik, der trækker på robotik, elektronik, computing, telekommunikation, kontrol osv. For at gå ud over elektroniske DIY-projekter og begynde at eksperimentere med mekatroniske projekter kan du begynde at integrere enheder som f.eks motorerne eller lineær aktuator til din Arduino.

Det åbner dig en ny verden af muligheder til beslutningstagere. Faktisk er denne lineære aktuator den mest praktiske med evnen til at udføre mobile handlinger eller udøve kraft på andre elementer. Vil du vide mere? Vi fortæller dig ...

Typer af lineære aktuatorer

Der er flere typer aktuatorer, selvom vi i denne artikel vil fokusere på den, der bruger en elektrisk motor til at drive stemplet. Men du skal vide, at der også kan være andre typer:

Hydraulik: De bruger en eller anden form for væske til at flytte stemplet. Et eksempel kan være, at mange landbrugsmaskiner eller gravemaskiner bruger disse stempler og olietrykket til at bevæge de leddelte arme, hydrauliske presser osv.
elektrisk: de er aktuatorer, der bruger en endeløs skrue, der bevæges af en elektrisk motor for at generere bevægelsen. Der er også solenoidetype (elektromagnet), som bruger et magnetfelt til at flytte stemplet eller stemplet og en fjeder for at returnere det til sin oprindelige position, når dette felt ikke udøves. Et praktisk eksempel kan være det sidste eksempel, som jeg præsenterer i denne artikel, eller også mange andre af robotik, almindelige mekaniske enheder osv.
dæk: de bruger luft som en væske i stedet for en væske som i tilfælde af hydraulik. Et eksempel på disse er de typiske lineære aktuatorer, der findes i teknologiværkstederne i nogle uddannelsescentre.

Det ultimative mål med denne enhed er transformere en energi hydraulisk, elektrisk eller pneumatisk i et lineært tryk i dette tilfælde, hvorved der udøves kraft, tryk, fungerer som en regulator, aktiverer en anden mekanisme osv.

Om elektronisk lineær aktuator

Dybest set en elektrisk lineær aktuator Det er nogle gange ikke andet end en elektrisk motor kan være en NEMA som allerede set. Denne motor drejer sin aksel, og ved hjælp af en kombination af gear eller tandkæder vil den dreje en endeløs skrue. Denne endeløse skrue har ansvaret for at skubbe et stempel eller en stang i en eller anden retning (afhængigt af rotationsretningen).

at svupper det vil være den, der fungerer som en aktuator til at skubbe noget, trække noget, udøve en kraft osv. Ansøgningerne er ret brede. Som du kan se, er det noget ret simpelt, der ikke rummer for mange mysterier.

Disse lineære aktuatorer, i modsætning til andre ikke-lineære, har fordelen af at være i stand til at udøve store kræfter og forskydninger betydelig (afhængigt af model). Men for Arduino har du nogle modeller, der kan gå fra 20 til 150 kgf (kilogram kraft eller kilopond) og forskydninger på 100 til 180 mm.

Som en stor ulempe er dens forskydningshastighedFordi ved at udøve disse enorme kræfter, vil de reduktionshjul, der kræves for at øge drejningsmomentet, sænke forlængelseshastigheden og trække sig tilbage. Hastigheder på 4 til 20 mm / s kan gives på typiske modeller. Dette betyder, at det kan gå fra et par dusin sekunder til et par minutter for at blive længere og langsommere for at fuldføre hele den lineære proces ...

Hvad hans angår fodring, har du dem med forskellige spændinger eller spændinger. For eksempel er den sædvanlige ting, at de er 12 eller 24v, selvom du kan finde nogle nedenfor og derover. Med hensyn til deres forbrug kan de i nogle tilfælde variere fra 2A til 5A. Som du kan se, er det en kraftig motor, at forbruget er højt ... Så hvis du planlægger at fodre det med batterier, bør du overveje, at de har den nødvendige kapacitet.

Lineær aktuatorstyring

Den elektriske lineære aktuator, du kan finde til Arduino, kan have forskellige typer styring:

Med potentiometer: ved hjælp af et potentiometer tillader de valg af positionering af stemplet.
med afslutning på løbet: En endestopkontakt i hver ende vil få den til at stoppe af sig selv, når den når toppen.
Ude af kontrol: de har ikke nogen af ovenstående kontrolsystemer.

pinout

El pinout af en lineær aktuator kunne ikke være enklere. Den har to ledende kabler, der føder den elektriske motor, som den integrerer, og intet mere end det. Derfor nul komplikationer. Det eneste du skal huske på for at udvide eller trække stammen tilbage er, at motorens rotation skal vendes (strøm polaritet).

For at det er muligt kan du brug en H-bridge controller som den, der bruges til jævnstrømsmotorer. Du tror måske, at en som ham tjener dig L298N, u andre set, såsom TB6612FNG osv. Men sandheden er, at ingen af dem har kraft nok til disse lineære aktuatorer (hvis de er store). Derfor ville controlleren brænde ud.

Derfor kan du kun bygge din egen fartkontrol ved hjælp af transistorer som BJT'er eller MOSFET'er, og endda relæer fast tilstand ...

Hvor kan man købe en lineær aktuator?

El precio af den lineære aktuator vil stort set afhænge af størrelsen, hastigheden, længden og også den kraft, den kan modstå. Du kan normalt finde dem fra omkring € 20 til € 200. Og du finder dem let i specialiserede elektronikbutikker eller i andre onlinebutikker som Amazon. For eksempel:

Mange af disse produkter er beskyttet mod støv og stænk af IPX54-certifikatet. Og husk producentens anbefalinger, de angivne vægte understøttes ikke altid for alle forlængelseslængder, i nogle tilfælde understøttes kun en vis grænsevægt op til en bestemt forlængelse.

Integration med Arduino

Disse typer aktuatorer kan have forskellige praktiske anvendelser, hvis du integrerer dem med dit Arduino-kort. For at gøre dette er den første ting, du bør vide, den måde, du kan lav forbindelsesdiagrammet med dit badge. Som du kan se, er det slet ikke kompliceret, så det udgør ikke for meget komplikation.

Som du kan se fra ovenstående skema, som jeg har tegnet, har jeg brugt to relæer og en lineær aktuator. Det farvede linjer du ser repræsentere følgende:

Rød og sort: dette er de lineære aktuatorkabler, der går til hvert af de anvendte relæer.
Gris: du har tilsluttet til jord eller GND i hvert af relæerne, som du kan se.
blå: det går til strømforsyningen Vin til relæet, i dette tilfælde vil det være mellem 5v og 12v.
Verde: Vcc-linjerne på modulet er forbundet til 5v på dit Arduino-kort.
Gris: også jord, forbundet fra modulet til Arduino GND.
Lilla og orange: er de kontrollinjer, der går til en hvilken som helst af Arduino-benene for at kontrollere spin. For eksempel kan du gå til D8 og D9.

Som for eksemplet på kildekode til din Arduino IDE, vil skitsen til den grundlæggende kontrol være som følger:

//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);
}

Du ændre koden at kunne styre og placere stemplet i bestemte positioner, hvis du ønsker det, eller tilføje flere elementer ...

Hardwarelibre