Actionneur linéaire pour Arduino : la mécatronique pour vos projets

La mécatronique est une discipline qui mêle mécanique et électronique, étant une branche multidisciplinaire de l'ingénierie qui s'appuie sur la robotique, l'électronique, l'informatique, les télécommunications, le contrôle, etc. Pour aller au-delà des projets de bricolage électroniques et commencer à expérimenter des projets mécatroniques, vous pouvez commencer à intégrer des appareils tels que les moteurs ou l' actionneur linéaire pour votre Arduino.

Qui t'ouvre un nouveau monde de possibilités pour les fabricants. En fait, cet actionneur linéaire est le plus pratique avec la possibilité d'effectuer des actions mobiles ou d'exercer une force sur d'autres éléments. Voulez-vous en savoir plus? Nous vous disons ...

Types d'actionneurs linéaires

Il existe plusieurs types d'actionneurs, bien que dans cet article, nous nous concentrerons sur celui qui utilise un moteur électrique pour entraîner le plongeur. Mais sachez qu'il peut également y en avoir d'autres types:

Hydraulique: Ils utilisent un certain type de fluide pour déplacer le piston. Un exemple peut être celui de nombreuses machines agricoles ou excavatrices, utilisant ces pistons et la pression d'huile pour déplacer les bras articulés, les presses hydrauliques, etc.
Électrique: ce sont des actionneurs qui utilisent une vis sans fin déplacée par un moteur électrique pour générer le mouvement. Il existe également du type solénoïde (électroaimant), qui utilise un champ magnétique pour déplacer le piston ou le plongeur et un ressort pour le ramener à sa position d'origine lorsque ce champ n'est pas exercé. Un exemple pratique peut être le dernier exemple que je présente dans cet article, ou aussi bien d'autres de robotique, de dispositifs mécaniques courants, etc.
Pneus: ils utilisent l'air comme fluide, au lieu d'un liquide comme dans le cas de l'hydraulique. Les actionneurs linéaires typiques trouvés dans les ateliers technologiques de certains centres éducatifs en sont un exemple.

Le but ultime de cet appareil est transformer une énergie hydraulique, électrique ou pneumatique dans une poussée linéaire dans ce cas, exerçant ainsi une force, une poussée, agissant comme un régulateur, activant un autre mécanisme, etc.

À propos de l'actionneur linéaire électronique

Fondamentalement, un actionneur linéaire électrique ce n'est rien de plus qu'un moteur électrique, parfois peut être un NEMA comme déjà vu. Ce moteur fait tourner son arbre et, au moyen d'une combinaison d'engrenages ou de chaînes dentées, il fait tourner une vis sans fin. Cette vis sans fin sera chargée de faire coulisser un piston ou une tige dans un sens ou dans un autre (selon le sens de rotation).

Que piston ce sera celui qui servira d'actionneur pour pousser quelque chose, tirer quelque chose, exercer une force, etc. Les applications sont assez larges. Comme vous pouvez le voir, c'est quelque chose d'assez simple qui ne recèle pas trop de mystères.

Ces actionneurs linéaires, contrairement aux autres non linéaires, ont l'avantage de pouvoir exercer grandes forces et déplacements considérable (selon le modèle). Mais pour Arduino, vous avez des modèles qui peuvent aller de 20 à 150 Kgf (kilogramme de force ou kilopond), et des déplacements de 100 à 180 mm.

Comme un grand inconvénient est son vitesse de déplacementCar en exerçant ces forces énormes, les roues réductrices nécessaires pour augmenter le couple entraîneront une diminution de la vitesse d'extension et de rétraction. Des vitesses de 4 à 20 mm / s peuvent être données sur les modèles typiques. Cela signifie que pour terminer l'ensemble du processus linéaire, il peut passer de quelques dizaines de secondes à quelques minutes en cas d'être plus long et plus lent ...

En ce qui concerne son alimentation, vous les avez de différentes tensions ou tensions. Par exemple, la chose habituelle est qu'ils sont en 12 ou 24v, bien que vous puissiez en trouver en dessous et au-dessus. Concernant leur consommation, ils peuvent varier de 2A à 5A dans certains cas. Comme vous pouvez le voir, étant un moteur puissant, la consommation est élevée ... Donc si vous envisagez de l'alimenter avec piles, vous devez considérer qu'ils ont la capacité nécessaire.

Commande d'actionneur linéaire

L'actionneur linéaire électrique que vous pouvez trouver pour Arduino pourrait avoir différents types de commande:

Avec potentiomètre: au moyen d'un potentiomètre, ils permettent de sélectionner la position du piston.
Avec fin de carrière: un interrupteur de fin de course à chaque extrémité le fera s'arrêter de lui-même une fois qu'il atteindra le sommet.
Sans contrôle: ils ne disposent d'aucun des systèmes de contrôle ci-dessus.

Brochage

El brochage d'un actionneur linéaire ne pourrait pas être plus simple. Il dispose de deux câbles conducteurs pour alimenter le moteur électrique qu'il intègre, et rien de plus. Par conséquent, aucune complication. La seule chose à garder à l'esprit pour étendre ou rétracter la tige est que la rotation du moteur doit être inversée (polarité du courant).

Pour que cela soit possible, vous pouvez utiliser un contrôleur de pont en H comme celui utilisé pour les moteurs à courant continu. Vous pourriez penser que quelqu'un comme lui vous sert L298Nou autre vu, comme TB6612FNG, etc. Mais la vérité est qu'aucun d'entre eux n'a assez de puissance pour ces actionneurs linéaires (s'ils sont grands). Par conséquent, le contrôleur brûlerait.

Par conséquent, vous ne pouvez construire que votre propre contrôle de vitesse en utilisant des transistors comme des BJT ou des MOSFET, et même relais état solide ...

Où acheter un actionneur linéaire?

El prix de l'actionneur linéaire dépendra en grande partie de la taille, de la vitesse, de la longueur et également de la force qu'il peut supporter. Vous pouvez généralement les trouver entre 20 et 200 € environ. Et vous les trouverez facilement dans les magasins d'électronique spécialisés ou dans d'autres magasins en ligne comme Amazon. Par exemple:

Beaucoup de ces produits sont protégés contre poussière et éclaboussures par le certificat IPX54. Et gardez à l'esprit les recommandations du fabricant, les poids indiqués ne sont pas toujours pris en charge pour toutes les longueurs d'extension, dans certains cas, seul un certain poids limite est pris en charge jusqu'à une certaine extension.

Intégration avec Arduino

Ces types d'actionneurs peuvent avoir des utilisations pratiques variées si vous les intégrez à votre carte Arduino. Pour ce faire, la première chose que vous devez savoir est la manière dont vous pouvez faire le schéma de connexion avec votre badge. Comme vous pouvez le voir, ce n'est pas du tout compliqué, donc cela ne présente pas trop de complication.

Comme vous pouvez le voir sur le schéma ci-dessus que j'ai dessiné, j'ai utilisé deux relais et un actionneur linéaire. le lignes colorées vous voyez représenter ce qui suit:

rouge et noir: sont les câbles de l'actionneur linéaire qui iront à chacun des relais utilisés.
Gris: vous avez connecté à la terre ou GND dans chacun des relais comme vous pouvez le voir.
Bleu: il va à l'alimentation Vin pour le relais, dans ce cas il sera entre 5v et 12v.
Vert: les lignes Vcc du module sont connectées à 5v de votre carte Arduino.
Gris: également à la terre, connecté du module à l'Arduino GND.
Violet et orange: sont les lignes de contrôle qui iront à l'une des broches Arduino pour contrôler la rotation. Par exemple, vous pouvez aller à D8 et D9.

Quant à l'exemple de code source pour votre IDE Arduino, l'esquisse du contrôle de base serait la suivante:

//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);
}

Vous modifier le code pour pouvoir contrôler et positionner le piston dans des positions spécifiques si vous le souhaitez, ou ajouter plus d'éléments ...

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