Lineáris működtető eszköz az Arduino számára: mechatronika a projektekhez

A mechatronika egy olyan tudományág, amely vegyíti a mechanikát az elektronikával, mivel egy multidiszciplináris mérnöki ág, amely a robotikára, az elektronikára, a számítástechnikára, a telekommunikációra, az irányításra stb. Az elektronikus barkácsprojekteken túllépve és a mechatronikai projektekkel való kísérletezéshez elkezdheti az olyan eszközök integrálását, mint a a motorok vagy a lineáris működtető az Arduino-jához.

Ez megnyit benneteket a lehetőségek új világa a készítők számára. Valójában ez a lineáris működtető a legpraktikusabb, ha képes mobil műveletek végrehajtására vagy erő kifejtésére más elemekre. Szeretne többet megtudni? Azt mondjuk ...

A lineáris működtetők típusai

A hajtóműveknek több típusa létezik, bár ebben a cikkben arra fogunk összpontosítani, amely villanymotort használ a dugattyú meghajtására. De tudnia kell, hogy lehetnek más típusok is:

• Hidraulika: Valamilyen típusú folyadékot használnak a dugattyú elmozdításához. Példaként említhető számos mezőgazdasági gép vagy kotrógép, amelyek ezeket a dugattyúkat és az olajnyomást használják a csuklós karok, hidraulikus prések stb.
• elektromos: olyan működtetők, amelyek egy villanymotor által mozgatott végtelen csavart használnak a mozgás előállításához. Vannak olyan mágnesszelepek (elektromágnesek) is, amelyek mágneses mezővel mozgatják a dugattyút vagy a dugattyút, és egy rugóval visszahelyezik azt az eredeti helyzetbe, amikor a mezőt nem gyakorolják. Gyakorlati példa lehet az utolsó példa, amelyet bemutatok ebben a cikkben, vagy sok más robotika, általános mechanikus eszköz stb.
• Gumiabroncsok: folyadékként levegőt használnak, folyadék helyett, mint a hidraulika esetében. Példa ezekre a tipikus lineáris működtetők, amelyek néhány oktatási központ technológiai műhelyeiben találhatók.

Ennek az eszköznek a végső célja az átalakítson egy energiát ebben az esetben lineáris tolóerővel hidraulikus, elektromos vagy pneumatikus, így erőt, tolóerőt fejt ki, szabályozóként működik, más mechanizmust aktivál stb.

Az elektronikus lineáris működtetőről

Alapvetően a elektromos lineáris működtető ez nem más, mint néha elektromos motor lehet NEMA mint már láttuk. Ez a motor elfordítja tengelyét, és fogaskerekek vagy fogazott láncok kombinációjával végtelen csavart fog forgatni. Ez a végtelen csavar lesz felelős a dugattyú vagy a rúd egyik vagy másik irányba történő elcsúsztatásáért (a forgás irányától függően).

hogy dugattyú ez lesz az, amely működtető szerepet tölt be, hogy valamit nyomja, húzza, erőt fejt ki stb. Az alkalmazások elég szélesek. Amint láthatja, valami egészen egyszerű dolog, amely nem rejt magában túl sok titkot.

Ezeknek a lineáris működtetőknek, ellentétben a többi nemlineáris működtetéssel, megvan az az előnyük, hogy képesek kifejteni nagy erők és elmozdulások jelentős (modelltől függően). De az Arduino esetében van néhány modell, amely 20 és 150 Kgf (kilogramm erő vagy kilopond) és 100-180 mm elmozdulások között mozoghat.

Mivel nagy hátránya annak elmozdulás sebességeMivel ezen óriási erők kifejtésével a nyomaték növeléséhez szükséges reduktorok csökkentik a meghosszabbítás és a behúzás sebességét. 4-20 mm / s sebesség adható meg tipikus modelleken. Ez azt jelenti, hogy a teljes lineáris folyamat befejezése érdekében néhány tucat másodpercről néhány percre is eltarthat, ha hosszabb és lassabb ...

pinout

El kitűz lineáris működtető egység nem lehet egyszerűbb. Két vezetőkábele van az integrált elektromos motor táplálásához, és semmi más. Ezért nulla komplikáció. A szár meghosszabbításakor vagy visszahúzásakor csak azt kell figyelembe venni, hogy a motor forgását meg kell fordítani (áram polaritása).

Annak érdekében, hogy ez lehetséges legyen használjon H-híd vezérlőt mint az egyenáramú motoroknál. Gondolhatja, hogy olyan, mint ő, kiszolgálja L298N, At mások látott, például TB6612FNG stb. De az az igazság, hogy egyiküknek sincs elegendő ereje ezekhez a lineáris működtetőkhöz (ha nagyok). Ezért a vezérlő kiégne.

Ezért csak építkezni lehet a saját sebességszabályozásod tranzisztorok, például BJT vagy MOSFET használatával, sőt relék szilárd állapot ...

Hol lehet lineáris működtetőt vásárolni?

El ár A lineáris működtető egység nagymértékben függ a méretétől, sebességétől, hosszától és az erőtől, amelyet ellen tud állni. Általában 20 és 200 euró között találja őket. És könnyen megtalálhatja őket speciális elektronikai üzletekben vagy más online áruházakban, például az Amazon-on. Például:

• Sourcingmap mágnesszelep aktuátor, amely 400g és 4mm erő kifejtésére képes
• Justech DC 12V lineáris hajtómű 72 kg-ig és 150 mm-es menetig
• LHQ-HQ DC 12v 80 kg kapacitással és 50 mm-es utazással
• Tengerparti 12 V-ig 300 mm-ig és 150 kg-ig támogatott
• Nem található termék.

Ezen termékek közül sok védett por és fröccsenés az IPX54 tanúsítvánnyal. És ne feledje a gyártó ajánlásait, a feltüntetett súlyokat nem mindig támogatják az összes meghosszabbítási hossznál, bizonyos esetekben csak egy bizonyos határsúlyt támogatnak egy bizonyos meghosszabbításig.

Integráció az Arduinóval

Az ilyen típusú hajtóműveknek sokféle gyakorlati célja lehet, ha integrálják őket Arduino táblájába. Ehhez az első dolog, amit tudnia kell, az a mód, ahogyan tud készítse el a csatlakozási rajzot a jelvényeddel. Amint láthatja, egyáltalán nem bonyolult, ezért nem jelent túl sok bonyodalmat.

Amint az a fenti sematikus ábrán látható, amit rajzoltam, két relét és egy lineáris működtetőt használtam. A színes vonalak szerinted a következőket képviselik:

• piros és fekete: ezek azok a lineáris működtető kábelek, amelyek az összes használt reléhez eljutnak.
• Gris: a földre vagy a GND-re csatlakozott az egyes relékben, amint láthatja.
• Azul: a reléhez a Vin tápegységhez kerül, ebben az esetben 5v és 12v között lesz.
• zöld: A modul Vcc vonalai az Arduino kártya 5v-jéhez kapcsolódnak.
• Gris: szintén földelt, a modultól az Arduino GND-hez csatlakozik.
• Lila és narancssárga: azok a vezérlő vonalak, amelyek bármelyik Arduino csaphoz eljutnak a pörgés vezérléséhez. Például elmehet a D8-ba és a D9-be.

Ami a példát illeti forráskód az Arduino IDE-hez, az alapvezérlés vázlata a következő lenne:

//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);
}

Ön módosítsa a kódot ha kívánja, a dugattyút meghatározott pozíciókban tudja irányítani és elhelyezni, vagy további elemeket adhat hozzá ...