Lineær aktuator for Arduino: mekatronikk for prosjektene dine

Mekatronikk er en disiplin som blander mekanikk med elektronikk, og er en tverrfaglig gren av ingeniørfag som trekker på robotikk, elektronikk, databehandling, telekommunikasjon, kontroll, etc. For å gå utover elektroniske DIY-prosjekter, og begynne å eksperimentere med mekatroniske prosjekter, kan du begynne å integrere enheter som motorene eller lineær aktuator for din Arduino.

Det åpner deg en ny verden av muligheter for produsenter. Faktisk er denne lineære aktuatoren den mest praktiske med muligheten til å utføre mobile handlinger eller utøve kraft på andre elementer. Vil du vite mer? Vi forteller deg ...

Typer av lineære aktuatorer

Det er flere typer aktuatorer, selv om vi i denne artikkelen vil fokusere på den som bruker en elektrisk motor for å drive stempelet. Men du bør vite at det også kan være andre typer:

• Hydraulikk: De bruker en eller annen type væske til å flytte stempelet. Et eksempel kan være det for mange landbruksmaskiner eller gravemaskiner, som bruker disse stemplene og oljetrykket for å bevege leddarmene, hydrauliske presser, etc.
• elektrisk: de er aktuatorer som bruker en endeløs skrue som beveges av en elektrisk motor for å generere bevegelsen. Det er også solenoidtype (elektromagnet), som bruker et magnetfelt for å bevege stempelet eller stempelet og en fjær for å returnere det til sin opprinnelige posisjon når dette feltet ikke utøves. Et praktisk eksempel kan være det siste eksemplet som jeg presenterer i denne artikkelen, eller også mange andre av robotikk, vanlige mekaniske innretninger, etc.
• Dekk: de bruker luft som væske, i stedet for væske som for hydraulikk. Et eksempel på disse er de typiske lineære aktuatorene som finnes i teknologiverkstedene til noen utdanningssentre.

Det endelige målet med denne enheten er transformere en energi hydraulisk, elektrisk eller pneumatisk i en lineær skyvekraft i dette tilfellet, og utøver dermed kraft, skyvekraft, fungerer som en regulator, aktiverer en annen mekanisme, etc.

Om elektronisk lineær aktuator

I utgangspunktet a elektrisk lineær aktuator det er ikke annet enn en elektrisk motor, noen ganger kan være en NEMA som allerede sett. Denne motoren dreier akselen, og ved hjelp av en kombinasjon av tannhjul eller tannkjeder vil den snu en endeløs skrue. Denne endeløse skruen har ansvaret for å skyve et stempel eller en stang i en eller annen retning (avhengig av rotasjonsretningen).

Ese avløpspumpe det vil være den som fungerer som en aktuator for å skyve noe, for å trekke noe, for å utøve en kraft, etc. Søknadene er ganske brede. Som du kan se, er det noe ganske enkelt som ikke inneholder for mange mysterier.

Disse lineære aktuatorene, i motsetning til andre ikke-lineære, har fordelen av å kunne utøve store krefter og forskyvninger betydelig (avhengig av modell). Men for Arduino har du noen modeller som kan gå fra 20 til 150 Kgf (kilo kraft eller kilopond), og forskyvninger på 100 til 180 mm.

Som en stor ulempe er dens forskyvningshastighetFor når du utøver disse enorme kreftene, vil reduksjonshjulene som er nødvendige for å øke dreiemomentet føre til at utvidelseshastigheten og trekker seg tilbake blir lavere. Hastigheter på 4 til 20 mm / s kan gis på typiske modeller. Dette betyr at for å fullføre hele den lineære prosessen, kan det gå fra noen titalls sekunder til noen minutter i tilfelle det blir lengre og langsommere ...

pinout

El pinout av en lineær aktuator kunne ikke være enklere. Den har to ledende kabler for å mate den elektriske motoren den integrerer, og ikke noe mer enn det. Derfor null komplikasjoner. Det eneste du må huske på for å forlenge eller trekke inn stammen er at motorens rotasjon må reverseres (nåværende polaritet).

For at det skal være mulig kan du bruk en H-bridge-kontroller som den som brukes til likestrømsmotorer. Du tror kanskje at noen som ham tjener deg L298N, u Otros sett, for eksempel TB6612FNG, etc. Men sannheten er at ingen av dem har nok kraft til disse lineære aktuatorene (hvis de er store). Derfor ville kontrolleren brenne ut.

Derfor kan du bare bygge din egen fartskontroll ved hjelp av transistorer som BJT eller MOSFET, og til og med stafetter solid state ...

Hvor kan jeg kjøpe en lineær aktuator?

El precio av den lineære aktuatoren vil i stor grad avhenge av størrelse, hastighet, lengde, og også av kraften den tåler. Du kan vanligvis finne dem fra rundt € 20 til € 200. Og du finner dem enkelt i spesialiserte elektronikkbutikker eller i andre nettbutikker som Amazon. For eksempel:

• Sourcingmap solenoid aktuator som kan utøve en kraft på 400 g og 4 mm
• Justech DC 12V lineær aktuator opp til 72 kg og 150 mm bevegelse
• LHQ-HQ DC 12v med kapasitet på 80 kg og 50 mm kjøring
• Strandpromenade 12V opp til 300 mm og 150 kg støttet vekt (estimert til 50 mm)
• Ingen produkter funnet.

Mange av disse produktene er beskyttet mot støv og sprut av IPX54-sertifikatet. Og husk produsentens anbefalinger, de angitte vektene støttes ikke alltid for alle forlengelseslengder, i noen tilfeller støttes bare en viss grensevekt opp til en viss forlengelse.

Integrasjon med Arduino

Disse typene aktuatorer kan ha varierte praktiske bruksområder hvis du integrerer dem med Arduino-kortet. For å gjøre dette er det første du bør vite hvordan du kan lage koblingsskjemaet med merket ditt. Som du kan se, er det ikke komplisert i det hele tatt, så det gir ikke for mye komplikasjon.

Som du kan se fra ovenstående skjema som jeg har tegnet, har jeg brukt to reléer og en lineær aktuator. De fargede linjer du ser representerer følgende:

• rød og svart: er kablene til den lineære aktuatoren som skal gå til hvert av reléene som brukes.
• Gris: du har koblet til jord eller GND i hvert av reléene som du ser.
• Azul: det går til strømforsyningen Vin for reléet, i dette tilfellet vil det være mellom 5v og 12v.
• grønn: Vcc-linjene til modulen er koblet til 5v på Arduino-kortet.
• Gris: også jordet, koblet fra modulen til Arduino GND.
• Lilla og oransje: er kontrollinjene som vil gå til noen av Arduino-pinnene for å kontrollere spinnet. For eksempel kan du gå til D8 og D9.

Som for eksemplet på kildekode for din Arduino IDE, vil skissen for den grunnleggende kontrollen 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 endre koden å kunne kontrollere og plassere stempelet i bestemte posisjoner hvis du ønsker det, eller legge til flere elementer ...