Arduino için doğrusal aktüatör: projeleriniz için mekatronik

Mekatronik, mekaniği elektronikle karıştıran, robotik, elektronik, bilgi işlem, telekomünikasyon, kontrol vb. Alanlardan yararlanan çok disiplinli bir mühendislik dalı olan bir disiplindir. Elektronik DIY projelerinin ötesine geçmek ve mekatronik projeleri denemeye başlamak için, aşağıdaki gibi cihazları entegre etmeye başlayabilirsiniz. motorlar veya doğrusal aktüatör Arduino'nuz için.

Seni açar yeni bir olasılıklar dünyası yapımcılar için. Aslında, bu lineer aktüatör, mobil eylemler gerçekleştirme veya diğer unsurlara kuvvet uygulama yeteneği ile en pratik olanıdır. Daha fazlasını bilmek ister misin? Size söylüyoruz ...

Doğrusal aktüatör türleri

Birkaç tür aktüatör vardır, ancak bu makalede pistonu çalıştırmak için elektrik motoru kullananlara odaklanacağız. Ancak başka türlerin de olabileceğini bilmelisiniz:

Hidrolik: pistonu hareket ettirmek için bir tür sıvı kullanırlar, buna bir örnek, birçok tarım makinesi veya ekskavatörünki olabilir, mafsallı kolları, hidrolik presleri vb. hareket ettirmek için bu pistonları ve yağ basıncını kullanırlar.
elektrik: Hareketi oluşturmak için bir elektrik motoruyla hareket ettirilen sonsuz bir vidayı kullanan aktüatörlerdir. Ayrıca, pistonu veya pistonu hareket ettirmek için bir manyetik alan ve bu alan uygulanmadığında orijinal konumuna geri döndürmek için bir yay kullanan solenoid tipi (elektromıknatıs) da vardır. Pratik bir örnek, bu makalede sunduğum son örnek veya robotik, yaygın mekanik cihazlar vb. Birçok başka örnek olabilir.
lastikler: hidrolikte olduğu gibi sıvı yerine havayı sıvı olarak kullanırlar. Bunlara bir örnek, bazı eğitim merkezlerinin teknoloji atölyelerinde bulunan tipik doğrusal aktüatörlerdir.

Bu cihazın nihai amacı enerjiyi dönüştürmek bu durumda doğrusal bir itmede hidrolik, elektrik veya pnömatik, böylece kuvvet uygular, itme, bir düzenleyici görevi görür, başka bir mekanizmayı harekete geçirir, vb.

Elektronik doğrusal aktüatör hakkında

Temelde bir elektrikli lineer aktüatör bazen bir elektrik motorundan başka bir şey değildir NEMA olabilir zaten görüldüğü gibi. Bu motor şaftını döndürür ve bir dişli veya dişli zincir kombinasyonu aracılığıyla bir solucanı döndürür. Bu sonsuz vida, bir piston veya çubuğun bir yönde veya başka bir yönde (dönüş yönüne bağlı olarak) kaymasından sorumlu olacaktır.

Ese dalgıç bir şeyi itmek, bir şeyi çekmek, bir kuvvet uygulamak vb. için harekete geçirici görevi gören olacaktır. Uygulamalar oldukça geniştir. Gördüğünüz gibi, çok fazla gizem barındırmayan oldukça basit bir şey.

Bu lineer aktüatörler, diğer lineer olmayan aktüatörlerin aksine, uygulama yapma avantajına sahiptir. büyük kuvvetler ve yer değiştirmeler önemli (modele bağlı olarak). Ancak Arduino için, 20 ila 150 Kgf (kilogram kuvvet veya kilopond) ve 100 ila 180 mm yer değiştirmeler arasında gidebilen bazı modelleriniz var.

En büyük dezavantajı, yer değiştirme hızıÇünkü bu muazzam kuvvetleri uygulayarak, torku artırmak için gerekli olan indirgeme çarkları uzama ve geri çekilme hızını düşürecektir. Tipik modellerde 4 ila 20 mm / sn hızlar verilebilir. Bu, tüm doğrusal süreci tamamlamak için, daha uzun ve daha yavaş olması durumunda birkaç düzine saniyeden birkaç dakikaya kadar gidebileceği anlamına gelir ...

Onun için Alimentacion, onlara çeşitli voltaj veya voltajlara sahipsiniz. Örneğin, genel olarak 12 veya 24v olmalarıdır, ancak bazılarını aşağıda ve üstünde bulabilirsiniz. Tüketimlerine gelince, bazı durumlarda 2A ile 5A arasında değişebilirler. Gördüğünüz gibi, güçlü bir motor olduğundan, tüketim yüksek ... Yani onu beslemeyi planlıyorsanız pillerle, gerekli kapasiteye sahip olduklarını düşünmelisiniz.

Doğrusal aktüatör kontrolü

Arduino için bulabileceğiniz elektrikli lineer aktüatörün çeşitli türleri olabilir. kontrolü:

Potansiyometre ile: potansiyometre aracılığıyla pistonun konumunu seçmeye izin verirler.
Kariyerin sonu ile: Her iki uçtaki bir limit anahtarı, tepeye ulaştığında kendi kendine durmasını sağlayacaktır.
Kontrol dışı: yukarıdaki kontrol sistemlerinden hiçbirine sahip değiller.

Elektriksel bağlantı

El Elektriksel bağlantı doğrusal bir aktüatörün daha basit olamazdı. Entegre ettiği elektrik motorunu beslemek için iki iletken kablosu vardır ve bundan daha fazlası yoktur. Bu nedenle sıfır komplikasyon. Gövdeyi uzatmak veya geri çekmek için akılda tutulması gereken tek şey, motorun dönüşünün tersine çevrilmesi gerektiğidir (akım polaritesi).

Bunun mümkün olması için yapabilirsin bir H-köprü denetleyicisi kullanın Doğru akım motorları için kullanılan gibi. Onun gibi birinin sana hizmet ettiğini düşünebilirsin L298N kurslarının yöntemini seçebilecekler. otros TB6612FNG vb. gibi görüldü Ancak gerçek şu ki, hiçbiri bu lineer aktüatörler için yeterli güce sahip değil (eğer büyüklerse). Bu nedenle, denetleyici yanar.

Bu nedenle, yalnızca inşa edebilirsiniz kendi hız kontrolün BJT'ler veya MOSFET'ler gibi transistörler kullanarak ve hatta röleler katı hal ...

Doğrusal bir aktüatör nereden alınır?

El fiyat Doğrusal aktüatörün boyutu, büyük ölçüde boyutuna, hızına, uzunluğuna ve ayrıca dayanabileceği kuvvete bağlı olacaktır. Bunları genellikle 20 € ile 200 € arasında bulabilirsiniz. Ve bunları özel elektronik mağazalarında veya Amazon gibi diğer çevrimiçi mağazalarda kolayca bulabilirsiniz. Örneğin:

Bu ürünlerin çoğu şunlara karşı korunmaktadır: toz ve su sıçraması IPX54 sertifikası ile. Ve üreticinin tavsiyelerini aklınızda bulundurun, belirtilen ağırlıklar tüm uzatma uzunlukları için her zaman desteklenmez, bazı durumlarda belirli bir uzatmaya kadar yalnızca belirli bir limit ağırlık desteklenir.

Arduino ile entegrasyon

Arduino kartınızla entegre ederseniz, bu tür aktüatörlerin çeşitli pratik kullanımları olabilir. Bunu yapmak için bilmeniz gereken ilk şey, yapabileceğiniz bağlantı şemasını yap rozetinizle. Gördüğünüz gibi, hiç de karmaşık değil, bu yüzden çok fazla karmaşıklık göstermiyor.

Çizdiğim yukarıdaki şemadan da görebileceğiniz gibi, iki röle ve bir lineer aktüatör kullandım. The renkli çizgiler Aşağıdakileri temsil ettiğini gördüğünüz:

kırmızı ve siyah: Kullanılan rölelerin her birine gidecek lineer aktüatör kablolarıdır.
Gri: Gördüğünüz gibi her rölede toprağa veya GND'ye bağlandınız.
mavi: Röle için Vin güç kaynağına gider, bu durumda 5v ile 12v arasında olacaktır.
Yeşil: Modülün Vcc hatları Arduino kartınızın 5v'una bağlanır.
Gri: modülden Arduino GND'ye bağlı topraklama.
Mor ve turuncu: Spini kontrol etmek için Arduino pinlerinden herhangi birine gidecek kontrol hatlarıdır. Örneğin, D8 ve D9'a gidebilirsiniz.

Örneğine gelince Arduino IDE'niz için kaynak kodutemel kontrolün taslağı aşağıdaki gibi olacaktır:

//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);
}

Sen kodu değiştir Dilerseniz pistonu belirli konumlarda kontrol edip konumlandırabilmek veya daha fazla eleman eklemek için ...

Hardwarelibre