Лінійний привід для Arduino: мехатроніка для ваших проектів

Мехатроніка - це дисципліна, яка поєднує механіку з електронікою, будучи мультидисциплінарною галуззю техніки, яка спирається на робототехніку, електроніку, обчислювальну техніку, телекомунікації, управління тощо. Щоб вийти за рамки електронних саморобних проектів і почати експериментувати з мехатронними проектами, можна почати інтегрувати такі пристрої, як двигуни або лінійний привід для вашого Arduino.

Це вас відкриває новий світ можливостей для виробників. Насправді цей лінійний привід є найбільш практичним із можливістю виконувати рухомі дії або чинити силу на інші елементи. Ви хочете знати більше? Ми говоримо вам ...

Види лінійних приводів

Існує кілька типів приводів, хоча в цій статті ми зупинимося на тому, який використовує електродвигун для приводу плунжера. Але ви повинні знати, що можуть бути й інші типи:

• Гідравліка: вони використовують якийсь тип рідини для переміщення поршня, прикладом може бути багато сільськогосподарських машин або екскаваторів, використовуючи ці поршні та тиск масла для переміщення шарнірних важелів, гідравлічних пресів тощо.
• Електричний: вони є приводами, які використовують нескінченний гвинт, що рухається електродвигуном, для генерації руху. Є також електромагнітний тип (електромагніт), який використовує магнітне поле для переміщення поршня або поршня та пружину, щоб повернути його у вихідне положення, коли це поле не напружується. Практичним прикладом може бути заключний приклад, який я подаю в цій статті, а також багато інших робототехніки, звичайних механічних пристроїв тощо.
• Шини: вони використовують повітря як рідину, замість рідини, як у випадку з гідравлікою. Прикладом цього є типові лінійні виконавчі механізми, знайдені в технологічних майстернях деяких освітніх центрів.

Кінцевою метою цього пристрою є перетворити енергію гідравлічний, електричний або пневматичний при лінійній тязі в цьому випадку, надаючи тим самим силу, тягу, діючи як регулятор, активуючи якийсь інший механізм тощо

Про електронний лінійний привід

В основному a електричний лінійний привід іноді це не що інше, як електродвигун може бути NEMA як уже бачили. Цей двигун обертає свій вал, і за допомогою комбінації шестерень або зубчастих ланцюгів він поверне нескінченний гвинт. Цей нескінченний гвинт відповідає за ковзання поршня або штока в ту чи іншу сторону (залежно від напрямку обертання).

Це поршень це буде той, який служить виконавчим механізмом, щоб щось штовхнути, щось потягнути, прикласти силу тощо. Застосування досить широкі. Як бачите, це щось досить просте, що не містить у собі занадто багато загадок.

Ці лінійні виконавчі механізми, на відміну від інших нелінійних, мають перевагу в тому, що вони можуть напружувати великі сили та переміщення значні (залежно від моделі). Але для Arduino у вас є деякі моделі, які можуть переходити від 20 до 150 кгс (кілограмова сила або кілопонд) і переміщення від 100 до 180 мм.

Як великий недолік є його швидкість переміщенняОскільки, докладаючи ці величезні сили, редукційні колеса, необхідні для збільшення крутного моменту, знизять швидкість висування та втягування. На типових моделях можна встановити швидкість від 4 до 20 мм / с. Це означає, що для завершення всього лінійного процесу він може тривати від кількох десятків секунд до декількох хвилин, якщо він буде довшим і повільнішим ...

терморегулятори

El цоколевка лінійного приводу не може бути простішим. Він має два провідні кабелі для живлення електродвигуна, який він інтегрує, і не більше того. Тому нульових ускладнень. Єдине, про що слід пам’ятати, щоб висунути або втягнути шток, це те, що обертання двигуна повинно бути зворотним (полярність струму).

Щоб це було можливо, ви можете використовувати контролер H-bridge як та, що використовується для двигунів постійного струму. Ви можете подумати, що хтось такий, як він, служить вам L298N, u інші бачили, наприклад TB6612FNG тощо. Але правда полягає в тому, що жоден з них не має достатньої потужності для цих лінійних приводів (якщо вони великі). Тому контролер згорів.

Тому можна лише будувати власний контроль швидкості використання транзисторів, таких як BJT або MOSFET, і навіть реле твердий стан ...

Де купити лінійний привід?

El ціна лінійного приводу значною мірою залежатиме від розміру, швидкості, довжини, а також від сили, яку він може витримати. Зазвичай ви можете знайти їх приблизно від 20 до 200 євро. І ви легко знайдете їх у спеціалізованих магазинах електроніки або в інших інтернет-магазинах, таких як Amazon. Наприклад:

• Електромагнітний привід Sourcingmap, здатний чинити зусилля 400 г та 4 мм
• Лінійний привід Justech DC 12V до 72 кг та ходу 150 мм
• LHQ-HQ DC 12v, ємність для 80 кг та 50 мм ходу
• Підтримка набережної 12 В до 300 мм та вагою 150 кг (оцінюється в 50 мм)
• Не знайдено жодної продукції

Багато з цих продуктів захищені від пил і бризки за сертифікатом IPX54. І враховуючи рекомендації виробника, зазначені ваги не завжди підтримуються для всіх довжин подовжувачів, в деяких випадках підтримується лише певна гранична вага до певного розширення.

Інтеграція з Arduino

Ці типи приводів можуть мати різноманітне практичне використання, якщо ви інтегруєте їх із своєю платою Arduino. Для цього перше, що ви повинні знати, це спосіб, яким ви можете скласти схему підключення з вашим значком. Як бачите, це зовсім не складно, тому не представляє занадто великих ускладнень.

Як видно з наведеної схеми, яку я намалював, я використовував два реле та лінійний привід. кольорові лінії що ви бачите, представляє наступне:

• Червоний і чорний: - це кабелі лінійного приводу, які йтимуть до кожного із використовуваних реле.
• Грей: Ви підключили до заземлення або GND у кожному з реле, як бачите.
• Azul: він надходить на джерело живлення Vin для реле, в цьому випадку воно буде між 5v та 12v.
• зелений: лінії Vcc модуля підключені до 5v вашої плати Arduino.
• Грей: також земля, підключена від модуля до Arduino GND.
• Фіолетовий і помаранчевий: - це контрольні лінії, які спрямовуватимуться до будь-якого з штифтів Arduino для управління віджимом. Наприклад, ви можете перейти до D8 і D9.

Що стосується прикладу вихідний код для вашої Arduino IDE, ескіз для базового контролю буде таким:

//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);
}

Ви змінити код мати можливість керувати та розташовувати плунжер у певних положеннях, якщо хочете, або додати більше елементів ...