Linearni pogon za Arduino: mehatronika za vaše projekte

Mehatronika je disciplina, ki meša mehaniko z elektroniko in je multidisciplinarna veja tehnike, ki temelji na robotiki, elektroniki, računalništvu, telekomunikacijah, nadzoru itd. Če želite preseči elektronske DIY projekte in začeti eksperimentirati z mehatronskimi projekti, lahko začnete integrirati naprave, kot je motorji o el linearni pogon za vaš Arduino.

To te odpre nov svet možnosti za izdelovalce. Pravzaprav je ta linearni pogon najbolj praktičen z zmožnostjo izvajanja premičnih dejanj ali izvajanja sile na druge elemente. Bi radi vedeli več? Povemo vam ...

Vrste linearnih aktuatorjev

Obstaja več vrst pogonov, čeprav se bomo v tem članku osredotočili na tistega, ki za pogon bata uporablja električni motor. Vedeti pa morate, da obstajajo tudi druge vrste:

• Hidravlika: Za premikanje bata uporabljajo neko vrsto tekočine. Primer je lahko pri mnogih kmetijskih strojih ali bagerjih, ki uporabljajo te bate in tlak olja za premikanje zgibnih orodij, hidravličnih stiskalnic itd.
• Električni: so pogoni, ki uporabljajo neskončni vijak, ki ga poganja elektromotor, da ustvarijo gibanje. Obstajajo tudi elektromagnetni tipi (elektromagnet), ki z magnetnim poljem premikajo bat ali bat in vzmet, da ga vrnejo v prvotni položaj, ko to polje ne deluje. Praktični primer je lahko zadnji primer, ki ga predstavljam v tem članku, ali pa tudi mnogi drugi o robotiki, običajnih mehanskih napravah itd.
• Pnevmatike: uporabljajo zrak kot tekočino, namesto tekočine, kot v primeru hidravlike. Primer tega so tipični linearni aktuatorji, ki jih najdemo v tehnoloških delavnicah nekaterih izobraževalnih središč.

Končni cilj te naprave je preoblikujejo energijo hidravlični, električni ali pnevmatski v linearnem potisku v tem primeru, s čimer deluje sila, potisk, deluje kot regulator, aktivira kakšen drug mehanizem itd.

O elektronskem linearnem aktuatorju

V bistvu a električni linearni pogon včasih ni nič drugega kot električni motor lahko NEMA kot že videno. Ta motor obrne gred in s kombinacijo zobnikov ali zobnih verig obrne neskončen vijak. Ta neskončni vijak bo zadolžen za drsenje bata ali palice v eno ali drugo smer (odvisno od smeri vrtenja).

ese bat to bo tisti, ki bo služil kot aktuator, da nekaj potisne, nekaj potegne, uporabi silo itd. Aplikacije so precej široke. Kot lahko vidite, gre za nekaj povsem preprostega, kar ne vsebuje preveč skrivnosti.

Ti linearni aktuatorji imajo v nasprotju z drugimi nelinearnimi pogoni prednost, da lahko izvajajo napor velike sile in premiki precejšen (odvisno od modela). Toda za Arduino imate nekaj modelov, ki lahko dosežejo od 20 do 150 Kgf (kilogramska sila ali kilopond) in premiki od 100 do 180 mm.

Kot velika pomanjkljivost je hitrost premikaKer bodo z izjemnimi silami redukcijska kolesa, potrebna za povečanje navora, znižala hitrost raztezanja in navijanja. Pri običajnih modelih lahko dosežete hitrost od 4 do 20 mm / s. To pomeni, da lahko celoten linearni postopek traja od nekaj deset sekund do nekaj minut, če je daljši in počasnejši ...

Pinout

El pinout linearnega pogona ne more biti enostavnejša. Ima dva prevodna kabla za napajanje elektromotorja, ki ga integrira, in nič drugega kot to. Torej nič zapletov. Edino, kar je treba upoštevati pri podaljšanju ali umiku stebla, je, da je treba vrtenje motorja obrniti (trenutna polarnost).

Da bi bilo to mogoče, lahko uporabite krmilnik H-mostu kot je ta, ki se uporablja za enosmerne motorje. Morda mislite, da vam nekdo, kot je on, postreže L298NV drugi videl, na primer TB6612FNG itd. Toda resnica je, da nobeden od njih nima dovolj moči za te linearne pogone (če so veliki). Zato bi krmilnik izgoreval.

Zato lahko samo gradite svoj nadzor hitrosti z uporabo tranzistorjev, kot so BJT ali MOSFET, in celo releji v trdnem stanju ...

Kje kupiti linearni pogon?

El cena linearnega pogona bo v veliki meri odvisna od velikosti, hitrosti, dolžine in tudi sile, ki jo lahko prenese. Običajno jih najdete od približno 20 do 200 EUR. Z lahkoto jih boste našli v specializiranih trgovinah z elektroniko ali v drugih spletnih trgovinah, kot je Amazon. Na primer:

• Elektromagnetni aktuator Sourcingmap, ki lahko deluje na silo 400 g in 4 mm
• Justech DC 12V linearni pogon do 72 kg in 150 mm hoda
• Ni najdenih izdelkov
• Podprto obmorsko 12V do 300 mm in teža 150 kg (ocenjeno na 50 mm)
• Ni najdenih izdelkov

Številni od teh izdelkov so zaščiteni pred prah in brizgi s certifikatom IPX54. Upoštevajte tudi priporočila proizvajalca: navedene uteži niso vedno podprte za vse dolžine podaljškov, v nekaterih primerih je podprta le določena mejna teža do določenega podaljšanja.

Integracija z Arduinom

Te vrste aktuatorjev imajo lahko različne praktične namene, če jih integrirate s ploščo Arduino. Če želite to narediti, morate najprej vedeti, kako lahko naredite diagram povezave s svojo značko. Kot lahko vidite, sploh ni zapleten, zato ne predstavlja preveč zapletov.

Kot lahko vidite iz zgornje sheme, ki sem jo narisal, sem uporabil dva releja in linearni pogon. The barvne črte vidite, da predstavlja naslednje:

• Rdeča in črna: to so linearni aktuatorski kabli, ki bodo prišli do vsakega uporabljenega releja.
• Siva: na vsak rele ste priključili ozemljitev ali ozemljitev, kot vidite.
• Azul: gre za napajalnik Vin za rele, v tem primeru bo med 5v in 12v.
• Zelena: Vcc linije modula so povezane na 5v vaše plošče Arduino.
• Siva: tudi ozemljitev, priključena iz modula na Arduino GND.
• Vijolična in oranžna: so krmilne črte, ki bodo vodile do katerega koli zatiča Arduino za nadzor vrtenja. Lahko na primer preklopite na D8 in D9.

Kar zadeva primer izvorna koda za vaš Arduino IDE, skica za osnovno krmiljenje bi bila naslednja:

//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);
}

Ti spremenite kodo za nadzor in pozicioniranje bata v določenih položajih ali dodajanje več elementov ...