Aktivizues linear për Arduino: mekatronikë për projektet tuaja

Mechatronics është një disiplinë që përzihet mekanika me elektronikën, duke qenë një degë multidisiplinare e inxhinierisë që mbështet në robotikë, elektronikë, informatikë, telekomunikacion, kontroll etj. Për të shkuar përtej projekteve elektronike DIY, dhe për të filluar eksperimentimin me projekte mekatronike, mund të filloni të integroni pajisje si motorët ose aktuatori linear për Arduino-n tuaj.

Kjo ju hap një botë e re e mundësive për prodhuesit. Në fakt, ky aktuator linear është më praktik me aftësinë për të kryer veprime të lëvizshme ose të ushtrojë forcë ndaj elementëve të tjerë. A doni të dini më shumë? Ne ju themi ...

Llojet e aktuatorëve linearë

Ekzistojnë disa lloje të aktuatorëve, megjithëse në këtë artikull do të përqendrohemi në atë që përdor një motor elektrik për të drejtuar kumarxhin. Por duhet ta dini se mund të ketë edhe lloje të tjerë:

• Hidraulikë: Ata përdorin një lloj lëngu për të lëvizur pistonin. Një shembull mund të jetë ai i shumë makinerive bujqësore ose ekskavatorëve, duke përdorur këto pistona dhe presionin e vajit për të lëvizur krahët e artikuluar, presat hidraulike, etj.
• elektrik: ata janë aktuatorë që përdorin një vidë të pafund të lëvizur nga një motor elektrik për të gjeneruar lëvizjen. Ekzistojnë edhe tip solenoid (elektromagnet), të cilët përdorin një fushë magnetike për të lëvizur pistonin ose kumëzën dhe një sustë për ta kthyer atë në pozicionin e tij origjinal kur ajo fushë nuk po ushtrohet. Një shembull praktik mund të jetë shembulli i fundit që unë paraqes në këtë artikull, ose edhe shumë të tjerë të robotikës, pajisjeve të zakonshme mekanike, etj.
• Goma: ata përdorin ajrin si një lëng, në vend të një lëngu si në rastin e hidraulikës. Një shembull i këtyre janë aktuatorët tipikë linearë që gjenden në punëtoritë e teknologjisë në disa qendra arsimore.

Qëllimi përfundimtar i kësaj pajisje është transformojnë një energji hidraulike, elektrike ose pneumatike në një shtytje lineare në këtë rast, duke ushtruar kështu forcë, shtytje, duke vepruar si rregullator, duke aktivizuar ndonjë mekanizëm tjetër, etj.

Rreth aktuatorit linear elektronik

Në thelb a aktuatori linear elektrik nganjëherë nuk është asgjë më shumë se një motor elektrik mund të jetë një NEMA siç është parë tashmë. Ky motor kthen boshtin e tij, dhe me anë të një kombinimi ingranazhesh ose zinxhirësh të dhëmbëzuar do të kthejë një vidë të pafund. Kjo vidë e pafund do të jetë përgjegjëse për rrëshqitjen e një pistoni ose shufre në një drejtim ose në një tjetër (në varësi të drejtimit të rrotullimit).

që kumarxhi do të jetë ai që shërben si nxitës për të shtyrë diçka, për të tërhequr diçka, për të ushtruar një forcë etj. Aplikimet janë mjaft të gjera. Siç mund ta shihni, është diçka mjaft e thjeshtë që nuk mban shumë mistere.

Këta aktuatorë linearë, ndryshe nga ata të tjerë jo linearë, kanë avantazhin e të qenit në gjendje të ushtrojnë forca të mëdha dhe zhvendosje të konsiderueshme (në varësi të modelit). Por për Arduino, ju keni disa modele që mund të shkojnë nga 20 në 150 Kgf (forcë kilogram ose kilopond), dhe zhvendosje prej 100 deri në 180 mm.

Si një disavantazh i madh është ai shpejtësia e zhvendosjesSepse duke ushtruar këto forca të mëdha, rrotat e zvogëlimit të kërkuara për të rritur çift rrotulluesin do të ulin shpejtësinë e zgjatjes dhe tërheqjes. Shpejtësitë prej 4 deri në 20 mm / s mund të jepen në modelet tipike. Kjo do të thotë që për të përfunduar të gjithë procesin linear mund të shkojë nga disa dhjetëra sekonda në disa minuta në rast se është më i gjatë dhe më i ngadaltë ...

pinout

El fiksoj i një aktuatori linear nuk mund të jetë më i thjeshtë. Ka dy kabllo përçues për të ushqyer motorin elektrik që integron, dhe asgjë më shumë se kaq. Prandaj, zero komplikime. E vetmja gjë për të mbajtur në mendje për të zgjatur ose tërhequr rrjedhin është që rrotullimi i motorit duhet të kthehet (polaritetin aktual).

Që të jetë e mundur ju mundeni përdorni një kontrollues të urës H si ai që përdoret për motorët me rrymë të drejtpërdrejtë. Ju mund të mendoni se dikush si ai ju shërben L298N, u ato të tjera parë, të tilla si TB6612FNG, etj. Por e vërteta është se asnjëri prej tyre nuk ka fuqi të mjaftueshme për këta aktivizues linearë (nëse janë të mëdhenj). Prandaj, kontrolluesi do të digjej.

Prandaj, ju mund të ndërtoni vetëm kontrollin tuaj të shpejtësisë duke përdorur tranzistorë si BJT ose MOSFET, madje stafetë gjendje e ngurte ...

Ku të blini një aktuator linear?

El çmim i aktuatorit linear do të varet kryesisht nga madhësia, shpejtësia, gjatësia dhe gjithashtu nga forca që ai mund të përballojë. Zakonisht mund t’i gjeni nga rreth 20 deri në 200 euro. Dhe do t'i gjeni lehtësisht në dyqane të specializuara elektronike ose në dyqane të tjera në internet si Amazon. Për shembull:

• Aktivizuesi solenoid i hartës ndihmuese i aftë të ushtrojë një forcë prej 400g dhe 4mm
• Aktivizues linear Justech DC 12V deri në 72 kg dhe udhëtim 150 mm
• Nuk u gjet asnjë produkt.
• Mbështetur në bregdet 12V deri në 300 mm dhe peshë 150 kg (vlerësuar për 50 mm)
• Nuk u gjet asnjë produkt.

Shumë prej këtyre produkteve janë të mbrojtur kundër pluhuri dhe spërkatjet nga certifikata IPX54. Dhe mbani në mend rekomandimet e prodhuesit, peshat e treguara nuk mbështeten gjithmonë për të gjitha gjatësitë e zgjatjes, në disa raste mbështetet vetëm një peshë e caktuar kufitare deri në një zgjatje të caktuar.

Integrimi me Arduino

Këto lloje të aktuatorëve mund të kenë përdorime të larmishme praktike nëse i integroni me bordin tuaj Arduino. Për ta bërë këtë, gjëja e parë që duhet të dini është mënyra në të cilën mundeni bëni diagramin e lidhjes me distinktivin tënd. Siç mund ta shihni, nuk është aspak e komplikuar, kështu që nuk paraqet shumë ndërlikime.

Siç mund ta shihni nga skema e mësipërme që kam vizatuar, unë kam përdorur dy stafetë dhe një aktuator linear. vija me ngjyra ju shihni se përfaqësojnë sa vijon:

• Kuq e zi: këto janë kabllot lineare të aktivizuesit që do të shkojnë te secili prej stafeve të përdorura.
• Gri: ju jeni lidhur me tokën ose GND në secilin prej stafeve siç mund ta shihni.
• Azul: shkon në furnizimin me energji Vin për stafetë, në këtë rast do të jetë midis 5v dhe 12v.
• E gjelbër: linjat Vcc të modulit janë të lidhura me 5v të bordit tuaj Arduino.
• Gri: gjithashtu terren, i lidhur nga moduli në Arduino GND.
• Vjollcë dhe portokalli: janë linjat e kontrollit që do të shkojnë në ndonjë nga kunjat Arduino për të kontrolluar rrotullimin. Për shembull, mund të shkoni te D8 dhe D9.

Sa për shembullin e kodi burimor për Arduino IDE-në tuaj, skica për kontrollin themelor do të ishte si më poshtë:

//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);
}

Ju mundeni modifikoni kodin të jeni në gjendje të kontrolloni dhe poziciononi kumarxhin në pozicione specifike nëse dëshironi, ose të shtoni më shumë elemente ...