Benötigen Sie eine Feedback-Linearaktuator? Vielleicht auch nicht. Lesen Sie diesen Artikel, um herauszufinden, ob Sie etwas benötigen oder nicht.
Erstens benötigen Sie nur dann einen Linearaktuator mit Rückmeldung, wenn Sie eine Positionssteuerung mithilfe einer Art Steuerung benötigen. Wenn Sie den Aktuator nur benötigen, um von einem Punkt zum anderen zu gelangen, benötigen Sie wahrscheinlich keinen Feedback-Aktuator. Selbst wenn Sie eine Punkt-zu-Punkt-Steuerung des Aktuators benötigen, die nicht den gesamten Hub des Aktuators nutzt, benötigen Sie dennoch keine Rückmeldung, da eine Punkt-zu-Punkt-Steuerung mit erreicht werden kann externe Endschalter um das zu erreichen. Normalerweise benötigen Sie nur eine Rückmeldung, wenn Sie die genaue Position des Aktuators mithilfe eines externen Signals steuern möchten, oder wenn Sie die Position in der Mitte seines Hubs steuern möchten. Dieselbe Regel gilt auch für Mikroaktoren
Positionskontrolle erklärt
An dieser Stelle gehen wir also davon aus, dass Sie bereits entschieden haben, dass Sie ein gewisses Maß an Feedback benötigen. Lassen Sie uns nun näher darauf eingehen, was das wirklich bedeutet. Zunächst müssen Sie den Unterschied zwischen allen Feedback-Aktuatoren auf dem Markt verstehen. Dann sind Sie hier genau richtig. Es stehen eigentlich drei Haupt-Feedback-Technologien zur Verfügung. Firgelli verkauft alle drei Typen zusammen mit Controllern. Dieser Artikel hilft Ihnen, die Vor- und Nachteile jedes Typs zu verstehen, sodass Sie den für Ihre Anwendung am besten geeigneten Typ auswählen können. Dies kann ein wenig technisch werden, Sie können also gerne weitermachen und einfach die Zusammenfassungen für jeden Feedbacktyp lesen.
ARTEN DER AKTUATOR-FEEDBACK
Potentiometer-Feedback
A Potentiometer ist einfach eine sehr dünne Schicht aus Widerstandsmaterial wie Kohlenstoff oder Cermet, die auf ein Material gedruckt wurde. Diese Materialien bieten einen elektrischen Widerstand, dessen spezifischer Widerstand sehr linear ist und der durch Verwendung einer anderen Formulierung leicht geändert werden kann. Manche Potentiometer-Aktoren Verwenden Sie einen temperaturstabilen Widerstandsdraht. Andere Potentiometer bestehen aus leitfähigem Kunststoff.
Nehmen wir also an, Sie haben einen Aktuator mit 6 Zoll Hub und möchten eine 6 Zoll lange Kohlenstoffleitung betreiben. Die Aufgabe eines Potentiometers besteht darin, 12 V Gleichspannung (oder eine beliebige andere Spannung) durch diese Kohlenstoffspur zu leiten. Wenn Sie dann die Spannung an der Stelle ganz in der Nähe der Stelle messen würden, an der die Spannung angelegt wird, würden Sie einen Ausgang von etwa 12 V Gleichspannung ablesen.
Wenn Sie dann die Spannung auf halber Höhe der Leiterbahn messen, wäre die Spannung etwa halb so hoch. Je weiter man sich von der Stelle entfernt, an der die Spannung angelegt wird, desto niedriger ist die angezeigte Spannungsausgabe, bis sie schließlich fast Null ist. Kurz gesagt, das Ablesen der Spannung eines Widerstandsstreifens in Form eines Spannungsmesswerts hängt mit einer bestimmten Position zusammen.
Natürlich benötigen Sie noch eine Art Controller, um diese Position auslesen und Ihnen sinnvoll anzeigen zu können. Oder vielleicht möchten Sie diese Daten nur verwenden, um eine Position einem anderen Aktuator zuzuordnen. Beispiel: Wenn Sie zwei Antriebe gemeinsam mit der gleichen Geschwindigkeit betreiben möchten. In dieser Situation müssen Sie beide Positionen gleichzeitig lesen, sie abgleichen und dann die Geschwindigkeit der schnelleren Einheit anpassen, um sie mit der langsameren Einheit zu synchronisieren. Firgelli hat einen Controller entwickelt, der dies für Sie erledigt
Oben: Linear- und Drehpotentiometer
Vorteile:
Potentiometer gibt es schon seit Jahrzehnten. Es handelt sich um ein relativ stabiles Rückkopplungsgerät, das eine Positionsrückmeldung bietet, ohne dass eine Steuerung zunächst einen Referenzfahrtzyklus durchführen muss. Die Rückmeldungsdaten stehen in direktem Zusammenhang mit der Position und ein Verlust der Stromversorgung oder des Speichers des Controllers hat keinen Einfluss auf den Regelzyklus.
Ein weiterer Vorteil von Potentiometern besteht darin, dass Sie sie separat zu Ihrem System hinzufügen können, da diese Technologie nicht in den Aktuator eingebaut werden muss. Kasse FirgelliDie linearen Potentiometer finden Sie hier. Unsere linearen Potentiometer reichen bis zu 50 Zoll und Sie müssen nicht die volle Länge nutzen, damit sie in Ihrer Anwendung funktionieren. Bei internen Töpfen ist der Hub des Stellantriebs begrenzt, da sie Drehtöpfe verwenden, die sich nur um eine bestimmte Anzahl von Umdrehungen drehen können, bevor sie ihr Maximum erreichen. Aus diesem Grund bieten wir Lineartöpfe separat ohne Hubbegrenzung an.
Nachteile:
Mit der Zeit kann sich das Widerstandsmaterial abnutzen und während der Abnutzungsphase kann das Rückkopplungssignal unregelmäßig werden. Darüber hinaus wird das Rückkopplungssignal stark durch elektrisches Rauschen beeinflusst, das zu Verwirrung bei der Steuerung führen kann. Ihre Controller-Software muss in der Lage sein, Geräusche zu dämpfen. Ein weiterer Nachteil besteht darin, dass die Wiederholgenauigkeit von Potentiometer zu Potentiometer normalerweise nicht perfekt ist. Das bedeutet, dass zwei Potentiometer nicht genau die gleichen Ergebnisse liefern.
Ein weiterer großer Nachteil besteht darin, dass die Hublängen typischerweise begrenzt sind, da die Qualität des Signals umso schlechter wird, je länger eine Kohlenstoffspur auf einem Potentiometer aufgrund der Stabilität des Widerstandselements ist. Daher sind Potentiometer typischerweise auf Aktuatoren mit kleinerem Hub beschränkt.
Zusammenfassung:
Potentiometer-Feedback eignet sich für Anwendungen, bei denen Sie nicht möchten, dass ein Gerät jedes Mal, wenn Sie es einschalten, einen Referenzierungszyklus durchführt, wie dies bei einem Hall-Sensor oder einem optischen Sensor der Fall wäre. Der Controller erhält sofort die absolute Position.
Hall-Sensor-Feedback:
A Hall-Effekt-Sensor-Aktor ist nichts anderes als ein Magnetsensor. Eine runde Magnetscheibe ist im Getriebegehäuse des Linearaktuators installiert und der Hall-Sensor liefert einfach jedes Mal einen Spannungsimpuls, wenn sich der Magnet um 360 Grad dreht. Das rotierende Magnetfeld wird als Spannungsspitze abgelesen, die sehr wiederholbar ist. Das Ausgangssignal des Hall-Sensors ist einfach ein typischer 5-V-Impuls. Der Controller misst, wie viele dieser Impulse pro Zeitspanne gezählt werden, normalerweise in Millisekunden.
Da die Magnetscheibe irgendwo im Getriebe eingebaut ist, könnte sich der Magnet hunderte Male pro Sekunde drehen, und je öfter er sich dreht, desto höher ist die Auflösung. Dies hängt mit der Genauigkeit der Messung zusammen.
Nehmen wir an, Sie haben einen 24-Zoll-Hubantrieb. Und die Steuerung zählt über die gesamte Hublänge 1.000 Impulse. 1000/24 Zoll = 41,66 Impulse pro Zoll. Oder 1 Impuls pro 0,024 Zoll (0,60 mm). In dieser Situation haben Sie Kontrolle und Präzision bis auf 0,024 Zoll (0,60 mm) ohne Getriebespiel.
Es gibt zwei Arten von Hall-Sensoren, die Sie kennen müssen: gerichtete und ungerichtete. Dies ist sehr wichtig, da die meisten Hersteller von Linearantrieben ungerichtete Antriebe verkaufen, um Geld zu sparen. Das bedeutet, dass Ihre Steuerung nicht weiß, ob Ihr Linearantrieb ausfährt oder einfährt. Firgelli verkauft nur Richtungs-Hall-Sensoren, sodass Sie wissen, in welche Richtung Sie gehen, und das ist sehr wichtig.
Vorteile:
Hall-Effekt-Sensoren sind äußerst zuverlässig und bieten eine sehr gute Wiederholgenauigkeit und Positionskontrolle. Das Ausgangssignal ist ein stabiler digitaler Impuls, der es der Steuerung ermöglicht, eine genaue Positionsregelung sicherzustellen.
Nachteile:
Das Rückmeldungssignal eines Hall-Sensors ist lediglich ein digitaler Impuls und hat keinerlei Bezug zur Position. Es muss mitgeteilt werden, wo sich seine Null- oder Ausgangsposition befindet. Das bedeutet, dass die Steuerung zunächst eine Art Referenzierungszyklus durchlaufen muss. Dies geschieht normalerweise durch Zurückziehen des Linearaktuators zu seinem Startpunkt und dann beginnt die Steuerung ab diesem Punkt mit dem Zählen der Impulse. Dann muss der Aktuator jedoch vollständig ausgefahren werden, damit die Steuerung die Gesamtzahl der Impulse über die gesamte Hublänge zählen kann. An diesem Punkt liegen dann Ergebnisse vor, die für eine präzise Bewegung genutzt werden können.
Zusammenfassung:
Hall-Sensoren sind sehr genau und bieten eine sehr gute Auflösung und Präzision. Die Geräte sind mehr als in der Lage, die Position in sehr feinen Schritten zu steuern, und auch die Haltbarkeit ist ausgezeichnet. Wenn Ihre Anwendung bei jedem Einschalten einen „Homing-Zyklus“ akzeptieren kann, ist dies der richtige Weg.
Rückmeldung des optischen Sensors:
Optische Sensoraktoren funktionieren im Wesentlichen auf die gleiche Weise wie Hall-Sensoren – sie geben ein 5-V-Impulssignal aus. Anstelle einer Magnetscheibe verwendet das System jedoch eine kleine flache Scheibe mit Löchern oder Schlitzen. Der optische Sensor liest einfach die Anzahl der Schlitze oder Löcher, während sich die Scheibe dreht. Das bedeutet, dass eine einzelne Scheibe viele Schlitze/Löcher haben kann, um die Genauigkeit deutlich stärker zu erhöhen als ein Hall-Sensor.
Nehmen wir an, eine Scheibe hat zehn Schlitze oder Löcher und die Scheibe befindet sich an der gleichen Stelle im Aktuator wie die Magnetscheibe in einem Hall-Sensor-Aufbau. Die Auflösung ist jetzt um das Zehnfache höher, da statt einem nun zehn Impulse pro Umdrehung vorliegen. Die 1000 Impulse, die der Hall-Sensor gelesen hätte, sind also jetzt 10.000. Die Genauigkeit wird mit 10.000 / 24 Zoll = 416,66 Impulsen pro Zoll oder 1 Impuls pro 0,0024 Zoll (0,06 mm) berechnet.
Vorteile:
Optische Sensoren sind äußerst zuverlässig und bieten eine äußerst gute Wiederholbarkeit und Positionskontrolle. Das Ausgangssignal ist sehr gut ablesbar, mit einer sehr stabilen Rückmeldung.
Nachteile:
Wie beim Hall-Sensor hängt das Rückmeldungssignal eines optischen Sensors überhaupt nicht mit der Position zusammen, bis ihm mitgeteilt wurde, wo sich seine Null- oder Ausgangsposition befindet. Das bedeutet, dass die Steuerung zunächst eine Art Referenzierungszyklus durchlaufen muss. Dies geschieht normalerweise durch Zurückziehen des Linearaktuators zu seinem Startpunkt und dann beginnt die Steuerung ab diesem Punkt mit dem Zählen der Impulse. Dann muss der Aktuator jedoch vollständig ausgefahren werden, damit die Steuerung die Gesamtzahl der Impulse über die gesamte Hublänge zählen kann. An diesem Punkt liegen dann Ergebnisse vor, die für eine präzise Bewegung genutzt werden können.
Ein weiterer möglicher Nachteil besteht darin, dass es aufgrund der vielen Impulse pro Hubbewegung wichtig ist, dass Ihr Steuergerät die Impulse schnell genug lesen kann, da sonst Probleme auftreten.
Ein dritter Nachteil besteht darin, dass optische Sensoren die Richtung nicht kennen. Sie müssen die Polaritätsrichtung als Teil Ihres Systems programmieren. Ein DC Linearantrieb geht in jede Richtung, basierend auf der Polarität der +ve- und -ve-Drähte von der Stromversorgung, daher ist es nicht schwer, die Richtung auf dieser Grundlage zu bestimmen, aber es ist trotzdem ein zusätzlicher Schritt.
Zusammenfassung:
Optische Sensoren sind äußerst genau und bieten eine extrem hohe Auflösung und Genauigkeit. Die Geräte sind mehr als in der Lage, die Position in sehr feinen Schritten zu steuern, und auch die Haltbarkeit ist ausgezeichnet. Wenn Ihre Anwendung bei jedem Einschalten einen „Homing-Zyklus“ akzeptieren kann, ist dies der richtige Weg.
TIPPS ZUM KAUF EINES FEEDBACK-AKTORS
Achten Sie auf Nachahmer – direktional oder nicht
Wir haben dies im Abschnitt „Hall-Sensor“ ein wenig angesprochen, aber es ist wahrscheinlich unsere größte Beschwerde. Jemand kauft einen Hall-Sensor-Aktuator von jemand anderem, aber der Aktuator ist nutzlos, weil sein Controller einen zusätzlichen Sensor benötigt, um die Richtung zu bestimmen. Unsere Hall-Sensor-Aktuatoren sind bidirektional und verfügen daher über einen zusätzlichen Draht. Als Faustregel gilt: Wenn der Aktuator nicht über sechs Drähte verfügt (zwei für die Stromversorgung und vier für den Hall-Sensor), verfügt er nicht über eine Richtungserkennung. Seien Sie vorsichtig.
Wissen, welcher Potentiometertyp verwendet wird – bestimmt die Lebensdauer
Wie oben erwähnt besteht einer der Nachteile von Potentiometern darin, dass sich die Kohlenstoffspur mit der Zeit abnutzen kann. Wir verwenden ausschließlich Bourne’s Pots. Diese sind in der Elektronikindustrie als Rolls-Royce unter den Potentiometern bekannt und überdauern die Lebensdauer aller anderen Potentiometer, also machen Sie sich keine Sorgen.
Bestimmen Sie, warum Sie einen Feedback-Aktuator benötigen
Zu diesem Zeitpunkt müssen wir davon ausgehen, dass Sie bereits wissen, was ein Linearantrieb ist und wie er funktioniert. Wenn nicht, empfehlen wir Ihnen, unsere „Was ist ein Linearantrieb und wie funktioniert er??“ Papier. Als nächstes müssen Sie entscheiden, welche Art von Feedback Sie benötigen. Um dies festzustellen, müssen Sie sich fragen: Wofür benötigen Sie Feedback?
Es gibt nur zwei Hauptgründe, warum Sie einen Feedback-Aktuator benötigen:
Sie möchten zwei oder mehr Aktuatoren so steuern, dass sie mit der gleichen Geschwindigkeit laufen
Sie müssen die Position des Aktuators kennen, da Sie ihn an einen oder mehrere bestimmte Orte bewegen müssen
Der Grad der Präzision und des Controllers, den Sie verwenden, bestimmen wirklich, welchen Typ Sie verwenden. Für Controller verwenden die meisten Leute einen Arduino-Controller.
Zur automatisierten Ansteuerung von zwei oder mehr Antrieben mit gleicher Geschwindigkeit können Sie unsere nutzen Feedback-Aktuator-Controller. Es ist keine Programmierung erforderlich. Verdrahten Sie einfach die Aktoren mit der Steuerung und schon kann es losgehen. Diese Plug-and-Play-Controller sind einfach und leicht einzurichten.
