Rückmeldungsoptionen für Linearantriebe

Die Verwendung von Feedback zur Sicherstellung präziser Bewegungen ist der Schlüssel für jedes Automatisierungsprojekt, vom Roboter bis zum TV-Lift. Die ordnungsgemäße Implementierung des Feedbacks ermöglicht eine genaue Regelung Ihres Feedbacks Linearantrieb;; Sie müssen nicht mehr manuell überprüfen, ob sich Ihr Linearantrieb in der richtigen Position befindet. Da Linearaktuatoren normalerweise verwendet werden, um ein Objekt von einer Position zur anderen zu bewegen, ist die Position die wichtigste Rückmeldung, die Sie von Ihrem Aktuator erhalten. Linearaktuatoren mit Positionsrückmeldung messen normalerweise die Position mit einem der drei verschiedenen Sensoren. Potentiometer, Hall-Effekt-Sensoren und optische Sensoren.

Potentiometer

Potentiometer sind variable Widerstände, deren Widerstand sich bei Verwendung in Linearantrieben je nach Position des Stellantriebs ändert. Potentiometer bestehen aus den 3 Pins, wie unten gezeigt, Pin 1 ist die Eingangsspannung, Pin 3 ist Masse und Pin 2 ist der einstellbare Widerstand. Sie können den Ausgang der Potentiometer ablesen, indem Sie die Spannung zwischen Pin 2 und Masse messen, die sich ändert, wenn sich der Aktuator bewegt. Zu effektiv Implementieren Sie dieses Feedbackmüssen Sie einen Controllertyp verwenden, z Arduino, um diesen Positionswert zu lesen, während sich der Aktuator bewegt.

Potentiometer

Eine der größten Stärken eines Potentiometers besteht darin, dass es die absolute Position des Linearantriebs anzeigt. Aus diesem Grund kann diese Rückmeldung in der Software eines Controllers recht einfach verarbeitet werden, da Sie einfach den aktuellen Ausgangswert mit dem Ausgangswert Ihrer gewünschten Position vergleichen können. Sie müssen sich auch nie Sorgen machen, dass Sie die Position Ihres Stellantriebs verlieren, wenn Sie Ihr System ausschalten, da der Widerstand des Potentiometers unabhängig von der Stromversorgung gleich ist oder nicht.

Die Verwendung von Potentiometern zur Positionsrückmeldung weist nur wenige Nachteile auf. Ein Nachteil ist, dass die Rückkopplung vom Potentiometer durch elektrisches Rauschen beeinflusst werden kann und Sie möglicherweise das Signal filtern müssen, um stabile Ergebnisse zu erzielen. Der Ausgang des Potentiometers hängt auch von der Eingangsspannung des Potentiometers ab, was es schwierig machen kann, sicherzustellen, dass sich mehrere Linearantriebe gleichzeitig bewegen, da das Ausgangssignal aufgrund geringfügiger Änderungen der Eingangsspannung geringfügig variieren kann. Außerdem sind Potentiometer im Vergleich zu anderen Rückkopplungsoptionen im Allgemeinen nicht so empfindlich gegenüber kleineren Bewegungen des Linearantriebs, was wiederholbare Ergebnisse schwieriger macht.

Hall-Effekt-Sensor

Hall-Effekt-Sensoren Arbeiten basierend auf dem Hall-Effekt, der die Wirkung eines Magnetfelds zur Erzeugung einer Spannung ist. Hall-Effekt-Sensoren können entweder einen digitalen oder einen linearen Ausgang liefern, aber für lineare Aktuatoren verwenden sie typischerweise Hall-Effekt-Sensoren mit digitalem Ausgang. Wenn diese Sensoren ein Magnetfeld erfassen, erzeugen sie eine Spannung, die von einer Steuerung gelesen werden kann [1]. Bei Linearantrieben sind diese Sensoren zusammen mit einer Magnetscheibe im Getriebe des Stellantriebs positioniert. Wenn sich der Linearantrieb bewegt, dreht sich diese Magnetscheibe am Hall-Effekt-Sensor vorbei, der einen Spannungsimpuls erzeugt. Diese Impulse können zur Bestimmung verwendet werden wie weit sich der Antrieb bewegt hat. Im Allgemeinen geben lineare Aktuatoren, die Hall-Effekt-Sensoren verwenden, um eine Positionsrückmeldung bereitzustellen, den Impuls pro Zoll an, mit dem Sie bestimmen können, wie weit sich der Aktuator bewegt. Wenn Sie beispielsweise 6000 Impulse erkannt haben und Ihr Stellantrieb einen Impuls pro Zoll von 12000 hat, bedeutet dies, dass sich Ihr Stellantrieb um 0,5 Zoll bewegt hat.

 Hall-Effekt-Sensor über: https://www.electronicdesign.com/technologies/components/article/21798142/understanding-resolution-in-optical-and-magnetic-encoders

Der Hauptnachteil der Verwendung eines Hall-Effekt-Sensors zur Positionsrückmeldung im Vergleich zu einem Potentiometer besteht darin, dass Hall-Effekt-Sensoren keine absolute Position messen. Stattdessen erzeugen sie Impulse, die gezählt werden können, um zu bestimmen, wie weit sich der Aktuator bewegt hat. Daher müssen Sie wissen, wo der Aktuator beginnt, die absolute Position zu bestimmen. Dies kann in der Software Ihrer Steuerung wie in einem Arduino überwunden werden, indem die aktuelle Position des Stellantriebs gespeichert und der Stellantrieb immer von einer bekannten Position aus gestartet wird, z. B. vollständig eingefahren. Dies kann erfordern, dass Sie den Stellantrieb bei jedem Einschalten Ihres Systems in diese bekannte Position bringen.

Die Stärke der Verwendung eines Hall-Effekt-Sensors für die Positionsrückmeldung besteht darin, dass er im Vergleich zur Rückmeldung eines Potentiometers eine viel höhere Auflösung bietet. Da es 1000 Impulse pro Zoll Bewegung geben kann, bieten Hall-Effekt-Sensoren eine Präzision und Zuverlässigkeit bei der Positionierung Ihres Linearantriebs. Die Frequenz der Impulse hängt auch von der Geschwindigkeit Ihres Linearantriebs ab, sodass Sie damit die Geschwindigkeit Ihres Linearantriebs messen können. Hall-Effekt-Sensoren bieten auch eine größere Möglichkeit, sicherzustellen, dass sich mehrere Linearantriebe gleichzeitig bewegen, da die Impulszahlen genauer sind als die sich ändernde Spannung des Potentiometers. Nutzen Sie unsere FA-SYNC-X AktorsteuerungSie können sogar sicherstellen, dass sich die Aktuatoren unabhängig von der Last im Gleichlauf bewegen.

Optischer Sensor

Optische Sensoren die in Linearaktuatoren verwendet werden (es gibt andere Arten von optischen Sensoren), funktionieren Hall-Effekt-Sensoren sehr ähnlich, außer dass sie Licht mit einem Fotodetektor erfassen [2]. Optische Sensoren arbeiten, indem Licht von einer LED oder einer anderen Lichtquelle durch eine Encoderscheibe geleitet wird. Diese Encoderscheibe ist geschlitzt, damit das Licht regelmäßig durch sie hindurchtreten kann. Auf der anderen Seite der Platte befindet sich der Fotodetektor, der das Licht erfasst, wenn es durch die Schlitze in der Platte läuft, und ein Ausgangssignal erzeugt [3]. Während sich der Aktuator bewegt, dreht sich die Codierscheibe und Licht wird vom Fotodetektor erfasst, der einen Spannungsimpuls erzeugt. Diese Impulse können ähnlich wie die Impulse eines Hall-Effekt-Sensors zur Bestimmung verwendet werden wie weit sich der Antrieb bewegt hat. Linearaktuatoren, die optische Sensoren für die Positionsrückmeldung verwenden, geben auch den Impuls pro Zoll an, mit dem Sie bestimmen können, wie weit sich der Aktuator bewegt.

 Optischer Sensor

Optische Sensoren haben wiederum ähnliche Stärken und Nachteile wie Hall-Effekt-Sensoren im Vergleich zu Potentiometern. Sie haben eine höhere Genauigkeit und Auflösung, sogar größer als Hall-Effekt-Sensoren, und können zur Messung der Geschwindigkeit des Linearantriebs verwendet werden. Sie sind auch besser in der Lage, sicherzustellen, dass sich mehrere Linearantriebe gleichzeitig bewegen, und können die FA-SYNC-X Aktorsteuerung. Sie messen auch nicht die absolute Position und erfordern stattdessen das Zählen des Impulses, um zu bestimmen, wie weit sich Ihr Aktuator bewegt hat. Sie müssen auch an einer bekannten Position beginnen, da Sie die aktuelle Position in der Software speichern müssen, um die absolute Position zu verfolgen.

Zusammenfassung

Ihre Wahl der Art des Feedbacks, das Sie von Ihrem wünschen Linearantrieb hängt davon ab, was Ihrer Meinung nach für Ihre Anwendung wichtiger ist. Benötigen Sie ein hohes Maß an Genauigkeit? Wählen Sie einen Linearantrieb mit optischem oder Hall-Effekt-Sensor. Möchten Sie Ihren Antrieb nicht jedes Mal, wenn Sie ihn einschalten, in eine Ausgangsposition bringen müssen? Dann gehen Sie mit einem Linearantrieb mit Potentiometer. Möchten Sie mehrere Linearantriebe gleichzeitig steuern? Wählen Sie einen Linearantrieb mit optischem oder Hall-Effekt-Sensor. Möchten Sie, dass Ihr Feedback eine absolute Position bietet? Gehen Sie mit einem Linearantrieb mit Potentiometer.

 

[1] Monari, G. (Juni 2013) Grundlegendes zur Auflösung in optischen und magnetischen Encodern. Abgerufen von: https://www.electronicdesign.com/technologies/components/article/21798142/understanding-resolution-in-optical-and-magnetic-encoders

[2] Paschotta, R. Artikel über optische Sensoren. Abgerufen von:https://www.rp-photonics.com/optical_sensors.html

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