¿Cómo se controla un actuador lineal con un Arduino?

¿Qué es un Arduino?

Arduino es una plataforma de creación de prototipos de electrónica de código abierto basada en hardware y software flexibles y fáciles de usar. Está destinado a proyectos de bricolaje, artistas, diseñadores, aficionados y cualquier persona interesada en crear proyectos interactivos. Los arduinos son placas de microcontroladores que contienen todo lo que necesita para interactuar fácilmente con el microcontrolador. Un microcontrolador es como una mini computadora para sistemas embebidos y el tipo de microcontrolador incluido dependerá del estilo de Arduino. Arduino va desde el más grande Arduino Mega a la mediana Arduino Uno al más pequeño Arduino Pro Mini. Las placas de diferentes tamaños proporcionarán un número creciente de pines de E / S y características adicionales y la más popular de estas placas es la Uno. Arduino también proporciona un IDE gratuito de código abierto para programar sus microcontroladores. El IDE de Arduino utiliza un lenguaje de programación fácil de entender y, debido a la popularidad de Arduino, puede encontrar muchos ejemplos útiles en línea que le ayudarán a codificar su aplicación específica. Si este es su primer proyecto Arduino, el Kit de Arduino le proporcionará todo lo que necesita, desde cables de puente hasta sensores y relés, e incluye Arduino Uno para comenzar.

¿Cómo se controla un actuador lineal con un Arduino?

¿Por qué utilizar un Arduino para controlar un actuador lineal?

Una de las mayores ventajas de usar un Arduino, o cualquier microcontrolador para el caso, para controlar un actuador lineal es que tienes un mayor control sobre tu actuador lineal. Los microcontroladores le permiten utilizar entradas más complejas de sensores u otros dispositivos para controlar su actuador lineal. Le permiten realizar cálculos en tiempo real para colocar su actuador en la posición ideal o implementar temporizadores para automatizar los cambios de posición de sus actuadores. Los microcontroladores también pueden recibir retroalimentación de sus actuadores para proporcionar un control de posición y velocidad más preciso, así como controlar más de un actuador a la vez. En pocas palabras, los microcontroladores le brindan mayor control y flexibilidad, y con el diseño fácil de usar de Arduino y su amplia popularidad, el nivel de complejidad adicional es mínimo.

Controlar un actuador lineal con un Arduino

No podrá conectar directamente su actuador lineal a un Arduino como puede hacerlo con un interruptor, ya que el voltaje de funcionamiento del Arduino es de solo 5 V y tiene límites de corriente muy pequeños. Deberá utilizar un componente intermedio para controlar el actuador lineal, lo que se puede hacer utilizando relés o un controlador de motor.

Relés

Como se discutio Aquí, relés son interruptores electromagnéticos que se controlan energizando y desenergizando una bobina para abrir y cerrar el interruptor. El Arduino se puede usar para controlar el relé energizando y desenergizando la bobina usando un pin de E / S. Dependiendo del tipo de relé que use, cambiará la cantidad de control que tiene sobre su actuador lineal, pero la interfaz con Arduino es bastante sencilla, solo energice la bobina con un pin de E / S. Deberá asegurarse de que el voltaje nominal de la bobina esté alrededor del voltaje de funcionamiento del Arduino (5V) o el Arduino no podrá energizar la bobina lo suficiente como para hacer que el interruptor se cierre.

Relé SPDT controlado con un Arduino

Arriba hay un ejemplo de una interfaz Arduino con una configuración de dos relés SPDT. En esta configuración, que se describe aquí, los dos relés se utilizan para cambiar la polaridad del voltaje al actuador lineal, así como para desconectar la alimentación del actuador. En el ejemplo de código que se muestra a continuación, Arduino energizará el relé superior para extender el actuador durante 2 segundos configurando el pin 7 en bajo, luego detendrá el actuador durante 2 segundos desactivando el relé superior configurando ambos pines en alto. Para retraer el actuador, el Arduino activará el segundo relé durante 2 segundos colocando el pin 8 en bajo, luego detendrá el actuador durante 2 segundos colocando nuevamente todos los pines en alto. Como este código está en la sección de bucle del programa, Arduino continuará repitiendo este código una y otra vez. Obviamente, podría implementar una solución de codificación más elegante para su aplicación, pero si está buscando aún más control, querrá usar un controlador de motor.

https://gist.github.com/OMikeGray/6bf644b6cda85bfe8c898ccd44ec6d78

Controlador de motor

UN conductor del motor es un diseño de circuito integrado específicamente para controlar motores de CC, que impulsan actuadores lineales de CC. Los controladores de motor comúnmente usan un puente en H para permitir el control de dirección y velocidad. Cómo conectar exactamente su Arduino a su controlador de motor dependerá del controlador de motor exacto, pero requerirá al menos dos pines de E / S para hacerlo y uno de ellos será una señal PWM. PWM o modulación por ancho de pulso es un método para variar una señal entre los valores de encendido y apagado para suministrar efectivamente un voltaje más bajo que el de operación. El controlador del motor puede usar esta señal para ajustar la velocidad a la que funciona el motor.

Arduino controlando un controlador de motor 

Arriba hay un ejemplo de nuestro Accionamiento por motor de CC de alta corriente interconectado con un Arduino. Para este controlador de motor, debe enviar dos señales PWM, una para extender el actuador y la otra para retraer. El PWM se da como un byte sin firmar, lo que significa que varía desde 0, sin voltaje, hasta 255, voltaje máximo (5V), que será proporcional a la velocidad del motor. Como PWM no es un valor binario, necesitamos usar los pines PWM del Arduino y usar la función de escritura analógica, como se ve en el siguiente ejemplo. Los pines PWM se indicarán en el Arduino con un ~ o simplemente se etiquetarán como pines PWM.

https://gist.github.com/OMikeGray/c4e0196704a4d62db5507ad8297708f4

En el ejemplo de código anterior, el Arduino extenderá el actuador a la velocidad máxima durante dos segundos enviando al controlador del motor los 5V completos del pin 10 al pin LPWM en el controlador del motor. Luego, el Arduino detiene el actuador al no enviar ninguna señal a ninguno de los pines de entrada del controlador del motor. El Arduino luego retrae el actuador a la mitad de la velocidad enviando la señal del controlador del motor que está medio encendido y medio apagado desde el pin 11 al pin RPWM en el controlador del motor. Luego detiene el actuador nuevamente. Como este código está en la sección de bucle del programa, Arduino continuará repitiendo este código una y otra vez. Una vez más, podría implementar una solución de codificación más elegante que se adapte a su aplicación, especialmente si agrega entradas para controlar su actuador. 

Agregar entradas

Una vez que pueda controlar su actuador con un Arduino, puede implementar entradas al Arduino para una mayor automatización y control. Estas entradas pueden ser interruptores, una amplia gama de sensores, o incluso la retroalimentación del propio actuador. Como existe una amplia gama de opciones para las entradas, la forma de implementarlas variará, pero hay algunos puntos generales que debe conocer. Si la entrada proporciona una entrada binaria, como un interruptor, querrá hacer uso de los pines digitales en el Arduino, que estarán etiquetados en la placa o en la hoja de datos, y hacer uso de la función digitalRead () en el IDE de Arduino. Si su dispositivo de entrada proporciona una señal analógica, deberá utilizar los pines analógicos, que estarán etiquetados en la placa o en la hoja de datos, y utilizar la función AnalogRead ().


 

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