استفاده از بازخورد برای اطمینان از حرکات دقیق در هر پروژه اتوماسیون از روباتیک تا آسانسور تلویزیون مهم است. اجرای مناسب بازخورد امکان کنترل دقیق حلقه بسته شما را فراهم می کند محرک خطی؛ دیگر نیازی به بررسی دستی نیست که محرک خطی شما به موقعیت مناسب برود. از آنجا که از محرک های خطی به طور معمول برای انتقال یک شی از یک موقعیت به موقعیت دیگر استفاده می شود ، مهمترین بازخورد برای دریافت از محرک شما موقعیت آن است. محرک های خطی که دارای بازخورد موقعیتی هستند ، به طور معمول موقعیت را با استفاده از یکی از 3 سنسور مختلف اندازه گیری می کنند. پتانسیلومترها ، سنسورهای اثر سالن و سنسورهای نوری.
پتانسیل سنج
پتانسیل سنج مقاومت های متغیر هستند که وقتی در محرک های خطی استفاده می شوند ، مقاومت آنها بر اساس موقعیت محرک تغییر می کند. پتانسیلومترها از 3 پین مطابق شکل زیر تشکیل می شوند ، پین 1 ولتاژ ورودی است ، پین 3 زمین و پین 2 مقاومت قابل تنظیم است. می توانید با اندازه گیری ولتاژ بین پین 2 و زمین ، خروجی پتانسیلومترها را بخوانید ، که با حرکت محرک تغییر می کند. به طور مؤثر این بازخورد را پیاده سازی کنید، شما باید از نوعی کنترلر مانند یک استفاده کنید سر و صدا، برای خواندن این مقدار موقعیتی با حرکت محرک.
یکی از بزرگترین نقاط قوت پتانسیلومتر این است که نشانگر موقعیت مطلق محرک خطی است. به همین دلیل ، این بازخورد می تواند در نرم افزار یک کنترلر بسیار آسان باشد زیرا می توانید خواندن خروجی فعلی را با خواندن خروجی موقعیت مورد نظر خود مقایسه کنید. اگر سیستم خود را خاموش کنید ، بدون در نظر گرفتن قدرت یا خیر ، هیچ وقت نگران از دست دادن موقعیت محرک خود نخواهید بود.
اشکالاتی در استفاده از پتانسیلومترها برای بازخورد موقعیتی وجود دارد. یک اشکال این است که بازخورد از پتانسیلومتر می تواند تحت تأثیر نویز الکتریکی قرار بگیرد و ممکن است شما را برای دستیابی به نتایج پایدار به شما نیاز داشته باشد. خروجی پتانسیلومتر نیز به ولتاژ ورودی به پتانسیلومتر بستگی دارد ، که ممکن است اطمینان از اینکه چندین محرک خطی به طور همزمان حرکت می کنند دشوار شود زیرا ممکن است سیگنال خروجی به دلیل تغییرات جزئی در ولتاژ ورودی کمی متفاوت باشد. همچنین ، پتانسیلومترها به طور کلی نسبت به سایر گزینه های بازخورد نسبت به حرکات کوچکتر محرک خطی حساس نیستند و نتایج قابل تکرار را دشوارتر می کنند.
سنسور اثر سالن
سنسورهای اثر سالن کار بر اساس اثر سالن که تأثیر میدان مغناطیسی برای تولید ولتاژ است. سنسورهای اثر هال می توانند یک خروجی دیجیتالی یا خطی را ارائه دهند ، اما برای محرک های خطی ، آنها به طور معمول از سنسورهای اثر تالار خروجی دیجیتال استفاده می کنند. هنگامی که این سنسورها یک میدان مغناطیسی را تشخیص می دهند ، ولتاژ تولید می کنند که توسط یک کنترلر قابل خواندن است [1]. با محرک های خطی ، این سنسورها در جعبه دنده محرک به همراه دیسک مغناطیسی قرار می گیرند. با حرکت محرک خطی ، این دیسک مغناطیسی می چرخد از سنسور اثر هال عبور می کند که پالس ولتاژ تولید می کند. از این پالس ها می توان برای تعیین استفاده کرد محرک تا کجا حرکت کرده استبشر به طور کلی ، محرک های خطی که از سنسورهای اثر سالن برای ارائه بازخورد موقعیتی استفاده می کنند ، پالس در هر اینچ سفر شده را مشخص می کنند که می توانید از آن استفاده کنید تا مشخص شود که محرک تا چه اندازه حرکت می کند. به عنوان مثال ، اگر 6000 پالس را تشخیص داده اید و محرک شما پالس در هر اینچ از 12000 دارد ، این بدان معنی است که محرک شما 0.5 اینچ حرکت کرده است.
نکته منفی استفاده از یک سنسور اثر هال برای بازخورد موقعیتی در مقایسه با پتانسیلومتر این است که سنسورهای اثر هال موقعیت مطلق را اندازه گیری نمی کنند. در عوض ، آنها پالس هایی را تولید می کنند که می توانند برای تعیین اینکه محرک تا چه اندازه جابجا شده است ، شمارش شود ، که شما را ملزم می کند بدانید که محرک از کجا شروع به تعیین موقعیت مطلق می کند. این امر می تواند در نرم افزار کنترل کننده شما ، مانند یک آردوینو ، با ذخیره موقعیت فعلی محرک و همیشه شروع محرک از یک موقعیت شناخته شده ، مانند کاملاً جمع شده ، غلبه کند. این ممکن است شما را مجبور به خانه بودن محرک به این موقعیت شناخته شده هر بار که سیستم خود را روشن می کنید.
قدرت استفاده از سنسور اثر هال برای بازخورد موقعیتی این است که وضوح بسیار بیشتری را در مقایسه با بازخورد از یک پتانسیلومتر ارائه می دهد. از آنجا که می توان 1000 پالس در هر اینچ حرکت وجود داشت ، سنسورهای اثر هال دقت و قابلیت اطمینان را در موقعیت یابی محرک خطی شما ارائه می دهند. پالس ها همچنین بر اساس سرعت محرک خطی شما در فرکانس متفاوت خواهند بود و این بدان معنی است که می توانید از آنها برای اندازه گیری سرعت محرک خطی خود استفاده کنید. سنسورهای اثر هال همچنین توانایی بیشتری برای اطمینان از جابجایی چندین محرک خطی به طور همزمان فراهم می کنند زیرا تعداد پالس دقیق تر از ولتاژ تغییر پتانسیلومتر است. استفاده از ما کنترل کننده محرک FA-SYNC-X، شما حتی می توانید اطمینان حاصل کنید که محرک ها بدون توجه به بار ، در یونیسون حرکت می کنند.
سنسور نوری
سنسورهای نوری عملکردی که در محرک های خطی (نوع دیگری از سنسورهای نوری وجود دارد) استفاده می شود بسیار شبیه به سنسورهای اثر هال است به جز اینکه نور را با استفاده از یک فوتودکتور تشخیص می دهند [2]. سنسورهای نوری با داشتن نور از LED یا برخی از منبع نور دیگر از طریق دیسک رمزگذار کار می کنند. این دیسک رمزگذار شکاف داده می شود تا نور به طور دوره ای از آن عبور کند. در طرف دیگر دیسک ، فوتودکتور است که هنگام عبور از شکافهای موجود در دیسک ، نور را تشخیص می دهد و سیگنال خروجی را ایجاد می کند [3]. با حرکت محرک ، دیسک رمزگذار می چرخد و نور توسط فوتودکتور که پالس ولتاژ تولید می کند ، تشخیص داده می شود. این پالس ها را می توان به طور مشابه با پالس های یک سنسور اثر سالن استفاده کرد تا تعیین کند محرک تا کجا حرکت کرده استبشر محرک های خطی که از سنسورهای نوری برای بازخورد موقعیتی استفاده می کنند ، پالس در هر اینچ سفر شده را نیز مشخص می کنند که می توانید از آن استفاده کنید تا مشخص شود که محرک تا چه اندازه حرکت می کند.
سنسورهای نوری ، در مقایسه با پتانسیلومترها ، از نقاط قوت و اشکالاتی مشابه با سنسورهای اثر هال برخوردار هستند. آنها از دقت و وضوح بیشتری برخوردار هستند ، حتی بیشتر از سنسورهای اثر هال ، و می توان برای اندازه گیری سرعت محرک خطی استفاده کرد. آنها همچنین در اطمینان از حرکت همزمان چندین محرک خطی شما بهتر هستند و می توانند از آنها استفاده کنند کنترل کننده محرک FA-SYNC-Xبشر آنها همچنین موقعیت مطلق را اندازه گیری نمی کنند و در عوض از شما می خواهند که پالس را حساب کنید تا مشخص شود که محرک شما تا چه اندازه حرکت کرده است. همچنین باید در یک موقعیت شناخته شده شروع کنید زیرا برای پیگیری موقعیت مطلق ، باید موقعیت فعلی را در نرم افزار ذخیره کنید.
خلاصه
انتخاب نوع بازخوردی که از خود می خواهید محرک خطی بستگی به آنچه احساس می کنید برای برنامه شما از اهمیت بیشتری برخوردار است. آیا به دقت بالایی نیاز دارید؟ یک محرک خطی با سنسور جلوه نوری یا سالن را انتخاب کنید. آیا نمی خواهید هر بار که آن را روشن کنید ، محرک خود را به موقعیت خانه تنظیم کنید؟ سپس با یک محرک خطی با پتانسیلومتر بروید. آیا می خواهید به طور همزمان چندین محرک خطی را کنترل کنید؟ یک محرک خطی با سنسور جلوه نوری یا سالن را انتخاب کنید. آیا می خواهید نظرات شما موقعیتی مطلق ارائه دهد؟ با یک محرک خطی با پتانسیلومتر بروید.
[1] موناری ، G. (ژوئن ، 2013) درک وضوح در رمزگذارهای نوری و مغناطیسیبشر برگرفته از: https://www.electronicdesign.com/technologies/components/article/21798142/understanding-resolution-in-optical-and-magnetic-encoders
[2] Paschotta ، R. مقاله در مورد سنسورهای نوری. برگرفته از:https://www.rp-photonics.com/optical_sensors.html
