گزینه های بازخورد برای محرک های خطی

استفاده از بازخورد برای اطمینان از حرکات دقیق در هر پروژه اتوماسیون از بالابرهای رباتیک تا تلویزیون کلیدی است. اجرای صحیح بازخورد امکان کنترل دقیق حلقه بسته از شما را فراهم می کند محرک خطی؛ دیگر نیازی نیست که به صورت دستی بررسی کنید که محرک خطی شما به موقعیت مناسب رسیده است. از آنجا که به طور معمول از محرک های خطی برای جابجایی یک جسم از یک موقعیت به موقعیت دیگر استفاده می شود ، مهمترین بازخوردی که از محرک شما دریافت می شود 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. پتانسیومتر ، سنسورهای اثر سالن و حسگرهای نوری.

پتانسیومتر

پتانسیومتر مقاومت های متغیری هستند که وقتی از آنها در محرک های خطی استفاده می شود ، مقاومت آنها بر اساس موقعیت محرک تغییر می کند. پتانسیومترها از 3 پایه تشکیل شده است که در زیر نشان داده شده است ، پایه 1 ولتاژ ورودی است ، پایه 3 زمین است و پایه 2 مقاومت قابل تنظیم است. با اندازه گیری ولتاژ بین پایه 2 و زمین می توانید خروجی پتانسیومترها را بخوانید که با حرکت محرک تغییر می کند. به طور موثر این بازخورد را اجرا کنید، شما باید از نوعی کنترل کننده استفاده کنید ، مانند آردوینو، برای خواندن این مقدار موقعیتی هنگام حرکت محرک.

پتانسیومتر

یکی از بزرگترین نقاط قوت پتانسیومتر این است که نشانه ای از موقعیت مطلوب محرک خطی را فراهم می کند. به همین دلیل ، مدیریت این بازخورد در نرم افزار کنترل کننده بسیار آسان است ، زیرا شما می توانید قرائت خروجی فعلی را با قرائت خروجی از موقعیت مورد نظر خود مقایسه کنید. اگر سیستم خود را خاموش کنید هرگز نگران از دست دادن موقعیت محرک خود نخواهید بود زیرا مقاومت پتانسیومتر بدون در نظر گرفتن منبع تغذیه یا نبودن یکسان خواهد بود.

اشکال کمی در استفاده از پتانسیومتر برای بازخورد موضعی وجود دارد. یک اشکال این است که بازخورد پتانسیومتر می تواند تحت تأثیر نویز الکتریکی قرار گیرد و ممکن است شما برای رسیدن به نتایج پایدار نیاز به فیلتر کردن سیگنال داشته باشید. خروجی پتانسیومتر نیز به ولتاژ ورودی به پتانسیومتر وابسته است ، که ممکن است اطمینان از حرکت همزمان محرکهای خطی چندگانه را دشوار کند زیرا سیگنال خروجی به دلیل تغییرات جزئی در ولتاژ ورودی ممکن است کمی تغییر کند. همچنین ، پتانسیومترها به طور کلی نسبت به سایر گزینه های بازخورد نسبت به حرکات کوچکتر محرک خطی حساس نیستند و نتایج تکرار را دشوارتر می کنند.

سنسور اثر هال

سنسورهای اثر هال کار بر اساس اثر سالن که اثر یک میدان مغناطیسی برای تولید ولتاژ است. سنسورهای اثر هال می توانند یک خروجی دیجیتال یا خطی ایجاد کنند ، اما برای محرک های خطی ، آنها معمولاً از سنسورهای اثر سالن خروجی دیجیتال استفاده می کنند. وقتی این سنسورها یک میدان مغناطیسی را تشخیص دهند ، ولتاژی تولید می کنند که توسط یک کنترل کننده قابل خواندن است [1]. با استفاده از محرک های خطی ، این سنسورها به همراه دیسک مغناطیسی در داخل جعبه دنده محرک قرار می گیرند. با حرکت محرک خطی ، این دیسک مغناطیسی می چرخد ​​و از سنسور اثر هال عبور می کند که یک پالس ولتاژ تولید می کند. از این پالس ها می توان برای تعیین استفاده کرد چقدر محرک حرکت کرده است. به طور کلی ، محرک های خطی که از سنسورهای اثر سالن برای ارائه بازخورد موقعیتی استفاده می کنند ، پالس در اینچ پیموده شده را مشخص می کنند که می توانید برای تعیین میزان حرکت محرک استفاده کنید. به عنوان مثال ، اگر 6000 پالس را شناسایی کرده اید و محرک شما دارای پالس در هر اینچ 12000 پیموده است ، به این معنی است که محرک شما 0.5 اینچ حرکت کرده است.

 سنسور اثر هال از طریق: https://www.electronicdesign.com/technologies/components/article/21798142/understanding-resolution-in-optical-and-magnetic-encoders

مهمترین عیب استفاده از سنسور اثر هال برای بازخورد موقعیتی در مقایسه با پتانسیومتر این است که سنسورهای اثر هال یک موقعیت مطلق را اندازه گیری نمی کنند. در عوض آنها پالس هایی تولید می کنند که می توان آنها را شمرد تا مشخص شود که محرک چقدر حرکت کرده است ، که برای تعیین موقعیت مطلوب لازم است بدانید که محرک از کجا شروع می کند. این می تواند در نرم افزار کنترل کننده شما ، مانند Arduino ، با ذخیره موقعیت فعلی محرک و همیشه شروع محرک از یک موقعیت شناخته شده ، مانند کاملاً جمع شده ، برطرف شود. این ممکن است از شما بخواهد هر زمان که سیستم خود را روشن می کنید محرک را در این موقعیت شناخته شده قرار دهید.

قدرت استفاده از سنسور اثر هال برای بازخورد موقعیتی این است که در مقایسه با بازخورد پتانسیومتر وضوح بسیار بیشتری را ارائه می دهد. از آنجا که می تواند هزار پالس در هر اینچ حرکت داشته باشد ، حسگرهای اثر هال دقت و اطمینان را در موقعیت دهی محرک خطی شما فراهم می کنند. فرکانس پالس ها نیز براساس سرعت محرک خطی شما متفاوت خواهد بود ، به این معنی که می توانید از آنها برای اندازه گیری سرعت محرک خطی خود استفاده کنید. سنسورهای اثر هال همچنین توانایی بیشتری برای اطمینان از حرکت همزمان محرکهای خطی با هم دارند زیرا شمارش پالس دقیق تر از ولتاژ تغییر پتانسیومتر است. استفاده از ما کنترل کننده محرک FA-SYNC-X، حتی می توانید اطمینان حاصل کنید که محرک ها صرف نظر از بار ، به صورت یکپارچه حرکت می کنند.

سنسور نوری

سنسورهای نوری عملکردهایی که در محرکهای خطی استفاده می شوند (سنسورهای نوری دیگری نیز وجود دارد) عملکردی کاملاً مشابه سنسورهای اثر هال هستند ، با این تفاوت که آنها نور را با استفاده از یک دستگاه آشکارساز نوری تشخیص می دهند. سنسورهای نوری با عبور نور از یک LED یا منبع نور دیگر از طریق دیسک رمزگذار کار می کنند. این دیسک رمزگذار شکاف دارد تا نور به صورت دوره ای از آن عبور کند. در سمت دیگر دیسک دستگاه آشکارساز وجود دارد که هنگام عبور از شکافهای دیسک ، نور را تشخیص داده و یک سیگنال خروجی ایجاد می کند [3]. با حرکت محرک ، دیسک رمزگذار می چرخد ​​و نور توسط دستگاه آشکارساز نوری که یک پالس ولتاژ تولید می کند ، شناسایی می شود. از این پالس ها می توان به طور مشابه با پالس های سنسور اثر سالن برای تعیین استفاده کرد چقدر محرک حرکت کرده است. محرکهای خطی که از سنسورهای نوری برای بازخورد موقعیتی استفاده می کنند ، پالس در اینچ پیموده شده را نیز مشخص می کنند که می توانید برای تعیین میزان حرکت محرک استفاده کنید.

 سنسور نوری

حسگرهای نوری ، در مقایسه با پتانسیومترها ، دارای نقاط قوت و اشکال مشابه سنسورهای اثر هال هستند. آنها دقت و وضوح بیشتری دارند ، حتی بیشتر از سنسورهای اثر هال هستند و می توانند برای اندازه گیری سرعت محرک خطی استفاده شوند. آنها همچنین در اطمینان از حرکت محرک های خطی چندگانه شما به طور همزمان بهتر هستند و می توانند از سیستم استفاده کنند کنترل کننده محرک FA-SYNC-X. آنها همچنین موقعیت مطلق را اندازه گیری نمی کنند و در عوض برای تعیین میزان حرکت محرک شما باید پالس را بشمارید. شما همچنین باید از یک موقعیت شناخته شده شروع کنید زیرا برای پیگیری موقعیت مطلق باید موقعیت فعلی را در نرم افزار ذخیره کنید.

خلاصه

انتخاب شما از نوع بازخوردی که از خود می خواهید محرک خطی به آنچه احساس می کنید برای برنامه شما مهمتر است بستگی دارد. آیا به دقت بالایی نیاز دارید؟ محرک خطی با سنسور اثر نوری یا هال را انتخاب کنید. آیا نمی خواهید محرک خود را هر بار که روشن کنید تنظیم کنید؟ سپس با یک محرک خطی با پتانسیومتر حرکت کنید. آیا می خواهید چند محرک خطی را همزمان کنترل کنید؟ محرک خطی با سنسور اثر نوری یا هال را انتخاب کنید. آیا می خواهید بازخورد شما موقعیت مطلق را فراهم کند؟ با یک محرک خطی با پتانسیومتر بروید.

 

[1] موناری ، جی (ژوئن ، 2013) درک وضوح در رمزگذاران نوری و مغناطیسی. برگرفته از: https://www.electronicdesign.com/technologies/components/article/21798142/understanding-resolution-in-optical-and-magnetic-encoders

[2] Paschotta ، R. مقاله سنسورهای نوری. برگرفته از:https://www.rp-photonics.com/optical_sensors.html

Tags:

Share this article

Featured Collections

برای یافتن محرک مناسب به کمک نیاز دارید؟

ما محصولات خود را مهندس دقیق و تولید می کنیم تا قیمت مستقیم تولیدکنندگان را دریافت کنید. ما حمل و نقل همان روز و پشتیبانی مشتری آگاه را ارائه می دهیم. با استفاده از محاسبه گر محرک ما می توانید در انتخاب محرک مناسب برنامه خود کمک بگیرید.