بازخورد پتانسیومتر از یک محرک خطی همراه با فیلم

پتانسیومتر

پتانسیومترها ، که مقاومت های متغیری هستند ، در محرک های خطی استفاده می شود تا بازخورد موضعی را در مورد چگونگی تغییر مقاومت آنها ارائه دهد. محرک های خطی که از پتانسیومتر برای بازخورد استفاده می کنند ، مانند ما محرک خطی بازخورد، شامل 3 سیم اضافی مانند شکل زیر است ، سیم 1 برای ولتاژ ورودی ، سیم 2 است متغیر مقاومت ، و سیم 3 برای زمین است. با اندازه گیری ولتاژ بین سیم 2 ، خروجی و زمین می توانید خروجی پتانسیومترها را بخوانید ، که نشانه ای از موقعیت مطلوب محرک خطی است. برای استفاده از این بازخورد ، باید از نوعی میکروکنترلر استفاده کنید ، مانند آردوینو، برای خواندن این مقدار موقعیتی هنگام حرکت محرک.

سیم کشی پتانسیومتر

بازخورد موقعیتی از یک پتانسیومتر

با تغییر مقاومت متغیر پتانسیومتر با حرکت محرک خطی ، اختلاف ولتاژ بین سیم 2 و زمین تغییر می کند. به همین دلیل ، به راحتی می توان بازخورد را در نرم افزار کنترل کننده مانند آردوینو کنترل کرد ، زیرا می توانید ولتاژ خروجی سیم 2 را با زمین مقایسه کنید. با استفاده از آردوینو ، این کار با استفاده از آنالوگ در پین میکروکنترلر و استفاده از تابع analogRead () برای خواندن ولتاژ از سیم انجام می شود. نمونه ای از نحوه اتصال آردوینو به یک محرک خطی با بازخورد پتانسیومتر نشان داده شده است در زیر

 

آنالوگ در پین های آردوینو مبدل های آنالوگ به دیجیتال (ADC) هستند ، که ولتاژ آنالوگ روی سیم 2 را به مقدار 10 بیتی ADC تبدیل می کنند که بین 0 تا 1023 خواهد بود. مقدار ADC 10 بیتی به معنای تبدیل مبدل سیگنال آنالوگ به مقادیر مشخص 2 ^ 10 یا 1024 از 0 تا 1023 متغیر است. همه میکروکنترلرها 10 بیتی ADC نیستند ، بعضی از آنها 8 بیتی یا 16 بیتی هستند و هرچه تعداد بیت ها بیشتر باشد ، وضوح ADC بیشتر است. هنگامی که سیگنال آنالوگ را به یک مقدار دیجیتالی تبدیل کردید ، برای تعیین مقدار موقعیت از نظر طول ضربه ، مانند اینچ ، باید محدوده دقیق آنالوگ محرک خاص خود را پیدا کنید زیرا ممکن است از 0 تا 1023. این به دلیل گیربکس درون محرک است که از چرخش کامل پتانسیومتر در حد مجاز جلوگیری می کند و به این معنی است که شما باید این دامنه را به صورت دستی تعیین کنید. برای مثال کدگذاری زیر ، محرک خطی بازخورد طول 4 " مقدار آنالوگ 44 در 0 "و مقدار آنالوگ 951 در 4" داشت. با استفاده از این مقادیر ، می توانید از نسبت ها برای تعیین مقدار طول سکته مغزی مانند زیر استفاده کنید:

فرمول نسبت

این را می توان به Stroke Length = 0.00441 * (مقدار آنالوگ - 44) ساده کرد ، مانند مثال کدگذاری زیر. اینکه چند بار این مقدار آنالوگ را در کد میکروکنترلر خود می خوانید ، نکته مهم دیگر است. در مثال کد زیر ، آردوینو پتانسیومتر را می خواند و تا زمانی که محرک در حال حرکت است ، مقدار موقعیت را به روز می کند. اما شما همچنین می توانید از تایمرهای داخلی برای به روزرسانی مقدار موقعیت در یک بازه زمانی مشخص استفاده کنید یا می توانید عملکرد خواندن پتانسیومتر را در داخل حلقه اصلی کد قرار دهید و به طور مداوم مقدار موقعیت را به روز کنید. اگر بخواهید از کنترل کننده خود برای انجام چندین عملکرد فردی استفاده کنید ، مورد دوم توصیه نمی شود.

https://gist.github.com/OMikeGray/4dec9e075a8fe41efaea001fa1e98d70

مقابله با سر و صدای برق

یک اشکال از بازخورد پتانسیومتر این است که می تواند تحت تأثیر صدای الکتریکی قرار گیرد و ممکن است ارزش موقعیتی شما را ناپایدار کند. یکی از راه های غلبه بر این مسئله استفاده از فیلتر دیجیتال برای حذف نویز الکتریکی و دستیابی به نتایج پایدار است. تعداد کمی از فیلترها وجود دارند که می توانند از فیلترهای نمایی گرفته تا فیلترهای با گذر زیاد و باند گذر استفاده شوند که هرکدام مزایای خاص خود را دارند ، اما برای بسیاری از برنامه های دارای محرک خطی ، صرفاً استفاده از میانگین در حال اجرا از مقدار موقعیتی مثر خواهد بود. میانگین در حال اجرا به سادگی میانگین آخرین مقدار X برای اندازه گیری صاف سیگنال ورودی است. تعداد دقیق اندازه گیری هایی که می خواهید به طور متوسط ​​انجام دهید به برنامه شما بستگی دارد و ممکن است لازم باشد که با این تعداد بازی کنید تا مشخص شود بهترین نتیجه را دارد. چند نکته که باید از آنها آگاه باشید ، اگر اندازه گیری شما در حد متوسط ​​کم باشد ، سیگنال شما همچنان پر سر و صدا خواهد بود ، اما اگر اندازه گیری شما زیاد باشد ، نتایج شما بسیار عقب تر از موقعیت واقعی محرک است تا قابل استفاده باشد. این یافتن تعادل بین اندازه گیری های بسیار کم و زیاد است که باعث می شود فیلتر شما مثر باشد. در زیر یک نمودار نشان داده شده است که تأثیر یک فیلتر متوسط ​​در حال اجرا در مقابل سیگنال ورودی واقعی را نشان می دهد.

فیلتر در مقابل سیگنال فیلتر نشده

کدی که برای اجرای میانگین در حال اجرا استفاده می شود در زیر نشان داده شده است ، از آن به طور متوسط ​​3 اندازه گیری برای صاف کردن سیگنال ورودی استفاده می شود. سه اندازه گیری انتخاب شده است زیرا در سیگنال ورودی واقعی نویز زیادی وجود ندارد ، بنابراین برای صاف کردن مقدار فقط چند اندازه گیری لازم بود. اگر نویز بیشتری در سیگنال ورودی وجود داشته باشد ، تعداد بیشتری از اندازه گیری ها مورد نیاز است. در شرایطی که اجزای القایی زیادی وجود دارد (به عنوان مثال موتورها) نویز الکتریکی بسیار بزرگتر خواهد بود.

https://gist.github.com/OMikeGray/b13f156c080a100a89e5bbd541d0565e

استفاده از بازخورد برای اتوماسیون

نکته مهم در مورد اجرای بازخورد برای طراحی شما این است که به شما امکان می دهد یک سیستم خودکار ایجاد کنید که می داند برای یک ورودی مشخص کجا باشد. برای استفاده از بازخورد پتانسیومتر در یک سیستم خودکار می توانید به سادگی میل طولانی خود را از محرک خطی خود با موقعیت واقعی که توسط پتانسیومتر داده شده مقایسه کنید. سپس به سادگی باید به محرک خود بگویید که متناسب با آن گسترش یابد یا جمع شود. اگرچه استفاده از بازخورد پتانسیومتر در یک سیستم خودکار دارای چند مسئله است که ممکن است لازم باشد برطرف شوید. یکی مسئله نویز الکتریکی است که در بالا مورد بحث قرار گرفت ، دیگری این است که می توان به نتایج قابل تکرار دست یافت. از آنجا که پتانسیومترها به طور کلی نسبت به سایر گزینه های بازخورد نسبت به حرکات کوچکتر محرک خطی حساس نیستند ، این امر دستیابی به نتایج تکرار دقیق را دشوارتر می کند. در عمل ، این بدان معنی است که در اطراف موقعیت مورد نظر خود یک حاشیه خطا خواهید داشت ، که ممکن است برای برنامه مورد نظر شما قابل قبول باشد. اگر به موقعیت یابی بسیار دقیق نیاز ندارید یا برای اتوماسیون سیستم خود سوئیچ دستی را با میکروکنترلر جایگزین می کنید ، بازخورد موقعیتی از یک پتانسیومتر برای شما دقیق خواهد بود. اگر از محرک خطی خود به موقعیت یابی دقیق احتیاج دارید ، شاید لازم باشد که این مسئله را در نظر بگیرید گزینه های بازخورد دیگر برای محرک خطی خود یا اضافه کردن اجزای اضافی برای ارائه نتایج قابل اطمینان تر. این اجزا شامل سنسورها یا سوئیچ های محدود خارجی که ممکن است شاخص بهتری برای موقعیت مطلوب به شما بدهد.

عدم توانایی برای دستیابی به نتایج قابل تکرار نیز مسئله ای است که شما چندین محرک خطی را کنترل می کنید. از آنجا که سیگنال خروجی پتانسیومتر به راحتی تحت تأثیر نویز الکتریکی ، از جمله نویز الکتریکی سایر محرک ها قرار می گیرد و به ولتاژ ورودی به پتانسیومتر وابسته است ، اطمینان از حرکت همزمان محرک های خطی متعدد می تواند چالش برانگیز باشد. استفاده از فیلترهای دیجیتال ، تضمین ولتاژ ورودی پایدار به پتانسیومتر و فرار سیم های سیگنال خروجی از سایر اجزای القایی ، همگی به اطمینان از نتایج تکرارپذیرتر کمک می کنند. اگرچه ، اگر می خواهید چندین محرک را به طور همزمان اجرا کنید ، بهتر است این موارد را بررسی کنید گزینه های بازخورد دیگر برای عمل کننده های خطی.

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.