Options de rétroaction pour les actionneurs linéaires

L'utilisation de la rétroaction pour garantir des mouvements précis est la clé de tout projet d'automatisation, du robot aux ascenseurs TV. Une mise en œuvre correcte de la rétroaction permet un contrôle précis en boucle fermée de votre actionneur linéaire; Vous n'avez plus besoin de vérifier manuellement que votre actionneur linéaire se trouve dans la bonne position. Comme les actionneurs linéaires sont généralement utilisés pour déplacer un objet d'une position à une autre, le retour d'information le plus important à recevoir de votre actionneur est sa position. Les actionneurs linéaires qui ont une rétroaction de position mesurent généralement la position en utilisant l'un des 3 capteurs différents; potentiomètres, capteurs à effet Hall et capteurs optiques.

Potentiomètres

Potentiomètres sont des résistances variables qui, lorsqu'elles sont utilisées dans des actionneurs linéaires, leur résistance change en fonction de la position de l'actionneur. Les potentiomètres seront constitués des 3 broches comme indiqué ci-dessous, la broche 1 est la tension d'entrée, la broche 3 est la masse et la broche 2 est la résistance réglable. Vous pouvez lire la sortie des potentiomètres en mesurant la tension entre la broche 2 et la masse, qui changera lorsque l'actionneur se déplace. Pour efficacement mettre en œuvre ce feedback, vous devrez utiliser un type de contrôleur, comme un Arduino, pour lire cette valeur de position lorsque l'actionneur se déplace.

Potentiomètre

L'un des plus grands atouts d'un potentiomètre est qu'il fournit une indication de la position absolue de l'actionneur linéaire. Pour cette raison, cette rétroaction peut être assez facile à gérer dans le logiciel d'un contrôleur car vous pouvez simplement comparer la lecture de sortie actuelle à la lecture de sortie de la position souhaitée. Vous n'aurez jamais non plus à vous soucier de perdre la position de votre actionneur si vous éteignez votre système car la résistance du potentiomètre sera la même, qu'il soit alimenté ou non.

Il y a peu d'inconvénients à utiliser des potentiomètres pour le retour de position. Un inconvénient est que la rétroaction du potentiomètre peut être affectée par le bruit électrique et peut vous obliger à filtrer le signal pour obtenir des résultats stables. La sortie du potentiomètre dépend également de la tension d'entrée du potentiomètre, ce qui peut rendre difficile le déplacement simultané de plusieurs actionneurs linéaires car le signal de sortie peut varier légèrement en raison de légères modifications de la tension d'entrée. De plus, les potentiomètres ne seront généralement pas aussi sensibles aux petits mouvements de l’actionneur linéaire, par rapport aux autres options de rétroaction, ce qui rend les résultats reproductibles plus difficiles.

Capteur à effet Hall

Capteurs à effet Hall travail basé sur l'effet Hall qui est l'effet d'un champ magnétique pour produire une tension. Les capteurs à effet Hall peuvent fournir une sortie numérique ou linéaire, mais pour les actionneurs linéaires, ils utilisent généralement des capteurs à effet Hall à sortie numérique. Lorsque ces capteurs détectent un champ magnétique, ils produisent une tension qui peut être lue par un contrôleur [1]. Avec les actionneurs linéaires, ces capteurs sont positionnés à l'intérieur de la boîte de vitesses de l'actionneur avec un disque magnétique. Lorsque l'actionneur linéaire se déplace, ce disque magnétique tourne en passant devant le capteur à effet Hall qui produit une impulsion de tension. Ces impulsions peuvent être utilisées pour déterminer jusqu'où l'actionneur s'est déplacé. En règle générale, les actionneurs linéaires qui utilisent des capteurs à effet Hall pour fournir un retour de position spécifieront l'impulsion par pouce parcourue que vous pouvez utiliser pour déterminer la distance de déplacement de l'actionneur. Par exemple, si vous avez détecté 6000 impulsions et que votre actionneur a une impulsion par pouce parcourue de 12000, cela signifie que votre actionneur s'est déplacé de 0,5 pouce.

 Capteur à effet Hall via: https://www.electronicdesign.com/technologies/components/article/21798142/understanding-resolution-in-optical-and-magnetic-encoders

Le principal inconvénient de l'utilisation d'un capteur à effet Hall pour le retour de position par rapport à un potentiomètre est que les capteurs à effet Hall ne mesurent pas une position absolue. Au lieu de cela, ils produisent des impulsions qui peuvent être comptées pour déterminer la distance parcourue par l'actionneur, ce qui vous oblige à savoir où l'actionneur commence pour déterminer la position absolue. Cela peut être surmonté dans le logiciel de votre contrôleur, comme dans un Arduino, en stockant la position actuelle de l'actionneur et en démarrant toujours l'actionneur à partir d'une position connue, comme complètement rétracté. Cela peut vous obliger à ramener l'actionneur dans cette position connue chaque fois que vous allumez votre système.

La force de l'utilisation d'un capteur à effet Hall pour le retour de position est qu'il offre une résolution bien supérieure par rapport au retour d'un potentiomètre. Comme il peut y avoir des milliers d'impulsions par pouce de mouvement, les capteurs à effet Hall offrent une précision et une fiabilité dans le positionnement de votre actionneur linéaire. Les impulsions varieront également en fréquence en fonction de la vitesse de votre actionneur linéaire, ce qui signifie que vous pouvez les utiliser pour mesurer la vitesse de votre actionneur linéaire. Les capteurs à effet Hall offrent également une plus grande capacité à garantir que plusieurs actionneurs linéaires se déplacent simultanément car les comptages d'impulsions sont plus précis que la tension changeante du potentiomètre. En utilisant notre Contrôleur d'actionneur FA-SYNC-X, vous pouvez même vous assurer que les actionneurs se déplacent à l'unisson quelle que soit la charge.

Capteur optique

Capteurs optiques qui sont utilisés dans les actionneurs linéaires (il existe d'autres types de capteurs optiques) fonctionnent de manière très similaire aux capteurs à effet Hall, sauf qu'ils détectent la lumière à l'aide d'un photodétecteur [2]. Les capteurs optiques fonctionnent en faisant passer la lumière d'une LED ou d'une autre source lumineuse à travers un disque codeur. Ce disque encodeur est fendu pour permettre à la lumière de le traverser périodiquement. De l'autre côté du disque se trouve le photodétecteur, qui détecte la lumière lorsqu'elle passe à travers les fentes du disque et crée un signal de sortie [3]. Lorsque l'actionneur se déplace, le disque codeur tourne et la lumière est détectée par le photodétecteur qui produit une impulsion de tension. Ces impulsions peuvent être utilisées de la même manière que les impulsions d'un capteur à effet Hall pour déterminer jusqu'où l'actionneur s'est déplacé. Les actionneurs linéaires qui utilisent des capteurs optiques pour le retour de position spécifieront également l'impulsion par pouce parcourue que vous pouvez utiliser pour déterminer la distance de déplacement de l'actionneur.

 Capteur optique

Les capteurs optiques, encore une fois, ont des avantages et des inconvénients similaires aux capteurs à effet Hall par rapport aux potentiomètres. Ils ont une précision et une résolution supérieures, même supérieures aux capteurs à effet Hall, et peuvent être utilisés pour mesurer la vitesse de l'actionneur linéaire. Ils sont également meilleurs pour assurer que vos multiples actionneurs linéaires se déplacent simultanément et peuvent utiliser le Contrôleur d'actionneur FA-SYNC-X. Ils ne mesurent pas non plus la position absolue et vous obligent à compter les impulsions pour déterminer la distance parcourue par votre actionneur. Vous devrez également commencer à une position connue car vous devrez enregistrer la position actuelle dans le logiciel pour garder une trace de la position absolue.

Sommaire

Votre choix du type de commentaires que vous souhaitez actionneur linéaire dépendra de ce que vous pensez être le plus important pour votre application. Avez-vous besoin d'un haut niveau de précision? Choisissez un actionneur linéaire avec capteur optique ou à effet Hall. Vous ne souhaitez pas avoir à régler votre actionneur sur une position d'origine à chaque fois que vous l'allumez? Allez ensuite avec un actionneur linéaire avec un potentiomètre. Voulez-vous contrôler simultanément plusieurs actionneurs linéaires? Choisissez un actionneur linéaire avec capteur optique ou à effet Hall. Souhaitez-vous que vos commentaires fournissent une position absolue? Aller avec un actionneur linéaire avec un potentiomètre.

 

[1] Monari, G. (juin 2013) Comprendre la résolution des encodeurs optiques et magnétiques. Récupéré de: https://www.electronicdesign.com/technologies/components/article/21798142/understanding-resolution-in-optical-and-magnetic-encoders

[2] Paschotta, R. Article sur les capteurs optiques. Récupéré de:https://www.rp-photonics.com/optical_sensors.html

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