Cara Menyinkronkan Dua Aktuator Linear menggunakan Arduino

Gerakan sinkron antara aktuator linier mutliple dapat menjadi vital bagi keberhasilan beberapa aplikasi pelanggan, salah satunya adalah dua aktuator linier yang membuka pintu jebakan. Untuk mencapai ini, kami merekomendasikan menggunakan Firgelli khusus kotak kontrol sinkron FA-SYNC-2 dan FA-SYNC-4. Namun beberapa DIYer dan peretas lebih memilih kebebasan yang ditawarkan mikrokontroler seperti Arduino dan lebih suka menulis program kontrol sinkron mereka sendiri. Tutorial ini bertujuan untuk memberikan gambaran umum tentang bagaimana mencapai ini dengan menggunakan Aktuator linier Seri Optik.

Kata pengantar

Tutorial ini bukanlah perawatan ketat dari langkah-langkah yang diperlukan untuk mencapai kontrol sinkron dengan Arduino, melainkan gambaran umum yang luas untuk membantu Anda menulis program kustom Anda sendiri. Tutorial ini maju dan mengasumsikan Anda sudah terbiasa dengan perangkat keras Arduino, perangkat lunak, dan idealnya memiliki pengalaman dengan sinyal modulasi lebar pulsa (PWM), rutin layanan interupsi (ISR), debouncing sensor, dan pengkode motor. Contoh yang diberikan dalam tutorial ini adalah pengontrol proporsional primitif. Banyak perbaikan dapat diimplementasikan pada contoh berikut termasuk, namun tidak terbatas pada: mengimplementasikan loop kontrol PID dan penskalaan ke lebih dari dua aktuator linier. Perlu diketahui bahwa kami tidak memiliki sumber daya untuk memberikan dukungan teknis untuk aplikasi Arduino dan tidak akan men-debug, mengedit, memberikan kode atau diagram pengkabelan di luar tutorial yang tersedia untuk umum ini.

Ikhtisar Kontrol Sinkron

Kontrol sinkron dicapai dengan membandingkan panjang dua aktuator linier dan menyesuaikan kecepatan secara proporsional; jika satu aktuator mulai bergerak lebih cepat dari yang lain, kami akan memperlambatnya. Kita dapat membaca posisi aktuator linier melalui encoder optik bawaan. Encoder optik adalah disk plastik kecil dengan 10 lubang di dalamnya yang terhubung ke motor DC sehingga saat motor berputar, disk plastik juga ikut berputar. Sebuah LED infra merah diarahkan ke piringan plastik sehingga saat itu berputar cahaya dengan baik ditransmisikan melalui lubang pada piringan optik atau diblokir oleh plastik piringan. Sensor infra merah di sisi lain dari disk mendeteksi ketika cahaya dipancarkan melalui lubang dan mengeluarkan sinyal gelombang persegi. Dengan menghitung jumlah pulsa yang dideteksi oleh penerima, kita dapat menghitung RPM motor dan jarak yang ditempuh oleh aktuator linier. Aktuator linier optik 35lb memiliki 50 (+/- 5) pulsa optik per inci perjalanan sedangkan aktuator 200lb dan 400lb keduanya memiliki 100 (+/- 5) pulsa per inci. Dengan membandingkan seberapa jauh setiap aktuator linier memanjang, kita dapat menyesuaikan kecepatan kedua aktuator secara proporsional sehingga keduanya selalu berada pada panjang yang sama saat memanjang.

Komponen yang Diperlukan

Diagram pengkabelan

Cara Menyinkronkan Dua Aktuator Linear menggunakan Arduino

Buat koneksi kabel di atas. Selalu periksa warna kabel yang keluar dari aktuator linier karena konvensi pewarnaan dapat berubah dari apa yang ditunjukkan pada diagram di atas.

    Tutorial Cepat

    Jika Anda hanya ingin dua aktuator linier Anda bergerak secara sinkron, cukup ikuti langkah-langkah berikut:

    • Buat koneksi seperti yang ditunjukkan pada diagram pengkabelan.
    • Unggah dan jalankan program pertama, di bawah ini.
    • Salin dua nilai yang dihasilkan oleh program ini ke baris 23 dari program kedua, di bawah ini.
    • Unggah dan jalankan program kedua.
    • Sempurnakan sistem Anda dengan memvariasikan variabel K_p (baris 37, program kedua). Hal ini paling mudah dilakukan dengan memasang potensiometer ke pin analog A0 dan memodifikasi kode untuk membaca potensiometer dan menggunakan fungsi map (): K_p = map (analogRead (A0), 0, 1023, 0, 20000);

    Sisa dari tutorial ini akan membahas lebih detail beberapa fitur utama dari program. Sekali lagi kami tegaskan bahwa ini bukan tutorial lengkap, melainkan gambaran umum tentang hal-hal yang perlu dipertimbangkan saat membuat program Anda sendiri.

    Gambaran Umum Program Kalibrasi

    Sebelum kontrol sinkron dapat dicapai, pertama-tama kita harus mengkalibrasi sistem. Ini melibatkan penghitungan jumlah pulsa per siklus aktuasi karena seperti yang dinyatakan dalam spesifikasi produk, terdapat toleransi (+/- 5) pulsa per inci perjalanan. Unggah dan jalankan program di bawah ini. Program ini akan menarik kembali aktuator sepenuhnya (baris 53) dan menyetel variabel penghitung pulsa optik ke nol, kemudian akan diperpanjang sepenuhnya dan ditarik sepenuhnya (baris 63 dan 74, masing-masing). Selama siklus aktuasi ini, jumlah pulsa akan dihitung oleh rutin layanan interupsi (ISR), baris 153 dan 166. Setelah siklus aktuasi selesai, jumlah rata-rata pulsa akan dikeluarkan, baris 88, catat nilai ini untuk nanti.

    https://gist.github.com/Will-Firgelli/89978da2585a747ef5ff988b2fa53904

    Tinjauan Program Sinkron

    Sebelum mengunggah program kontrol sinkron, Anda harus terlebih dahulu menyalin nilai-nilai yang dihasilkan oleh program kalibrasi ke dalam baris 23 dan mengganti larik saat ini: {908, 906} dengan nilai Anda sendiri. Selain itu, jika Anda menggunakan aktuator linier 35 pon, Anda perlu mengubah nilai variabel di baris 29 dari 20 milidetik menjadi 8 milidetik.

    Setelah mencabut sepenuhnya satu kali (untuk mengidentifikasi asal) Anda dapat memindahkan kedua aktuator linier secara sinkron dengan menekan tiga tombol yang sesuai dengan perintah ekstensi, pencabutan, dan penghentian. Aktuator akan tetap sinkron bahkan di bawah beban yang tidak rata dengan membandingkan penghitung pulsa relatifnya dan menyesuaikan kecepatan di antara keduanya agar selalu tetap sinkron. Perhatikan bahwa program saat ini mengimplementasikan pengontrol proporsional sederhana, baris 93, karena itu tunduk pada overshoot dan osilasi di sekitar ekuilibrium. Anda dapat menyesuaikan ini dengan memvariasikan variabel K_p, yang ditentukan di baris 37. Hal ini paling mudah dilakukan dengan memasang potensiometer ke pin analog A0 dan memodifikasi kode untuk membaca potensiometer dan menggunakan fungsi map (): K_p = map (analogRead (A0), 0, 1023, 0, 20000);

    Untuk hasil terbaik, kami sangat menyarankan untuk menghapus pengontrol proporsional dan menerapkan loop kontrol PID; namun ini di luar cakupan tutorial pengantar ini dan telah dihilangkan dengan sengaja.

    https://gist.github.com/Will-Firgelli/44a14a4f3cac3209164efe8abe3285b6

    Menggunakan Bullet 36 dan Bullet 50 Actuator secara Synchronous

    Selain aktuator linier Seri Optik, kami juga menawarkan dua aktuator linier yang menawarkan enkoder bawaan: Bullet 36 Cal. dan Bullet 50 Cal, keduanya memiliki enkoder Efek Hall segi empat internal. Encoder Hall Effect bekerja dengan prinsip yang sama seperti encoder optik namun alih-alih menggunakan cahaya, ia menggunakan magnet. Selanjutnya menjadi encoder quadrature ia memiliki dua keluaran sinyal, masing-masing keluar fase sebesar 90 derajat. Dengan demikian Anda perlu menggunakan papan Arduino dengan 4 atau lebih pin interupsi (Arduino Uno hanya memiliki dua) dan memodifikasi kode untuk memproses input dari dua sinyal per aktuator. Selain itu, variabel debounce time, falsepulseDelay perlu disetel bersama dengan K_p.

    Tips untuk Menulis Program Anda Sendiri

    Lebih dari dua aktuator linier

    Saat menggunakan dua atau lebih aktuator linier, Arduino Uno tidak lagi berfungsi karena hanya tersedia dua pin interupsi. Anda perlu menggunakan papan Arduino dengan jumlah pin interupsi yang sesuai, informasi lebih lanjut: https://www.arduino.cc/reference/en/language/functions/external-interrupts/attachinterrupt/

    Kedua, untuk kepentingan efisiensi, disarankan untuk membuat vektor pemrograman Anda menggunakan array dan for () loop untuk mengulangi setiap aktuator.

    Debouncing

    Seperti banyak sensor, penting untuk menyadari sinyal yang memantul. Seperti sakelar mekanis, pembuat enkode juga dapat mengalami pantulan. Dalam contoh di atas, proses debouncing telah ditangani dengan penundaan sederhana (ditentukan oleh variabel falsepulseDelay), penting untuk menangani hal ini dalam setiap perubahan perangkat lunak yang Anda buat atau dengan sirkuit fisik untuk menyaring suara yang memantul.

    Penanganan berguling

    Jika Anda mengubah kode berhati-hatilah terhadap rollover saat berurusan dengan fungsi millis (). Baik milis () dan array lastDebounceTime dideklarasikan sebagai variabel panjang unsigned yang berarti mereka dapat menyimpan nilai hingga 4.294.967.295 (32 ^ 2-1). Ini berarti kira-kira periode rollover 49,7 hari. Program saat ini dirancang untuk menangani rollover di ISR ​​(rutinitas layanan interupsi): count_0 & count_1, namun jika Anda memodifikasi program ini, pastikan untuk menangani rollover variabel dengan benar, jika tidak program Anda akan macet setelah ~ 49,7 hari terus digunakan. Untuk informasi lebih lanjut, lihat: https://www.norwegiancreations.com/2018/10/arduino-tutorial-avoiding-the-overflow-issue-when-using-millis-and-micros/

     

    Share this article

    Koleksi Terpilih

    Butuh Bantuan Menemukan Aktuator yang Tepat?

    Kami melakukan rekayasa presisi dan memproduksi produk kami sehingga Anda mendapatkan harga produsen langsung. Kami menawarkan pengiriman di hari yang sama dan dukungan pelanggan yang berpengetahuan luas. Coba gunakan Kalkulator Aktuator kami untuk mendapatkan bantuan memilih aktuator yang tepat untuk aplikasi Anda.