Umpan Balik Potensiometer dari Aktuator Linear Dengan Video

Potensiometer

Potensiometer, yang merupakan resistor variabel, digunakan dalam aktuator linier untuk memberikan umpan balik posisi berdasarkan bagaimana resistansinya berubah. Aktuator linier yang menggunakan potensiometer untuk umpan balik, seperti kami Aktuator Linear Batang Umpan Balik, akan terdiri dari 3 kabel tambahan seperti yang ditunjukkan di bawah ini, kabel 1 untuk tegangan input, kabel 2 adalah variabel resistor, dan kabel 3 untuk ground. Anda dapat membaca output dari potensiometer dengan mengukur tegangan antara kabel 2, output, dan ground, yang akan memberikan indikasi posisi absolut dari aktuator linier. Untuk memanfaatkan masukan ini, Anda perlu menggunakan beberapa jenis mikrokontroler, seperti Arduino, untuk membaca nilai posisi ini saat aktuator bergerak.

Kabel Potensiometer

Umpan Balik Posisi dari Potensiometer

Saat resistor variabel dari potensiometer berubah saat aktuator linier bergerak, perbedaan tegangan antara kabel 2 dan ground akan berubah. Karena itu, umpan balik dapat dengan mudah ditangani dalam perangkat lunak pengontrol, seperti Arduino, karena Anda dapat membandingkan tegangan keluaran kabel 2 ke ground. Menggunakan Arduino, ini dapat dilakukan dengan menggunakan pin analog di mikrokontroler dan menggunakan fungsi analogRead () untuk membaca tegangan dari kabel 2. Contoh cara menghubungkan Arduino ke aktuator linier dengan umpan balik potensiometer ditampilkan di bawah.

 

Analog di pin Arduino adalah konverter analog-ke-digital (ADC), yang akan mengubah tegangan analog pada kabel 2 menjadi nilai ADC 10-bit yang akan berada di antara 0 hingga 1023. Nilai ADC 10-bit berarti konverter akan menerjemahkan sinyal analog menjadi 2 ^ 10 atau 1024 nilai berbeda mulai dari 0 hingga 1023. Tidak semua mikrokontroler adalah ADC 10-bit, ada pula yang 8-bit atau 16-bit, dan semakin besar jumlah bit, semakin besar resolusi ADC. Setelah Anda mengubah sinyal analog menjadi nilai digital, untuk menentukan nilai posisi dalam hal panjang goresan, seperti dalam inci, Anda harus menemukan rentang analog yang tepat dari aktuator linier Anda karena mungkin tidak berkisar dari 0 hingga 1023. Ini karena kotak roda gigi di dalam aktuator mencegah potensiometer berputar sepenuhnya hingga batasnya dan berarti Anda harus menentukan kisaran ini secara manual. Untuk contoh pengkodean di bawah ini, file 4 ”panjang kayuhan Aktuator Linear Batang Umpan Balik memiliki nilai analog 44 pada 0 "dan nilai analog 951 pada 4". Dengan menggunakan nilai-nilai ini, Anda dapat menggunakan rasio untuk menentukan nilai panjang goresan seperti di bawah ini:

Rumus Rasio

Ini dapat disederhanakan menjadi Stroke Length = 0,00441 * (Nilai Analog - 44), seperti pada contoh pengkodean di bawah ini. Seberapa sering Anda membaca nilai analog ini dalam kode mikrokontroler Anda adalah pertimbangan penting lainnya. Pada contoh kode di bawah ini, Arduino membaca potensiometer dan memperbarui nilai posisi selama aktuator bergerak. Tetapi Anda juga dapat menggunakan timer internal untuk memperbarui nilai posisi selama interval waktu yang ditentukan atau Anda dapat menempatkan fungsi baca potensiometer di dalam loop utama kode dan terus memperbarui nilai posisi. Meskipun yang terakhir ini tidak disarankan jika Anda berencana menggunakan pengontrol Anda untuk menjalankan beberapa fungsi individual.

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

Berurusan dengan Kebisingan Listrik

Salah satu kelemahan umpan balik dari potensiometer adalah dapat dipengaruhi oleh gangguan listrik dan dapat membuat nilai posisi Anda tidak stabil. Salah satu cara untuk mengatasinya adalah dengan menggunakan filter digital untuk menghilangkan gangguan listrik dan mencapai hasil yang stabil. Ada beberapa jenis filter berbeda yang dapat digunakan dari filter eksponensial hingga filter high-pass dan band-pass masing-masing dengan keuntungannya sendiri, tetapi untuk banyak aplikasi dengan aktuator linier, cukup menggunakan rata-rata berjalan dari nilai posisi akan berfungsi. Rata-rata berjalan hanyalah rata-rata dari jumlah X terakhir pengukuran untuk memperlancar sinyal input. Jumlah pasti pengukuran yang ingin Anda ratakan akan tergantung pada aplikasi Anda dan Anda mungkin perlu bermain-main dengan angka ini untuk menentukan mana yang terbaik. Beberapa hal yang harus diperhatikan, jika Anda memiliki terlalu sedikit pengukuran dalam rata-rata Anda, sinyal Anda akan tetap berisik, tetapi jika Anda memiliki terlalu banyak pengukuran, hasil Anda akan tertinggal terlalu jauh di belakang posisi aktuator yang sebenarnya untuk dapat digunakan. Ini menemukan keseimbangan antara terlalu sedikit dan terlalu banyak pengukuran yang akan membuat filter Anda efektif. Di bawah ini adalah plot yang menunjukkan efek filter rata-rata berjalan versus sinyal input aktual.

Sinyal Filtered vs Unfiltered

Kode yang digunakan untuk mengimplementasikan running average ditampilkan di bawah ini, menggunakan rata-rata 3 pengukuran untuk menghaluskan sinyal input. Tiga pengukuran dipilih karena tidak banyak noise dalam sinyal input aktual, jadi hanya diperlukan beberapa pengukuran untuk memperhalus nilainya. Jika ada lebih banyak gangguan pada sinyal masukan, diperlukan jumlah pengukuran yang lebih besar. Dalam situasi di mana terdapat banyak komponen induktif (yaitu motor) gangguan listrik akan menjadi masalah yang jauh lebih besar.

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

Memanfaatkan Umpan Balik untuk Otomasi

Hal yang hebat tentang mengimplementasikan umpan balik ke dalam desain Anda adalah memungkinkan Anda membuat sistem otomatis yang tahu di mana harus mencari masukan yang diberikan. Untuk memanfaatkan umpan balik potensiometer dalam sistem otomatis, Anda dapat dengan mudah membandingkan keinginan Anda untuk memperpanjang panjang aktuator linier Anda dengan posisi sebenarnya yang diberikan oleh potensiometer. Kemudian Anda hanya perlu memberi tahu aktuator Anda untuk memanjangkan atau menarik sesuai. Meskipun memanfaatkan umpan balik potensiometer dalam sistem otomatis memang memiliki beberapa masalah yang mungkin perlu Anda atasi. Salah satunya adalah masalah gangguan listrik, yang telah dibahas di atas, yang lainnya adalah dapat mencapai hasil yang berulang. Karena potensiometer umumnya tidak begitu sensitif terhadap gerakan kecil dari aktuator linier, dibandingkan dengan opsi umpan balik lainnya, hal ini membuat pencapaian hasil berulang yang tepat menjadi lebih sulit. Dalam praktiknya, ini berarti Anda akan memiliki margin kesalahan di sekitar posisi yang Anda inginkan, yang mungkin dapat diterima untuk lamaran Anda. Jika Anda tidak memerlukan pemosisian yang sangat tepat atau mengganti sakelar manual dengan mikrokontroler untuk mengotomatiskan sistem Anda, umpan balik posisi dari potensiometer akan cukup akurat untuk Anda. Jika Anda memang membutuhkan pemosisian yang akurat dari aktuator linier Anda, Anda mungkin perlu mempertimbangkannya opsi umpan balik lainnya untuk aktuator linier Anda atau tambahkan komponen tambahan untuk memberikan hasil yang lebih andal. Komponen tersebut termasuk sensor atau sakelar batas eksternal yang dapat memberi Anda indikator posisi absolut yang lebih baik.

Tidak dapat mencapai hasil yang dapat diulang juga menjadi masalah saat Anda mengontrol beberapa aktuator linier. Karena sinyal keluaran dari potensiometer mudah dipengaruhi oleh gangguan listrik, termasuk gangguan listrik dari aktuator lain, dan bergantung pada tegangan masukan ke potensiometer, memastikan beberapa aktuator linier bergerak secara bersamaan dapat menjadi tantangan. Memanfaatkan filter digital, menjamin tegangan input yang stabil ke potensiometer, dan kabel sinyal output yang menjauh dari komponen induktif lainnya akan membantu memastikan hasil yang lebih dapat diulang. Meskipun, jika Anda ingin menjalankan beberapa aktuator secara bersamaan, mungkin lebih baik untuk memeriksa opsi umpan balik lainnya untuk aktuator linier.

Tags:

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.