Come controlli un attuatore lineare con un Arduino?

Cos'è un Arduino?

Arduino è una piattaforma di prototipazione elettronica open source basata su hardware e software flessibili e facili da usare. È destinato a progetti fai-da-te, artisti, designer, hobbisti e chiunque sia interessato a creare progetti interattivi. Gli Arduino sono schede microcontrollore che contengono tutto il necessario per interfacciarsi facilmente con il microcontrollore. Un microcontrollore è come un mini-computer per sistemi embedded e il tipo di microcontrollore incluso dipenderà dallo stile di Arduino. Arduino spazia dal più grande Arduino Mega alla taglia media Arduino Uno al più piccolo Arduino Pro Mini. Le schede di diverse dimensioni forniranno un numero crescente di pin I / O e funzionalità aggiuntive e la più popolare di queste schede è Uno. Arduino fornisce anche un IDE open source gratuito per programmare i microcontrollori. L'IDE di Arduino utilizza un linguaggio di programmazione di facile comprensione e, data la popolarità di Arduino, puoi trovare molti esempi utili online per aiutarti a codificare per la tua applicazione specifica. Se questo è il tuo primo progetto Arduino, il file Kit Arduino ti fornirà tutto ciò di cui hai bisogno, dai cavi jumper ai sensori ai relè e include Arduino Uno per iniziare.

Come controlli un attuatore lineare con un Arduino?

Perché utilizzare un Arduino per controllare un attuatore lineare?

Uno dei maggiori vantaggi dell'utilizzo di un Arduino, o di qualsiasi microcontrollore, per controllare un file attuatore lineare è che hai un maggiore controllo sul tuo attuatore lineare. I microcontrollori consentono di utilizzare ingressi più complessi da sensori o altri dispositivi per controllare l'attuatore lineare. Consentono di eseguire calcoli in tempo reale per posizionare l'attuatore nella posizione ideale o di implementare timer per automatizzare i cambiamenti di posizione degli attuatori. I microcontrollori possono anche ricevere il feedback dagli attuatori per fornire un controllo più preciso della posizione e della velocità, nonché controllare più di un attuatore contemporaneamente. In poche parole, i microcontrollori offrono maggiore controllo e flessibilità e con il design facile da usare e l'ampia popolarità di Arduino, il livello di complessità aggiuntiva è minimo.

Controllo di un attuatore lineare con un Arduino

Non sarai in grado di interfacciare direttamente il tuo attuatore lineare a un Arduino come puoi con un interruttore poiché la tensione operativa di Arduino è di soli 5 V e ha limiti di corrente molto piccoli. Sarà necessario utilizzare un componente intermedio per controllare l'attuatore lineare che può essere eseguito utilizzando i relè o un driver del motore.

Relè

Come discusso Qui, relè sono interruttori elettromagnetici controllati eccitando e diseccitando una bobina per aprire e chiudere l'interruttore. Arduino può essere utilizzato per controllare il relè eccitando e diseccitando la bobina utilizzando un pin I / O. A seconda del tipo di relè che utilizzi, cambierà il controllo che hai sul tuo attuatore lineare, ma l'interfacciamento con Arduino è piuttosto semplice, basta eccitare la bobina con un pin I / O. Dovrai assicurarti che la tensione nominale della bobina sia intorno alla tensione operativa di Arduino (5 V) o Arduino non sarà in grado di eccitare la bobina abbastanza da causare la chiusura dell'interruttore.

Relè SPDT controllato con un Arduino

Sopra è un esempio di interfaccia Arduino con una configurazione a due relè SPDT. In questa configurazione, qui descritta, i due relè vengono utilizzati per invertire la polarità della tensione all'attuatore lineare nonché per scollegare l'alimentazione all'attuatore. Nell'esempio di codice mostrato di seguito, Arduino ecciterà il relè superiore per estendere l'attuatore per 2 secondi impostando il pin 7 su basso, quindi arrestare l'attuatore per 2 secondi diseccitando il relè superiore impostando entrambi i pin su alto. Per ritrarre l'attuatore, Arduino ecciterà il secondo relè per 2 secondi impostando il pin 8 su basso, quindi fermerà l'attuatore per 2 secondi impostando nuovamente tutti i pin su alto. Poiché questo codice si trova nella sezione loop del programma, Arduino continuerà a ripetere questo codice più e più volte. Ovviamente potresti implementare una soluzione di codifica più elegante per la tua applicazione, ma se stai cercando un controllo ancora maggiore, ti consigliamo di utilizzare un driver del motore.

https://gist.github.com/OMikeGray/6bf644b6cda85bfe8c898ccd44ec6d78

Driver del motore

UN driver del motore è un circuito integrato progettato specificamente per controllare i motori CC, che pilotano attuatori lineari CC. I driver del motore fanno comunemente uso di un ponte ad H per consentire il controllo sia della direzione che della velocità. Come collegare esattamente il tuo Arduino al driver del motore dipenderà dal driver del motore esatto, ma per farlo saranno necessari almeno due pin I / O e uno di questi sarà un segnale PWM. PWM o modulazione di larghezza di impulso è un metodo per variare un segnale tra i valori on e off per fornire efficacemente una tensione di esercizio inferiore. Il driver del motore può quindi utilizzare questo segnale per regolare la velocità di funzionamento del motore.

Arduino che controlla un driver del motore 

Sopra è un esempio del nostro Azionamento con motore CC ad alta corrente interfacciato con un Arduino. Per questo driver del motore, è necessario inviare due segnali PWM, uno per estendere l'attuatore e l'altro per ritrarre. Il PWM è dato come byte senza segno, il che significa che va da 0, nessuna tensione, a 255, tensione massima (5V), che sarà proporzionale alla velocità del motore. Poiché PWM non è un valore binario, dobbiamo utilizzare i pin PWM di Arduino e utilizzare la funzione di scrittura analogica, come mostrato nell'esempio seguente. I pin PWM saranno indicati su Arduino con un ~ o semplicemente etichettati come pin PWM.

https://gist.github.com/OMikeGray/c4e0196704a4d62db5507ad8297708f4

Nell'esempio di codice sopra, Arduino estenderà l'attuatore alla massima velocità per due secondi inviando al driver del motore tutti i 5 V dal pin 10 al pin LPWM sul driver del motore. Quindi Arduino arresta l'attuatore non inviando alcun segnale a nessuno dei pin di ingresso del driver del motore. L'Arduino quindi ritrae l'attuatore a metà velocità inviando il segnale del driver del motore che è metà acceso e metà spento dal pin 11 al pin RPWM sul driver del motore. Quindi arresta nuovamente l'attuatore. Poiché questo codice si trova nella sezione loop del programma, Arduino continuerà a ripetere questo codice più e più volte. Ancora una volta, potresti implementare una soluzione di codifica più elegante che si adatta alla tua applicazione, soprattutto se aggiungi input per controllare il tuo attuatore. 

Aggiunta di input

Una volta che puoi controllare il tuo attuatore con un Arduino, puoi implementare gli input per Arduino per una maggiore automazione e controllo. Questi input possono essere interruttori, un'ampia gamma di sensori o persino feedback dall'attuatore stesso. Poiché esiste un'ampia gamma di opzioni per gli input, come implementarli varierà, ma ci sono alcuni punti generali che dovresti conoscere. Se l'ingresso fornisce un ingresso binario, come un interruttore, ti consigliamo di utilizzare i pin digitali su Arduino, che saranno etichettati sulla scheda o nel foglio dati, e utilizzare la funzione digitalRead () nel IDE Arduino. Se il tuo dispositivo di input fornisce un segnale analogico, dovrai utilizzare i pin analogici, che saranno etichettati sulla scheda o nella scheda tecnica, e utilizzare la funzione AnalogRead ().


 

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