リニアアクチュエータのフィードバックオプション

フィードバックを利用して正確な動きを確保することは、ロボットリフトからテレビリフトまでの自動化プロジェクトで重要です。フィードバックの適切な実装により、正確な閉ループ制御が可能になります。 リニアアクチュエータ;リニアアクチュエータが正しい位置にあることを手動で確認する必要がなくなりました。リニアアクチュエータは通常、オブジェクトをある位置から別の位置に移動するために使用されるため、アクチュエータから受け取る最も重要なフィードバックはその位置です。位置フィードバックを備えたリニアアクチュエータは、通常、3つの異なるセンサーのいずれかを使用して位置を測定します。ポテンショメータ、ホール効果センサー、および光学センサー。

ポテンショメータ

ポテンショメータ は可変抵抗器であり、リニアアクチュエータで使用すると、アクチュエータの位置に基づいて抵抗が変化します。ポテンショメータは、以下に示す3つのピンで構成され、ピン1は入力電圧、ピン3はグランド、ピン2は調整可能な抵抗です。ピン2とグランドの間の電圧を測定することにより、ポテンショメータの出力を読み取ることができます。この電圧は、アクチュエータが動くと変化します。効果的に このフィードバックを実装する、次のような何らかのタイプのコントローラーを使用する必要があります Arduino、アクチュエータの移動時にこの位置値を読み取ります。

ポテンショメータ

ポテンショメータの最大の強みの1つは、リニアアクチュエータの絶対位置を示すことです。このため、このフィードバックは、現在の出力読み取り値を目的の位置の出力読み取り値と単純に比較できるため、コントローラーのソフトウェアで非常に簡単に処理できます。また、システムの電源をオフにしても、ポテンショメータの抵抗は電源が入っているかどうかに関係なく同じになるため、アクチュエータの位置を失うことを心配する必要はありません。

位置フィードバックにポテンショメータを使用することには、いくつかの欠点があります。 1つの欠点は、ポテンショメータからのフィードバックが電気ノイズの影響を受ける可能性があり、安定した結果を得るには信号をフィルタリングする必要がある場合があることです。ポテンショメータの出力もポテンショメータへの入力電圧に依存します。これにより、入力電圧のわずかな変化によって出力信号がわずかに変化する可能性があるため、複数のリニアアクチュエータが同時に動作していることを確認することが困難になる場合があります。また、ポテンショメータは通常、他のフィードバックオプションと比較して、リニアアクチュエータの小さな動きにそれほど敏感ではないため、再現性のある結果がより困難になります。

ホール効果センサー

ホール効果センサー 電圧を生成するための磁場の効果であるホール効果に基づいて動作します。ホール効果センサーは、デジタル出力または線形出力のいずれかを提供できますが、線形アクチュエーターの場合、通常、デジタル出力ホール効果センサーを使用します。これらのセンサーが磁場を検出すると、コントローラーが読み取ることができる電圧が生成されます[1]。リニアアクチュエータでは、これらのセンサーは磁気ディスクとともにアクチュエータのギアボックス内に配置されます。リニアアクチュエータが動くと、この磁気ディスクが回転し、電圧のパルスを生成するホール効果センサーを通過します。これらのパルスを使用して、 アクチュエータがどれだけ移動したか。一般に、ホール効果センサーを使用して位置フィードバックを提供するリニアアクチュエーターは、アクチュエーターが移動する距離を決定するために使用できる、移動した1インチあたりのパルスを指定します。たとえば、6000パルスを検出し、アクチュエータの1インチあたりのパルス数が12000である場合、アクチュエータが0.5インチ移動したことを意味します。

 ホール効果センサー経由:https://www.electronicdesign.com/technologies/components/article/21798142/understanding-resolution-in-optic-and-magnetic-encoders

ポテンショメータと比較して、位置フィードバックにホール効果センサーを使用することの主な欠点は、ホール効果センサーが絶対位置を測定しないことです。代わりに、アクチュエータが移動した距離を決定するためにカウントできるパルスを生成します。これには、アクチュエータが絶対位置を決定し始める場所を知る必要があります。これは、Arduinoのようにコントローラーのソフトウェアで、アクチュエーターの現在の位置を保存し、完全に収縮するなど、常に既知の位置からアクチュエーターを始動することで克服できます。これには、システムの電源を入れるたびに、アクチュエータをこの既知の位置に戻す必要がある場合があります。

位置フィードバックにホール効果センサーを使用することの強みは、ポテンショメータからのフィードバックと比較してはるかに高い分解能を提供することです。動き1インチあたり数千のパルスが存在する可能性があるため、ホール効果センサーはリニアアクチュエータの位置決めに精度と信頼性を提供します。パルスは、リニアアクチュエータの速度に基づいて周波数も変化します。つまり、パルスを使用してリニアアクチュエータの速度を測定できます。ホール効果センサーは、パルスカウントが電位差計の電圧の変化よりも正確であるため、複数のリニアアクチュエータが同時に動くことを保証する優れた機能も提供します。私たちの活用 FA-SYNC-Xアクチュエータコントローラー、負荷に関係なく、アクチュエータが一斉に動くようにすることもできます。

光学センサー

光学センサー リニアアクチュエータ(他のタイプの光学センサーがあります)で使用されるものは、光検出器を使用して光を検出することを除いて、ホール効果センサーと非常によく似た機能を果たします[2]。光学センサーは、LEDまたはその他の光源からの光をエンコーダーディスクに通すことによって機能します。このエンコーダディスクは、光が定期的に通過できるようにスロットが付いています。ディスクの反対側には光検出器があり、光がディスクのスロットを通過するときに光を検出し、出力信号を生成します[3]。アクチュエータが動くと、エンコーダディスクが回転し、光検出器によって光が検出され、電圧パルスが生成されます。これらのパルスは、ホール効果センサーのパルスと同様に使用して、 アクチュエータがどれだけ移動したか。位置フィードバックに光学センサーを使用するリニアアクチュエーターは、アクチュエーターがどれだけ移動するかを決定するために使用できる、移動した1インチあたりのパルスも指定します。

 光学センサー

光学センサーも、ポテンショメーターと比較した場合、ホール効果センサーと同様の長所と短所があります。それらは、ホール効果センサーよりもさらに高い精度と分解能を備えており、リニアアクチュエータの速度を測定するために使用できます。また、複数のリニアアクチュエータが同時に動くことを保証するのにも優れており、 FA-SYNC-Xアクチュエータコントローラー。また、絶対位置を測定せず、代わりに、アクチュエータがどれだけ移動したかを判断するためにパルスをカウントする必要があります。また、絶対位置を追跡するために現在の位置をソフトウェアに保存する必要があるため、既知の位置から開始する必要があります。

概要

あなたがあなたから望むフィードバックのタイプのあなたの選択 リニアアクチュエータ アプリケーションにとって何がより重要であると感じるかによって異なります。高レベルの精度が必要ですか?光学センサーまたはホール効果センサーを備えたリニアアクチュエーターを選択してください。電源を入れるたびにアクチュエータをホームポジションに設定する必要はありませんか?次に、ポテンショメータ付きのリニアアクチュエータを使用します。複数のリニアアクチュエータを同時に制御しますか?光学センサーまたはホール効果センサーを備えたリニアアクチュエーターを選択してください。あなたはあなたのフィードバックが絶対的な位置を提供することを望みますか?ポテンショメータ付きのリニアアクチュエータを使用してください。

 

[1] Monari、G。(2013年6月) 光学式および磁気式エンコーダの解像度を理解する。取得元: https://www.electronicdesign.com/technologies/components/article/21798142/understanding-resolution-in-optical-and-magnetic-encoders

[2] Paschotta、R。 光学センサーに関する記事。 取得元:https://www.rp-photonics.com/optical_sensors.html

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