ビデオ付きホール効果センサーからのフィードバック

ホール効果センサー

ホール効果センサーは、磁場の存在を検出し、磁場が検出されると出力電圧を生成します。ホール効果センサーと併用した場合リニアアクチュエータは、通常、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伸びたり縮んだりすると、このディスクが回転してホール効果センサーを通過し、センサーが電圧のパルスの形でデジタル出力を生成します。これらのパルスをカウントして、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使用できます。

リニアアクチュエータからのフィードバックの読み方

ホール効果センサーからの位置フィードバック

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欠点は、絶対位置を測定しないことです。代わりに、アクチュエータがどれだけ移動したかを判断するためにカウントできるパルスを生成します。これらのパルスを位置フィードバックに利用するには、 マイクロコントローラー 生成されたパルスをカウントします。そのためには、マイクロコントローラーの外部割り込みピンを使用して、発生したこれらのパルスをカウントする必要があります。外部割り込みは、電圧の変化を検出するピンであり、この場合、ホール効果センサーからの電圧パルスを検出するために使用できます。マイクロコントローラーのデータシートを参照して、マイクロコントローラーのどのピンを割り込みピンとして使用できるかを確認する必要があります。を使用して Arduino Uno たとえば、ピン2と3は外部割り込みに使用できます。適切な割り込みピンを選択したら、ホール効果センサー出力のワイヤーをそのピンに接続し、入力電圧を5Vに接続し、アースをアースピンに接続できます。

ホール効果センサーをArduinoに接続する 

以下のコード例は、電圧パルスの立ち上がりエッジで割り込みがトリガーされるArduinoIDEで割り込みを設定する方法を示しています。電圧変化のさまざまなポイントでトリガーされるように割り込みを設定できます。使用可能なオプションを決定するには、マイクロコントローラーのデータシートを参照してください。割り込みを設定するために必要な最後の側面は、割り込みサービスルーチンを作成することです。これは、割り込みがトリガーされるたびにコードが実行する関数です。この関数は短く、ホール効果センサーからのパルス数をカウントするなどの単純なタスクのみを実行する必要があります。以下のコード例の関数countSteps()は、ホール効果センサーからのパルス数をカウントするために使用されます。

これらのパルスを利用して位置値を決定するには、リニアアクチュエータの以前の位置とリニアアクチュエータの進行方向を知る必要があります。マイクロコントローラは、リニアアクチュエータをどちらの方向に駆動しているかをすでに認識しています。そのため、コード内のアクチュエータの方向を追跡する変数を設定するだけで、前の位置からパルスを加算するか減算するかを決定するために使用されます。位置を更新したら、カウントされたパルスをゼロにリセットする必要があります。以下のコード例は、カウントされたパルス数に基づいて位置を更新する関数を示しています。パルスに関する位置が決まったら、リニアアクチュエータの1インチあたりのパルス仕様を使用してインチに変換できます。以下のコードサンプルでは、​​1インチあたりのパルス移動量は3500です。

リニアアクチュエータのホーミング

ホール効果センサーからの位置フィードバックを正確に利用するには、リニアアクチュエータの開始位置を常に知っている必要があります。ただし、最初にシステムの電源を入れたとき、マイクロコントローラーはアクチュエーターが伸びているかどうかを判断できません。これには、リニアアクチュエータを既知の位置に戻す必要があります。リニアアクチュエータを戻すには、完全に収縮するなど、既知の位置に駆動する必要があります。あなたも利用することができます 外部リミットスイッチ 既知の位置を完全に伸ばしたり縮めたりする以外の場所に設定します。以下のArduinoコードを例として使用して、リニアアクチュエータを既知の位置(この場合は完全に収縮)に向かって駆動するWHILEループを設定します。ホール効果センサーの割り込みがトリガーされないため、お客様が既知の位置にいることがわかります。この場合、steps変数が変更されたかどうかをチェックして、割り込みがトリガーされたかどうかを判断します。また、割り込みがトリガーされることを期待するのに十分な時間が経過したことを確認する必要があります。これには、コードが開始されてからの時間をミリ秒単位で出力するmillis()関数を使用し、それを前のタイムスタンプと比較します。 。リニアアクチュエータがホームポジションにあると判断したら、アクチュエータの駆動を停止し、ステップ変数をリセットして、WHILEループを終了します。

誤ったトリガーへの対処

ホール効果センサーはポテンショメータほど電気ノイズに敏感ではありませんが、電気ノイズは出力信号に影響を与える可能性があります。スイッチのバウンスは、ホール効果センサーの問題でもあり、誤ったパルスがカウントされる可能性があります。これは、マイクロコントローラーがリニアアクチュエーターが移動したと見なす距離に影響します。 1インチあたり数千のパルスがあるため、いくつかの余分なパルスはポジショニングにあまり影響しませんが、時間の経過とともに大きな問題になる可能性があります。内部タイマーを使用して誤ったトリガーを除外することで、これらの問題に対処できます。新しいパルスが検出されると予想される頻度を決定できるため、ノイズによって割り込みがトリガーされたときにフィルターで除外できます。以下のコードサンプルでは、​​trig-Delayは各パルス間の時間遅延です。この遅延の前に割り込みがトリガーされた場合、パルスはカウントされません。

この遅延の時間の長さはアプリケーションによって異なりますが、短すぎるとノイズが適切に除去されず、長すぎるとリニアアクチュエータからの実際のパルスが失われます。リニアアクチュエータの速度もこの遅延に影響を与えます。速度を調整する場合は、この変数を変更して、予想されるパルスの新しい周波数に調整する必要があります。各パルス間の正確な遅延を正確に決定するために、ロジックアナライザーを使用してホール効果センサーからの実際の信号を表示できます。これはほとんどのアプリケーションでは必要ありませんが、非常に正確なポジショニングが必要な場合は、正確な遅延を決定することをお勧めします。

誤ったトリガーに対抗する別の方法は、アクチュエータが既知の位置に到達するたびに位置値を修正することです。リニアアクチュエータのホーミングと同様に、リニアアクチュエータを完全に収縮または伸長した位置に駆動した場合、またはを使用する場合 外部リミットスイッチでは、アクチュエータがどこまで移動したかがわかります。ホール効果センサーがあなたの既知の位置に到達するために送信する必要があるステップの数を知っているように、我々はそれに到達したときに値を修正することができます。次のコード サンプルでは、完全に拡張された位置と完全に取り消された位置に対して、この処理が行われます。アクチュエータは、それらのポジションの1つに達すると動かされないので、アクチュエータを駆動しようとしてもポジション値が変わらない場合、私たちは限界に達していることを知っています。この方法は、特に操作中のある時点でアクチュエータを完全にリトラクトまたは完全に拡張している場合に、位置値を正確に保つために実用的なソリューションを提供します。この方法は、位置値の精度を維持するのに役立つ上記の方法と組み合わせて使用できます。

概要

位置フィードバックのためのホール効果センサーを利用することは、ポテンショメータからのフィードバックに比べてはるかに大きな解像度を提供します。1 インチの動きの 1000s パルスが存在する可能性があるので、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。ホール効果センサは、ポテンショメータの電圧変化よりもパルスカウントの精度が高くなるので、複数のリニアアクチュエータを同時に動かすようにする能力も向上します。当社の活用 FA-SYNC-X アクチュエータコントローラは、負荷に関係なくアクチュエータが一元的に動かなくても確実に動かすことができます。DIYersの場合、Arduinoを使用してアクチュエータが一度に移動する方法を確認できます ここは.

以下は、このブログで使用され、14インチのストローク長を制御するために構築された完全なサンプルコードです 弾丸シリーズ36 Cal.リニアアクチュエータ.線形アクチュエーターは、使用して駆動されます モータードライバを設定する方法を学ぶことができます。 ここは

[1] モナリ、G. (2013年6月) 光および磁気エンコーダーの解像度について.取得元: https://www.electronicdesign.com/technologies/components/article/21798142/understanding-resolution-in-optical-and-magnetic-encoders

Tags:

Share this article

注目のコレクション

適切なアクチュエータを見つける手助けが必要ですか?

当社は、直接メーカーの価格設定を得るために、当社の製品を精密に設計し、製造します。同日の出荷と知識豊富なカスタマーサポートを提供しています。アクチュエータ電卓を使用して、アプリケーションに適したアクチュエータを選ぶ手助けをしてください。