• Home
  • Firgelli Articles
  • ビデオ付きリニアアクチュエータからのポテンショメータフィードバック

ビデオ付きリニアアクチュエータからのポテンショメータフィードバック

ポテンショメータ

可変抵抗器であるポテンショメータは、リニアアクチュエータで使用され、抵抗の変化に基づいて位置フィードバックを提供します。フィードバックにポテンショメータを使用するリニアアクチュエータ フィードバックロッドリニアアクチュエータは、以下に示すような3本の追加のワイヤで構成されます。入力電圧用のワイヤ1、ワイヤ2は 変数 抵抗器、ワイヤー3はアース用です。ワイヤ2、出力、およびアース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。これにより、リニアアクチュエータの絶対位置が示されます。このフィードバックを利用するには、次のようなある種のマイクロコントローラーを利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。

ポテンショメータの配線

ポテンショメータからの位置フィードバック

リニアアクチュエータの移動に伴ってポテンショメータの可変抵抗が変化すると、ワイヤ2とグランド間の電圧差が変化します。このため、ワイヤー2の出力電圧をグランドと簡単に比較できるため、フィードバックはArduinoなどのコントローラーのソフトウェアで簡単に処理できます。 Arduinoを使用すると、マイクロコントローラーのアナログ入力ピンを使用し、analogRead()関数を使用してワイヤー2から電圧を読み取ることで簡単に実行できます。ポテンショメーターフィードバックを使用してArduinoをリニアアクチュエーターに接続する方法の例を示します。未満。

 

のピンのアナログ Arduino はアナログ-デジタルコンバーター(ADC)であり、ワイヤー2のアナログ電圧を0〜1023の10ビットADC値に変換します。10ビットADC値は、コンバーターがアナログ信号をに変換することを意味します。 0〜1023の範囲の2 ^ 10または1024の異なる値。すべてのマイクロ波が10ビットADCであるわけではなく、一部は8ビットまたは16ビットであり、ビット数が多いほどADCの分解能が高くなります。アナログ信号をデジタル値に変換したら、インチなどのストローク長で位置値を決定するには、特定のリニアアクチュエータの正確なアナログ範囲を見つける必要があります。0から1023.これは、アクチュエータ内部のギアボックスが電位差計を限界まで完全に回転させないためであり、この範囲を手動で決定する必要があることを意味します。以下のコーディング例では、 4インチストローク長フィードバックロッドリニアアクチュエータ 0インチで44のアナログ値と4インチで951のアナログ値を持っていました。これらの値を使用すると、比率を使用して、次のようにストロークの長さの値を決定できます。

比率式

これは、以下のコーディング例のように、ストローク長= 0.00441 *(アナログ値– 44)に簡略化できます。マイクロコントローラのコードでこのアナログ値を読み取る頻度は、もう1つの重要な考慮事項です。以下のコード例では、Arduinoがポテンショメータを読み取り、アクチュエータが動いている限り位置値を更新します。ただし、内部タイマーを使用して、設定された時間間隔で位置値を更新することも、ポテンショメータ読み取り機能をコードのメインループ内に配置して、位置値を継続的に更新することもできます。ただし、コントローラーを使用して複数の個別の機能を実行する場合は、後者はお勧めしません。

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

電気的ノイズへの対処

ポテンショメータからのフィードバックの欠点の1つは、電気ノイズの影響を受け、位置値が不安定になる可能性があることです。これを克服する1つの方法は、デジタルフィルターを使用して電気ノイズを除去し、安定した結果を達成することです。指数フィルターからハイパスフィルターおよびバンドパスフィルターまで、それぞれ独自の利点を持つさまざまなタイプのフィルターを使用できますが、リニアアクチュエーターを使用する多くのアプリケーションでは、位置値の移動平均を使用するだけで機能します。移動平均は、入力信号を平滑化するための最後のX回の測定値の平均です。平均化する測定の正確な数はアプリケーションによって異なり、何が最適かを判断するためにこの数を試してみる必要がある場合があります。注意すべき点がいくつかあります。平均の測定値が少なすぎると、信号にノイズが発生しますが、測定値が多すぎると、結果がアクチュエータの実際の位置よりも大幅に遅れて使用できなくなります。フィルターを効果的にするのは、測定値が少なすぎる場合と多すぎる場合のバランスを見つけることです。以下は、実際の入力信号に対する移動平均フィルターの効果を示すプロットです。

フィルタリングされた信号とフィルタリングされていない信号

移動平均を実装するために使用されるコードを以下に示します。これは、3回の測定の平均を使用して入力信号を平滑化します。実際の入力信号には多くのノイズがなかったため、3つの測定値が選択されました。そのため、値を平滑化するために必要な測定値はわずかでした。入力信号のノイズが多い場合は、より多くの測定が必要になります。誘導性コンポーネント(モーターなど)が多数ある状況では、電気的ノイズがはるかに大きな問題になります。

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

自動化のためのフィードバックの利用

フィードバックを設計に実装することの素晴らしい点は、特定の入力の場所を認識している自己自動化システムを作成できることです。自動システムでポテンショメータのフィードバックを利用するには、リニアアクチュエータの希望の延長長さをポテンショメータによって与えられる実際の位置と簡単に比較できます。次に、それに応じて伸縮するようにアクチュエータに指示する必要があります。自動システムでポテンショメータのフィードバックを利用することには、克服する必要のあるいくつかの問題があります。 1つは上で説明した電気ノイズの問題であり、もう1つは再現可能な結果を​​達成できることです。ポテンショメータは一般に、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、正確な再現性のある結果を達成することはより困難になります。実際には、これは、目的の位置の周囲に許容誤差があることを意味します。これは、特定のアプリケーションで許容できる場合があります。非常に正確な位置決めが必要ない場合、またはシステムを自動化するために手動スイッチをマイクロコントローラーに置き換える場合は、ポテンショメーターからの位置フィードバックが十分に正確になります。リニアアクチュエータからの正確な位置決めが必要な場合は、検討が必要な場合があります その他のフィードバックオプション リニアアクチュエータ用に使用するか、コンポーネントを追加して、より信頼性の高い結果を提供します。これらのコンポーネントには、センサーまたは 外部リミットスイッチ これにより、絶対位置のより良い指標が得られる可能性があります。

複数のリニアアクチュエータを制御する場合、再現性のある結果を達成できないことも問題です。ポテンショメータの出力信号は、他のアクチュエータからの電気ノイズを含む電気ノイズの影響を受けやすく、ポテンショメータへの入力電圧に依存するため、複数のリニアアクチュエータを同時に動かすことは困難な場合があります。デジタルフィルターを利用し、ポテンショメーターへの安定した入力電圧を保証し、出力信号線を他の誘導性コンポーネントから逃がすと、すべて再現性の高い結果が得られます。ただし、複数のアクチュエータを同時に実行したい場合は、 その他のフィードバック オプション 線形アクチュエーターのための。

Tags:

Share this article

おすすめ商品

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。