선형 액추에이터를위한 피드백 옵션

피드백을 활용하여 정확한 움직임을 보장하는 것은 로봇에서 TV 리프트에 이르는 모든 자동화 프로젝트의 핵심입니다. 피드백을 올바르게 구현하면 정확한 폐쇄 루프 제어가 가능합니다. 선형 액추에이터; 더 이상 선형 액추에이터가 올바른 위치로 이동하는지 수동으로 확인할 필요가 없습니다. 선형 액추에이터는 일반적으로 물체를 한 위치에서 다른 위치로 이동하는 데 사용되므로 액추에이터에서 수신 할 가장 중요한 피드백은 위치입니다. 위치 피드백이있는 선형 액추에이터는 일반적으로 세 가지 센서 중 하나를 사용하여 위치를 측정합니다. 전위차계, 홀 효과 센서 및 광학 센서.

전위차계

전위차계 선형 액추에이터에 사용될 때 액추에이터의 위치에 따라 저항이 변하는 가변 저항입니다. 전위차계는 아래와 같이 3 개의 핀으로 구성되며, 핀 1은 입력 전압, 핀 3은 접지, 핀 2는 조정 가능한 저항입니다. 핀 2와 접지 사이의 전압을 측정하여 전위차계의 출력을 읽을 수 있습니다.이 전압은 액추에이터가 움직일 때 변경됩니다. 효과적으로 이 피드백 구현, 다음과 같은 컨트롤러 유형을 사용해야합니다. Arduino, 액추에이터가 움직일 때이 위치 값을 읽습니다.

전위차계

전위차계의 가장 큰 강점 중 하나는 선형 액추에이터의 절대 위치 표시를 제공한다는 것입니다. 이로 인해 현재 출력 판독 값을 원하는 위치의 출력 판독 값과 간단히 비교할 수 있으므로이 피드백은 컨트롤러의 소프트웨어에서 처리하기가 매우 쉽습니다. 또한 전원 공급 여부에 관계없이 전위차계의 저항이 동일하기 때문에 시스템을 끄면 액추에이터의 위치를 ​​잃는 것에 대해 걱정할 필요가 없습니다.

위치 피드백을 위해 전위차계를 사용하는 데는 몇 가지 단점이 있습니다. 한 가지 단점은 전위차계의 피드백이 전기 노이즈의 영향을받을 수 있으며 안정적인 결과를 얻기 위해 신호를 필터링해야 할 수 있다는 것입니다. 전위차계의 출력은 또한 전위차계에 대한 입력 전압에 따라 달라 지므로 입력 전압의 약간의 변화로 인해 출력 신호가 약간 다를 수 있으므로 여러 선형 액추에이터가 동시에 이동하는지 확인하기 어려울 수 있습니다. 또한 전위차계는 일반적으로 다른 피드백 옵션에 비해 선형 액추에이터의 작은 움직임에 민감하지 않아 반복 가능한 결과를 더 어렵게 만듭니다.

홀 효과 센서

홀 효과 센서 전압을 생성하는 자기장의 효과 인 홀 효과를 기반으로 작동합니다. 홀 효과 센서는 디지털 또는 선형 출력을 제공 할 수 있지만 선형 액추에이터의 경우 일반적으로 디지털 출력 홀 효과 센서를 사용합니다. 이러한 센서가 자기장을 감지하면 컨트롤러가 읽을 수있는 전압이 생성됩니다 [1]. 선형 액추에이터의 경우 이러한 센서는 자기 디스크와 함께 액추에이터의 기어 박스 내부에 위치합니다. 선형 액추에이터가 움직이면이 자기 디스크가 회전하여 전압 펄스를 생성하는 홀 효과 센서를 통과합니다. 이 펄스는 다음을 결정하는 데 사용할 수 있습니다. 액추에이터가 얼마나 멀리 이동했는지. 일반적으로 홀 효과 센서를 사용하여 위치 피드백을 제공하는 선형 액추에이터는 액추에이터가 얼마나 멀리 움직이는 지 결정하는 데 사용할 수있는 이동 된 인치당 펄스를 지정합니다. 예를 들어 6000 개의 펄스를 감지하고 액추에이터의 인치당 펄스가 12000으로 이동하면 액추에이터가 0.5 인치 이동했음을 의미합니다.

 홀 효과 센서 : https://www.electronicdesign.com/technologies/components/article/21798142/understanding-resolution-in-optical-and-magnetic-encoders

전위차계와 비교하여 위치 피드백을 위해 홀 효과 센서를 사용할 때의 주요 단점은 홀 효과 센서가 절대 위치를 측정하지 않는다는 것입니다. 대신 액추에이터가 얼마나 멀리 움직 였는지 확인하기 위해 카운트 할 수있는 펄스를 생성하므로 액추에이터가 절대 위치를 결정하기 위해 시작하는 위치를 알아야합니다. 이것은 Arduino와 같은 컨트롤러의 소프트웨어에서 액추에이터의 현재 위치를 저장하고 항상 완전히 수축 된 것과 같이 알려진 위치에서 액추에이터를 시작함으로써 극복 할 수 있습니다. 이렇게하려면 시스템을 켤 때마다 액추에이터를이 알려진 위치로 집어 넣어야 할 수 있습니다.

위치 피드백을 위해 홀 효과 센서를 사용하는 장점은 전위차계의 피드백에 비해 훨씬 더 큰 해상도를 제공한다는 것입니다. 인치당 1000 개의 펄스가있을 수 있으므로 홀 효과 센서는 선형 액추에이터의 위치를 ​​정교하고 신뢰할 수 있습니다. 펄스는 또한 선형 액추에이터의 속도에 따라 주파수가 달라 지므로 선형 액추에이터의 속도를 측정하는 데 사용할 수 있습니다. 홀 효과 센서는 또한 펄스 카운트가 전위차계의 전압 변화보다 더 정확하기 때문에 여러 선형 액추에이터가 동시에 함께 움직이는 것을 보장하는 더 큰 기능을 제공합니다. 우리의 활용 FA-SYNC-X 액추에이터 컨트롤러, 액추에이터가 부하에 관계없이 일제히 움직 이도록 할 수도 있습니다.

광학 센서

광학 센서 선형 액추에이터 (다른 유형의 광학 센서가 있음)에 사용되는 기능은 광 검출기를 사용하여 빛을 감지한다는 점을 제외하면 홀 효과 센서와 매우 유사합니다 [2]. 광학 센서는 LED 또는 다른 광원의 빛이 인코더 디스크를 통과하도록하여 작동합니다. 이 인코더 디스크는 빛이 주기적으로 통과 할 수 있도록 슬롯이 있습니다. 디스크의 다른쪽에는 광 검출기가 있는데, 광 검출기는 디스크의 슬롯을 통과 할 때 빛을 감지하여 출력 신호를 생성합니다 [3]. 액추에이터가 움직이면 인코더 디스크가 회전하고 전압 펄스를 생성하는 광 검출기에 의해 빛이 감지됩니다. 이 펄스는 홀 효과 센서의 펄스와 유사하게 사용하여 액추에이터가 얼마나 멀리 이동했는지. 위치 피드백을 위해 광학 센서를 사용하는 선형 액추에이터는 또한 액추에이터가 얼마나 멀리 움직이는 지 결정하는 데 사용할 수있는 이동 된 인치당 펄스를 지정합니다.

 광학 센서

다시 말하지만 광학 센서는 전위차계와 비교할 때 홀 효과 센서와 유사한 장점과 단점을 가지고 있습니다. 홀 효과 센서보다 훨씬 더 높은 정확도와 해상도를 가지며 선형 액추에이터의 속도를 측정하는 데 사용할 수 있습니다. 또한 여러 개의 선형 액추에이터가 동시에 움직이고 FA-SYNC-X 액추에이터 컨트롤러. 또한 절대 위치를 측정하지 않고 대신 액추에이터가 얼마나 멀리 이동했는지 확인하기 위해 펄스를 계산해야합니다. 또한 절대 위치를 추적하기 위해 소프트웨어에 현재 위치를 저장해야하므로 알려진 위치에서 시작해야합니다.

요약

원하는 피드백 유형 선택 선형 액추에이터 응용 프로그램에 더 중요하다고 생각하는 것에 따라 달라집니다. 높은 수준의 정확도가 필요하십니까? 광학 또는 홀 효과 센서가 있는 선형 액추에이터를 선택합니다. 액추에이터를 켤 때마다 집 위치로 설정하지 않아도 되는가? 그런 다음 전위요계가 있는 선형 액추에이터로 이동합니다. 여러 선형 액추에이터를 동시에 제어하시겠습니까? 광학 또는 홀 효과 센서가 있는 선형 액추에이터를 선택합니다. 피드백이 절대적인 위치를 제공하시겠습니까? 전위요계가 있는 선형 액추에이터로 이동합니다.

 

[1] 모나리, G. (2013년 6월) 광학 및 자기 인코더의 해상도 이해. 에서 검색 : https://www.electronicdesign.com/technologies/components/article/21798142/understanding-resolution-in-optical-and-magnetic-encoders

[2] 파조타, R. 광학 센서에 대한 기사. 에서 검색 :https://www.rp-photonics.com/optical_sensors.html

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