Potentiometerfeedback van een lineaire actuator met video

Potentiometers

Potentiometers, die variabele weerstanden zijn, worden gebruikt in lineaire actuatoren om positionele feedback te geven over hoe hun weerstand verandert. Lineaire actuatoren die potentiometers gebruiken voor feedback, zoals onze Feedback Rod lineaire actuator, zal bestaan ​​uit de 3 extra draden zoals hieronder getoond, draad 1 voor de ingangsspanning, draad 2 is de variabele weerstand, en draad 3 is voor aarde. U kunt de output van de potentiometers aflezen door de spanning tussen draad 2, de output en aarde te meten, wat een indicatie geeft van de absolute positie van de lineaire actuator. Om deze feedback te gebruiken, heb je een soort microcontroller nodig, zoals een Arduino, om deze positiewaarde af te lezen terwijl de actuator beweegt.

Potentiometer bedrading

Positionele feedback van een potentiometer

Als de variabele weerstand van de potentiometer verandert terwijl de lineaire actuator beweegt, zal het spanningsverschil tussen draad 2 en aarde veranderen. Hierdoor kan de feedback eenvoudig worden afgehandeld in de software van een controller, zoals een Arduino, omdat je de uitgangsspanning van draad 2 eenvoudig kunt vergelijken met aarde. Met een Arduino kan dit eenvoudig worden gedaan door een analoge in-pin van een microcontroller te gebruiken en de functie analogRead () te gebruiken om de spanning van draad 2 te lezen. Een voorbeeld van hoe je een Arduino aansluit op een lineaire actuator met potentiometer-feedback wordt getoond hieronder.

 

De analoog in pinnen van de Arduino zijn analoog-naar-digitaal converters (ADC), die de analoge spanning op draad 2 omzetten in een 10-bit ADC-waarde die tussen 0 en 1023 ligt. Een 10-bit ADC-waarde betekent dat de converter het analoge signaal vertaalt naar 2 ^ 10 of 1024 verschillende waarden, variërend van 0 tot 1023. Niet alle microcontrollers zijn 10-bits ADC, sommige zijn 8-bits of 16-bits, en hoe groter het aantal bits, hoe groter de resolutie van de ADC. Nadat u het analoge signaal in een digitale waarde hebt omgezet, om een ​​positiewaarde in termen van slaglengte te bepalen, zoals in inches, moet u het exacte analoge bereik van uw specifieke lineaire actuator vinden, aangezien dit mogelijk niet varieert van 0 tot 1023. Dit komt doordat de tandwielkast in de actuator ervoor zorgt dat de potentiometer niet volledig kan draaien tot aan de limiet. Dit betekent dat u dit bereik handmatig moet bepalen. Voor het onderstaande coderingsvoorbeeld is de 4 ”slaglengte Feedback Rod lineaire actuator had een analoge waarde van 44 op 0 ”en een analoge waarde van 951 op 4”. Met behulp van deze waarden kunt u verhoudingen gebruiken om de waarde van de slaglengte te bepalen, zoals hieronder:

Verhouding formule

Dit kan worden vereenvoudigd tot slaglengte = 0,00441 * (analoge waarde - 44), zoals in het onderstaande coderingsvoorbeeld. Hoe vaak u deze analoge waarde in de code van uw microcontroller leest, is een andere belangrijke overweging. In het onderstaande codevoorbeeld leest de Arduino de potentiometer en werkt de positiewaarde bij zolang de actuator in beweging is. Maar u kunt ook gebruik maken van interne timers om de positiewaarde over een bepaald tijdsinterval bij te werken, of u kunt eenvoudig de leesfunctie van de potentiometer in de hoofdlus van de code plaatsen en de positiewaarde continu bijwerken. Hoewel dit laatste niet wordt aanbevolen als u van plan bent uw controller te gebruiken om meerdere individuele functies uit te voeren.

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

Omgaan met elektrische ruis

Een nadeel van feedback van de potentiometer is dat deze kan worden beïnvloed door elektrische ruis en uw positiewaarde onstabiel kan maken. Een manier om dit te verhelpen, is door een digitaal filter te gebruiken om de elektrische ruis te verwijderen en stabiele resultaten te bereiken. Er zijn weinig verschillende soorten filters die kunnen worden gebruikt, van exponentiële filters tot hoogdoorlaat- en banddoorlaatfilters, elk met hun eigen voordelen, maar voor veel toepassingen met lineaire actuatoren werkt het gewoon om een ​​lopend gemiddelde van de positiewaarde te gebruiken. Een lopend gemiddelde is gewoon het gemiddelde van de laatste X aantal metingen om het ingangssignaal af te vlakken. Het exacte aantal metingen dat u wilt gemiddeld, is afhankelijk van uw toepassing en mogelijk moet u met dit aantal spelen om te bepalen wat het beste werkt. Een paar dingen om op te letten: als u te weinig metingen in uw gemiddelde heeft, zal uw signaal nog steeds ruis bevatten, maar als u te veel metingen heeft, zullen uw resultaten te ver achterblijven bij de werkelijke positie van de actuator om bruikbaar te zijn. Het is het vinden van een balans tussen te weinig en te veel metingen waardoor uw filter effectief wordt. Hieronder ziet u een grafiek die het effect van een lopend gemiddeld filter laat zien ten opzichte van het werkelijke ingangssignaal.

Gefilterd versus ongefilterd signaal

De code die wordt gebruikt om het lopende gemiddelde te implementeren, wordt hieronder weergegeven, het gebruikt een gemiddelde van 3 metingen om het ingangssignaal af te vlakken. Er zijn drie metingen gekozen omdat er niet veel ruis in het werkelijke ingangssignaal zat, dus er waren maar een paar metingen nodig om de waarde af te vlakken. Als er meer ruis in het ingangssignaal was, zou een groter aantal metingen nodig zijn. In situaties waarin er veel inductieve componenten (d.w.z. motoren) zijn, zal elektrische ruis een veel groter probleem vormen.

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

Feedback gebruiken voor automatisering

Het mooie van het implementeren van feedback in je ontwerp is dat je hiermee een zelfautomatisch systeem kunt maken dat weet waar je moet zijn voor een bepaalde input. Om potentiometerfeedback in een geautomatiseerd systeem te gebruiken, kunt u eenvoudig de gewenste verlengde lengte van uw lineaire actuator vergelijken met de werkelijke positie die wordt gegeven door de potentiometer. Dan hoeft u alleen maar uw actuator te vertellen om dienovereenkomstig uit te schuiven of in te trekken. Hoewel het gebruik van potentiometerfeedback in een geautomatiseerd systeem een ​​aantal problemen heeft die u mogelijk moet oplossen. Een daarvan is de kwestie van elektrische ruis, die hierboven werd besproken, de andere is het kunnen bereiken van herhaalbare resultaten. Omdat potentiometers over het algemeen niet zo gevoelig zijn voor kleinere bewegingen van de lineaire actuator, vergeleken met de andere feedbackopties, maakt dit het verkrijgen van nauwkeurige herhaalbare resultaten moeilijker. In de praktijk betekent dit dat u een foutmarge heeft rond uw gewenste positie, wat acceptabel kan zijn voor uw specifieke toepassing. Als u geen erg nauwkeurige positioneringen nodig heeft of een handmatige schakelaar vervangt door een microcontroller om uw systeem te automatiseren, is positieterugkoppeling van een potentiometer nauwkeurig genoeg voor u. Als u een nauwkeurige positionering van uw lineaire actuator nodig heeft, moet u dit wellicht overwegen andere feedbackopties voor uw lineaire actuator of voeg extra componenten toe voor betrouwbaardere resultaten. Deze componenten omvatten sensoren of externe eindschakelaars wat u wellicht een betere indicatie van de absolute positie geeft.

Het niet kunnen behalen van herhaalbare resultaten is ook een probleem wanneer u meerdere lineaire actuatoren aanstuurt. Omdat het uitgangssignaal van de potentiometer gemakkelijk wordt beïnvloed door elektrische ruis, inclusief elektrische ruis van de andere actuatoren, en afhankelijk is van de ingangsspanning naar de potentiometer, kan het een uitdaging zijn om ervoor te zorgen dat meerdere lineaire actuatoren tegelijkertijd bewegen. Door digitale filters te gebruiken, een stabiele ingangsspanning naar de potentiometer te garanderen en de uitgangssignaaldraden weg te laten lopen van andere inductieve componenten, worden meer herhaalbare resultaten gegarandeerd. Hoewel, als u meerdere actuatoren tegelijkertijd wilt laten werken, het misschien beter is om de andere feedbackopties voor lineaire actuatoren.

Tags:

Share this article

Uitgelichte producten

Linear Actuator - 12v dc
Klassieke staaf lineaire actuatoren In Stock
From $109.99USD
water resistant IP66 Premium Linear Actuator
Premium lineaire actuatoren In Stock
$129.99USD
TVL-170 Pop-up tv-lift aan achterzijde
TVL-170 Pop-up tv-lift aan achterzijde In Stock
On Sale From $590.00USD

Hulp nodig bij het vinden van de juiste actuator?

Wij precisie engineer en vervaardiging van onze producten, zodat u directe fabrikanten prijzen. Wij bieden dezelfde dag verzending en deskundige klantenondersteuning. Probeer onze Actuator Calculator te gebruiken om hulp te krijgen bij het kiezen van de juiste actuator voor uw toepassing.