Como você controla um atuador linear com um Arduino?

O que é um Arduino?

Arduino é uma plataforma de prototipagem eletrônica de código aberto baseada em hardware e software flexível e fácil de usar. Destina-se a projetos DIY, artistas, designers, hobistas e qualquer pessoa interessada em criar projetos interativos. Arduinos são placas de microcontrolador que contêm tudo o que você precisa para interagir facilmente com o microcontrolador. Um microcontrolador é como um minicomputador para sistemas embarcados e o tipo de microcontrolador incluído dependerá do estilo do Arduino. Arduino varia desde os maiores Arduino Mega para o tamanho médio Arduino Uno para o menor Arduino Pro Mini. As placas de tamanhos diferentes fornecerão um número crescente de pinos de E / S e recursos adicionais e a mais popular dessas placas é a Uno. O Arduino também oferece um IDE de código aberto para programar seus microcontroladores. O Arduino IDE usa uma linguagem de programação fácil de entender e, devido à popularidade do Arduino, você pode encontrar muitos exemplos úteis online para ajudá-lo a codificar para seu aplicativo específico. Se este for o seu primeiro projeto Arduino, o Kit Arduino fornecerá tudo o que você precisa, de cabos de jumper a sensores e relés, e inclui o Arduino Uno para você começar.

Como você controla um atuador linear com um Arduino?

Por que usar um Arduino para controlar um atuador linear?

Uma das maiores vantagens de usar um Arduino, ou qualquer microcontrolador, para controlar um atuador linear é que você tem maior controle sobre seu atuador linear. Microcontroladores permitem que você use entradas mais complexas de sensores ou outros dispositivos para controlar seu atuador linear. Eles permitem que você realize cálculos em tempo real para posicionar seu atuador na posição ideal ou implemente temporizadores para automatizar as mudanças de posição de seus atuadores. Os microcontroladores também podem receber feedback de seus atuadores para fornecer posição e controle de velocidade mais precisos, bem como controlar mais de um atuador ao mesmo tempo. Simplificando, os microcontroladores fornecem a você maior controle e flexibilidade e, com o design fácil de usar e ampla popularidade do Arduino, o nível de complexidade adicional é mínimo.

Controlando um Atuador Linear com um Arduino

Você não será capaz de fazer a interface direta do seu atuador linear com um Arduino como pode com um switch, pois a tensão de operação do Arduino é de apenas 5 V e tem limites de corrente muito pequenos. Você precisará usar um componente intermediário para controlar o atuador linear, o que pode ser feito usando relés ou um driver de motor.

Relés

Como discutido Aqui, relés são chaves eletromagnéticas que são controladas pela energização e desenergização de uma bobina para abrir e fechar a chave. O Arduino pode ser usado para controlar o relé, energizando e desenergizando a bobina usando um pino de E / S. Dependendo do tipo de relé que você usar, mudará quanto controle você tem sobre o seu atuador linear, mas a interface com o Arduino é bastante simples, basta energizar a bobina com um pino de E / S. Você precisará garantir que a tensão nominal da bobina esteja em torno da tensão operacional do Arduino (5 V) ou o Arduino não será capaz de energizar a bobina o suficiente para fazer com que a chave feche.

Relé SPDT controlado com um Arduino

Acima está um exemplo de interface do Arduino com uma configuração de dois relés SPDT. Nesta configuração, que é descrita aqui, os dois relés são usados ​​para inverter a polaridade da tensão para o atuador linear, bem como desconectar a alimentação do atuador. No exemplo de código mostrado abaixo, o Arduino irá energizar o relé superior para estender o atuador por 2 segundos, configurando o pino 7 para baixo, em seguida, parará o atuador por 2 segundos desenergizando o relé superior configurando ambos os pinos para alto. Para retrair o atuador, o Arduino irá energizar o segundo relé por 2 segundos configurando o pino 8 para baixo e, em seguida, parando o atuador por 2 segundos configurando novamente todos os pinos para alto. Como esse código está na seção de loop do programa, o Arduino continuará repetindo esse código indefinidamente. Obviamente, você poderia implementar uma solução de codificação mais elegante para o seu aplicativo, mas se estiver procurando por ainda mais controle, você desejará usar um driver de motor.

https://gist.github.com/OMikeGray/6bf644b6cda85bfe8c898ccd44ec6d78

Motorista

UMA motorista de motor é um projeto de circuito integrado especificamente para controlar motores CC, que acionam atuadores lineares CC. Os drivers de motor geralmente usam uma ponte H para permitir o controle de direção e velocidade. Como conectar exatamente o Arduino ao driver do motor dependerá do driver do motor exato, mas exigirá pelo menos dois pinos de E / S para fazer isso e um deles será um sinal PWM. PWM ou modulação por largura de pulso é um método de variação de um sinal entre os valores de ativação e desativação para fornecer efetivamente uma tensão inferior à de operação. O driver do motor pode então usar este sinal para ajustar a velocidade na qual o motor funciona.

Arduino controlando um driver de motor 

Acima está um exemplo de nosso Motor DC de alta corrente interface com um Arduino. Para este driver de motor, você deve enviar dois sinais PWM, um para estender o atuador e outro para retrair. O PWM é fornecido como um byte sem sinal, o que significa que varia de 0, sem tensão, a 255, tensão máxima (5 V), que será proporcional à velocidade do motor. Como PWM não é um valor binário, precisamos usar os pinos PWM do Arduino e usar a função de gravação analógica, conforme visto no exemplo abaixo. Os pinos PWM serão indicados no Arduino com um ~ ou simplesmente rotulados como pinos PWM.

https://gist.github.com/OMikeGray/c4e0196704a4d62db5507ad8297708f4

No exemplo de código acima, o Arduino estenderá o atuador em velocidade total por dois segundos, enviando ao driver do motor os 5 V completos do pino 10 para o pino LPWM no driver do motor. Então, o Arduino para o atuador, não enviando nenhum sinal para nenhum dos pinos de entrada do driver do motor. O Arduino então retrai o atuador na metade da velocidade, enviando o sinal do driver do motor que está metade ligado e metade desligado do pino 11 para o pino RPWM no driver do motor. Em seguida, para o atuador novamente. Como esse código está na seção de loop do programa, o Arduino continuará repetindo esse código indefinidamente. Mais uma vez, você pode implementar uma solução de codificação mais elegante que se adapte à sua aplicação, especialmente se adicionar entradas para controlar seu atuador. 

Adicionando entradas

Depois de controlar seu atuador com um Arduino, você pode implementar entradas para o Arduino para maior automação e controle. Essas entradas podem ser comuta, uma ampla gama de sensores, ou mesmo feedback do próprio atuador. Como há uma ampla gama de opções para entradas, como implementá-las pode variar, mas existem alguns pontos gerais que você deve saber. Se a entrada fornece uma entrada binária, como um switch, você vai querer usar os pinos digitais no Arduino, que serão rotulados na placa ou na folha de dados, e usar a função digitalRead () no IDE Arduino. Se o seu dispositivo de entrada fornecer um sinal analógico, você precisará usar os pinos analógicos, que serão rotulados na placa ou na folha de dados, e usar a função AnalogRead ().


 

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