Варианты обратной связи для линейных приводов

Использование обратной связи для обеспечения точных движений является ключевым моментом в любом проекте автоматизации, от роботизированных до телевизионных лифтов. Правильная реализация обратной связи позволяет точно контролировать ваш линейный привод; Вам больше не нужно вручную проверять, что ваш линейный привод находится в правильном положении. Поскольку линейные приводы обычно используются для перемещения объекта из одного положения в другое, наиболее важной обратной связью, которую необходимо получить от привода, является его положение. Линейные приводы с обратной связью по положению обычно измеряют положение с помощью одного из 3 различных датчиков; потенциометры, датчики на эффекте Холла и оптические датчики.

Потенциометры

Потенциометры представляют собой переменные резисторы, которые при использовании в линейных приводах их сопротивление изменяется в зависимости от положения привода. Потенциометры будут состоять из 3 контактов, как показано ниже, контакт 1 - входное напряжение, контакт 3 - заземление, а контакт 2 - регулируемый резистор. Вы можете прочитать выходной сигнал потенциометров, измерив напряжение между контактом 2 и землей, которое будет изменяться при перемещении привода. Чтобы эффективно реализовать эту обратную связь, вам понадобится какой-нибудь контроллер, например Ардуино, чтобы считывать это позиционное значение при перемещении привода.

Потенциометр

Одна из самых сильных сторон потенциометра заключается в том, что он обеспечивает индикацию абсолютного положения линейного привода. Из-за этого эту обратную связь можно довольно легко обработать в программном обеспечении контроллера, поскольку вы можете просто сравнить текущее показание на выходе с показанием на выходе для желаемого положения. Вам также никогда не придется беспокоиться о потере положения привода, если вы выключите систему, поскольку сопротивление потенциометра будет одинаковым независимо от того, подано питание или нет.

Есть несколько недостатков использования потенциометров для позиционной обратной связи. Одним из недостатков является то, что обратная связь от потенциометра может зависеть от электрических помех и может потребовать от вас фильтрации сигнала для достижения стабильных результатов. Выход потенциометра также зависит от входного напряжения потенциометра, что может затруднить одновременное движение нескольких линейных приводов, поскольку выходной сигнал может незначительно отличаться из-за небольших изменений входного напряжения. Кроме того, потенциометры обычно не так чувствительны к меньшим движениям линейного привода, по сравнению с другими вариантами обратной связи, что затрудняет воспроизводимость результатов.

Датчик эффекта Холла

Датчики на эффекте Холла Работа основана на эффекте Холла, который представляет собой действие магнитного поля для создания напряжения. Датчики на эффекте Холла могут обеспечивать цифровой или линейный выход, но для линейных приводов они обычно используют датчики Холла с цифровым выходом. Когда эти датчики обнаруживают магнитное поле, они создают напряжение, которое может считывать контроллер [1]. В линейных приводах эти датчики расположены внутри коробки передач привода вместе с магнитным диском. Когда линейный привод движется, этот магнитный диск вращается, проходя мимо датчика Холла, который генерирует импульс напряжения. Эти импульсы можно использовать для определения как далеко сдвинулся привод. Как правило, линейные приводы, которые используют датчики Холла для обеспечения обратной связи по положению, будут указывать импульс на пройденный дюйм, который вы можете использовать для определения того, как далеко перемещается привод. Например, если вы зарегистрировали 6000 импульсов и ваш привод имеет 12000 импульсов на пройденный дюйм, это означает, что ваш привод переместился на 0,5 дюйма.

 Датчик эффекта Холла через: https://www.electronicdesign.com/technologies/components/article/21798142/understanding-resolution-in-optical-and-mintage-encoders

Основным недостатком использования датчика Холла для позиционной обратной связи по сравнению с потенциометром является то, что датчики на эффекте Холла не измеряют абсолютное положение. Вместо этого они производят импульсы, которые можно подсчитать, чтобы определить, насколько далеко сдвинулся привод, для чего вам необходимо знать, где привод начинает определять абсолютное положение. Это можно преодолеть в программном обеспечении вашего контроллера, например, в Arduino, путем сохранения текущего положения привода и всегда запускать привод из известного положения, например, полностью втянутого. Для этого может потребоваться возвращать привод в это известное положение каждый раз, когда вы включаете систему.

Преимущество использования датчика Холла для позиционной обратной связи заключается в том, что он обеспечивает гораздо большее разрешение по сравнению с обратной связью от потенциометра. Поскольку на дюйм перемещения может приходиться 1000 импульсов, датчики на эффекте Холла обеспечивают точность и надежность позиционирования вашего линейного привода. Частота импульсов также будет изменяться в зависимости от скорости вашего линейного привода, что означает, что вы можете использовать их для измерения скорости вашего линейного привода. Датчики на эффекте Холла также обеспечивают большую способность обеспечивать одновременное движение нескольких линейных приводов, поскольку счетчик импульсов более точен, чем изменение напряжения потенциометра. Используя наши Контроллер исполнительного механизма FA-SYNC-X, вы даже можете обеспечить синхронное движение приводов независимо от нагрузки.

Оптический датчик

Оптические датчики которые используются в линейных исполнительных механизмах (есть и другие типы оптических датчиков), действуют аналогично датчикам Холла, за исключением того, что они обнаруживают свет с помощью фотодетектора [2]. Оптические датчики работают за счет пропускания света от светодиода или другого источника света через диск кодирующего устройства. Этот диск кодировщика имеет прорези, чтобы свет периодически проходил через него. На другой стороне диска находится фотодетектор, который обнаруживает свет, когда он проходит через щели в диске, и создает выходной сигнал [3]. Когда привод движется, диск кодирующего устройства вращается, и свет обнаруживается фотодетектором, который выдает импульс напряжения. Эти импульсы могут использоваться аналогично импульсам датчика Холла для определения как далеко сдвинулся привод. Линейные приводы, которые используют оптические датчики для позиционной обратной связи, также будут указывать импульс на пройденный дюйм, который вы можете использовать, чтобы определить, как далеко перемещается привод.

 Оптический датчик

Оптические датчики, опять же, имеют такие же преимущества и недостатки, как датчики на эффекте Холла, по сравнению с потенциометрами. Они имеют большую точность и разрешение, даже больше, чем датчики на эффекте Холла, и могут использоваться для измерения скорости линейного привода. Они также лучше обеспечивают одновременное движение нескольких линейных приводов и могут использовать Контроллер исполнительного механизма FA-SYNC-X. Они также не измеряют абсолютное положение и вместо этого требуют от вас подсчета импульсов, чтобы определить, насколько далеко переместился ваш привод. Вам также нужно будет начать с известной позиции, так как вам нужно будет сохранить текущую позицию в программном обеспечении, чтобы отслеживать абсолютную позицию.

Резюме

Ваш выбор типа обратной связи, которую вы хотите получить от своего линейный привод будет зависеть от того, что вы считаете более важным для вашего приложения. Вам нужен высокий уровень точности? Выберите линейный привод с оптическим датчиком или датчиком холла. Вы не хотите, чтобы при каждом включении привод был в исходном положении? Затем выберите линейный привод с потенциометром. Вы хотите управлять несколькими линейными приводами одновременно? Выберите линейный привод с оптическим датчиком или датчиком холла. Хотите, чтобы ваш отзыв отражал абсолютную позицию? Используйте линейный привод с потенциометром.

 

[1] Монари, Г. (июнь 2013 г.) Понимание разрешения в оптических и магнитных энкодерах. Полученное из: https://www.electronicdesign.com/technologies/components/article/21798142/understanding-resolution-in-optical-and-magnetic-encoders

[2] Пашотта, Р. Статья об оптических датчиках. Полученное из:https://www.rp-photonics.com/optical_sensors.html

Tags:

Share this article

серия обогащения

Нужна помощь в поиске правильного привода?

Мы точность инженера и производства нашей продукции, так что вы получите прямые цены производителей. Мы предлагаем в тот же день доставки и знающих поддержку клиентов. Попробуйте использовать наш калькулятор Actuator, чтобы получить помощь в выборе правильного привода для вашего приложения.