Обратная связь потенциометра от линейного привода с видео

Потенциометры

Потенциометры, которые представляют собой переменные резисторы, используются в линейных приводах для обеспечения обратной связи по положению на основе изменения их сопротивления. Линейные приводы, использующие потенциометры для обратной связи, такие как наши Линейный привод со стержнем обратной связи, будет состоять из 3 дополнительных проводов, как показано ниже, провод 1 для входного напряжения, провод 2 переменная резистор, а провод 3 - на массу. Вы можете прочитать выходной сигнал потенциометров, измерив напряжение между проводом 2, выходом и землей, что обеспечит индикацию абсолютного положения линейного привода. Чтобы воспользоваться этой обратной связью, вам понадобится какой-нибудь микроконтроллер, например Ардуино, чтобы считывать это позиционное значение при перемещении привода.

Подключение потенциометра

Позиционная обратная связь от потенциометра

Поскольку переменный резистор потенциометра изменяется при перемещении линейного привода, разница напряжений между проводом 2 и землей будет изменяться. Благодаря этому обратная связь может быть легко обработана в программном обеспечении контроллера, такого как Arduino, поскольку вы можете просто сравнить выходное напряжение провода 2 с землей. Используя Arduino, это можно просто сделать, используя аналоговый вывод микроконтроллера и используя функцию analogRead () для считывания напряжения с провода 2. Показан пример того, как подключить Arduino к линейному приводу с обратной связью от потенциометра. ниже.

 

Аналог в контактах Ардуино представляют собой аналого-цифровые преобразователи (АЦП), которые преобразуют аналоговое напряжение на проводе 2 в 10-битное значение АЦП, которое будет находиться в диапазоне от 0 до 1023. 10-битное значение АЦП означает, что преобразователь преобразует аналоговый сигнал в 2 ^ 10 или 1024 различных значения в диапазоне от 0 до 1023. Не все микроконтроллеры являются 10-битными АЦП, некоторые - 8-битными или 16-битными, и чем больше количество битов, тем выше разрешение АЦП. После того, как вы преобразовали аналоговый сигнал в цифровое значение, чтобы определить значение положения с точки зрения длины хода, например, в дюймах, вам нужно будет найти точный аналоговый диапазон вашего конкретного линейного привода, поскольку он может не находиться в диапазоне от 0 до 1023. Это из-за того, что коробка передач внутри привода не позволяет потенциометру полностью вращаться до его предела, и это означает, что вам придется определять этот диапазон вручную. Для приведенного ниже примера кодирования Линейный привод со стержнем обратной связи с длиной хода 4 дюйма имело аналоговое значение 44 при 0 ”и аналоговое значение 951 при 4”. Используя эти значения, вы можете использовать отношения для определения значения длины хода, как показано ниже:

Формула соотношения

Это можно упростить до «Длина хода» = 0,00441 * (аналоговое значение - 44), как в примере кодирования ниже. Другой важный момент - это то, как часто вы читаете это аналоговое значение в коде вашего микроконтроллера. В приведенном ниже примере кода Arduino считывает потенциометр и обновляет значение положения, пока привод находится в движении. Но вы также можете использовать внутренние таймеры для обновления значения позиции в течение заданного интервала времени или вы можете просто поместить функцию чтения потенциометра внутри основного цикла кода и постоянно обновлять значение позиции. Хотя последнее не рекомендуется, если вы планируете использовать свой контроллер для выполнения нескольких отдельных функций.

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

Работа с электрическим шумом

Одним из недостатков обратной связи от потенциометра является то, что на нее могут влиять электрические помехи, что может сделать ваше позиционное значение нестабильным. Один из способов преодолеть это - использовать цифровой фильтр для удаления электрических помех и достижения стабильных результатов. Существует несколько различных типов фильтров, которые можно использовать, от экспоненциальных фильтров до высокочастотных и полосовых фильтров, каждый из которых имеет свои преимущества, но для многих приложений с линейными исполнительными механизмами будет работать простое использование скользящего среднего значения положения. Скользящее среднее - это просто среднее значение последних X измерений для сглаживания входного сигнала. Точное количество измерений, которое вы хотите усреднить, будет зависеть от вашего приложения, и вам, возможно, придется поэкспериментировать с этим числом, чтобы определить, что работает лучше всего. Следует помнить о нескольких вещах: если у вас слишком мало измерений в среднем, ваш сигнал все равно будет зашумленным, но если у вас слишком много измерений, ваши результаты будут слишком сильно отставать от фактического положения привода, чтобы их можно было использовать. Поиск баланса между слишком малым и слишком большим количеством измерений сделает ваш фильтр эффективным. Ниже приведен график, показывающий влияние фильтра скользящего среднего по сравнению с фактическим входным сигналом.

Отфильтрованный и нефильтрованный сигнал

Код, используемый для реализации скользящего среднего, показан ниже, он использует среднее значение 3 измерений для сглаживания входного сигнала. Было выбрано три измерения, поскольку в фактическом входном сигнале не было большого шума, поэтому для сглаживания значения потребовалось всего несколько измерений. Если бы во входном сигнале было больше шума, потребовалось бы большее количество измерений. В ситуациях, когда имеется много индуктивных компонентов (например, двигателей), электрические помехи будут гораздо более серьезной проблемой.

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

Использование обратной связи для автоматизации

Самое замечательное во внедрении обратной связи в ваш дизайн заключается в том, что она позволяет вам создать самоавтоматизированную систему, которая знает, где быть для данного ввода. Чтобы использовать обратную связь потенциометра в автоматизированной системе, вы можете просто сравнить желаемую увеличенную длину линейного привода с фактическим положением, заданным потенциометром. Затем вам просто нужно сказать вашему приводу, чтобы он выдвигался или втягивался соответственно. Хотя использование обратной связи потенциометра в автоматизированной системе имеет несколько проблем, которые вам, возможно, придется решить. Один из них - это проблема электрических шумов, о которой говорилось выше, а другая - возможность добиться повторяемых результатов. Поскольку потенциометры обычно не так чувствительны к меньшим перемещениям линейного привода, по сравнению с другими вариантами обратной связи, это затрудняет достижение точных воспроизводимых результатов. На практике это означает, что у вас будет предел погрешности вокруг желаемого положения, которое может быть приемлемым для вашего конкретного приложения. Если вам не требуется очень точное позиционирование или вы заменяете ручной переключатель на микроконтроллер для автоматизации вашей системы, позиционная обратная связь от потенциометра будет достаточно точной для вас. Если вам действительно нужно точное позиционирование линейного привода, возможно, вам потребуется другие варианты обратной связи для вашего линейного привода или добавьте дополнительные компоненты для получения более надежных результатов. Эти компоненты включают датчики или внешние концевые выключатели что может дать вам лучший индикатор абсолютного положения.

Невозможность достичь воспроизводимых результатов также является проблемой при управлении несколькими линейными приводами. Поскольку на выходной сигнал потенциометра легко влияют электрические помехи, включая электрические помехи от других исполнительных механизмов, и он зависит от входного напряжения потенциометра, обеспечение одновременного движения нескольких линейных исполнительных механизмов может быть сложной задачей. Использование цифровых фильтров, обеспечение стабильного входного напряжения на потенциометре и наличие выходных сигнальных проводов, идущих от других индуктивных компонентов, помогут обеспечить более воспроизводимые результаты. Хотя, если вы действительно хотите запускать несколько приводов одновременно, возможно, лучше проверить другие варианты обратной связи для прямоходных приводов.

product-sidebar
Tags:

Share this article

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.