利用反馈来确保精确的运动是从机器人到电视升降机的任何自动化项目的关键。正确实施反馈可以对您的产品进行准确的闭环控制 线性执行器;您不再需要手动检查线性执行器是否到达正确位置。由于线性执行器通常用于将物体从一个位置移动到另一个位置,因此从执行器接收到的最重要的反馈是其位置。具有位置反馈的线性执行器通常使用 3 种不同传感器之一来测量位置;电位器、霍尔效应传感器和光学传感器。
电位器
电位器 是可变电阻器,当用于线性执行器时,它们的电阻根据执行器的位置而变化。电位器由 3 个引脚组成,如下所示,引脚 1 是输入电压,引脚 3 是接地,引脚 2 是可调电阻。您可以通过测量引脚 2 和接地之间的电压来读取电位计的输出,该电压会随着执行器的移动而变化。为了有效地 落实此反馈,您需要使用某种类型的控制器,例如 Arduino,在执行器移动时读取该位置值。
电位计的最大优点之一是它可以指示线性执行器的绝对位置。因此,这种反馈在控制器的软件中很容易处理,因为您可以简单地将当前输出读数与所需位置的输出读数进行比较。如果您关闭系统,您也不必担心丢失执行器的位置,因为无论是否通电,电位计的电阻都是相同的。
使用电位计进行位置反馈几乎没有什么缺点。一个缺点是电位计的反馈可能会受到电噪声的影响,并且可能需要您过滤信号才能获得稳定的结果。电位器的输出还取决于电位器的输入电压,这可能使得难以确保多个线性致动器同时移动,因为输出信号可能由于输入电压的微小变化而略有变化。此外,与其他反馈选项相比,电位计通常不会对线性执行器的较小运动那么敏感,这使得获得可重复的结果变得更加困难。
霍尔效应传感器
霍尔效应传感器 基于霍尔效应工作,霍尔效应是磁场产生电压的效应。霍尔效应传感器可以提供数字或线性输出,但对于线性执行器,它们通常使用数字输出霍尔效应传感器。当这些传感器检测到磁场时,它们将产生可由控制器读取的电压 [1]。对于线性执行器,这些传感器与磁盘一起放置在执行器的齿轮箱内。当线性执行器移动时,该磁盘旋转并通过霍尔效应传感器,从而产生电压脉冲。这些脉冲可用于确定 执行器移动了多远。一般来说,使用霍尔效应传感器提供位置反馈的线性执行器将指定每英寸行进的脉冲,您可以使用它来确定执行器移动的距离。例如,如果您检测到 6000 个脉冲,并且执行器每行进一英寸的脉冲为 12000,则意味着执行器移动了 0.5 英寸。
与电位计相比,使用霍尔效应传感器进行位置反馈的主要缺点是霍尔效应传感器不能测量绝对位置。相反,它们会产生脉冲,可以对脉冲进行计数以确定执行器移动了多远,这需要您知道执行器从哪里开始以确定绝对位置。这可以通过控制器的软件来克服,例如在 Arduino 中,通过存储执行器的当前位置并始终从已知位置(例如完全缩回)启动执行器。这可能需要您每次打开系统时将执行器归位到该已知位置。
使用霍尔效应传感器进行位置反馈的优点在于,与电位计的反馈相比,它提供了更高的分辨率。由于每英寸的运动可能有数千个脉冲,霍尔效应传感器可在定位线性执行器时提供精确性和可靠性。脉冲的频率也会根据线性执行器的速度而变化,这意味着您可以使用它们来测量线性执行器的速度。霍尔效应传感器还提供了更大的能力来确保多个线性执行器同时移动,因为脉冲计数比电位计的变化电压更准确。利用我们的 FA-SYNC-X 执行器控制器,您甚至可以确保执行器一致移动,无论负载如何。
光学传感器
光学传感器 用于线性执行器(还有其他类型的光学传感器)的功能与霍尔效应传感器非常相似,只不过它们使用光电探测器检测光 [2]。光学传感器的工作原理是让来自 LED 或其他光源的光穿过编码器盘。该编码器盘上开有槽,允许光线周期性地穿过它。磁盘的另一侧是光电探测器,当光线穿过磁盘槽时,它会检测到光线并产生输出信号 [3]。当执行器移动时,编码器盘旋转,光电探测器检测到光,产生电压脉冲。这些脉冲可以与霍尔效应传感器的脉冲类似地使用来确定 执行器移动了多远。使用光学传感器进行位置反馈的线性执行器还将指定每英寸行进的脉冲,您可以使用它来确定执行器移动的距离。
同样,与电位计相比,光学传感器与霍尔效应传感器具有相似的优点和缺点。它们具有更高的精度和分辨率,甚至高于霍尔效应传感器,可用于测量线性执行器的速度。它们还能够更好地确保您的多个线性执行器同时移动,并且可以利用 FA-SYNC-X 执行器控制器。它们也不测量绝对位置,而是要求您计算脉冲以确定执行器移动了多远。您还需要从已知位置开始,因为您需要将当前位置保存在软件中以跟踪绝对位置。
概括
您选择的反馈类型 线性执行器 取决于您认为什么对您的申请更重要。您需要高精度吗?选择带有光学或霍尔效应传感器的线性执行器。您不想每次打开执行器时都将其设置为初始位置吗?然后使用带有电位计的线性执行器。您想同时控制多个线性执行器吗?选择带有光学或霍尔效应传感器的线性执行器。您希望您的反馈提供绝对立场吗?使用带有电位计的线性执行器。
[1] Monari, G.(2013 年 6 月) 了解光学和磁性编码器的分辨率。从...获得: https://www.electronicdesign.com/technologies/components/article/21798142/understanding-resolution-in-optical-and-magnetic-encoders
[2] 帕肖塔,R. 关于光学传感器的文章。 从...获得:https://www.rp-photonics.com/optical_sensors.html