L'utilizzo di feedback per garantire movimenti precisi è la chiave in qualsiasi progetto di automazione dai sollevamenti robotici a TV. Una corretta implementazione del feedback consente un controllo accurato del circuito chiuso del proprio attuatore lineare; Non è più necessario controllare manualmente che il tuo attuatore lineare vada nella giusta posizione. Poiché gli attuatori lineari sono in genere utilizzati per spostare un oggetto da una posizione all'altra, il feedback più importante da ricevere dal tuo attuatore è la sua posizione. Gli attuatori lineari che hanno un feedback posizionale in genere misurano la posizione usando uno dei 3 diversi sensori; potenziometri, sensori di effetto sala e sensori ottici.
Potenziometri
Potenziometri sono resistori variabili che, se utilizzati negli attuatori lineari, la loro resistenza cambia in base alla posizione dell'attuatore. I potenziometri saranno costituiti dai 3 pin come mostrato di seguito, il pin 1 è la tensione di ingresso, il pin 3 è macinato e il pin 2 è il resistore regolabile. È possibile leggere l'output dei potenziometri misurando la tensione tra il pin 2 e il terreno, che cambierà mentre l'attuatore si muove. Per efficacemente Implementa questo feedback, dovrai utilizzare un qualche tipo di controller, come un Arduino, per leggere questo valore posizionale mentre l'attuatore si muove.
Uno dei maggiori punti di forza di un potenziometro è che fornisce un'indicazione della posizione assoluta dell'attuatore lineare. Per questo motivo, questo feedback può essere abbastanza facile da gestire nel software di un controller in quanto puoi semplicemente confrontare la lettura di output corrente con la lettura di output della posizione desiderata. Inoltre, non dovrai mai preoccuparti di perdere la posizione del tuo attuatore se spendi il tuo sistema poiché la resistenza del potenziometro sarà la stessa indipendentemente dall'essere alimentato o no.
Ci sono pochi svantaggi dell'uso di potenziometri per il feedback posizionale. Uno svantaggio è che il feedback del potenziometro può essere influenzato dal rumore elettrico e può richiedere di filtrare il segnale per ottenere risultati stabili. L'uscita del potenziometro dipende anche dalla tensione di ingresso al potenziometro, il che può rendere difficile garantire che più attuatori lineari si muovano contemporaneamente poiché il segnale di uscita può variare leggermente a causa di lievi modifiche alla tensione di ingresso. Inoltre, i potenziometri generalmente non saranno così sensibili ai movimenti più piccoli dell'attuatore lineare, rispetto alle altre opzioni di feedback, rendendo più difficili i risultati ripetibili.
Sensore dell'effetto Hall
Sensori dell'effetto della sala Lavoro basato sull'effetto Hall che è l'effetto di un campo magnetico per produrre una tensione. I sensori di effetto Hall possono fornire un'uscita digitale o lineare, ma per gli attuatori lineari, in genere utilizzano sensori di effetto Hall di uscita digitale. Quando questi sensori rilevano un campo magnetico, produrranno una tensione che può essere letta da un controller [1]. Con attuatori lineari, questi sensori sono posizionati all'interno del cambio dell'attuatore insieme a un disco magnetico. Mentre l'attuatore lineare si muove, questo disco magnetico ruota il sensore dell'effetto della sala che produce un impulso di tensione. Questi impulsi possono essere usati per determinare Fino a che punto l'attuatore si è spostato. In generale, gli attuatori lineari che utilizzano i sensori di effetto Hall per fornire un feedback posizionale specificheranno l'impulso per pollice percorsa che è possibile utilizzare per determinare fino a che punto l'attuatore si sposta. Ad esempio, se hai rilevato 6000 impulsi e il tuo attuatore ha un impulso per pollice percolato di 12000, il che significa che l'attuatore ha spostato 0,5 pollici.
Il principale aspetto negativo dell'utilizzo di un sensore di effetto Hall per il feedback posizionale rispetto a un potenziometro è che i sensori dell'effetto Hall non misurano una posizione assoluta. Invece producono impulsi che possono essere contati per determinare fino a che punto l'attuatore si è spostato, il che richiede di sapere dove l'attuatore inizia a determinare la posizione assoluta. Questo può essere superato nel software del controller, come in un Arduino, memorizzando l'attuale posizione dell'attuatore e avviando sempre l'attuatore da una posizione nota, come completamente ritirato. Ciò potrebbe richiedere a casa l'attuatore in questa posizione nota ogni volta che si accende il sistema.
La forza dell'utilizzo di un sensore di effetto Hall per il feedback posizionale è che fornisce una risoluzione molto maggiore rispetto al feedback di un potenziometro. Poiché ci possono essere 1000 di impulsi per pollice di movimento, i sensori di effetto Hall forniscono una precisione e un'affidabilità nel posizionamento dell'attuatore lineare. Gli impulsi varieranno anche in frequenza in base alla velocità dell'attuatore lineare, il che significa che puoi usarli per misurare la velocità dell'attuatore lineare. I sensori dell'effetto Hall forniscono anche una maggiore capacità di garantire che più attuatori lineari si muovano contemporaneamente poiché i conteggi degli impulsi sono più accurati della mutevole tensione del potenziometro. Utilizzando il nostro Controller dell'attuatore FA-Sync-X, puoi anche assicurarti che gli attuatori si muovano all'unisono indipendentemente dal carico.
Sensore ottico
Sensori ottici che sono usati in attuatori lineari (esiste un altro tipo di sensori ottici) funzionano molto simili ai sensori di effetto Hall, tranne per il rilevamento della luce usando un fotoDetettore [2]. I sensori ottici funzionano avendo la luce da un LED o da qualche altra fonte di luce viene passata attraverso un disco di codificatore. Questo disco di codificatore viene inserito per consentire alla luce di passarla periodicamente. Dall'altro lato del disco si trova il fotoDetector, che rileva la luce quando passa attraverso le fessure nel disco e crea un segnale di uscita [3]. Man mano che l'attuatore si muove, il disco dell'encoder ruota e la luce viene rilevata dal fotoDetettore che produce un impulso di tensione. Questi impulsi possono essere usati in modo simile agli impulsi di un sensore di effetto sala per determinare Fino a che punto l'attuatore si è spostato. Gli attuatori lineari che utilizzano sensori ottici per il feedback posizionale specificheranno anche l'impulso per pollice percorsa che è possibile utilizzare per determinare fino a che punto l'attuatore si sposta.
I sensori ottici, ancora una volta, hanno punti di forza e svantaggi simili ai sensori di effetto Hall rispetto ai potenziometri. Hanno una maggiore precisione e risoluzione, anche maggiori dei sensori di effetto Hall, e possono essere utilizzati per misurare la velocità dell'attuatore lineare. Sono anche più bravi a garantire che i tuoi attuatori lineari multipli si muovano contemporaneamente e possono utilizzare Controller dell'attuatore FA-Sync-X. Inoltre non misurano la posizione assoluta e invece richiedono di contare il polso per determinare fino a che punto l'attuatore si è spostato. Dovrai anche iniziare in una posizione nota in quanto dovrai salvare la posizione corrente nel software per tenere traccia della posizione assoluta.
Riepilogo
La tua scelta di feedback che desideri dal tuo attuatore lineare Dipenderà da ciò che ritieni è più importante per la tua applicazione. Hai bisogno di un alto livello di precisione? Scegli un attuatore lineare con sensore di effetto ottico o sala. Non vuoi impostare il tuo attuatore in una posizione domestica ogni volta che lo accendi? Quindi vai con un attuatore lineare con un potenziometro. Vuoi controllare più attuatori lineari contemporaneamente? Scegli un attuatore lineare con sensore di effetto ottico o sala. Vuoi che il tuo feedback fornisca una posizione assoluta? Vai con un attuatore lineare con un potenziometro.
[1] Monari, G. (giugno 2013) Comprensione della risoluzione negli encoder ottici e magnetici. Recuperato da: https://www.electronicdesign.com/technologies/components/article/21798142/understanding-resolution-in-optical-and-magnetic-encoders
[2] Paschotta, R. Articolo su sensori ottici. Recuperato da:https://www.rp-photonics.com/optical_sensors.html
