Potansiyometreler
Değişken dirençler olan potansiyometreler, doğrusal aktüatörlerde dirençlerinin nasıl değiştiğine ilişkin konumsal geri bildirim tabanı sağlamak için kullanılır. Bizim gibi geri bildirim için potansiyometre kullanan doğrusal aktüatörler Geri Besleme Çubuğu Lineer Aktüatör, aşağıda gösterildiği gibi 3 ek kablodan oluşacaktır; kablo 1 giriş voltajı için, kablo 2 ise giriş voltajıdır. değişken direnç ve kablo 3 toprak içindir. Doğrusal aktüatörün mutlak konumunun bir göstergesini sağlayacak olan kablo 2, çıkış ve toprak arasındaki voltajı ölçerek potansiyometrelerin çıkışını okuyabilirsiniz. Bu geri bildirimden yararlanmak için bir tür mikrodenetleyiciden yararlanmanız gerekir. arduinoAktüatör hareket ettikçe bu konumsal değeri okumak için.
Potansiyometreden Konumsal Geri Bildirim
Doğrusal aktüatör hareket ettikçe potansiyometrenin değişken direnci değiştikçe kablo 2 ile toprak arasındaki voltaj farkı da değişecektir. Bu nedenle, kablo 2'nin çıkış voltajını toprakla basitçe karşılaştırabildiğiniz için geri bildirim, Arduino gibi bir kontrol cihazının yazılımında kolayca ele alınabilir. Bir Arduino kullanıldığında, bu, bir mikro denetleyicinin analog giriş pimi kullanılarak ve kablo 2'den voltajı okumak için analogRead() işlevi kullanılarak kolayca yapılabilir. Bir Arduino'nun potansiyometre geri beslemesi ile doğrusal bir aktüatöre nasıl bağlanacağına dair bir örnek gösterilmiştir. altında.
Pinlerdeki analog arduino 2. kablodaki analog voltajı 0 ila 1023 arasında olacak 10 bitlik bir ADC değerine dönüştürecek olan analog-dijital dönüştürücülerdir (ADC). 10 bitlik bir ADC değeri, dönüştürücünün analog sinyali 0'dan 1023'e kadar 2^10 veya 1024 farklı değer. Mikrodenetleyicilerin tümü 10 bit ADC değildir, bazıları 8 bit veya 16 bittir ve bit sayısı ne kadar büyük olursa ADC'nin çözünürlüğü de o kadar büyük olur. Analog sinyali dijital bir değere dönüştürdükten sonra, strok uzunluğu cinsinden (örneğin inç cinsinden) bir konum değeri belirlemek için, belirli doğrusal aktüatörünüzün tam analog aralığını bulmanız gerekir; çünkü bu aralık 0 ila 0 arasında olmayabilir. 1023. Bunun nedeni, aktüatörün içindeki dişli kutusunun potansiyometrenin limitine kadar tamamen dönmesini engellemesidir ve bu aralığı manuel olarak belirlemeniz gerekeceği anlamına gelir. Aşağıdaki kodlama örneği için 4” strok uzunluğu Geri Besleme Çubuğu Doğrusal Aktüatör 0”da analog değeri 44 ve 4”te analog değeri 951 idi. Bu değerleri kullanarak aşağıdaki gibi kontur uzunluğu değerini belirlemek için oranları kullanabilirsiniz:
Bu, aşağıdaki kodlama örneğinde olduğu gibi Strok Uzunluğu = 0,00441*(Analog Değer – 44) şeklinde basitleştirilebilir. Bu analog değeri mikrodenetleyicinizin kodunda ne sıklıkla okuduğunuz bir diğer önemli husustur. Aşağıdaki kod örneğinde Arduino potansiyometreyi okur ve aktüatör hareket ettiği sürece konum değerini günceller. Ancak konum değerini belirli bir zaman aralığında güncellemek için dahili zamanlayıcılardan da yararlanabilirsiniz veya potansiyometre okuma fonksiyonunu kodun ana döngüsünün içine yerleştirip konum değerini sürekli olarak güncelleyebilirsiniz. Ancak denetleyicinizi birden fazla bireysel işlevi gerçekleştirmek için kullanmayı planlıyorsanız ikincisi önerilmez.
Elektriksel Gürültüyle Başa Çıkmak
Potansiyometreden gelen geri bildirimin bir dezavantajı, elektriksel gürültüden etkilenebilmesi ve konum değerinizi dengesiz hale getirebilmesidir. Bunun üstesinden gelmenin bir yolu, elektriksel gürültüyü ortadan kaldırmak ve istikrarlı sonuçlar elde etmek için dijital bir filtre kullanmaktır. Üstel filtrelerden yüksek geçişli ve bant geçişli filtrelere kadar kullanılabilecek, her birinin kendi avantajları olan birkaç farklı filtre türü vardır, ancak doğrusal aktüatörlü birçok uygulama için konumsal değerin hareketli ortalamasını kullanmak işe yarayacaktır. Çalışan ortalama, giriş sinyalini düzeltmek için yapılan son X ölçüm miktarının ortalamasıdır. Ortalamasını almak istediğiniz ölçümlerin kesin sayısı uygulamanıza bağlı olacaktır ve neyin en iyi sonucu verdiğini belirlemek için bu sayıyla oynamanız gerekebilir. Dikkat edilmesi gereken birkaç nokta; ortalamanızda çok az ölçüm varsa sinyaliniz yine gürültülü olacaktır, ancak çok fazla ölçüm yaparsanız sonuçlarınız, aktüatörün gerçek konumunun kullanılamayacak kadar gerisinde kalacaktır. Filtrenizi etkili kılacak olan, çok az ve çok fazla ölçüm arasında denge kurmaktır. Aşağıda, çalışan ortalama filtrenin gerçek giriş sinyaline karşı etkisini gösteren bir çizim bulunmaktadır.
Çalışan ortalamayı uygulamak için kullanılan kod aşağıda gösterilmiştir; giriş sinyalini düzeltmek için ortalama 3 ölçümü kullanır. Üç ölçüm seçildi çünkü gerçek giriş sinyalinde çok fazla gürültü yoktu ve bu nedenle değeri düzeltmek için yalnızca birkaç ölçüm yeterliydi. Giriş sinyalinde daha fazla gürültü olsaydı daha fazla sayıda ölçüme ihtiyaç duyulurdu. Çok sayıda endüktif bileşenin (örn. motorlar) olduğu durumlarda elektriksel gürültü çok daha büyük bir sorun olacaktır.
Otomasyon için Geri Bildirimden Yararlanma
Geri bildirimi tasarımınıza uygulamanın en güzel yanı, belirli bir girdi için nerede olması gerektiğini bilen, kendi kendini otomatikleştiren bir sistem oluşturmanıza olanak sağlamasıdır. Otomatik bir sistemde potansiyometre geri bildirimini kullanmak için, doğrusal aktüatörünüzün arzu ettiğiniz uzatılmış uzunluğunu potansiyometre tarafından verilen gerçek konumla karşılaştırabilirsiniz. Daha sonra aktüatörünüze uygun şekilde uzamasını veya geri çekilmesini söylemeniz yeterlidir. Her ne kadar otomatik bir sistemde potansiyometre geri bildirimini kullanmanın üstesinden gelmeniz gerekebilecek birkaç sorunu olsa da. Biri yukarıda tartıştığımız elektriksel gürültü meselesi, diğeri ise tekrarlanabilir sonuçlar elde edebilmek. Potansiyometreler genellikle diğer geri besleme seçenekleriyle karşılaştırıldığında doğrusal aktüatörün daha küçük hareketlerine karşı o kadar hassas olmadığından, bu durum kesin tekrarlanabilir sonuçlara ulaşmayı daha da zorlaştırır. Uygulamada bu, istediğiniz konum etrafında bir hata payına sahip olacağınız anlamına gelir ve bu, belirli uygulamanız için kabul edilebilir olabilir. Çok hassas konumlandırmalara ihtiyacınız yoksa veya sisteminizi otomatikleştirmek için manuel anahtarı bir mikro denetleyiciyle değiştiriyorsanız, potansiyometreden gelen konumsal geri bildirim sizin için yeterince doğru olacaktır. Doğrusal aktüatörünüzden doğru konumlandırmaya ihtiyacınız varsa şunları dikkate almanız gerekebilir: diğer geri bildirim seçenekleri Lineer aktüatörünüz için kullanın veya daha güvenilir sonuçlar elde etmek için ek bileşenler ekleyin. Bu bileşenler sensörleri veya harici limit anahtarları bu size mutlak konumun daha iyi bir göstergesini verebilir.
Tekrarlanabilir sonuçlar elde edememek, birden fazla lineer aktüatörü kontrol ederken de bir sorundur. Potansiyometrenin çıkış sinyali, diğer aktüatörlerden gelen elektriksel gürültü de dahil olmak üzere elektriksel gürültüden kolaylıkla etkilendiğinden ve potansiyometrenin giriş voltajına bağlı olduğundan, birden fazla doğrusal aktüatörün aynı anda hareket etmesini sağlamak zor olabilir. Dijital filtrelerin kullanılması, potansiyometreye kararlı giriş voltajının garanti edilmesi ve çıkış sinyal kablolarının diğer endüktif bileşenlerden uzak tutulması, daha tekrarlanabilir sonuçların elde edilmesine yardımcı olacaktır. Bununla birlikte, birden fazla aktüatörü aynı anda çalıştırmak istiyorsanız, şuraya göz atmak daha iyi olabilir: diğer geri bildirim seçenekleri doğrusal aktüatörler için.