Wie man unsere Aktuatoren von alternativen Netzwerken steuert

Die Welt der linearen Bewegung ist schnelllebig und entwickelt sich ständig weiter. Progressive Automations ist entschlossen, an der Spitze dieser technologischen Veränderungen zu bleiben. Fernbedienbare Aktuatoren sind vielfältiger und dynamischer geworden. Mit diesem Gedanken beschloss einer unserer Ingenieure, Jake, ein Experiment durchzuführen, um festzustellen, ob unsere linearen Aktuatoren von alternativen Netzwerken gesteuert werden könnten. Das ist in der Tat möglich. Daher wird dieser Artikel eine Schritt-für-Schritt-Anleitung bereitstellen, wie dies erreicht werden kann. Er enthält auch ein Codebeispiel und die Werkzeuge, die benötigt werden, um eine erfolgreiche Verbindung herzustellen und letztendlich die Aktuator(en) online zu steuern.

Produktliste

• PA-14 Mini Linearantrieb
• Raspberry Pi 4
• LC-201 Relaismodul
• PS-20-12 Stromversorgung

 

PA-14 Mini Linearantrieb

 

 

 

Der PA-14 Mini Linearantrieb ist eines der beliebtesten Modelle, die von Progressive Automations angeboten werden, und das Beispiel, das wir für dieses Experiment verwendet haben. Jedes Modell, das von Progressive Automations mit einer Bewertung von 12VDC/24VDC/36VDC/48VDC und einem bürstenbehafteten Gleichstrommotor angeboten wird, kann anstelle des PA-14 Aktuators verwendet werden. Der unten angegebene Code würde keine Änderungen erfordern, sollte man sich für einen anderen Aktuator entscheiden, aber die Strom- und Spannungsbewertung der Stromversorgung müsste vor dem Fortfahren überprüft werden.

Der neue und verbesserte PA-01 Mini Aktuator (PA-14 Upgrade) ist das aktuelle Modell, das wir mit einer Vielzahl zusätzlicher Vorteile anbieten. Für einen Vergleich, schauen Sie sich die Tabellen unten an und upgraden Sie mit Vertrauen!

	PA-01	PA-14
Dynamische Lastoptionen	16, 28, 56, 112, 169, 225 lbs	35, 50, 75, 110, 150 lbs
Höchste Last	225 lbs	150 lbs
Schnellste Geschwindigkeit	3.54 "/sec	2.00"/sec
Schutzart	IP65	IP54
Hublängenoptionen	1" bis 40"	1" bis 40"
Hall-Effekt-Rückmeldung	Optional	Nein

Linearantrieb für einen Raspberry Pi

Die bereitgestellten Experimentdetails bieten eine Erklärung, wie man einen linearen Aktuator mit einem Raspberry Pi steuert. Der Raspberry Pi 4 wird verwendet, um die Server-Software auszuführen und Befehle zur Steuerung des Aktuators zu empfangen. Alternativ kann auch ein Desktop-Computer und eine Arduino-Platine verwendet werden. Wenn dies der Weg ist, den Sie wählen, muss Ihr PC Befehle empfangen und diese über einen seriellen Port an die Arduino-Platine kommunizieren.

Der Raspberry Pi ist ein Einplatinencomputer, ungefähr so groß wie eine Kreditkarte. Dieser Mikrocomputer wurde im Vereinigten Königreich entwickelt, um grundlegende Computerkenntnisse zu lehren.

 

Funktionsprinzip des Raspberry Pi

Der Raspberry Pi hat alle Eigenschaften eines echten Computers, einschließlich eines dedizierten Prozessors, Speicher und eines Grafiktreibers für HDMI-Ausgabe. Er läuft sogar eine spezielle Version des Linux-Betriebssystems. Dies erleichtert die Installation der meisten Linux-Programme und die Verbindung von linearen Aktuatoren mit Raspberry Pi. Dies ermöglicht es, den Raspberry Pi als Aktuator, als vollwertigen Medienserver oder als Videospiel-Emulator zu verwenden.

Es gibt keinen internen Datenspeicher auf dem Pi, aber man kann eine Smartcard als Flash-Speicher für das gesamte System verwenden. Dies ermöglicht es, verschiedene Versionen des Betriebssystems oder Software-Updates schnell herunterzuladen, um Fehler zu beheben. Da dieses Gerät eine unabhängige Konnektivität über das Netzwerk bietet, kann es auch für SSH-Zugriff oder FTP-Dateiübertragung konfiguriert werden.

 

Anleitungen für das Experiment

Die folgenden Schritte zeigen die genauen Schritte, die Jake bei der Prüfung dieses Setups unternommen hat, von der ersten Einrichtung bis zur drahtlosen Fernsteuerung des linearen Aktuators.

Da der Raspberry Pi-Platine eine IP-Adresse zugewiesen werden kann und GPIO-Pins hat, zusammen mit den zuvor genannten Funktionen, ist er das beste Gerät für ein solches Experiment.

Einrichten eines Raspberry Pi mit einem linearen Aktuator

1. Stellen Sie sicher, dass das Raspbian-Betriebssystem auf Ihrem Pi installiert ist. Hier klicken für eine Schritt-für-Schritt-Anleitung, wie Sie dieses Betriebssystem auf Ihrem Pi installieren.
2. Verbinden Sie Ihre Platine mit Ihrem Wi-Fi. Hier klicken für diese Anleitungen.
3. Weisen Sie Ihrem Raspberry Pi eine statische IP zu. Hier klicken für Details, wie Sie dies tun.
4. Erstellen Sie eine neue .py-Datei auf Ihrem Raspberry Pi und kopieren Sie den folgenden Code in diese Datei. Wenn Sie diesen Code ausführen, wird Ihr Pi zu einem Server, der auf Ihren Befehl auf dem Port „6166“ hört.

 

 import socket
	import sys

	# Erstellen Sie einen TCP/IP-Socket
	sock = socket.socket(socket.AF_INET, socket.SOCK_STREAM)

	# Binden Sie den Socket an den Port
	server_address = ('', 6166)
	print ('Starte auf Port ', server_address)
	sock.bind(server_address)

	# Hören Sie auf eingehende Verbindungen
	sock.listen(True)


	GPIO.setmode(GPIO.BCM)
	GPIO.setup(18, GPIO.OUT)
	GPIO.setup(27, GPIO.OUT)

	while (True):
		# Warten auf eine Verbindung
		print ('Warten auf eine Verbindung')
		connection, client_address = sock.accept()

		print ('Verbindung von', client_address)

		# Empfangen Sie die Daten in kleinen Stücken und senden Sie sie zurück
		data = connection.recv(16)
		print ("Empfangen:", data)
		
		# Ausgangssignal auf GPIO je nach empfangenem Befehl
		if data == b"ext":
			GPIO.output(18, GPIO.HIGH)
		if data == b"ret": 
			GPIO.output(27, GPIO.HIGH)
		
		if data == b"close connection":
			break

		# Schließen der Verbindung
		connection.close() 

Verdrahtung

Für klare Anleitungen zur Verdrahtung dieses Projekts wird ein Diagramm unter folgendem Link bereitgestellt: 4-Kanal-Digitalrelais + Verdrahtung eines linearen Aktuators.

 

Router-Einrichtung

Sobald Ihr Pi mit Ihrem Wi-Fi verbunden ist und eine statische IP hat, die Sie im vorherigen Schritt konfiguriert haben, können Sie mit der Einrichtung von Portweiterleitung und IP-Filterung in Ihrem Router beginnen. Die Portweiterleitung ermöglicht es Ihnen, einen Router so einzurichten, dass Daten, die an einen bestimmten Port auf einem bestimmten Gerät in Ihrem LAN gesendet werden, weitergeleitet werden. Angenommen, Ihr Pi-Server hat eine statische IP-Adresse von 192.168.1.69 und hört auf Befehle auf Port 6166. Sie müssten Ihren Router so einrichten, dass Daten, die auf Port 6166 eingehen, an ein Gerät mit der IP-Adresse 192.168.1.69 weitergeleitet werden.

Anleitungen:

Hinweis: Die Benutzeroberfläche Ihres Routers kann anders aussehen als in diesem Beispiel. In diesem Fall suchen Sie bitte nach Anleitungen, wie Sie diesen Schritt für Ihr Routermodell durchführen.

1. Geben Sie die IP-Adresse Ihres Routers ein und melden Sie sich an, um auf die Benutzeroberfläche Ihres Routers zuzugreifen.

    

   
2. Finden Sie die Option Portweiterleitung.

    

   

 

1. Geben Sie die statische IP-Adresse Ihres Pi-Servers und den öffentlichen Portbereich ein. Stellen Sie sicher, dass der Port 6166 in diesem Bereich liegt.

    

   

Wir empfehlen, an dieser Stelle aus Sicherheitsgründen die IP-Filterung einzurichten. Die IP-Filterung ermöglicht es Ihnen, die IP-Adressen von Geräten anzugeben, die Zugriff auf Ihr Pi-Gerät über das Internet haben und Befehle senden dürfen. Suchen Sie die Einstellung für eingehende Filter und legen Sie die IP-Adressen der Geräte fest, die Zugriff auf die Aktuatoren in dieser Einstellung haben.

Client-Einrichtung

1. Um die Client-Software auf Ihrem Gerät auszuführen, installieren Sie Python 3.8 von deren offiziellen Website.
2. Sie möchten möglicherweise auch PyCharm installieren, das eine benutzerfreundliche IDE ist.
3. Kopieren Sie den folgenden Code:

import socket
import sys

# Erstellen Sie einen TCP/IP-Socket
sock = socket.socket(socket.AF_INET, socket.SOCK_STREAM)

# Verbinden Sie den Socket mit dem Port, an dem der Server hört
server_address = ('Geben Sie die IP-Adresse des Routers in Ihrem LAN des Pi ein', 6166)
print ('Verbinden mit %s Port', server_address)
sock.connect(server_address)

try:

    # Daten senden
    message = b'ret'
    print ('Sende "%s"',message)
    sock.sendall(message)

    # Auf die Antwort warten
    amount_received = 0
    amount_expected = len(message)

    while amount_received < amount_expected:
        data = sock.recv(16)
        amount_received += len(data)
        print ('Empfangen: ', data)

finally:
    print ('Socket schließen')
    sock.close()

 

Der Raspberry Pi gegen Arduino

Wie zu Beginn des Artikels erwähnt, ist es möglich, eine Arduino-Platine anstelle eines Raspberry Pi zu verwenden. Zunächst ist es wichtig zu beachten, was die Arduino-Platinen sind. Diese Mikrocontroller führen Codes aus, die vom Firmware interpretiert werden. Sie sind keine vollwertigen Computer und haben daher kein Betriebssystem im eigentlichen Sinne. Man hat möglicherweise nicht die grundlegenden Werkzeuge, die vom Betriebssystem bereitgestellt werden, aber es erleichtert die direkte Ausführung einfacher Codes.

Es sind auch keine Kosten mit diesem Betriebssystem verbunden. Der Hauptzweck der Arduino-Platine besteht darin, mit Sensoren und Geräten zu interagieren, was Arduino großartig für Hardwareprojekte macht, die darauf abzielen, auf verschiedene Sensorsignale und manuelle Eingaben zu reagieren. Es eignet sich perfekt für die Ansteuerung anderer Geräte und Aktuatoren, bei denen ein vollwertiges Betriebssystem einfach nicht erforderlich ist.

Die Wahl zwischen Raspberry Pi und Arduino hängt stark von dem Projekt ab, für das es benötigt wird.

Es wäre besser, Arduino zu wählen, wenn die Hauptaufgabe darin besteht, Daten von Sensoren zu lesen oder Werte am Motor und anderen Geräten zu ändern. Angesichts der Anforderungen an die Stromversorgung von Arduino und der einfachen Wartung dieses Systems kann das Gerät ohne Ausschalten betrieben werden, ohne dass es praktisch zu Störungen kommt.

Der Raspberry Pi hingegen wäre praktischer, wenn es darum geht, Aufgaben zu lösen, die auf einem Personal Computer ausgeführt werden würden. Der Raspberry Pi vereinfacht das Workflow-Management in verschiedenen Szenarien, z. B. wenn man eine Internetverbindung benötigt, um Daten zu lesen oder zu schreiben, Medien abzuspielen oder sich mit einem externen Display zu verbinden.

Da Arduino und Raspberry Pi unterschiedliche Aufgaben lösen, ist es in bestimmten Situationen praktisch, diese Geräte zusammen zu verwenden. Wenn man diese beiden Geräte verbindet, kann man über den Pi auf Einstellungen und Code zugreifen, während Arduino die Aktuatoren steuert und Informationen von den Sensoren sammelt. Man kann diese beiden Geräte über USB, LAN oder durch Anschließen der I/O-Ports von Arduino an Raspberry Pi verbinden.

 

Letztes Wort

Zu diesem Zeitpunkt ist alles eingerichtet, um jeden Aktuator innerhalb der genannten Kriterien von Progressive Automations über das Internet zu steuern! Durch das Ausführen des Codes erhalten Sie den ultimativen Komfort, Ihre Aktuatoren aus der Ferne zu steuern, oder wie wir sie gerne nennen, „WiFi-gesteuerte Aktuatoren“. Vielen Dank, dass Sie diesen Artikel gelesen haben – wenn Sie Fragen haben oder wenn Sie sehen möchten, dass etwas von einem unserer Ingenieure ausprobiert wird, kontaktieren Sie uns und wir werden uns freuen, mit Ihnen in Kontakt zu treten!