כיצד ארדואינו או רספברי פאי מתקשרים עם מפעיל אפקט הול שלנו: ה-PA-04-HS

ברוכים הבאים לבלוג טכני נוסף של Progressive Automations! היום, נציג כיצד ארדואינו יכול לתקשר עם PA-04-HS שלנו.

חיישן אפקט הול הוא רכיב אלקטרוני המאפשר שליטה מדויקת על מפעיל ליניאריבדרך כלל הוא ממוקם בתוך תיבת ההילוכים לצד דיסק מגנטי. כאשר המפעיל הליניארי נע, הדיסק המגנטי מסתובב, מה שיוצר שדה מגנטי שעובר דרך חיישן אפקט הול. זה יוצר פולס מתח, שניתן לספור אותו כדי לקבוע את המיקום, המהירות או הכיוון של המפעיל הליניארי. עם זאת, כדי להשתמש באותות אלה, יש להשתמש במיקרו-בקר כמו ארדואינו או רספברי פאי. במאמר זה, נצלול לתוך השימוש במפעיל עבור רספברי פאי וכיצד לשלוט במפעיל ליניארי בעזרת ארדואינו. כפי שצוין, שני המיקרו-בקרים הללו יודגמו באמצעות אוטומציות מתקדמות. מפעיל ליניארי אפקט הול PA-04-HS.

חישובי מיקום, מהירות וכיוון

לפני שנצלול לפרטים, הדבר הראשון שצריך להבין הוא כיצד האותות המגיעים מחיישן אפקט הול משמשים לחישוב המיקום, המהירות והכיוון של המפעיל הליניארי. PA-04-HS, חיישן אפקט הול מתוכנן לייצר שני אותות באחד משני מצבים בינאריים: דלוק או כבוי. שני אותות אלה יעלו ויירדו כאשר המנוע החשמלי מסתובב עם הפרש פאזה של 90 מעלות ביניהם. אל דאגה אם אינך יודע כיצד ליישם את כל זה בתוך קוד שניתן לקרוא על ידי מיקרו-בקר, נספק לך זאת בהמשך מאמר זה.

מַצָב

מיקום המפעיל הליניארי דורש חישובים מסוימים באמצעות אותות אפקט הול ומדידות של המפעיל עצמו. המשוואה למיקום מוט המפעיל דורשת את אורך המהלך של מַפעִיל, ומספר הקצוות הכולל שזוהו ממצב של נסיגה מלאה ועד למצב של פתח. באמצעות מדידות אלו, ניתן להשתמש במשוואה הבאה:

 

הקצוות שזוהו מאז שנסוגו במלואם במשוואה לעיל יתחילו באפס ויגדלו באחד כאשר מזוהה קצוות בכיוון קדימה ויקטנו באחד כאשר מזוהה קצוות בכיוון אחורה.

 

מְהִירוּת

ניתן למדוד את מהירות המפעיל באמצעות אותות אפקט הול על ידי הטמעת טיימר בתוכנית. טיימר זה ישמש למדידת הזמן בין הקצוות שזוהו. בנוסף, נדרש הערך המחושב של השינוי בקצב הסיבוב לכל קצה שזוהה. באמצעות ערכים אלה, ניתן להשתמש במשוואה הבאה:

 

כיוון

ניתן לקבוע את כיוון התנועה של מפעיל על ידי התבוננות במצב הנוכחי של שני האותות (אות A ו-B) והשוואתו למצב האחרון של שני האותות. הסיבה לכך היא ששני האותות ישתנו, איזה מוביל ואיזה מפגר בהתאם לכיוון תנועת המפעיל.

 

 

מה עדיף, ארדואינו או מיקרו-בקר של רספברי פאי?

זה לא עניין של מה עדיף באופן כללי, אלא יותר מה עדיף עבור היישום המיועד. עדיף לבחור בארדואינו אם המשימה העיקרית של היישום שלך היא לקרוא את הנתונים מחיישן אפקט הול ולהחזיר סט הוראות מסוים.

מצד שני, ה-Raspberry Pi יהיה פרקטי יותר בעת פתרון משימות שיבוצעו במחשב אישי. בנוסף, ה-Raspberry Pi מפשט את ניהול זרימת העבודה בתרחישים שונים כגון חיבור לאינטרנט או שליטה במפעיל ליניארי דרך מכשיר נייד.

ייתכן שיהיה נוח להשתמש בשני המיקרו-בקרים כדי לפתור משימות שונות. ה-Raspberry Pi יוכל לקבל גישה לקוד ולכוונן פרמטרים שונים שניתן לשלוח לאחר מכן לארדואינו כדי לשלוט במפעיל הליניארי בהתבסס על המידע שהוא אוסף.

בואו נצלול לפרטים ונראה לכם כיצד לשלוט במפעיל ליניארי בעזרת ארדואינו.

 

ארדואינו עם מפעילים ליניאריים

 

שוב, בהתאם ליישום שלך, תוכל לבחור בין שימוש בשיטת פיקוח (polling) או פסיקה (interrupt) עם מיקרו-בקר בעת טיפול באותות דיגיטליים. פיקוח (polling) הוא שיטה מתוכנתת שבה מיקרו-בקר בודק מעת לעת את מצב הקלט כדי לראות אם חל שינוי. פסיקות הן מנגנון חומרה שמעביר באופן מיידי את מוקד התוכנית של המיקרו-בקר כאשר המצב בקלט משתנה.

For demonstration purposes, we will opt for the interrupt method to know the exact moment when a signal changes state. On an Arduino microcontroller, an interrupt is used by creating an Interrupt Servicing Routine (ISP).

הנה מה שתצטרכו:

• ארדואינו אונו
• מפעיל ליניארי אפקט הול PA-04-HS
• מגן בקרת מנוע מגה-מוטו

 

חיווט רכיבי ארדואינו ומגן

לחיישני אפקט הול יש 4 חוטים: 5V, GND, ו-2 חוטי אות. כל חוט אות פולט פולסים כאשר המנוע מסתובב. ישנם גם שני חוטי מפעיל לחיבור למגה-מוטו. נשתמש רק באחד מאותות אפקט הול.

חברו את המפעיל הליניארי לארדואינו ולמגה-מוטו באופן הבא:

• חוט חיישן אדום לפין 5V של ארדואינו.
• חוט חיישן שחור לפין GND של ארדואינו.
• חוט צהוב/כתום לפין 2 או 3 של ארדואינו (אם אתם משתמשים בארדואינו אחר, ודאו שהפינים הם פסיקות).
• חוט אקטואטור אדום ל-MOTA של המגה-מוטו.
• חוט שחור של המפעיל ל-MOTB של המגה-מוטו.

לאחר שהמנועים מחוברים כראוי ללוחות, חברו את ספק הכוח באופן הבא:

• חבר 12V ל-BAT+.
• חבר את GND ל- BAT-.
• חבר 12V ל-Vin בארדואינו.
• חברו שני כפתורים בין פינים 7 ו-8 בארדואינו וחברו אותם ל-GND.

ישנם 4 סוגים של טריגרים לפסיקה: עולה, יורד, גבוה ונמוך. על ידי שינוי הטריגר, ניתן להתאים את מועד התרחשות הפסיקה. עולה מתרחשת בכל פעם שהפין רואה מעבר מנמוך לגבוה, יורד מתרחש כאשר הוא רואה מגבוה לנמוך, נמוך מתרחש כאשר הפין נמוך, וגבוה מתרחש כאשר הפין גבוה.

לקוד הארדואינו המלא, בקרו במדריך שלנו כאן: קוד ארדואינו למפעיל ליניארי של אפקט הול

הקוד יזיז את המפעיל קדימה או אחורה בכמות מוגדרת כאשר תלחץ על הכפתורים בפינים 7 או 8 (פעיל נמוך). הוא כולל גם שגרת כיוון בית. זה חשוב מכיוון שאם תפעיל את המנוע במשך זמן רב קדימה ואחורה, ייתכן שתאבד ספירה פה ושם ולאט לאט לאבד את המעקב אחר מיקומך. שגרת כיוון הבית מזיזה את המפעיל הליניארי בחזרה למיקום ידוע, כך שהמונה יוכל לאפס.

 

מפעיל פטל פאי

אז איך מחברים מפעיל ל-Raspberry Pi 2, 4 או דגם חדש יותר? שליטה במפעיל ליניארי עם Raspberry Pi היא פשוטה וניתנת לביצוע דרך האינטרנט, מה שמאפשר שליטה אלחוטית. בצעו את השלבים במדריך הבא כדי לראות בדיוק איך: בקרת מפעיל ליניארי של Raspberry Pi.

ה-Raspberry Pi 4 משמש להפעלת תוכנת השרת ולקבלת פקודות לשליטה במפעיל הליניארי. עם זאת, מדריך זה אינו משתמש בחיישן אפקט הול. לשם כך, ניתן לחבר לוח ארדואינו למפעיל הליניארי ול-Raspberry Pi כדי לשלוח/לקבל נתונים באופן אלחוטי. למרות שניתן להשתמש ב-Raspberry Pi ישירות גם לקריאת נתוני חיישן, בדומה לארדואינו, זה עשוי להיות מוגזם אם אתם שולטים רק בכמה מפעילים ליניאריים.

 

שליטה על מפעילים ליניאריים מרובים

 

אם אתם צריכים לשלוט במספר מפעילים ליניאריים באמצעות Raspberry Pi או Arduino, תצטרכו כמה רכיבים נוספים ויהיה צורך להתאים את הקוד. ניתן לסנכרן שני מפעילים ליניאריים או יותר על ידי מעקב אחר ספירות חיישן אפקטור הול, ואם ספירות המפעילים הליניאריים רחוקות מדי זו מזו, כל מפעיל ליניארי יאט כדי להשוות עמדות.

צפו בסט ההדרכה המלא כאן: שליטה במפעילים ליניאריים מרובים באמצעות מיקרו-בקר

לחלופין, אם סנכרון אינו חלק מהיישום המיועד שלכם, פשוט השתמשו בארדואינו עבור מפעיל אחד או שניים, בהתאם למספר פיני הפסיקה הזמינים. כדי לשלוט ביותר מפעילים, ניתן להשתמש ביותר לוחות ארדואינו או להשיג מגן ארדואינו עם יותר פיני הפסיקה.

מַסְקָנָה

אם אתם מעוניינים באתגר, ישנן שיטות נוספות שתוכלו לנסות באמצעות ארדואינו עם מפעילים ליניאריים כדי לשלוט בתנועה, כגון שימוש בקוד PID משוכלל, שתוכלו לצפות בו כאן: בקרת PID של מפעיל ליניארי. חיישן אפקט הול בתוך מפעיל ליניארי, כגון PA-04-HS, מספק רמת בקרה נוספת שניתן להגדיר בקלות בעזרת ארדואינו או רספברי פאי. בין אם היישום שלכם דורש רק קריאת נתוני חיישן או שאתם רוצים לקחת את המפעיל הליניארי שלכם לשלב הבא על ידי חיבורו לאינטרנט, חיישן אפקט הול, בשילוב עם מיקרו-בקר לבחירתכם, הוא הדרך הנכונה.

אם יש לכם שאלות בנוגע לתוכן המאמר, או פשוט רוצים לדון בפתרונות מוצר אפשריים, אנא צרו קשר ונשמח לעזור!