Elektryczne siłowniki liniowe z elektroniką sprzężenia zwrotnego położenia są w stanie wykonywać imponujące ruchy w wielu zastosowaniach. Czym jednak jest siłownik liniowy ze sprzężeniem zwrotnym i w jakich przykładach wykorzystano go w pełni? W tym artykule przyjrzymy się szczegółom siłowników ze sprzężeniem zwrotnym i omówimy kilka przykładów, takich jak zautomatyzowane okno, pojazd napędzany siłą mięśni oraz platforma sześcioosiowa.
Czym są siłowniki ze sprzężeniem zwrotnym?
Siłownik ze sprzężeniem zwrotnym to rodzaj siłownika liniowego, który zapewnia pomiar położenia, dzięki czemu sprawdza się tam, gdzie potrzebny jest układ z zamkniętą pętlą. Układ z zamkniętą pętlą polega na odczycie sygnału wyjściowego systemu za pomocą czujnika i przekazaniu tego sygnału do sterownika. Sterownik wyznacza sygnał błędu i wysyła sygnał korekcyjny z powrotem przez system. Taka korekcja trwa do momentu, gdy sygnał błędu znajdzie się w akceptowalnym zakresie.
Siłownik liniowy z potencjometrycznym sprzężeniem zwrotnym służy do odczytu położenia siłownika (układu) podczas jego cyklu pracy. Sterownikiem może być na przykład Arduino. Nasze modele obejmują PA-04-HS, który wykorzystuje sprzężenie zwrotne z efektu Halla, oraz PA-14P i PA-17-POT, które korzystają z potencjometrów wymagających napięcia wejściowego 5 VDC. Modele z potencjometrem generują sygnał napięciowy, który rośnie, gdy siłownik się wysuwa, i maleje, gdy się chowa. Siłownik liniowy ze sprzężeniem zwrotnym bywa też nazywany siłownikiem z efektem Halla, siłownikiem z potencjometrem lub siłownikiem liniowym z potencjometrycznym sprzężeniem zwrotnym.
Dlaczego warto stosować sprzężenie zwrotne
W wielu zastosowaniach potrzebny jest układ z zamkniętą pętlą, aby kompensować nieoczekiwane zakłócenia podczas autonomicznego sterowania siłownikami. Jak wspomniano wcześniej, do działania takiego układu potrzebne jest urządzenie przekazujące informację o położeniu. Sprzężenie zwrotne w tym przypadku dostarcza danych do systemu sterowania i zwiększa powtarzalność.
Na przykład sterowanie siłownikiem za pomocą timerów, aby osiągać dokładnie pożądane pozycje, jest możliwe tylko wtedy, gdy nie występują zakłócenia zmieniające drogę, jaką siłownik pokonuje w czasie. Zdarza się, że przenośny akumulator 12 VDC dostarcza nieco niższe napięcie niż początkowo, co zmniejsza prędkość siłownika, podczas gdy timer nie zmienia odmierzania czasu, aby skorygować to odchylenie. Nagłe zmiany obciążenia oraz opór wiatru również mogą zakłócać prędkość ruchu siłownika, czego zaprogramowane wcześniej timery nie są w stanie uwzględnić.
Sprzężenie zwrotne jest konieczne, aby przekazywać sygnał z siłownika, sterować pozycją siłownika liniowego i kompensować zakłócenia. Odczytując położenie, system sterowania może określić, czy osiągnięto żądaną pozycję, i będzie uruchamiać siłowniki tak długo, jak potrzeba, aby uzyskać pożądany efekt. Nasze potencjometry w PA-14P (patrz poniżej) to przykłady urządzeń zapewniających sprzężenie zwrotne poprzez sygnały w zakresie 0 do 5 VDC.
Zestaw potencjometru – modele PA-14P (PRT-14P-50)
Zastosowania siłowników ze sprzężeniem zwrotnym
Siłownik liniowy ze sprzężeniem zwrotnym znajduje zastosowanie w wielu różnych obszarach. Przykłady to automatyka domowa, prototypowanie i robotyka.
Pokaz zautomatyzowanego okna
W automatyce domowej sprzężenie zwrotne położenia z naszego PA-14P można wykorzystać, aby siłownik precyzyjnie otwierał i zamykał okno do pożądanej pozycji operatora. Sprzężenie zwrotne położenia zapewnia też, że siłownik nie wysunie się nadmiernie i nie pęknie szyba, jeśli długość skoku jest nieco zbyt duża. Zobacz poniżej wideo z pokazową instalacją zautomatyzowanego okna.
Pojazd napędzany siłą mięśni
Jednym z naszych sponsorowanych projektów, który wykorzystał siłownik liniowy z potencjometrycznym sprzężeniem zwrotnym, jest prototyp pojazdu napędzanego siłą mięśni. Przekazując informację o położeniu do Arduino Uno, siłownik może chować się i wysuwać do optymalnych pozycji potrzebnych do zmiany napięcia sprężyny, aby zmaksymalizować efektywność prototypowego pojazdu.
Platforma sześcioosiowa
W tym projekcie zastosowano szybki siłownik liniowy ze sprzężeniem zwrotnym. Siłownik liniowy z potencjometrycznym sprzężeniem zwrotnym zapewnia lepszą dokładność, precyzję i powtarzalność, charakterystyczne dla platformy Stewarta, takiej jak platforma sześcioosiowa. Ten projekt z programu Engineering Physics na UBC oferuje ciekawe i interaktywne doświadczenie, aby poznać sterowanie ruchem liniowym oraz fizykę związaną z robotyką.
Zobacz pełną budowę tutaj: Instructables
Podsumowanie
Podsumowując, siłownik liniowy ze sprzężeniem zwrotnym zapewnia większą dokładność, precyzję i powtarzalność. Sprzężenie zwrotne jest szczególnie przydatne w aplikacjach narażonych na nieoczekiwane zakłócenia lub wymagających informacji o położeniu do odpowiedniego dostosowania.
Jeśli potrzebujesz dalszej pomocy lub masz więcej pytań dotyczących siłowników ze sprzężeniem zwrotnym, zadzwoń do nas pod numer 1-800-676-6123 lub napisz na sales@progressiveautomations.com.