Arduino je špecifická open-source komunita\spoločnosť\projekt v jednom, ktorá sa špecializuje na mikrokontroléry, konkrétne ich konštrukciu a programovanie. Arduino ponúka aj jednoduché stavebnice na ľahkú montáž. Arduino kontroléry sú malé kontroléry mikročipov a dosiek, ktoré umožňujú diaľkové ovládanie určitých zariadení. Tieto mikrokontroléry sú digitálne aj analógové, čo znamená, že sa dajú použiť pri širokej škále zariadení bez ohľadu na to, či je samotné zariadenie digitálne alebo analógové. Tieto mikrokontroléry možno použiť s lineárnymi aktuátormi ako prostriedok ich ovládania.
V Progressive Automations sme sa spojili s Arduinom, aby sme vám priniesli najkvalitnejšie PLC na trhu a ponúkli viac možností ovládania, než sa pri lineárnych aktuátoroch kedy považovalo za možné. Tieto programovateľné logické kontroléry nájdete vo výrobných zariadeniach, na montážnych linkách, v ropných rafinériách a iných rôznych elektromechanických systémoch. Od väčšiny riadiacich systémov sa líšia tým, že ponúkajú viacero vstupných a výstupných svoriek, vyššiu odolnosť voči nárazom a vibráciám a mnoho ďalších možností prispôsobenia. Nižšie uvedená schéma ukazuje jednoduchosť zapojenia aktuátora.
Možnosti PLC
Pri väčšine systémov riadenia pohybu máte pod kontrolou len nadmerné vysúvanie a zasúvanie jednotky jej bežnou rýchlosťou, s PLC však máte prístup k oveľa väčšiemu rozsahu možností. Ponúkajú plnú kontrolu rýchlosti našich jednotiek pre plynulé a hladké pohyby, ako aj zladenie rýchlosti s modelmi so spätnou väzbou. Môžete tiež riadiť smer a polohu jednotky a nechať ju aktivovať sa v závislosti od teploty, vlhkosti, zvuku a mnohých ďalších možností podľa použitého modelu. Ako vidno na schéme zapojenia vyššie, pripojenie lineárneho aktuátora k PLC je takisto jednoduchý postup. Nasledujúci príklad používa Arduino Uno, Due, Mega, ADK, Leo a ethernetové nadstavby. Môžete dokonca kombinovať samostatné riadiace dosky, aby ste získali ešte viac možností ovládania. Môžu sa stohovať až do výšky 3, aby sa dali individuálne ovládať 3 jednotky, ako v príklade vyššie. Ak to nestačí, môžete do zapojenia pridať relé a ovládať až 6 jednotiek. To zvládne všetky naše modely pri plnom zaťažení s kapacitou 20 A. PLC majú tiež prúdovú spätnú väzbu, ktorá môže monitorovať zaťaženie pre rozšírené funkcie programu.
Arduino mikrokontrolér
Tieto mikrokontroléry majú v sebe nainštalovaných niekoľko mikroprocesorov, ktoré pomáhajú prepojiť lineárny aktuátor a Arduino. Všetky dosky majú piny a postupy, ktoré, ako už bolo spomenuté, im umožňujú pristupovať k zariadeniam, ktoré sú buď digitálne alebo analógové. Vďaka tomu môžu komunikovať s čo najväčším počtom ďalších obvodov. Mikrokontroléry prichádzajú predprogramované špecifickým programom zavádzača. To zabezpečuje lepšie ovládanie lineárneho aktuátora pomocou Arduina, keďže zjednodušuje proces pridávania programov, ktoré riadia zariadenie.
Všetky mikroprocesory majú vlastný operačný systém a štandardizovaný port USB na prenos aplikácií z počítača priamo do mikroprocesora. Novšie verzie procesora sú vybavené technológiou Bluetooth. Mikroprocesory sú veľmi malé počítačové procesory, ktoré majú celú výpočtovú silu CPU počítača integrovanú v jednom integrovanom obvode na riadenie zariadení. V tomto prípade sa používajú na riadenie lineárneho aktuátora pomocou Arduina. Ide o viacúčelový obvod, resp. súbor obvodov, ktorý používa binárne dáta na spracovanie informácií a produkovanie výstupov.
Vybavenie potrebné na ovládanie lineárneho aktuátora pomocou Arduina
Arduino je zložitejšie, než by ste čakali. Namiesto jednoduchého pripojenia motora na piny na doske musia používatelia veľmi pozorne riadiť prúdové zaťaženie. Je možné použiť motorový driver alebo H‑bridge, no pri konkrétnom použití ovládania lineárneho aktuátora cez Arduino sú tu ešte dve ďalšie možnosti. Prvou je použiť relé na priame riadenie prúdu, ktorý ide do samotného aktuátora. Druhou je vytvoriť uzavretú regulačnú slučku použitím veľmi špecifického 12 V aktuátora nazývaného aktuátor so spätnou väzbou. Aktuátor so spätnou väzbou funguje tak, že používanému zariadeniu umožní riadiť polohu hriadeľa. Metóda riadenia pomocou reléovej dosky je jednoduchšia, a preto je pravdepodobne ľahšia pre väčšinu používateľov lineárnych aktuátorov. Pokiaľ má samotná reléová doska relé SPDT, tento jednoduchý návod stačí na vytvorenie spôsobu ovládania lineárneho aktuátora pomocou mikroprocesora Arduino.
Relé SPDT by malo mať tri kontakty, a to Common (COM), Normally Open (NO) a Normally Closed (NC).
Používatelia budú potrebovať dve samostatné relé na ovládanie lineárneho aktuátora s Arduinom, pretože to umožní aktuátoru štartovať, zastavovať a meniť smer. Normálne zatvorené relé sa pripájajú na 12 V DC, zatiaľ čo normálne otvorené relé sa pripájajú na +12 V DC. Ak potrebujete rozdeliť vodič na dva, použite rozbočku alebo špeciálne vybraný prepojovací vodič. Dva vodiče aktuátora sa pripájajú k relé po dvoch naraz.
Proces
Relé určujú, ako a kam sa aktuátor pohybuje. Fungujú tak, že aktivujú elektromagnety, cez ktoré možno riadiť prúd. Arduino lineárne aktuátory majú tento proces nasledovaný spínačom, ktorý sa zopne, aby bol prúd správne usmernený k opačnému relé. Dvojkanálový reléový systém funguje najlepšie pri ovládaní lineárneho aktuátora Arduinom.
Relé by mali mať piny číslované až do osem podľa modelu a všetky relé vyžadujú na správnu funkciu aspoň 5 V napájania. Pripojte napájanie k relé a pripojte ho na piny VCC a GND. Každý pin IN pripojte k zodpovedajúcemu pinu Arduina. Tým zabezpečíte, že relé bude správne fungovať pri napájaní aktuátora. Správne prepojenie pinov je v tomto prípade zásadné, pretože ak sú spárované nesprávne, napájanie sa bude prepínať medzi pinmi, čo sa líši od bežného zapojenia. Je dôležité pamätať na to, že napájanie sa pripojí medzi NC a COM, ak pin IN nie je pripojený. Ďalej sa napájanie pripojí medzi svorky NO a COM, ak je pin IN pripojený na pin GND. Treba však tiež pamätať, že priame pripojenie na pin IN bude znamenať, že napájanie sa pripojí aj medzi piny NC a COM. V takom prípade by mal kód Arduino pre lineárny aktuátor vyzerať ako v príklade nižšie.
Pokiaľ ide o programovanie vášho Arduino mikrokontroléra, pridali sme jednoduchý program typu sweep, ktorý ukazuje, ako vysúvať a zasúvať lineárny aktuátor plnou rýchlosťou.
//Define pin numbers for Single Board
int ENABLE1 = 8;
int FWD1 = 11;
int REV1 = 3;
int Speed;
void setup() {
// initialize the digital pins as an output.
pinMode(ENABLE1, OUTPUT);
pinMode(FWD1, OUTPUT);
pinMode(REV1, OUTPUT);
}
void loop() {
Speed = 255; //set a speed between 0-255
Forward();
delay(5000); //5 second delay
Stop();
delay(1000);
Reverse();
delay(5000);
Stop();
delay(1000);
}
void Forward(){
digitalWrite(ENABLE1, HIGH);
analogWrite(REV, 0);
analogWrite(FWD, Speed);
}
void Reverse(){
digitalWrite(ENABLE1, HIGH);
analogWrite(FWD, 0);
analogWrite(REV, Speed);
}
void Stop(){
digitalWrite(ENABLE1, LOW);
analogWrite(FWD1, 0);
analogWrite(REV1, 0);
}
Záver
Lineárne aktuátory sú v rôznych odvetviach a technologických oblastiach čoraz rozšírenejšie, takže okolo nich a ich použitia vzniká stále viac technológií. Ovládanie lineárneho aktuátora pomocou Arduina je niečo, po čom mnohí pátrajú, pretože používateľom lineárnych aktuátorov dáva vysokú mieru kontroly. Mikroprocesory sú spôsob, ako skombinovať celú časť CPU počítača do jedného obvodu alebo skupiny obvodov. To používateľovi umožňuje pripájať lineárne aktuátory k diaľkovým ovládačom, procesorom a všeobecne si dať väčšiu kontrolu nad tým, ako sa lineárny aktuátor s Arduinom pohybuje pri práci, na ktorú bol navrhnutý.
Hoci existuje množstvo spôsobov, ako môžu mikrokontroléry komunikovať s lineárnymi aktuátormi pre Arduino, vyššie opísaný obojsmerný reléový systém je jedným z najjednoduchších a najpraktickejších. Ponúka množstvo ciest, ako sa energia dostane k aktuátoru a mikroprocesoru, čo obom umožní vykonávať svoju úlohu čo najpresnejšie a najefektívnejšie.
Určite si pozrite náš pestrý výber PLC a riadiacich systémov. Ponúkame aj zákaznícke programovanie našich kontrolérov, ak máte na mysli veľmi špecifickú metódu ovládania.