SENSOREN/ACTUATOREN

INTERNET VAN DE DINGEN (IoT)

Arduino Nano - Ethernet

Arduino Nano - Webserver

Arduino Nano - Actuator

Deze handleiding leert u hoe u een Arduino Nano gebruikt om een lineaire actuator aan te sturen. We zullen in detail leren:

Hoe een lineaire actuator werkt
Hoe u de Arduino Nano programmeert om een lineaire actuator uit te schuiven of in te trekken
Hoe u de Arduino Nano programmeert om de snelheid van een lineaire actuator te regelen

Er zijn twee soorten lineaire actuators:

Lineaire actuator zonder feedback: Deze wordt meestal gebruikt om maximaal uit te schuiven/inkruipen. Hij kan niet precies op een bepaalde positie worden geregeld.
Lineaire actuator met feedback: Het feedbacksignaal maakt het mogelijk om de actuator naar een exacte positie te regelen.

Deze handleiding gaat over lineaire actuators zonder feedback. Bent u geïnteresseerd in lineaire actuators met feedback, bekijk dan de Arduino Nano - Actuator met feedback handleiding.

Hardware Benodigd

1	×	Official Arduino Nano
1	×	Alternatief: DIYables ATMEGA328P Nano Development Board
1	×	USB A naar Mini-B USB kabel
1	×	Lineaire Actuator
1	×	L298N Motordriver Module
1	×	12V Voeding
1	×	DC Voedingstekkertje
1	×	Jumper draden
1	×	(Aanbevolen) Schroefklem Uitbreidingsboard voor Arduino Nano
1	×	(Aanbevolen) Breakout Uitbreidingsboard voor Arduino Nano
1	×	(Aanbevolen) Stromsplitter voor Arduino Nano

Of u kunt de volgende kits kopen:

1	×	DIYables Sensorkit (30 sensoren/displays)
1	×	DIYables Sensorkit (18 sensoren/displays)

Openbaarmaking: Sommige van de links in deze sectie zijn Amazon-affiliate links. We kunnen een commissie ontvangen voor aankopen die via deze links worden gedaan, zonder extra kosten voor u. We waarderen uw steun.

Over Lineaire Actuator

Lineaire actuator uitschuiven en intrekken

Pinout Lineaire Actuator

Een lineaire actuator heeft meestal twee draden:

De positieve draad is meestal rood
De negatieve draad is meestal zwart

Hoe werkt het

Bij de aankoop van een lineaire actuator is het belangrijk om te weten aan welke spanning deze moet worden gevoed. Stel dat we een 12V lineaire actuator gebruiken.

Wanneer u de 12V lineaire actuator voedt met een 12V stroombron:

Sluit 12V aan op de positief draad en GND op de negatief draad: de lineaire actuator schuift met maximale snelheid uit totdat hij zijn eindpositie bereikt.
Sluit 12V aan op de negatief draad en GND op de positief draad: de lineaire actuator trekt met maximale snelheid in totdat hij zijn eindpositie bereikt.

Wanneer de voeding wordt weggenomen terwijl de actuator in beweging is (uit- of intrekken), stopt de beweging.

※ Notiz:

Voor DC-motoren, servomotoren en stappenmotoren zonder vertraging, geldt dat zij bij het wegnemen van stroom hun positie meestal niet kunnen vasthouden als ze een belasting dragen. Een lineaire actuator kan echter zijn positie behouden, zelfs als de stroom wordt uitgeschakeld terwijl hij een belasting draagt.

Als de spanning van de voeding lager is dan 12V, zal de lineaire actuator nog steeds uitschuiven en intrekken, maar niet met maximale snelheid. Door de voeding te variëren kan dus ook de snelheid van de actuator worden geregeld, maar dit is onpraktisch vanwege de complexiteit bij het nauwkeurig regelen van de spanning. Een betere methode is om de voeding constant te houden en de snelheid te regelen met een PWM-signaal (Pulsbreedtemodulatie). Hoe hoger de duty cycle van de PWM, hoe sneller de lineaire actuator zal uitschuiven of intrekken.

Hoe een lineaire actuator besturen met Arduino Nano

Het aansturen van een lineaire actuator omvat:

Het uitschuiven van de actuator met maximale snelheid
Het intrekken van de actuator met maximale snelheid
(Optioneel) Het regelen van de uitschuif-/intreksnelheid

Arduino Nano kan een signaal genereren om een lineaire actuator aan te sturen, maar levert een lage spanning en stroom. Daarom is een hardware driver nodig tussen de Arduino Nano en de lineaire actuator om:

Het stuursignaal van de Arduino Nano te versterken
Een tweede stuursignaal van Arduino Nano te ontvangen om de polariteit van de voeding te schakelen voor richtingscontrole

※ Notiz:

Deze handleiding kan gebruikt worden met elk type lineaire actuator. 12V actuatoren zijn slechts één voorbeeld.
Bij het besturen van een 5V lineaire actuator, ook al levert een Arduino Nano pin 5V (hetzelfde als de actuator spanning), is een driver nog steeds noodzakelijk omdat de Arduino Nano pin niet genoeg stroom kan leveren voor de actuator.

Er zijn veel verschillende chips en modules zoals L293D en L298N die als drivers kunnen dienen. In deze tutorial gebruiken we de L298N driver.

※ Notiz:

U kunt ook relais gebruiken als driver. Dit vereist echter vier relais om één lineaire actuator aan te sturen (voor zowel uitschuiven als intrekken).

Over L298N Driver

De L298N driver kan gebruikt worden om lineaire actuators, DC-motoren en stappenmotoren aan te sturen. Deze handleiding legt uit hoe u deze driver inzet voor het besturen van een lineaire actuator.

L298N Driver Pinout

De L298N driver heeft twee kanalen, aangeduid als A en B. Hierdoor kunnen twee lineaire actuators onafhankelijk en gelijktijdig bediend worden. Stel dat lineaire actuator A is aangesloten op kanaal A en actuator B op kanaal B. De L298N driver heeft in totaal 13 pins.

De gemeenschappelijke pins voor beide kanalen:

VCC pin: levert voeding aan de lineaire actuator, met een spanningsbereik van 5 tot 35V.
GND pin: gemeenschappelijke massa, moet op 0V (GND) worden aangesloten.
5V pin: voedt de L298N module zelf en kan geleverd worden via 5V van een Arduino Nano.

Kanaal A pins:

ENA pin: gebruikt om de snelheid van lineaire actuator A te regelen. Door de jumper te verwijderen en deze pin te verbinden met een PWM-signaal kan de snelheid van het uitschuiven/intrekken worden aangepast.
IN1 & IN2 pins: bepalen de bewegingsrichting van de lineaire actuator. Als één van beiden HIGH is en de ander LOW, schuift of trekt de actuator. Zijn allebei de inputs HIGH of LOW, dan stopt de actuator.
OUT1 & OUT2 pins: verbonden met lineaire actuator A.

Kanaal B pins:

ENB pin: regelt snelheid van actuator B via PWM.
IN3 & IN4 pins: regelen de bewegingsrichting van actuator B.
OUT3 & OUT4 pins: verbonden met actuator B.

De L298N driver heeft twee voeding ingangen:

Één voeding voor de lineaire actuator (VCC en GND pins) met 5 tot 35V.
Één voeding voor de interne werking van de L298N module (5V en GND pins) van 5 tot 7V.

Verwijder alle jumpers van de L298N driver voor eenvoud.

Met een Arduino Nano en L298N driver kunnen we twee lineaire actuators gelijktijdig en onafhankelijk aansturen. Voor het besturen van iedere actuator zijn slechts drie Arduino Nano pins nodig.

※ Notiz:

Het vervolg van deze handleiding richt zich op het aansturen van een lineaire actuator via kanaal A. De besturing van de tweede actuator verloopt op dezelfde manier.

Hoe een lineaire actuator aan te sturen

Deze handleiding toont hoe u een lineaire actuator bestuurt met een L298N driver en Arduino Nano.

Bedradingsschema

Verwijder eerst alle drie de jumpers van de L298N module voordat u de draden aansluit.

This image is created using Fritzing. Click to enlarge image

Hoe een lineaire actuator uit te schuiven of in te trekken

De bewegingsrichting van de lineaire actuator wordt geregeld door een logische HIGH/LOW aan de IN1 en IN2 pins te geven. Hieronder vindt u de tabel die uitlegt hoe u de richting regelt op beide kanalen.

IN1 pin	IN2 pin	Richting
LOW	LOW	Lineaire Actuator A stopt
HIGH	HIGH	Lineaire Actuator A stopt
HIGH	LOW	Lineaire Actuator A schuift uit
LOW	HIGH	Lineaire Actuator A trekt in

De lengte van Lineaire Actuator A vergroten:

digitalWrite(IN1_PIN, HIGH); digitalWrite(IN2_PIN, LOW);

De lineaire actuator A laten intrekken:

digitalWrite(IN1_PIN, LOW); digitalWrite(IN2_PIN, HIGH);

※ Notiz:

De oriëntatie van de lineaire actuator kan worden omgekeerd door de OUT1 en OUT2 pinnen om te wisselen op de actuator of door de IN1 en IN2 signalen in de code om te draaien.

Hoe de lineaire actuator te stoppen bij uitschuiven of intrekken

De actuator stopt vanzelf als hij zijn grens bereikt. U kunt ook programmeren dat hij eerder stopt.

Onderbreek de voeding

Er zijn twee methodes om de actuator te stoppen:

De snelheid naar 0 terugbrengen
De voeding loskoppelen

analogWrite(ENA_PIN, 0);

Zet de IN1 en IN2 pins op dezelfde waarde, ofwel LOW of HIGH.

digitalWrite(IN1_PIN, LOW); digitalWrite(IN2_PIN, LOW);

digitalWrite(IN1_PIN, HIGH); digitalWrite(IN2_PIN, HIGH);

Hoe de snelheid van de lineaire actuator te regelen via L298N driver

Het regelen van de snelheid is eenvoudig. In plaats van ENA pin hoog te zetten, kunt u er een PWM-signaal op zetten door:

Een Arduino Nano pin te verbinden met de ENA pin van de L298N
De analogWrite() functie te gebruiken om een PWM-signaal naar de ENA pin te sturen. De L298N driver versterkt dit signaal naar de actuator.

analogWrite(ENA_PIN, speed); // speed is een waarde tussen 0 en 255

De snelheid loopt van 0 tot 255. Bij 0 stopt de actuator, bij 255 schuift/trekt hij met maximale snelheid.

Arduino Nano Voorbeeldcode

Deze code:

Laat de lineaire actuator met maximale snelheid uitschuiven
Laat de actuator stoppen
Laat de actuator met maximale snelheid intrekken
Laat de actuator stoppen

/* * Deze Arduino Nano code is ontwikkeld door newbiely.nl * Deze Arduino Nano code wordt zonder enige beperking aan het publiek beschikbaar gesteld. * Voor volledige instructies en schema's, bezoek: * https://newbiely.nl/tutorials/arduino-nano/arduino-nano-actuator */ const int ENA_PIN = 7; // The Arduino Nano pin connected to the EN1 pin L298N const int IN1_PIN = 6; // The Arduino Nano pin connected to the IN1 pin L298N const int IN2_PIN = 5; // The Arduino Nano pin connected to the IN2 pin L298N // The setup function runs once on reset or power-up void setup() { // initialize digital pins as outputs. pinMode(ENA_PIN, OUTPUT); pinMode(IN1_PIN, OUTPUT); pinMode(IN2_PIN, OUTPUT); digitalWrite(ENA_PIN, HIGH); } // The loop function repeats indefinitely void loop() { // extend the actuator digitalWrite(IN1_PIN, HIGH); digitalWrite(IN2_PIN, LOW); delay(20000); // actuator will stop extending automatically when reaching the limit // retracts the actuator digitalWrite(IN1_PIN, LOW); digitalWrite(IN2_PIN, HIGH); delay(20000); // actuator will stop retracting automatically when reaching the limit }

Snelle stappen

Verwijder alle drie de jumpers van de L298N module.
Kopieer de code en open die in de Arduino IDE.
Klik op de Upload knop in de Arduino IDE om de code naar de Arduino Nano te uploaden.
U zult zien:

De lineaire actuator zal uitschuiven tot hij zijn grens bereikt, dan stopt hij.
De actuator blijft enkele ogenblikken in deze positie.
Daarna zal de actuator intrekken tot zijn uiterste grens, dan stopt hij weer.
De actuator blijft weer even in deze positie.
Dit proces zal zich continu herhalen.

Video Tutorial

We overwegen het maken van videotutorials. Als u videotutorials belangrijk vindt, abonneer u dan op ons YouTube-kanaal om ons te motiveren de video's te maken.

Bekijk onze video-tutorial voor een visuele begeleiding bij dit project! De video biedt extra inzichten om het aansturen van een lineaire actuator met Arduino Nano beter te begrijpen.

Functiereferenties

Opmerkingen

Gerelateerde Tutorials

Arduino Nano - Feedback Actuator

※ ONZE BERICHTEN

U bent welkom om de link naar deze tutorial te delen. Gebruik onze inhoud echter niet op andere websites. We hebben veel moeite en tijd gestoken in het maken van de inhoud, respecteer alstublieft ons werk!