SENSOREN/ACTUATOREN

INTERNET VAN DE DINGEN (IoT)

Arduino - Lineaire Actuator

In deze tutorial gaan we leren:

Hoe een lineaire actuator werkt
Hoe u een lineaire actuator laat uit- of intrekken
Hoe u een lineaire actuator bedient met een L298N driver en Arduino
Hoe u de snelheid van een lineaire actuator regelt

Deze tutorial is bedoeld voor een lineaire actuator zonder feedback. Wilt u leren over lineaire actuators met feedback, bekijk dan deze Arduino - Actuator met Feedback tutorial.

Hardware Benodigdheden

1	×	Arduino Uno R3
1	×	USB 2.0 kabel type A/B
1	×	Lineaire Actuator
1	×	L298N Motordriver Module
1	×	12V Voedingsadapter
1	×	DC Voedingsconnector
1	×	Jumper Draden
1	×	(Aanbevolen) Schroefklem Block Shield voor Arduino Uno
1	×	(Aanbevolen) Breadboard-Shield voor Arduino Uno
1	×	(Aanbevolen) Behuizing voor Arduino Uno
1	×	(Aanbevolen) Prototyping Basisplaat & Breadboard Kit voor Arduino Uno

Of u kunt de volgende kits kopen:

1	×	DIYables STEM V3 Starterskit (Arduino inbegrepen)
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 de Lineaire Actuator

Lineaire Actuator Pinout

Een lineaire actuator heeft twee draden:

Positieve draad: meestal rood
Negatieve draad: meestal zwart

Hoe Werkt Het

Bij aankoop van een lineaire actuator is het belangrijk om te weten op welke spanning de actuator werkt. Laten we als voorbeeld een 12V lineaire actuator nemen.

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

12V en GND respectievelijk aangesloten op de positieve en negatieve draad: de lineaire actuator trekt volledig uit op volle snelheid totdat hij het einde bereikt.
12V en GND respectievelijk aangesloten op de negatieve en positieve draad: de actuator trekt volledig in op volle snelheid totdat hij het einde bereikt.

Tijdens het uit- of intrekken, als we de voeding van de actuator onderbreken (GND op zowel positieve als negatieve draad), stopt de actuator met uit- of intrekken.

※ Notiz:

Voor DC motoren, servomotoren en stappenmotoren zonder tandwieloverbrenging geldt dat wanneer ze een belasting dragen en de voeding wordt onderbroken, ze de positie niet kunnen vasthouden. In tegenstelling tot deze motoren kan de actuator zijn positie behouden, zelfs wanneer de voeding wordt uitgeschakeld terwijl hij een belasting draagt.

Wanneer we de spanning van de voeding verlagen onder 12V, zal de lineaire actuator nog steeds uit- of intrekken, maar niet op maximale snelheid. Dit betekent dat door de voedingsspanning te variëren, we de snelheid van de actuator kunnen regelen. In de praktijk wordt deze methode echter zelden gebruikt vanwege de moeilijkheid om de voedingsspanning nauwkeurig te regelen. In plaats daarvan wordt de voedingsspanning gefixeerd en wordt de snelheid geregeld via een PWM-signaal. Hoe groter de duty cycle van het PWM-signaal, hoe hoger de snelheid van uit- en intrekken.

Hoe een Lineaire Actuator te Besturen met Arduino

Het besturen van een lineaire actuator omvat:

Het volledig uitrekken van de actuator op maximale snelheid.
Het volledig intrekken van de actuator op maximale snelheid.
(optioneel) het regelen van de snelheid van uit- en intrekken

Arduino kan een signaal genereren om de lineaire actuator aan te sturen. Dit signaal heeft echter een lage spanning en stroom, wat onvoldoende is om een lineaire actuator direct te bedienen. Daarom is een driver nodig tussen de Arduino en de lineaire actuator. De driver heeft twee taken:

Het versterken van het besturingssignaal van de Arduino (zowel stroom als spanning)
Het ontvangen van een tweede signaal van de Arduino om de polen van de voedingsspanning te wisselen voor richtingscontrole.

※ Notiz:

Deze tutorial is toepasbaar op alle lineaire actuators. Het gebruik van een 12V lineaire actuator is slechts een voorbeeld.
Bij een 5V lineaire actuator, ondanks dat de Arduino pin 5V levert (gelijk aan de spanning van de actuator), is een driver tussen Arduino en actuator nog steeds nodig omdat de Arduino pin niet genoeg stroom kan leveren voor de actuator.

Er zijn vele soorten chips en modules (bijv. L293D, L298N) beschikbaar als lineaire actuator drivers. In deze tutorial gebruiken we de L298N driver.

※ Notiz:

U kunt ook relais gebruiken als driver, maar dit vereist 4 relais om één lineaire actuator te bedienen (zowel uit- als intrekken).

Over de L298N Driver

L298N driver kan gebruikt worden voor het aansturen van lineaire actuators, DC motoren en stappenmotoren. In deze tutorial leren we hoe u ermee een lineaire actuator bedient.

L298N Driver Pinout

De L298N driver heeft twee kanalen, genoemd kanaal A en kanaal B. Hierdoor kunnen twee lineaire actuators onafhankelijk tegelijkertijd worden aangestuurd. We gaan er hierbij vanuit dat lineaire actuator A is verbonden met kanaal A en actuator B met kanaal B. De L298N driver heeft 13 pinnen:

Gemeenschappelijke pinnen voor beide kanalen:

VCC pin: levert voeding aan de lineaire actuator, tussen 5 en 35V.
GND pin: gemeenschappelijke massa, moet verbonden zijn met GND (0V).
5V pin: levert voeding aan de L298N module zelf. Kan gevoed worden door 5V van Arduino.

Kanaal A pinnen:

ENA pin: gebruikt om de snelheid van lineaire actuator A te regelen. Door de jumper te verwijderen en deze pin aan te sluiten op een PWM-ingang kunt u de snelheid van uit- en intrekken regelen.
IN1 & IN2 pinnen: gebruikt om de bewegingsrichting van de actuator te regelen. Wanneer de ene pin HIGH is en de andere LOW, zal de actuator uit- of intrekken. Zijn beide inputs gelijk (HIGH of LOW) dan zal de actuator stoppen.
OUT1 & OUT2 pinnen: verbonden met lineaire actuator A.

Kanaal B pinnen:

ENB pin: gebruikt om de snelheid van lineaire actuator B te regelen. Door de jumper te verwijderen en deze pin aan te sluiten op een PWM-ingang kunt u de snelheid van uit- en intrekken regelen.
IN3 & IN4 pinnen: gebruikt om de bewegingsrichting van de actuator te regelen. Wanneer de ene pin HIGH is en de andere LOW, zal de actuator uit- of intrekken. Zijn beide inputs gelijk (HIGH of LOW) dan zal de actuator stoppen.
OUT3 & OUT4 pinnen: verbonden met lineaire actuator B.

Zoals hierboven beschreven heeft de L298N driver twee voedingsspanningen:

Een voor de lineaire actuator (VCC en GND pinnen): van 5 tot 35V.
Een voor de interne werking van de L298N module zelf (5V en GND pinnen): van 5 tot 7V.

De L298N driver heeft ook drie jumpers voor geavanceerd gebruik of andere doeleinden. Verwijder voor eenvoud alle jumpers van de L298N driver.

Met een Arduino en een L298N driver kunt u twee lineaire actuators onafhankelijk tegelijk aansturen. Voor het bedienen van elke actuator zijn slechts drie Arduino-pinnen nodig.

※ Notiz:

De rest van deze tutorial gaat over het bedienen van de lineaire actuator via kanaal A. Het bedienen van kanaal B is vergelijkbaar.

Hoe de Lineaire Actuator te Besturen

We leren hoe een lineaire actuator te bedienen met de L298N driver.

Aansluitschema

Verwijder alle drie de jumpers op de L298N module voordat u gaat bedraden.

This image is created using Fritzing. Click to enlarge image

Hoe de Lineaire Actuator uit- of in te trekken

De bewegingsrichting van een lineaire actuator wordt geregeld door logische HIGH of LOW signalen naar IN1 en IN2 pinnen te sturen. De onderstaande tabel toont de stuurlogica voor kanaal A:

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

Uitrekken Lineaire Actuator A

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

Intrekken Lineaire Actuator A

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

※ Notiz:

Als de bewegingsrichting wordt omgekeerd doordat OUT1 & OUT2 pinnen verkeerd zijn aangesloten op de actuator, hoeft u alleen de OUT1 en OUT2 aansluitingen om te wisselen of de besturingssignalen op IN1 en IN2 in de code aan te passen.

Hoe de Lineaire Actuator te Stoppen met Uit- of Intrekken

De lineaire actuator stopt automatisch met uit- of intrekken wanneer deze het maximale bereik bereikt. We kunnen de actuator ook via de software stoppen zonder dat hij het einde heeft bereikt.

Er zijn twee manieren om de actuator te stoppen:

De snelheid instellen op 0

analogWrite(ENA_PIN, 0);

IN1 en IN2 pinnen op dezelfde waarde zetten (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 de ENA pin altijd op HIGH te zetten, genereren we een PWM-signaal naar de ENA pin. Dit doet u door:

Een Arduino pin aan te sluiten op ENA van de L298N
Het genereren van een PWM-signaal via de analogWrite() functie naar de ENA pin. De L298N driver versterkt dit PWM-signaal voor de lineaire actuator.

analogWrite(ENA_PIN, speed); // speed is een waarde van 0 tot 255

De snelheid is een waarde tussen 0 en 255. Bij 0 stopt de actuator; bij 255 beweegt de actuator uit of in op maximale snelheid.

Arduino Voorbeeldcode

De onderstaande code voert uit:

De actuator uitrekken op maximale snelheid
De actuator stoppen
De actuator intrekken op maximale snelheid
De actuator stoppen

/* * Deze Arduino code is ontwikkeld door newbiely.nl * Deze Arduino code wordt zonder enige beperking aan het publiek beschikbaar gesteld. * Voor volledige instructies en schema's, bezoek: * https://newbiely.nl/tutorials/arduino/arduino-actuator */ // constants won't change const int ENA_PIN = 9; // the Arduino pin connected to the EN1 pin L298N const int IN1_PIN = 6; // the Arduino pin connected to the IN1 pin L298N const int IN2_PIN = 5; // the Arduino pin connected to the IN2 pin L298N // the setup function runs once when you press reset or power the board 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 runs over and over again forever 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 op de L298N module.
Kopieer de bovenstaande code en open deze in de Arduino IDE.
Klik op de Upload knop in de Arduino IDE om de code naar Arduino te uploaden.
U zult zien:

De lineaire actuator trekt uit en stopt vervolgens bij het bereiken van het einde
De actuator houdt gedurende enige tijd zijn positie
De lineaire actuator trekt in en stopt bij het einde
De actuator houdt weer zijn positie
Dit proces wordt herhaald.

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 in het aansluiten en programmeren van de lineaire actuator met Arduino en L298N driver.

Functiereferenties

Gerelateerde Tutorials

Arduino - Actuator with Feedback

※ 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!