아두이노 우노 R4 피드백 기능이 있는 액추에이터
이전 수업에서는 아두이노 우노 R4 - 액추에이터를 공부했습니다. 이제 피드백 선형 액추에이터로 알려진 피드백이 있는 선형 액추에이터를 탐구할 것입니다. 이 유형의 액추에이터는 피드백을 제공하여 움직임 중 어디에 있는지를 알 수 있게 해주며 위치를 제어할 수 있게 해줍니다. 우리는 다음 세부 사항을 살펴볼 것입니다:
- 피드백 직동 액추에이터의 작동 방식
- 피드백 직동 액추에이터의 위치 찾기 (밀리미터 단위)
- 직동 액추에이터의 위치 제어
준비물
| 1 | × | Arduino UNO R4 WiFi or Arduino UNO R4 Minima | ||
| 1 | × | (또는) DIYables STEM V4 IoT, Compatible with Arduino Uno R4 WiFi | 쿠팡 | 아마존 | |
| 1 | × | USB 케이블 타입-A to 타입-C (USB-A PC용) | 쿠팡 | 아마존 | |
| 1 | × | USB 케이블 타입-C to 타입-C (USB-C PC용) | 아마존 | |
| 1 | × | 12V 피드백 기능이 있는 선형 액추에이터 | 아마존 | |
| 1 | × | L298N 모터 드라이버 모듈 | 쿠팡 | 아마존 | |
| 1 | × | 12V 전원 어댑터 | 아마존 | |
| 1 | × | DC 커넥터 전원 연결 잭 플러그 소켓 | 쿠팡 | 아마존 | |
| 1 | × | 점퍼케이블 | 쿠팡 | 아마존 | |
| 1 | × | (추천) 아두이노 우노 R4용 스크루 터미널 블록 쉴드 | 쿠팡 | 아마존 | |
| 1 | × | (추천) Sensors/Servo Expansion Shield for Arduino UNO R4 | 쿠팡 | 아마존 | |
| 1 | × | (추천) 아두이노 우노 R4용 브레드보드 쉴드 | 쿠팡 | 아마존 | |
| 1 | × | (추천) 아두이노 우노 R4용 케이스 | 쿠팡 | 아마존 | |
| 1 | × | (추천) 아두이노 우노 R4용 전원 분배기 | 쿠팡 | 아마존 | |
| 1 | × | (추천) 아두이노 우노용 프로토타이핑 베이스 플레이트 & 브레드보드 키트 | 아마존 |
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피드백 리니어 액추에이터에 대하여
피드백 선형 액추에이터는 위치를 모니터링하고 제어하기 위해 피드백 신호를 포함하는 선형 액추에이터의 일종입니다. 이 피드백은 액추에이터의 위치에 해당하는 전압 출력을 제공하는 가변 저항기에서 나옵니다.
피드백 리니어 액추에이터 핀아웃
피드백 직선 액추에이터에는 다섯 개의 전선이 있습니다.
- 액추에이터 양극 와이어: 이 와이어는 고전압(12V, 24V, 48V)을 사용하여 리니어 액추에이터를 제어합니다.
- 5V 와이어: 이 와이어는 피드백 포텐셔미터에 연결됩니다. 5V 또는 3.3V에 연결하십시오.
- GND 와이어: 이 와이어는 피드백 포텐셔미터에 연결됩니다. 접지(GND)에 연결하십시오.
- 포텐셔미터 와이어: 피드백 또는 출력 와이어라고도 불리며, 이 와이어는 스트로크의 위치에 따라 변하는 전압 값을 송출합니다.
작동 방식
양극과 음극에 높은 전압을 공급하면 액추에이터가 확장하거나 수축합니다. 구체적으로, 연결하면:
- 12V (예: 12V, 24V, 48V...)와 GND를 각각 양극 및 음극에 연결: 리니어 액추에이터가 끝까지 멈출 때까지 최대 속도로 확장됩니다.
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12V(12V, 24V, 48V 등)과 GND를 각각 음극선과 양극선에 연결하십시오: 리니어 액추에이터가 끝에서 멈출 때까지 최대 속도로 수축합니다.
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- 액추에이터가 확장되거나 축소되는 동안 전원 공급이 차단되면(양전선과 음전선이 모두 GND에 연결됨) 액추에이터가 움직이지 않습니다.
※ 주의:
- 액추에이터를 제어하는 데 필요한 전압은 해당 사양에 따라 다릅니다. 올바른 전압을 확인하려면 데이터 시트나 매뉴얼을 참조하십시오.
- 액추에이터는 전원을 사용하지 않고도 무게를 지탱하는 경우에도 위치를 유지할 수 있습니다.
포텐셔미터의 전선 내 전압은 작동기의 움직임에 따라 변합니다. 이 전압을 확인함으로써 우리는 스트로크가 위치한 곳을 알 수 있습니다.
배선도
배선하기 전에 L298N 모듈에서 세 개의 점퍼를 모두 제거하십시오.
이 이미지는 Fritzing을 사용하여 만들어졌습니다. 이미지를 확대하려면 클릭하세요.
Arduino Uno R4와 기타 부품에 전원을 공급하는 가장 효과적인 방법을 확인하시려면, 아래 링크를 참조하세요: 아두이노 우노 R4 전원 공급 방법.
선형 액추에이터 확장/축소 제어 방법
Arduino UNO R4 액추에이터에 대한 튜토리얼을 아두이노 우노 R4 - 액추에이터에서 참조하세요.
선형 액추에이터의 위치를 찾는 방법
다음은 선형 액추에이터에서 스트로크 위치를 찾는 방법입니다:
보정
- 눈금자나 데이터 시트를 사용하여 액추에이터의 스트로크 길이(밀리미터 단위)를 측정하세요.
- 다음 코드를 실행하여 리니어 액추에이터가 완전히 확장되고 수축될 때의 출력 값을 찾으세요.
/*
* 이 아두이노 우노 R4 코드는 newbiely.kr 에서 개발되었습니다
* 이 아두이노 우노 R4 코드는 어떠한 제한 없이 공개 사용을 위해 제공됩니다.
* 상세한 지침 및 연결도에 대해서는 다음을 방문하세요:
* https://newbiely.kr/tutorials/arduino-uno-r4/arduino-uno-r4-actuator-with-feedback
*/
// the code for getting the feedback when the actuator fully extended and retracted
#define ENA_PIN 11 // The Arduino Uno R4 pin connected to the EN1 pin L298N
#define IN1_PIN 6 // The Arduino Uno R4 pin connected to the IN1 pin L298N
#define IN2_PIN 5 // The Arduino Uno R4 pin connected to the IN2 pin L298N
#define POTENTIOMETER_PIN A0 // The Arduino Uno R4 pin connected to the potentiometer of the actuator
void setup() {
Serial.begin(9600);
// initialize digital pins as outputs.
pinMode(ENA_PIN, OUTPUT);
pinMode(IN1_PIN, OUTPUT);
pinMode(IN2_PIN, OUTPUT);
digitalWrite(ENA_PIN, HIGH);
}
void loop() {
// extend the actuator
digitalWrite(IN1_PIN, HIGH);
digitalWrite(IN2_PIN, LOW);
delay(20000); // wait for actuator fully extends. It will stop extending automatically when reaching the limit
// read the analog in value:
int POTENTIOMETER_MAX = analogRead(POTENTIOMETER_PIN);
Serial.print("POTENTIOMETER_MAX = ");
Serial.println(POTENTIOMETER_MAX);
// retracts the actuator
digitalWrite(IN1_PIN, LOW);
digitalWrite(IN2_PIN, HIGH);
delay(20000); // wait for actuator fully extends. It will stop retracting automatically when reaching the limit
int POTENTIOMETER_MIN = analogRead(POTENTIOMETER_PIN);
Serial.print("POTENTIOMETER_MIN = ");
Serial.println(POTENTIOMETER_MIN);
}
- 아래 예시와 같이 시리얼 모니터에 로그가 표시됩니다.
8
Serial.println("Hello World!");
Message (Enter to send message to 'Arduino Uno R4 WiFi' on 'COM15')
New Line
9600 baud
POTENTIOMETER_MAX = 987
POTENTIOMETER_MIN = 13
- 이 값을 적어 두세요.
- 최소값과 최대값이 반대로 되어 있으면, IN1_PIN과 IN2_PIN을 교체하세요.
- 아래 코드에서 세 값을 업데이트하세요.
아두이노 UNO R4 코드로 액추에이터의 위치를 계산합니다.
/*
* 이 아두이노 우노 R4 코드는 newbiely.kr 에서 개발되었습니다
* 이 아두이노 우노 R4 코드는 어떠한 제한 없이 공개 사용을 위해 제공됩니다.
* 상세한 지침 및 연결도에 대해서는 다음을 방문하세요:
* https://newbiely.kr/tutorials/arduino-uno-r4/arduino-uno-r4-actuator-with-feedback
*/
#define ENA_PIN 11 // The Arduino Uno R4 pin connected to the EN1 pin L298N
#define IN1_PIN 6 // The Arduino Uno R4 pin connected to the IN1 pin L298N
#define IN2_PIN 5 // The Arduino Uno R4 pin connected to the IN2 pin L298N
#define POTENTIOMETER_PIN A0 // The Arduino Uno R4 pin connected to the potentiometer of the actuator
#define STROKE_LENGTH 102 // PLEASE UPDATE THIS VALUE (in millimeter)
#define POTENTIOMETER_MAX 987 // PLEASE UPDATE THIS VALUE
#define POTENTIOMETER_MIN 13 // PLEASE UPDATE THIS VALUE
void setup() {
Serial.begin(9600);
// initialize digital pins as outputs.
pinMode(ENA_PIN, OUTPUT);
pinMode(IN1_PIN, OUTPUT);
pinMode(IN2_PIN, OUTPUT);
digitalWrite(ENA_PIN, HIGH);
}
void loop() {
// extend the actuator
digitalWrite(IN1_PIN, HIGH);
digitalWrite(IN2_PIN, LOW);
int potentiometer_value = analogRead(POTENTIOMETER_PIN);
int stroke_pos = map(potentiometer_value, POTENTIOMETER_MIN, POTENTIOMETER_MAX, 0, STROKE_LENGTH);
Serial.print("The stroke's position = ");
Serial.print(stroke_pos);
Serial.println(" mm");
}
- 코드에서 세 개의 조정된 값을 변경하세요
- Arduino UNO R4에 코드를 로드하세요
- 시리얼 모니터에서 결과를 확인하세요
8
Serial.println("Hello World!");
Message (Enter to send message to 'Arduino Uno R4 WiFi' on 'COM15')
New Line
9600 baud
The stroke's position = 2 mm
The stroke's position = 35 mm
The stroke's position = 43 mm
The stroke's position = 60 mm
The stroke's position = 68 mm
The stroke's position = 79 mm
The stroke's position = 83 mm
The stroke's position = 96 mm
The stroke's position = 100 mm
선형 액추에이터를 특정 위치로 제어하는 방법
/*
* 이 아두이노 우노 R4 코드는 newbiely.kr 에서 개발되었습니다
* 이 아두이노 우노 R4 코드는 어떠한 제한 없이 공개 사용을 위해 제공됩니다.
* 상세한 지침 및 연결도에 대해서는 다음을 방문하세요:
* https://newbiely.kr/tutorials/arduino-uno-r4/arduino-uno-r4-actuator-with-feedback
*/
#define ENA_PIN 11 // The Arduino Uno R4 pin connected to the EN1 pin L298N
#define IN1_PIN 6 // The Arduino Uno R4 pin connected to the IN1 pin L298N
#define IN2_PIN 5 // The Arduino Uno R4 pin connected to the IN2 pin L298N
#define POTENTIOMETER_PIN A0 // The Arduino Uno R4 pin connected to the potentiometer of the actuator
#define STROKE_LENGTH 102 // PLEASE UPDATE THIS VALUE (in millimeter)
#define POTENTIOMETER_MAX 987 // PLEASE UPDATE THIS VALUE
#define POTENTIOMETER_MIN 13 // PLEASE UPDATE THIS VALUE
#define TOLERANCE 5 // in millimeter
int targetPosition_mm = 50; // in millimeter
void setup() {
Serial.begin(9600);
// initialize digital pins as outputs.
pinMode(ENA_PIN, OUTPUT);
pinMode(IN1_PIN, OUTPUT);
pinMode(IN2_PIN, OUTPUT);
digitalWrite(ENA_PIN, HIGH);
}
void loop() {
int potentiometer_value = analogRead(POTENTIOMETER_PIN);
int stroke_pos = map(potentiometer_value, POTENTIOMETER_MIN, POTENTIOMETER_MAX, 0, STROKE_LENGTH);
Serial.print("The stroke's position = ");
Serial.print(stroke_pos);
Serial.println(" mm");
if (stroke_pos < (targetPosition_mm - TOLERANCE))
ACTUATOR_extend();
else if (stroke_pos > (targetPosition_mm + TOLERANCE))
ACTUATOR_retract();
else
ACTUATOR_stop();
}
void ACTUATOR_extend() {
digitalWrite(IN1_PIN, HIGH);
digitalWrite(IN2_PIN, LOW);
}
void ACTUATOR_retract() {
digitalWrite(IN1_PIN, LOW);
digitalWrite(IN2_PIN, HIGH);
}
void ACTUATOR_stop() {
digitalWrite(IN1_PIN, LOW);
digitalWrite(IN2_PIN, LOW);
}
동영상
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