ESP8266 - Atuador com Feedback
Em um tutorial anterior, falamos sobre o atuador linear sem feedback. Este tutorial ensina você sobre o atuador linear com feedback (também conhecido como atuador linear com feedback). Este tipo de atuador linear fornece informações para identificar a posição do seu curso e controlá-lo. Especificamente, vamos aprender:
- O funcionamento de um atuador linear com feedback
- Como determinar a posição do atuador linear com feedback (em milímetros)
- Como controlar a posição de um atuador linear
Hardware Necessário
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Sobre o Atuador Linear com Feedback
Um atuador linear com feedback é aquele que tem um sinal para identificar a sua localização e gerenciá-la. Um potenciômetro é usado para gerar o valor de tensão em relação à posição do curso como feedback.
Pinagem do Atuador Linear com Feedback
Um Atuador Linear com Feedback tem 5 fios:
- Fio positivo do atuador: este fio é usado para controlar o atuador linear aplicando alta tensão (12V, 24V, 48V...).
- Fio negativo do atuador: este fio é usado para controlar o atuador linear aplicando alta tensão (12V, 24V, 48V...).
- Fio 5V: este fio é usado para o potenciômetro de feedback. Deve ser conectado a 5V ou 3.3V
- Fio GND: este fio é usado para o potenciômetro de feedback. Deve ser conectado a GND
- Fio do potenciômetro: (também chamado de fio de feedback, ou fio de saída) este fio envia o valor de tensão de acordo com a posição do curso.
Como Funciona
Se fornecermos alta tensão aos fios positivo e negativo, o curso do atuador será estendido ou retraído. Especificamente:
- Se 12V (12V, 24V, 48V...) for conectado ao fio positivo e GND ao fio negativo, o atuador linear vai estender na velocidade máxima até chegar ao limite.
- Se 12V (12V, 24V, 48V...) for conectado ao fio negativo e GND ao fio positivo, o atuador linear vai retrair na velocidade máxima até chegar ao limite.
- Se a alimentação do atuador for cortada (GND nos fios positivo e negativo), o atuador vai parar de estender/retrair.
※ Nota:
- A tensão necessária para operar o atuador é determinada pelas suas especificações. Para saber a tensão exata, consulte o datasheet ou o manual.
- Mesmo quando a alimentação é desligada, o atuador pode manter a sua posição enquanto carrega uma carga.
A tensão no fio do potenciômetro está diretamente relacionada à posição do curso do atuador. Medindo essa tensão, podemos descobrir a localização do curso.
Diagrama de Ligação
Retire os três jumpers do módulo L298N antes de conectar os fios.
This image is created using Fritzing. Click to enlarge image
Para mais informações, veja Pinagem do ESP8266 e como alimentar o ESP8266 e outros componentes.
Como controlar a extensão/retração de um atuador linear
Confira o tutorial ESP8266 - Atuador.
Como encontrar a posição do atuador linear
Esta é uma ilustração de como localizar o curso em um atuador linear.
Calibração
- Determine o comprimento do curso do atuador (em milímetros), medindo com uma régua ou consultando o datasheet.
- Para descobrir os valores de saída quando o atuador linear está totalmente estendido e totalmente retraído, execute o código abaixo.
/*
* Este código de ESP8266 NodeMCU foi desenvolvido por pt.newbiely.com
* Este código de ESP8266 NodeMCU é disponibilizado ao público sem nenhuma restrição.
* Para tutoriais completos e diagramas de ligação, visite:
* https://pt.newbiely.com/tutorials/esp8266/esp8266-feedback-actuator
*/
// The code for getting the feedback when the actuator fully extended and retracted
#define ENA_PIN 7 // The ESP8266 pin connected to the EN1 pin L298N
#define IN1_PIN 6 // The ESP8266 pin connected to the IN1 pin L298N
#define IN2_PIN 5 // The ESP8266 pin connected to the IN2 pin L298N
#define POTENTIOMETER_PIN A0 // The ESP8266 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);
}
- Você vai observar o log no Serial Monitor, como demonstrado no exemplo abaixo
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Serial.println("Hello World!");
Message (Enter to send message to 'Nodemcu 1.0 (ESP-12E Module)' on 'COM15')
New Line
9600 baud
POTENTIOMETER_MAX = 987
POTENTIOMETER_MIN = 13
Anote os três valores no código abaixo. Se os valores mínimo e máximo estiverem invertidos, troque o IN1_PIN e o IN2_PIN.
Anote os três valores no código abaixo. Se os valores mínimo e máximo estiverem transpostos, intercambie o IN1_PIN e o IN2_PIN.
Código ESP8266 que calcula a posição do atuador
/*
* Este código de ESP8266 NodeMCU foi desenvolvido por pt.newbiely.com
* Este código de ESP8266 NodeMCU é disponibilizado ao público sem nenhuma restrição.
* Para tutoriais completos e diagramas de ligação, visite:
* https://pt.newbiely.com/tutorials/esp8266/esp8266-feedback-actuator
*/
#define ENA_PIN 7 // The ESP8266 pin connected to the EN1 pin L298N
#define IN1_PIN 6 // The ESP8266 pin connected to the IN1 pin L298N
#define IN2_PIN 5 // The ESP8266 pin connected to the IN2 pin L298N
#define POTENTIOMETER_PIN A0 // The ESP8266 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");
}
- Atualize o código com os três valores calibrados.
- Faça o upload do código para o ESP8266.
- Confira o resultado no Serial Monitor.
8
Serial.println("Hello World!");
Message (Enter to send message to 'Nodemcu 1.0 (ESP-12E Module)' 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
Como controlar um atuador linear até uma posição específica
/*
* Este código de ESP8266 NodeMCU foi desenvolvido por pt.newbiely.com
* Este código de ESP8266 NodeMCU é disponibilizado ao público sem nenhuma restrição.
* Para tutoriais completos e diagramas de ligação, visite:
* https://pt.newbiely.com/tutorials/esp8266/esp8266-feedback-actuator
*/
#define ENA_PIN 7 // The ESP8266 pin connected to the EN1 pin L298N
#define IN1_PIN 6 // The ESP8266 pin connected to the IN1 pin L298N
#define IN2_PIN 5 // The ESP8266 pin connected to the IN2 pin L298N
#define POTENTIOMETER_PIN A0 // The ESP8266 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);
}