Приводы

Приводом называется устройство, функцией которого является выполнение какого-либо действия по команде управляющего центра. Результатом выполнения команды контроллера может стать, к примеру, поворот вала электродвигателя на определённый угол, запуск вращения в нужную сторону с определённой скоростью, линейное перемещение штока пневмоцилиндра или гидроцилиндра.

Приводы являются функциональными узлами машин и механизмов. Для срабатывания могут использоваться разные виды энергии – электричество, сжатый воздух, гидравлическая жидкость под давлением. В любом случае результатом работы привода должно стать вращательное или линейное движение определённых параметров.

В индустриальных, автомобильных и бытовых приложениях с сильно ограниченным внутренним пространством используется микро привод. Его же применяют, когда высокой мощности или расстояния перемещения не требуется. Типичный случай – линейный ход от 1 до 10 см или слабое вращение, открывание/закрывание клапанов, компактные робототехнические устройства. Питание таких модулей может осуществляться от источника до 12 вольт. Рынок предлагает большой выбор компактных актуаторов, преобразующих электроэнергию в линейное перемещение. Эти изделия включают в состав торговых автоматов, медицинской техники, мини-роботов на сборочных линиях высокотехнологичных производств.

Линейное перемещение

Большим подразделом приводной техники являются линейные приводы, преобразующие энергию в поступательное движение. Яркий пример – механические «мышцы» экскаватора или фронтального погрузчика, представляющие собой гидроцилиндры, внутри гильз которых гидравлическая жидкость давит на поршень, заставляя шток выдвигаться с огромной силой. Благодаря этому работает стрела и ковш. Во многих случаях используются пневмоцилиндры, приводимые в действие за счёт энергии сжатого воздуха.

В зависимости от вида используемой энергии линейные приводные устройства классифицируются следующим образом:

• электропривод;
• электромагнитный привод;
• гидропривод;
• пневмопривод. 

Для микро линейного привода иногда проще использовать соленоид, где металлический стержень выдвигается силой электромагнита. 

Электромеханическая разновидность приводного механизма преобразует вращение электродвигателя в поступательное движение с помощью втулки с внутренней резьбой, насаженной на резьбовой вал. Управление скоростью перемещения резьбовой втулки вдоль вала осуществляется путём изменения скорости и направления вращения электродвигателя. 

Микро электромагнитный привод применяется для воздействия на воздушные и противопожарные клапаны. Данный механизм призван удерживать заслонку в нейтральном положении, а после поступления команды переводит её в рабочее состояние. Активация происходит, к примеру, путём прекращения подачи питания 12 вольт на катушку электромагнита.

В огнезадерживающих системах заслонка держится открытой электромагнитом. Когда срабатывает пожарная тревога, магнит отпускает клапан, закрывая канал распространения огня. В качестве дублирующей системы также применяется тепловая защёлка, которая от высокой температуры разрушается, отпуская клапан.

В числе достоинств микро-электромагнитной конструкции:

1. Предельная простота, определяющая минимальную стоимость. Электромеханика в этой роли стоит гораздо больше

2. Моментальная скорость срабатывания. Достаточно убрать напряжение с катушки электромагнита, чтобы клапан отскочил и пришёл в рабочее состояние.

3. Активация устройства в отдельных случаях может происходить полностью автономно, если рассчитывать на тепловое разрушение проводников.

К числу недостатков относится постоянное расходование электричества.

Ардуино

Огромное число любителей и профессионалов с увлечением используют возможности платформы Arduino для создания аппаратуры малой автоматизации для «умных» домов, малых промышленных объектов и робототехники. Бесплатная программная оболочка позволяет писать достаточно сложные программы даже тем пользователям, которые о программировании имеют самые общие представления. Бренд Arduino также выпускает множество готовых электронных плат с микроконтроллерами, с помощью которых можно построить робототехнический комплекс средней сложности.

Используя микро привод к ардуино, разработчик в состоянии создать систему управления задвижками, замками, жалюзи, форточками в теплице, поворотным столом солнечных батарей и т.д. Конструктивно данный узел представляет собой компактный корпус, внутри которого размещён электрический моторчик с редуктором. Вал конечной шестерёнки можно жёстко связать с любым механизмом, который необходимо двигать. 

Шестерёнки для приводов к Ардуино выполняются из металла, карбона и нейлона. Пластмассовые шестерёнки намного легче, но они быстро изнашиваются при больших нагрузках, поэтому могут применяться лишь в лёгких приложениях – когда, к примеру, нужно автоматически закрывать жалюзи в определённое время дня. Намного долговечнее шестерни из карбона, но они ощутимо дороже. А ещё дороже детали из прочного металла, которые выдерживают максимальные нагрузки в течение длительного времени. Для силовых схем выбирать нужно именно их.

Большинство плат, предлагаемых брендом Ардуино, поддерживает управление 12 микроприводами, чего для оборудования «умного» дома более чем достаточно. Если нужно до 48 точек подключения, придётся работать с библиотекой Arduino Mega. К плате Ардуино сервопривод подключается с помощью трёх проводов – питание 5 вольт, земля и цифровой выход.

Нужно обращать внимание на тип микропривода, поскольку часть моделей имеет ограниченный угол поворота (до 180 градусов). Если нужно крутить долго, следует выбирать модель постоянного вращения, то есть с неограниченным углом поворота.