Połączenie czujnika laserowego z siłownikiem liniowym

[Prestige]

Witam serdecznie wszystkich jako świeżak na forum 🙂 Od kilku miesięcy zastanawiałem się na pewnym projektem i postanowiłem go w miarę możliwości zrealizować.Potrzebuję szybkiego siłownika elektrycznego który będzie połączony z czujnikiem laserowym.Siłownik musi pracować pionowo (góra ,dół) dynamicznie pod obciążeniem max 40kg a laser będzie pracował na odległości do 100cm o dużej czułości rzędu 0,5cm-1cm który będzie monitorował cały czas daną odległość i kiedy ona się zmieni czyli skróci bądź wydłuży siłownik od razu zareaguje na taką samą odległość.Jestem dość mocno zielony w temacie takiej elektroniki , bardziej mechaniczne rzeczy lub zasilanie także z tym nie będzie problemu.Mam nadzieję że taki projekt jest realny do wykonania i żę uzyskam od Was pomoc w jego realizacji.

Pozdrawiam serdecznie

[Gieneq]

Cześć, twój projekt wydaje się ciekawy i wygląda jakby faktycznie miał powstać 😄 mógłbyś przybliżyć do czego zamierzasz to zastosować? Czyli jest jakaś podstawa, do niej masz przymocowany siłownik w jakiejś ramie i obok ten laser. 

Jak rozumiem pisząc o laserze masz na myśli jakiś czujnik odległości? 1cm dokładności to nie jest dużo, więc tu spokojnie znajdziesz wiele możliwości. Ja ze swojej strony polecam czujniki Pepperl+Fuchs, są to dobre przemysłowe czujniki. Jeżeli ma być dobre i niekoniecznie tanie to tu znajdziesz coś dla siebie. Te czujniki komunikują się ze sterownikiem poprzez  protokół IO-link, który możesz obsłużyć w Arduino itp...

Jeżeli szukasz czegoś tańszego to hobbystyczne czujniki SHARP są dość dobre, kosztują dużo mniej i są łatwiejsze w użyciu, bo na wyjściu podają sygnał analogowy - zmieniające się napięcie stałe. Możesz to obsłużyć nawet samym Arduino czy czymkolwiek co posiada przetwornik napięcie ADC, dla większej dokładności możesz pokusić się o dedykowany przetwornik ADC o większej rozdzielczości. Tu masz też dokumentację. Będziesz musiał zapoznać się z charakterystyką czujnika, żeby dobrze zinterpretować sygnał, bo nie jest on liniowy.

Edytowano Maj 23, 2019 przez Gieneq

[marek1707]

A w kwestii siłownika musimy wiedzieć co znaczy "szybki" i co znaczy "dynamicznie". Jakieś liczby? Czasy reakcji, przejazdu określonego dystansu, rodzaj zjawiska? Bo od tego zależy potrzebna moc napędu a więc i wielkość, cena, sposób sterowania itd. Rzeczywiście opis urządzenia i jego zastosowania bardzo by pomógł - wielu rzeczy można wtedy domyślić się samemu.

[Prestige]

Wielkie dzięki Panowie za błyskawiczne odpowiedzi , projekt ma być pewnego rodzaju amortyzatorem tzn , czujnik będzie monitorował podłoże i w miarę zmiany ukształtowania terenu będzie poruszał siłownikiem góra dół dlatego siłownik musi być mocny by utrzymać te około 40kg oraz szybki by nadążał za sygnałami czujnika.Jego skok byłby sensowny min 20cm.

 

Pozdrawiam

[Polecacz 101]

Produkcja i montaż PCB - wybierz sprawdzone PCBWay!
   • Darmowe płytki dla studentów i projektów non-profit
   • Tylko 5$ za 10 prototypów PCB w 24 godziny
   • Usługa projektowania PCB na zlecenie
   • Montaż PCB od 30$ + bezpłatna dostawa i szablony
   • Darmowe narzędzie do podglądu plików Gerber
Zobacz również » Film z fabryki PCBWay

[Treker (Damian Szymański)]

15 minut temu, Prestige napisał:

szybki by nadążał za sygnałami czujnika.

Masz sprecyzowane co to znaczy "szybki"? To naprawdę mało precyzyjne 😉 Dla jednych to będzie 3 m/s, a dla innych 30 cm/s. Może się zaraz okazać, że siłownik, którego potrzebujesz nie jest dostępny w żadnej rozsądnej cenie 😉

[Gieneq]

Może rysunek by trochę jeszcze wyjaśnił. Wyobrażam sobie teraz to tak: Jest jakiś pojazd, jedzie po górkach i dołkach. Czujnik obserwuje jakąś nieruchomą linię rozwieszoną pomiędzy 2 nieruchomymi punktami. Zadaniem jest utrzymanie głowicy siłownika na równi z linią. Czy coś takiego?

Z tą amortyzacją, to musisz zaznajomić się z metodami sterowania takich cudaków. Przykładowo, wpadasz w duży dołek to musisz szybciej zareagować z większą siłą aby wyrównać poziom. Możesz to realizować w sterowniku PID. W twoim projekcie działasz w układzie ze sprzężeniem zwrotnym gdzie silnik jest obiektem sterownym zaś czujnik pobiera podaje informację o wartości zadanej. Brakuje w tym jeszcze informacji o położeniu siłownika - stąd wybierając siłownik musisz zwrócić uwagę jak odczytasz jego położenie (jakiś enkoder musi w nim być).

[Prestige]

Dzięki za odpowiedzi lecz na razie nie potrafię odpowiedzieć jaką ma być jego prędkość na s bo rozumiem że jeśli weźmiemy pod uwagę siłownik o prędkości 30cm\s to przy skoku 10cm będzie 3 razy szybszy i tak dalej czyli im mniejszy skok takiego siłownika tym większa szybkość ? Rysunek wykonam po pracy Panowie to będzie bardziej jasne 🙂

[Gieneq]

8 minut temu, Prestige napisał:

siłownik o prędkości 30cm\s to przy skoku 10cm będzie 3 razy szybszy i tak dalej czyli im mniejszy skok takiego siłownika tym większa szybkość ?

Tu rozumiemy to bardziej w ten sposób:

siłownik ma prędkość 30 cm/s czyli 30 cm przejdzie w 1 sekundę.

Czyli 10cm przejedzie proporcjonalnie krócej - w 1/3 sekundy itd.

Im mniejszy dołek tym krótszy czas, prędkość (maksymalna) się nie zmienia. Ale to dochodzi temat mocy tego siłownika - decyduje ona o sile ->przyspieszeniu. Czyli jak szybko siłownik osiągnie maksymalną prędkość (tak jak w samochodzie, moc decyduje jak szybko rozpędzi się do 100km/s).

Czyli aby zareagować szybciej, potrzeba więcej mocy, a jaka ma być ta szybkość to zależy od wielkości dołków.

[Prestige]

Dokładnie o to mi chodziło 🙂 a te 40 kg nie będzie problemu ? Może zestawimy jakieś czujniki oraz siłowniki i wybierzemy jakiś zestaw.

[marek1707]

Kurcze, no właśnie musisz znać obie te wielkości na raz: prędkość liniową (lub drogę i czas jej pokonania) i siłę, by wyznaczyć moc napędu. To prosta fizyka z rozdziału "Mechanika". Pisząc tylko o sile (400N) a nie znając szybkości przesuwu nie wiesz nic. Popatrz: mając malutki silniczek mieszczący się w pudełku od zapałek możesz podnosić te 40kg z prędkością np. 0.1mm/s. Biorąc silnik 100 razy mocniejszy masz już 10mm/s a silnik o 1000 razy większej mocy zapewni przesuw 10cm/s. Rozumiesz? Tu kluczowe jest zapotrzebowanie na moc a moc jest ilorazem pracy w czasie lub inaczej iloczynem prędkości i siły. Na dodatek dochodzą jeszcze przyspieszenia. Jeżeli masz po prostu podnosić 40kg z jakąś prędkością to wystarczy, że do obliczeń mocy weźmiesz siłę 400N, ale jeśli masz z zatrzymania rozpędzić te 40kg w pionie do prędkości np. 1m/s to już potrzebujesz mocy więcej (może policz dla wprawy ile, bo przecież nie możesz robić takiego projektu bez znajomości podstawowych praw). I teraz: im bardziej dynamiczny ma być Twój napęd (czyli szybciej osiągać zadaną prędkość) tym jeszcze większy nadmiar mocy musi posiadać. Dlatego tak kluczowe są te liczby, których nie znasz - bez nich to tylko gdybanie i nikt Ci nie pomoże, bo tak naprawdę nie wiadomo co chcesz zrobić. Być może będziesz potrzebował silnika 100W a może 10kW i zasilania i sterowania do niego, mocowań, przeniesienia napędu na ruch liniowy i liczenia się z siłami rzędu 2 czy 5kN. A wtedy być może lepszym rozwiązaniem będzie hydraulika. Ten projekt musisz zacząć od obliczeń a nie od wyboru jakiegoś czujnika odległości.

[Prestige]

Dzięki za odpowiedzi to ma być amortyzator przedni do roweru , zainspirował mnie filmik firmy bose jak wrzucili swoje zawieszenie do lexusa i jak to fajnie pracowało a potem dowiedziałem się że to silniki liniowe sterowane właśnie jakąś aparaturą badającą grunt , czytałem również że mają problem z wagą pojazdy i kosztami a że sporo śmigam na rowerach to pomyślałem żeby to tutaj zaadoptować i zasilić czujnikiem laserowym.Waga dużo mniejsza i pomyślałem że teoretycznie mogło by to wypalić :-)Czyli ten siłownik czy silnik liniowy ma działać na zasadzie przedniego amortyzatora , laser umieścił bym z boku koła i odpowiednia wcześnie nakierował laser by widział nierówności przed oponą.Użył bym do tego amortyzatora upside down , takiego jak ze zdjęcia i zamiast dolnych lagów użył siłowników odpowiednio przerobionych do zmontowania osi i koła.Tak to widzę 🙂 Mam nadzieję że to rzuca dość jasny obraz co by tu można było użyć.Oczywiście służę wszelkiej maści pomiarami itp.

[Treker (Damian Szymański)]

Nie chcę być pesymistą, ale to nie wygląda na projekt, który da się zrobić hobbystycznie i stosunkowo tanio w taki sposób, aby uzyskać sensowny efekt końcowy. Możesz próbować, ale to raczej będzie projekt z gatunku "ciekawostka, która nie musi działać".

Pewnie @marek1707 będzie mógł teraz to sensownie ocenić, bo rowery też są mu bliskie 😉

[Prestige]

Możesz mieć rację ale popatrz warto spróbować , gdyby tak wszyscy rezygnowali to nie było by wspaniałych projektów.Pomyślałem też nad pneumatyką albo hydrauliką ale montowania pomp i kompresorów w takiej konstrukcji wydaje mi się mija się z celem dlatego elektryka pozostaje.Mam nadzieję że kolega marek będzie miał pozytywne wrażenia 🙂Generalnie na początku projekt miał zastąpić sprężynę powietrzną na magnetyczną , coś takiego tylko w większą ilością segmentów z racji znacznie większej masy do resorowania , tłumik olejowy został by ten sam chociaż pewnie trochę przerobiony ale generalnie zmiany uległa by tylko sprężyna powietrzna.Niestety na elektrodzie każdy mówił że to nie realne ,że magnesy nie dadzą takiej siły by skok był rzędu 10-20cm i że takiego elektromagnesu również nie da się zbudować także zaniechałem dalsze plany natomiast tutaj myślę że jest więcej wizjonerów i ludzi którzy rzadko używają słowa (nie możliwe ) 🙂

 

 

 

Edytowano Maj 25, 2019 przez Prestige

[Treker (Damian Szymański)]

Dnia 25.05.2019 o 13:06, Prestige napisał:

Możesz mieć rację ale popatrz warto spróbować , gdyby tak wszyscy rezygnowali to nie było by wspaniałych projektów.

Pewnie! Dlatego, nie mówię, że to nie jest realne - można działać, ale raczej nie spodziewałbym się w układu, który będzie można używać podczas normalnej jazdy. Raczej traktowałbym to jako ciekawostkę, która może działać przy wolnej jeździe, ale przy szybkim poruszaniu się na rowerze ciężko mi sobie to jakoś wyobrazić. Te siłowniki musiałby być chyba na tyle mocne i szybkie, że równie dobrze mogłyby wystrzelić Cie z tym rowerem do góry (to chyba byłoby nawet ciekawszym zastosowaniem) 😉

[Prestige]

Miejmy wiarę 🙂 Tak musi być szybki i mocny z uwagi na większe prędkości dlatego też pytanie zasadnicze czy w ogóle taki siłownik można będzie kupić  a jeśli nie to czy można taki zbudować.A co sądzisz o tym moim pierwszym pomyślę z filmiku ?