Arduino Nano - Actuador
Este tutorial te enseña cómo usar Arduino Nano para controlar un actuador lineal. En detalle, aprenderemos:
- Cómo funciona un actuador lineal
- Cómo programar Arduino Nano para hacer que un actuador lineal se extienda o se retraiga
- Cómo programar Arduino Nano para controlar la velocidad de un actuador lineal
Hay dos tipos de actuadores lineales:
- Actuador lineal sin retroalimentación: Por lo general se utiliza para extender o retraer al máximo. No se puede controlar hacia una posición exacta.
- Actuador lineal con retroalimentación: La señal de retroalimentación permite controlarlo para extender o retraer hasta una posición exacta.
Este tutorial es para un actuador lineal sin retroalimentación. Si está interesado en aprender sobre un actuador lineal con retroalimentación, por favor consulte el tutorial Arduino Nano - Actuator with Feedback.
Hardware Requerido
Or you can buy the following kits:
| 1 | × | DIYables Sensor Kit (30 sensors/displays) | |
| 1 | × | DIYables Sensor Kit (18 sensors/displays) |
Acerca del actuador lineal
Pinout del actuador lineal
Un actuador lineal tiene dos cables, típicamente:
- El cable positivo suele ser rojo
- El cable negativo suele ser negro
Cómo funciona
Al comprar un actuador lineal, es esencial estar al tanto del requisito de voltaje. Por ejemplo, consideremos un actuador lineal de 12 V.
Cuando alimentes el actuador lineal de 12 V con una fuente de 12 V:
- Conecte 12V al cable positivo y GND al cable negativo: el actuador lineal se extiende a velocidad máxima hasta que llega al límite.
- Conecte 12V al cable negativo y GND al cable positivo: el actuador lineal se retrae a velocidad máxima hasta que llega al límite.
Cuando se corta la alimentación al actuador, mientras está en el proceso de extensión o retracción, el movimiento se detendrá.
※ Nota:
Para un motor DC, servomotor y motor paso a paso sin engranajes, cuando hay una carga y se corta la energía, no pueden mantener su posición. En cambio, un actuador puede mantener su posición incluso cuando ya no se suministra energía, mientras soporta una carga.
Si el voltaje de la fuente de alimentación de un actuador lineal es inferior a 12 V, el actuador lineal seguirá extendiéndose y retrayéndose, pero no a su velocidad máxima. Cambiar el voltaje de la fuente de alimentación puede alterar la velocidad del actuador lineal, pero este método no se suele utilizar debido a la dificultad para controlar el voltaje. Un enfoque más práctico es mantener fijo el voltaje de la fuente de alimentación y controlar la velocidad del actuador lineal utilizando una señal PWM. Cuanto mayor sea el ciclo de trabajo del PWM, más rápido se extenderá y se retraerá el actuador lineal.
Cómo controlar un actuador lineal con Arduino Nano
Controlar un actuador lineal implica:
- Extender el actuador lineal a su velocidad máxima.
- Retractar el actuador lineal a su velocidad máxima.
- (Opcional) Regular la velocidad de extensión y retracción.
Arduino Nano puede generar una señal para controlar el actuador lineal, pero tiene voltaje y corriente bajos. Por lo tanto, es necesario colocar un controlador de hardware entre Arduino Nano y el actuador lineal con el fin de:
- Amplificar la señal de control desde Arduino Nano
- Recibir otra señal de control desde Arduino Nano para invertir la polaridad de la fuente de alimentación para el control de dirección
※ Nota:
- Este tutorial puede usarse con cualquier tipo de actuador lineal. Un actuador lineal de 12 V es solo un ejemplo.
- Al controlar un actuador lineal de 5 V, aunque el pin del Arduino Nano suministre 5 V (que es la misma tensión que la del actuador lineal), aún se requiere un driver entre el Arduino Nano y el actuador lineal porque el pin del Arduino Nano no proporciona suficiente corriente para el actuador lineal.
Existen numerosos tipos de chips y módulos, como el L293D y el L298N, que pueden utilizarse para controladores de actuadores lineales. Para este tutorial, utilizaremos el controlador L298N.
※ Nota:
También puedes usar relés como controlador. Sin embargo, se requieren cuatro relés para controlar un único actuador lineal (tanto para extender como para retraer).
Acerca del controlador L298N
El controlador L298N puede utilizarse para controlar un actuador lineal, un motor de corriente continua y un motor paso a paso. Este tutorial te explica cómo usarlo para controlar un actuador lineal.
Pinout del controlador L298N
El controlador L298N tiene dos canales, etiquetados como A y B. Esto le permite controlar de forma independiente dos actuadores lineales simultáneamente. Supongamos que el actuador lineal A está conectado al canal A y el actuador lineal B está conectado al canal B. El controlador L298N tiene 13 pines en total.
Los pines comunes para ambos canales:
- Pin VCC: Este pin proporciona energía para el actuador lineal y puede oscilar entre 5 y 35 V.
- Pin GND: Este es un pin de tierra común y debe conectarse a 0 V (GND).
- Pin 5V: Este pin suministra energía para el módulo L298N y puede ser alimentado por 5V desde un Arduino Nano.
Fijados del Canal A:
- Pines ENA: Estos pines se utilizan para ajustar la velocidad del actuador lineal A. Al quitar el puente y conectar este pin a una entrada PWM, podemos controlar la velocidad de extensión y retracción del actuador lineal A.
- Pines IN1 y IN2: Estos pines se utilizan para determinar la dirección de movimiento de un actuador lineal. Cuando uno de ellos está en HIGH y el otro en LOW, el actuador lineal se extenderá o retraerá. Si ambas entradas están en HIGH o LOW, el actuador lineal cesará su movimiento.
- Pines OUT1 y OUT2: Estos pines están conectados al actuador lineal A.
Pines del Canal B:
- Pines ENB: Se utilizan para controlar la velocidad del actuador lineal B. Al quitar el puente y conectar este pin a una entrada PWM, podemos ajustar la velocidad de extensión/retracción del actuador lineal B.
- Pines IN3 e IN4: Estos pines se utilizan para controlar la dirección de un actuador lineal. Cuando uno de ellos está en ALTO y el otro en BAJO, el actuador lineal se extenderá o retraerá. Si ambas entradas están en ALTO o BAJO, el actuador lineal dejará de moverse.
- Pines OUT3 y OUT4: Estos pines están conectados a un actuador lineal.
El controlador L298N tiene dos entradas de alimentación:
- Uno para el actuador lineal (pines VCC y GND) con un rango de voltaje de 5 a 35V.
- Uno para el funcionamiento interno del módulo L298N (pines 5V y GND) con un rango de voltaje de 5 a 7V.
Quita todos los jumpers del controlador L298N para simplificar.
Podemos gestionar dos actuadores lineales de forma independiente y al mismo tiempo utilizando un Arduino Nano y un controlador L298N. Para controlar cada actuador lineal, solo necesitamos tres pines del Arduino Nano.
※ Nota:
El resto de este tutorial se centrará en controlar un actuador lineal utilizando el canal A. Controlar el otro actuador lineal es similar.
Cómo controlar un actuador lineal
Este tutorial te enseña cómo controlar un actuador lineal utilizando un controlador L298N y un Arduino Nano.
Diagrama de cableado
Retire los tres jumpers del módulo L298N antes de conectar los cables.
This image is created using Fritzing. Click to enlarge image
Ver La mejor forma de alimentar Arduino Nano y otros componentes.
Cómo hacer que un actuador lineal se extienda y se retraiga
La dirección de movimiento del actuador lineal puede controlarse proporcionando un nivel lógico ALTO/BAJO a los pines IN1 e IN2. La tabla a continuación explica cómo controlar la dirección en ambos canales.
| IN1 pin | IN2 pin | Direction |
|---|---|---|
| LOW | LOW | Linear Actuator A stops |
| HIGH | HIGH | Linear Actuator A stops |
| HIGH | LOW | Linear Actuator A extends |
| LOW | HIGH | Linear Actuator A retracts |
- Aumente la longitud del actuador lineal A.
- Invierte el actuador lineal A
※ Nota:
La orientación del actuador lineal puede invertirse conectando los pines OUT1 y OUT2 a dos pines del actuador en un orden distinto. Para hacer esto, es necesario cambiar los pines OUT1 y OUT2 o alterar la señal de control en los pines IN1 e IN2 en el código.
Cómo evitar que el actuador lineal se extienda o se retraiga
El actuador lineal dejará de extenderse o retraerse cuando alcance el límite. Además, podemos programarlo para que deje de extenderse o retraerse antes de haber alcanzado dicho límite.
- Corta la energía
Hay dos métodos para detener un actuador lineal:
- Reduce la velocidad a 0
- Desconecta la fuente de alimentación
- Asigna a los pines IN1 e IN2 el mismo valor, ya sea BAJO o ALTO.
- O
Cómo controlar la velocidad de un actuador lineal mediante el controlador L298N
Es fácil controlar la velocidad del actuador lineal. En lugar de establecer el pin ENA a un nivel alto, podemos generar una señal PWM para el pin ENA. Esto se puede hacer mediante:
- Conectar un pin del Arduino Nano al ENA del L298N
- Utilizando la función analogWrite() para generar una señal PWM en el pin ENA. El controlador L298N amplificará la señal PWM hacia el actuador lineal.
La velocidad es un rango de 0 a 255. Si la velocidad es 0, el actuador lineal cesa su movimiento. Cuando la velocidad es 255, el actuador lineal se extiende o se retrae a su velocidad máxima.
Código de ejemplo para Arduino Nano
El código:
- Aumenta el actuador lineal a su velocidad máxima
- Detiene el actuador lineal
- Disminuye el actuador lineal a su velocidad máxima
- Detiene el actuador lineal
Pasos R\u00e1pidos
Retira los tres jumpers del módulo L298N.
Copie el código y ábralo en el IDE de Arduino.
Haz clic en el botón Subir en el IDE de Arduino para subir el código al Arduino Nano.
Observarás:
- El actuador lineal se extenderá hasta alcanzar su límite, y luego se detendrá.
- El actuador lineal permanecerá en esta posición durante un cierto período de tiempo.
- El actuador lineal se retraerá hasta alcanzar su límite, y luego se detendrá.
- El actuador lineal permanecerá en esta posición durante un cierto período de tiempo.
- Este proceso se repetirá.
Video Tutorial
Estamos considerando crear tutoriales en video. Si considera que los tutoriales en video son importantes, suscríbase a nuestro canal de YouTube para motivarnos a crear los videos.