نوآوری‌های صنعتی

نوآوری‌های صنعتی

طراحی و پیاده‌سازی یک سیستم کنترل موقعیت پنوماتیک کم‌هزینه با استفاده از آردوینو و حسگر فاصله‌سنج لیزری VL53L0X

نوع مقاله : مقاله پژوهشی

نویسندگان
1 گروه مهندسی مکاترونیک، دانشکده فنی و مهندسی، دانشگاه اراک، اراک، ایران
2 گروه مهندسی ساخت و تولید، دانشکده فنی و مهندسی، دانشگاه اراک، اراک، ایران
چکیده
با وجود پیشرفت‌های نظری در حوزه الگوریتم‌های کنترلی پنوماتیک، پیاده‌سازی صنعتی این سیستم‌ها به دلیل هزینه‌های بالای سخت‌افزاری و پیچیدگی‌های اجرایی با محدودیت‌های قابل توجهی مواجه است. این مقاله، رویکردی عملیاتی و مقرون‌به‌صرفه را برای دستیابی به سیستم کنترل موقعیت پنوماتیک با استفاده از میکروکنترلر آردوینو یونو (Arduino Uno) و سنسور فاصله‌سنج لیزری VL53L0X معرفی می‌کند. سیستم پیشنهادی توانسته است به اهداف کنترلی دست یابد؛ به این ترتیب که دقت بالایی (خطای کمتر از ۱ درصد) را در موقعیت‌یابی نشان داده و زمان پاسخگویی کوتاهی شامل زمان خیز ۱ ثانیه و زمان نشست ۷ ثانیه را به ثبت رسانده است. در کنار ارزیابی معیارهای عملکردی، این تحقیق به چالش‌های کلیدی در پیاده‌سازی عملی، از جمله مدیریت نویزهای الکتریکی، محدودیت‌های پردازش بلادرنگ در پلتفرم‌های سخت‌افزاری کم‌هزینه، و فرآیندهای کالیبراسیون سنسور، به‌طور ویژه پرداخته است. نتایج حاصل از این مطالعه نشان می‌دهد که با طراحی دقیق و هوشمندانه، می‌توان به سطحی از عملکرد که برای کاربردهای صنعتی قابل قبول است، با هزینه‌ای به‌مراتب کمتر دست یافت. این امر، افق‌های جدیدی را برای توسعه اتوماسیون در بنگاه‌های کوچک و متوسط (SMEs) و همچنین مراکز آموزشی فراهم می‌آورد.
کلیدواژه‌ها

عنوان مقاله English

Design and Implementation of a Low-Cost Pneumatic Position Control System Using Arduino and VL53L0X Laser Distance Sensor

نویسندگان English

Mohammad Mahdi Tahmasbi 1
Ali Jabbari 2
Mehdi Modabberifar 2
1 Mechatronics Engineering Department, Faculty of Engineering, Arak University, Arak, Iran
2 Department of Manufacturing and Production Engineering, Faculty of Engineering, Arak University, Arak, Iran
چکیده English

Despite theoretical advancements in pneumatic control algorithms, industrial implementation of these systems faces significant limitations due to high hardware costs and execution complexities. This paper introduces a practical and cost-effective approach for a pneumatic position control system utilizing the Arduino Uno microcontroller and the VL53L0X laser distance sensor. The proposed system has successfully achieved its control objectives, demonstrating high accuracy (less than 1% error) in positioning and exhibiting short response times, including a rise time of 1 second and a settling time of 7 seconds. Alongside the evaluation of performance metrics, this research specifically addresses key practical implementation challenges, such as managing electrical noise, real-time processing constraints on low-cost hardware platforms, and sensor calibration procedures. The obtained results suggest that with meticulous and intelligent design, an acceptable level of industrial performance can be attained at a substantially lower cost, thereby opening new avenues for automation development in small and medium-sized enterprises (SMEs) and educational institutions.

کلیدواژه‌ها English

Pneumatic Control
Switching Control
Industrial Implementation
Cost-Effective Automation

مقالات آماده انتشار، پذیرفته شده
انتشار آنلاین از 22 اردیبهشت 1405

  • تاریخ دریافت 23 فروردین 1405
  • تاریخ بازنگری 16 اردیبهشت 1405
  • تاریخ پذیرش 22 اردیبهشت 1405