DC ба Stepper мотор шалгагч: 12 алхам (зурагтай)

2024 Зохиолч: John Day | [email protected]. Хамгийн сүүлд өөрчлөгдсөн: 2024-01-30 11:01

Хэдэн сарын өмнө нэг найз маань надад хаягдсан хэд хэдэн бэхэн принтер, хувилах машин бэлэглэсэн. Би тэдний тэжээлийн эх үүсвэр, кабель, мэдрэгч, ялангуяа моторыг хураах сонирхолтой байсан. Би чадах бүхнээ аварсан бөгөөд бүх эд ангиудыг ажиллагаатай эсэхийг шалгахыг хүссэн. Зарим мотор 12V, зарим нь 5V, зарим нь stepper, бусад нь DC мотортой байв. Хэрэв би зөвхөн мотороо холбож, давтамж, ажлын мөчлөгийг тохируулж, турших алхамыг сонгох төхөөрөмжтэй байсан бол.

Би үүнийг тоон дохионы процессор эсвэл микроконтроллер ашиглахгүйгээр бүтээхээр шийдсэн. Даруухан 555 эсвэл tl741 нь осциллятор, 4017 тоолуур, шаталсан мотор горимд зориулсан олон логик хаалга юм. Эхэндээ би хэлхээг зохион бүтээхээс гадна төхөөрөмжийн урд самбарыг зохион бүтээхэд маш их хөгжилтэй байсан. Би бүх зүйлийг дотор нь хийх зохистой модон цайны хайрцаг олсон. Би хэлхээг дөрвөн хэсэгт хувааж, талхны самбар дээр туршиж эхлэв. Удалгүй бухимдлын анхны шинж тэмдгүүд гарч ирэв. Энэ бол замбараагүй явдал байв. Маш олон хаалга, олон тооны IC, утас. Энэ нь зөв ажиллахгүй байсан тул би хоёр сонголтын талаар бодож байсан: Үүнийг маш энгийн болгохын тулд зөвхөн DC хөдөлгүүрт зориулагдсан, эсвэл үүнийг хойш тавиад дараа нь дуусгах хэрэгтэй … Би хоёр дахь сонголтыг сонгосон.

Алхам 1: DC ба Stepper хяналтын онол

DC мотор

Тогтмол гүйдлийн хөдөлгүүрийг удирдах хамгийн түгээмэл арга бол импульсийн өргөн модуляци (PWM) юм. ХОУХ -ийг тодорхой унтраалганд хэрэглэж, моторыг асааж, унтраана. Зураг дээр та шилжүүлсэн хугацаа, түүний давтамжтай харьцах холболтыг харж болно, мөн шилжих хугацааг зааж өгсөн болно. Ажлын мөчлөгийг шилжих хугацааг нийт хугацаанд хуваах байдлаар тодорхойлдог. Хэрэв бид давтамжийг тогтмол байлгавал үүргийн мөчлөгийг өөрчлөх цорын ганц арга бол цагийг өөрчлөх явдал юм. Ажлын мөчлөгийг нэмэгдүүлснээр хөдөлгүүрт хэрэглэж буй хүчдэлийн дундаж утга нэмэгддэг. Илүү өндөр хүчдэлийн улмаас илүү өндөр гүйдэл нь тогтмол гүйдлийн хөдөлгүүрээр дамжиж, ротор илүү хурдан эргэлддэг.

Гэхдээ ямар давтамжийг сонгох вэ? Энэ асуултанд хариулахын тулд dc мотор гэж юу болохыг нарийвчлан авч үзье. Үүнтэй адилаар үүнийг RL шүүлтүүр гэж тодорхойлж болно (EMF -ийг хэсэг хугацаанд үл тоомсорлох). Хэрэв моторт (RL шүүлтүүр) хүчдэл өгвөл гүйдэл нь L / R -тэй тэнцүү байх хугацаатай тогтмол нэмэгдэх болно. унтраасан үед буурдаг. Энэ үед урсгал нь өмнөх чиглэлтэй бөгөөд нисэх диодоор урсдаг. Илүү их хүч чадалтай моторууд нь илүү бага индукцтэй байдаг тул жижиг хөдөлгүүрүүдээс илүү өндөр цаг тогтмол байдаг. Хэрэв жижиг хөдөлгүүрийг асаах үед давтамж бага байвал унтраах үед гүйдэл хурдан буурч, дараа нь асаах үед их хэмжээгээр нэмэгддэг. Энэхүү одоогийн долгион нь мөн моторын эргэлтийг үүсгэдэг. Бид үүнийг хүсэхгүй байна. Тиймээс жижиг хөдөлгүүрийг асаахад ХОУХ -ны давтамж өндөр байх ёстой. Бид энэхүү мэдлэгээ дизайн хийхдээ дараа дараагийн шатандаа ашиглах болно.

Stepper мотор

Хэрэв бид хобби электроникд ашигладаг нэг туйлт шатлалт моторыг хянахыг хүсч байвал долгионы хөтөч (WD), хагас алхам (HS) ба бүтэн алхам (FS) гэсэн үндсэн 3 хяналтын горим (горим) -ыг сонгох боломжтой. Хувь хүний горимын дараалал, роторын байрлалыг зураг дээр үзүүлэв (хялбарчлах үүднээс би хоёр хос туйлтай моторыг зааж өгсөн болно). Энэ тохиолдолд долгионы хөтөч ба бүтэн алхам нь роторыг 90 градус эргүүлэхэд хүргэдэг бөгөөд 4 төлөвийг давтах замаар хүрч болно. Half Step горимд бидэнд 8 төлөвийн дараалал хэрэгтэй болно.

Горимын сонголт нь системийн шаардлагаас хамаарна - хэрвээ бидэнд том эргэлт хэрэгтэй бол хамгийн сайн сонголт бол Full Step, хэрэв бага эргүүлэх хүч байвал хангалттай бөгөөд хэрэв бид хэлхээг зайнаас тэжээдэг бол долгионы хөтөчийн горимыг илүүд үздэг. Хамгийн өндөр өнцгийн нарийвчлал, хамгийн жигд хөдөлгөөнд хүрэхийг хүсч буй програмуудад Half Drive горим нь хамгийн тохиромжтой сонголт юм. Энэ горим дахь эргэлт нь бүрэн жолоодох горимоос 30% бага байна.

Алхам 2: Хэлхээ диаграм

Энэхүү энгийн меме нь дизайны явцад миний сэтгэх үйл явцыг маш сайн дүрсэлсэн байдаг.

Диаграмын дээд хэсэгт шугаман зохицуулагчаар 5 вольт болгон бууруулдаг 12 вольтын адаптерийн тэжээлийн хангамжийг тайлбарласан болно. Би моторын хамгийн их туршилтын хүчдэлийг (MMTV) 12 эсвэл 5 вольтын аль нэгээр нь сонгохыг хүсч байсан. Баригдсан амметр нь хяналтын хэлхээг тойрч, зөвхөн хөдөлгүүрийн гүйдлийг хэмжих болно. Мультиметр ашиглан дотоод болон гадаад гүйдлийн хэмжилтийг хооронд нь солих боломжтой байх нь бас тохиромжтой байх болно.

Осциллятор нь хоёр горимд ажиллах болно: эхнийх нь тогтмол давтамж ба хувьсах үүргийн мөчлөг, хоёр дахь нь хувьсах давтамж юм. Эдгээр параметрүүдийг хоёуланг нь потенциометр ашиглан тохируулах боломжтой бөгөөд нэг эргүүлэх унтраалга нь горим ба мужийг солих болно. Түүнчлэн системд 3.5 мм үүр залгуураар дотоод болон гадаад цагийн хооронд шилжих төхөөрөмж орно. Мөн дотоод цагийг 3.5 мм -ийн үүрээр самбартай холбох болно. Цагийг идэвхжүүлэх/унтраах нэг унтраалга ба товчлуур. DC мотор драйвер нь нэг квадрат N сувагтай мосфет драйвер байх болно. Механик dpdt унтраалга ашиглан чиглэлийг өөрчлөх болно. Моторын залгуурыг гадил жимсний үүрээр холбоно.

Stepper моторын дарааллыг arduino хянадаг бөгөөд энэ нь дүрэх унтраалгаар заасан 3 хяналтын горимыг таних болно. Stepper моторын жолооч нь uln2003 байх болно. Arduino нь эдгээр горимд ажилладаг хөдөлгүүрийн ороомгийн хөдөлгөөнийг илэрхийлэх 4 LED -ийг хянах болно. Stepper моторыг шалгагчтай ZIF залгуураар холбоно.

Алхам 3: Схем

Схемийг таван хэсэгт хуваадаг. Цэнхэр хайрцгаар хийсэн хэлхээ нь самбар дээр байх бүрэлдэхүүн хэсгүүдийг илэрхийлнэ.

1. Цахилгаан хангамж
2. Осциллятор
3. DC жолооч
4. Arduino Stepper жолооч
5. Логик Гейтс Stepper жолооч

Хуудас nr. 5 бол энэ төслийг худал хэлж орхисон шалтгаан минь юм. Эдгээр хэлхээнүүд нь өмнө дурдсан хяналтын горимуудын дарааллыг бүрдүүлдэг - WD, HS ба FS. Энэ хэсгийг nu -р хуудсан дээр arduino -оор бүрэн орлуулсан болно. 4. Бүргэдийн иж бүрэн схемийг мөн хавсаргасан болно.

Алхам 4: Шаардлагатай бүрэлдэхүүн хэсэг, багаж хэрэгсэл

Шаардлагатай бүрэлдэхүүн хэсэг, багаж хэрэгсэл:

• Мультиметр
• Диаметр хэмжигч
• Картон таслагч
• Тэмдэглэгч
• Хясаа
• Нарийн бахө
• Хавчаар хайчлах
• Утас хусах бахө
• Гагнуурын төмөр
• Гагнуур
• Колофони
• Утас (24 ширхэг)
• 4x spdt унтраалга
• 2x dpdt унтраалга
• 4х гадил жимсний үүр
• Дарах товчлуур
• ZIF залгуур
• 2х 3.5 мм -ийн үүр
• DC холбогч
• Arduino нано
• 3 туйлтай DIP унтраалга
• 2х3 мм хэмжээтэй LED
• 5х5 мм хэмжээтэй LED
• Хоёр өнгийн LED
• Потенциометрийн товчлуурууд
• DIP залгуур
• Бүх нийтийн ПХБ
• Dupont холбогч
• Хуванцар кабелийн бэхэлгээ

Тэгээд

• Потенциометр
• Эсэргүүцэл
• Конденсатор

LED -ийн давтамжийн хүрээ, гэрэлтүүлэгт тохирсон таны сонгосон утгын дагуу.

Алхам 5: Урд талын самбарын дизайн

Туршилтыг хуучин модон цайны хайрцагт хийжээ. Эхлээд би дотоод хэмжээсийг хэмжиж, дараа нь эд ангиудыг байрлуулах загвар болсон хатуу картоноос тэгш өнцөгт хайчилж авав. Би эд ангиудыг байрлуулахдаа баяртай байхдаа байрлал бүрийг дахин хэмжиж, Fusion360 дээр самбарын загварыг бүтээсэн. Би 3D хэвлэхэд хялбар болгох үүднээс самбарыг 3 жижиг хэсэгт хуваасан. Би мөн хайрцгийн дотор талд хавтанг бэхлэх L хэлбэрийн эзэмшигч зохион бүтээсэн.

Алхам 6: 3D хэвлэх ба шүршигчээр будах

Самбаруудыг гэртээ байсан үлдэгдэл материалаас Ender-3 принтер ашиглан хэвлэв. Энэ бол тунгалаг ягаан гахай байв. Хэвлэсний дараа би хавтан, эзэмшигчийг царцсан хар нийлэг будгаар шүршив. Бүрэн хамруулахын тулд би 3 давхарга түрхээд хагас цагийн турш гадаа хатааж, агааржуулна. Болгоомжтой байгаарай, будагны утаа хортой байж болзошгүй. Тэдгээрийг зөвхөн агааржуулалттай өрөөнд үргэлж ашиглаарай.

Алхам 7: Самбарын утас

Хувь хүний хувьд миний хамгийн дуртай, гэхдээ хамгийн их цаг хугацаа шаардсан хэсэг (агшилтын хоолойг ашиглаагүйдээ би өмнө нь уучлалт гуйж байна, цаг хугацааны хувьд хямралтай байсан, эс бөгөөс би үүнийг ашиглах байсан).

Тохируулах хаалт нь хавтанг суурилуулах, ашиглахад маш их тусалдаг. Гурав дахь гар гэж нэрлэгддэг төхөөрөмжийг ашиглах боломжтой боловч би эзэмшигчийг илүүд үздэг. Ажлын явцад самбарыг маажихгүйн тулд би түүний бариулыг нэхмэл даавуугаар хучсан.

Би бүх унтраалга, потенциометр, LED болон бусад холбогчийг самбар дээр оруулж, шургуулсан. Дараа нь би самбар дээрх бүрэлдэхүүн хэсгүүдийг холбох pcb -тэй холбох утаснуудын уртыг тооцоолсон. Эдгээр нь арай урт байх хандлагатай байдаг тул жаахан сунгах нь зүйтэй.

Би холбогчийг гагнахдаа шингэн гагнуурын урсгалыг бараг үргэлж ашигладаг. Би зүү дээр бага хэмжээгээр түрхээд дараа нь цагаан тугалга хийж утсаар холбоно. Флюс нь исэлдсэн металлыг гадаргуугаас зайлуулдаг бөгөөд энэ нь холболтыг гагнах ажлыг ихээхэн хөнгөвчилдөг.

Алхам 8: Самбарын самбар холбогч

Самбарыг pcb -т холбохын тулд би dupont төрлийн холбогчийг ашигласан. Тэдгээр нь өргөн хүртээмжтэй, хямд, хамгийн чухал нь сонгосон хайрцагт эвтэйхэн багтахаар жижиг хэмжээтэй байдаг. Кабелийг схемийн дагуу хос, гурвалсан эсвэл дөрвөн ихэр байдлаар байрлуулсан болно. Тэдгээр нь өнгөөр ялгагдсан бөгөөд тэдгээрийг танихад хялбар бөгөөд холбоход хялбар байдаг. Үүний зэрэгцээ утаснууд жигд орооцолдохдоо төөрөхгүй байх нь ирээдүйд практик юм. Эцэст нь тэд хуванцар кабелийн бэхэлгээгээр механикаар бэхлэгддэг.

Алхам 9: ПХБ

Самбарын гаднах диаграмын хэсэг нь өргөн хүрээтэй биш тул би бүх нийтийн компьютер дээр хэлхээ хийхээр шийдсэн. Би ердийн 9х15 см хэмжээтэй pcb ашигласан. Би оролтын конденсаторыг шугаман зохицуулагч ба радиаторын зүүн талд байрлуулсан. Дараа нь би IC 555, 4017 тоолуур, ULN2003 драйверын залгуурыг суулгасан. 4017 лангууны сокет нь хоосон хэвээр үлдэнэ, учир нь түүний функцийг arduino хариуцдаг. Доод хэсэгт N сувгийн mosfet F630 жолооч байна.

Алхам 10: Arduino

Системийг arduino -тэй холбохыг nr схемийн хүснэгтэд баримтжуулсан болно. 4. Дараах тээглүүрийг ашигласан болно.

• DIP шилжих 3 дижитал оролт - D2, D3, D12
• LED үзүүлэлтүүдийн 4 дижитал гаралт - D4, D5, D6, D7
• Stepper драйверт зориулсан 4 дижитал гаралт - D8, D9, D10, D11
• Потенциометрийн нэг аналог оролт - A0

Мотор тус бүрийн ороомгийг илэрхийлдэг LED индикаторууд нь ороомог нь асаалттай байгаагаас удаан асдаг. Хэрэв LED -ийн анивчих хурд нь моторын ороомогтой тохирч байвал бид үүнийг бүгдийг нь тасралтгүй гэрэлтүүлэх гэж үзэх болно. Би тодорхой горим, бие даасан горимуудын хоорондох ялгааг олж авахыг хүсч байсан. Тиймээс LED индикаторуудыг 400 мс интервалтайгаар бие даан хянадаг.

Stepper моторыг хянах функцийг зохиолч Корнелиус өөрийн блог дээр бүтээжээ.

Алхам 11: Угсрах, турших

Эцэст нь би бүх хавтанг pcb -т холбож, шалгагчийг туршиж эхлэв. Би осциллятор ба түүний хүрээг осциллографоор хэмжиж, давтамж ба үүргийн мөчлөгийн хяналтыг хэмжив. Надад ямар ч том асуудал гараагүй, миний хийсэн цорын ганц өөрчлөлт бол керамик конденсаторыг оролтын электролитийн конденсаторуудтай зэрэгцүүлэн нэмэх явдал байв. Нэмэгдсэн конденсатор нь DC адаптерийн кабелийн шимэгч элементүүдээр системд нэвтрүүлсэн өндөр давтамжийн интерференцийг бууруулдаг. Бүх шалгагч функцууд шаардлагатай бол ажилладаг.

Алхам 12: Outro

Одоо би эцэст нь олон жилийн турш аварч чадсан бүх мотороо туршиж үзэх боломжтой боллоо.

Хэрэв та шалгагчтай холбоотой онол, схем эсвэл бусад зүйлийг сонирхож байвал надтай холбоо бариарай.

Уншиж, цаг гаргасанд баярлалаа. Эрүүл, аюулгүй байгаарай.