Tkkastur.ru

Авто Бан
0 просмотров
Рейтинг статьи
1 звезда2 звезды3 звезды4 звезды5 звезд
Загрузка...

Двигатель постоянного тока, L293D и Arduino

Для того, чтобы собрать предложенную схему и реализовать поставленную задачу вам понадобятся:

1 небольшой двигатель постоянного тока с напряжением питания около 6 В;

Небольшой двигатель постоянного тока

1 чип L293D, который используется в качестве драйвера для двигателя;

Чип L293D

1 переменный резистор (потенциометр) сопротивлением 10 кОм;

Потенциометр

1 тактовая кнопка;

Тактовая кнопка

1 монтажная плата;

Макетка

1 плата Arduino Uno;

Arduino Uno

Коннекторы папа-папа

Введение

Электрическая машина постоянного тока является одной из самых простых в эксплуатации, благодаря чему ее так часто применяют в устройствах радиоэлектроники и робототехники. Такая популярность обусловлена простотой питания и управления – для этого подаются два полюса от источника эдс (отрицательный и положительный), и при протекании тока по обмоткам происходит вращение вала. При смене полярности двигатель совершает реверсивное движение.

В системах радиоэлектроники такие способы управления работой двигателя получили название широтно-импульсной модуляции (ШИМ). Такой процесс характеризуется изменением продолжительности подаваемого напряжения или формы его сигнала.

Как можно изменять скорость вращения при помощи ШИМ?

Применяя способ ШИМ, вы производите попеременную подачу и отключение напряжения на обмотки двигателя с большой частотой. Частота импульсов при этом может достигать нескольких килогерц.

Величина среднего напряжения, подаваемого на двигатель, напрямую зависит от формы сигнала ШИМ . Форма сигнала, в свою очередь, определяется рабочим циклом, который можно представить в виде отношения времени подачи сигнала к общему периоду (сумме времени подачи напряжения и его отключения). В результате получается безразмерная величина, которую выражают в процентном отношении – сколько времени от общего периода напряжение подавалось на двигатель. В слаботочных системах на 5, 12, 24 или 36 В применяется цикл на 25%, 50%, 75% и 100%.

Широтно-импульсная модуляция

Широтно-импульсная модуляци

Схема устройства

Регулятор скорости вращения двигателя постоянного тока на Attiny13

Для большей наглядности всю схему можно поделить на несколько частей:

Блок питания

блок питания

Это типовой источник питания на стабилизаторе напряжения LM7805, который обеспечивает стабильное напряжение на уровне 5 В для питания микроконтроллера ATtiny13 и индикаторных светодиодов.

Индикаторные светодиоды

Индикаторные светодиоды

Для индикации значения рабочего цикла ШИМ используются 3 светодиода:

  • LED1 — текущее значение
  • LED2 — максимум
  • LED3 — минимум
Читайте так же:
Регулировка холостых оборотов 601 дизель

Светодиоды LED2 и LED3 через токоограничивающие резисторы подключены непосредственно к выводам ATtiny13. Светодиод LED1, который указывает на текущее значение рабочего цикла ШИМ, управляется посредством транзистора T1 (BC337).

Поворотный энкодер

 Поворотный энкодер

Для правильной работы энкодера добавлены несколько компонентов. Резисторы R6 и R5 — это подтягивающие резисторы, которые «подтягивают» контакты A и B к шине питания. Контакт C напрямую подключен к GND. Конденсаторы C4 и C3 предназначены для фильтрации шума.

Драйвер на полевом транзисторе

Драйвер на полевом транзисторе

Для управления двигателем использован N-канальный MOSFET IRF540N, который может обеспечить ток до 33A. Диод D2 предназначен для защиты транзистора от ЭДС самоиндукции, возникающей при выключении двигателя. Конденсатор C1 необходим для фильтрации помех, создаваемых двигателем. Если вы не установите этот конденсатор, то на энкодере могут возникнуть помехи и он не будет работать должным образом.

Убедитесь, что вы установили IRF540N на радиатор, потому что при высоких токах он становится очень горячим!

Необходимые компоненты

  1. Плата Arduino Nano (купить на AliExpress).
  2. N20 Encode Motor (двигатель N20 с энкодером) (купить на AliExpress).
  3. Регуляторы напряжения BD139 (2 шт.) и BD140 (2 шт.) (купить на AliExpress).
  4. Транзистор BC548 – 2 шт. (купить на AliExpress).
  5. Резистор 4,7 кОм – 2 шт. (купить на AliExpress).
  6. Резистор 100 Ом – 2 шт. (купить на AliExpress).
  7. Макетная плата.
  8. Соединительные провода.
  9. Источник питания.

Внешний вид необходимых для проекта компонентов показан на следующем рисунке.

Внешний вид необходимых для проекта компонентов

Управление коллекторными двигателями

Подключите два коллекторных мотора к клеммникам M1 и M2 соответственно.

Схема устройства

Код программы

Для начала покрутим каждый мотор в одну, а затем другую сторону.

Код программы

Усложним задачу. Будем плавно увеличивать скорость первого мотора до максимальной скорости, а потом понижать до полного выключения. Аналогично проделываем со вторым мотором.

Управление биполярным шаговым двигателем

Драйвер моторов может на себя также взять управления шаговым двигателем. В качестве примера подключим шаговый двигатель 42STH47-0406A.

Читайте так же:
Как отрегулировать двигатель на буране

Схема устройства

Управление без библиотек

Motor Shield поддерживает три режима управления биполярным шаговым двигателем:

Код программы

Протестируем по очереди три режима управления.

Скорость вращения шагового двигателя очень сильно влияет на развиваемый мотором момент. Убедитесь сами. Запустите этот же пример с разными значениями delayTime .

Обратите внимание, что двигатель в однофазном полношаговом режиме позволяет развить гораздо меньший момент, чем в двухфазном полношаговом режиме.

Управление через готовую библиотеку

Для лёгкого и быстрого управления шаговым двигателем мы написали библиотеку AmperkaStepper. Она скрывает в себе все тонкости работы с мотором и предоставляет удобные методы.

Пример работы в различных режимах

Контроль направления вращения

Для управления направлением вращения двигателя постоянного тока без замены проводов можно использовать схему, называемую H-мостом . H-мост — это электронная схема, которая может управлять двигателем в обоих направлениях. H-мосты используются во многих различных приложениях. Одним из наиболее распространенных приложений является управление двигателями в роботах. Он называется H-мостом, потому что он использует четыре транзистора, соединенных таким образом, что принципиальная схема выглядит как «H».

Мы будем использовать L298 H-Bridge IC здесь. L298 может контролировать скорость и направление двигателей постоянного тока и шаговых двигателей, а также может управлять двумя двигателями одновременно. Его текущий рейтинг составляет 2А для каждого двигателя. Однако при таких токах вам необходимо использовать радиаторы.

Контроль направления вращения

Необходимые компоненты

Вам понадобятся следующие компоненты —

  • 1 × L298 мостовая ИС
  • 1 × двигатель постоянного тока
  • 1 × Arduino UNO
  • 1 × макет
  • 10 × перемычек

Процедура

Ниже приведена принципиальная схема интерфейса двигателя постоянного тока с платой Arduino Uno.

Соединения управления направлением вращения

На схеме выше показано, как подключить микросхему L298 для управления двумя двигателями. Для каждого двигателя имеется три входных контакта: Вход1 (IN1), Вход2 (IN2) и Разрешить1 (EN1) для Двигателя1 и Вход3, Вход4 и Разрешить2 для Двигателя2.

Поскольку в этом примере мы будем управлять только одним двигателем, мы подключим Arduino к IN1 (контакт 5), IN2 (контакт 7) и Enable1 (контакт 6) микросхемы L298. Контакты 5 и 7 являются цифровыми, т. Е. Входы ВКЛ или ВЫКЛ, а для вывода 6 требуется сигнал с широтно-импульсной модуляцией (ШИМ) для контроля скорости двигателя.

Читайте так же:
Регулировка углов установки колес w211

В следующей таблице показано направление вращения двигателя на основании цифровых значений IN1 и IN2.

В 1IN2Мотор Поведение
ТОРМОЗНАЯ
1ВПЕРЕД
1BACKWARD
11ТОРМОЗНАЯ

Контакт IN1 микросхемы L298 подключен к контакту 8 Arduino, а IN2 подключен к контакту 9. Эти два цифровых контакта Arduino контролируют направление двигателя. EN Контакт IC подключен к выводу 2 ШИМ Arduino. Это будет контролировать скорость двигателя.

Чтобы установить значения выводов Arduino 8 и 9, мы использовали функцию digitalWrite (), а для установки значения вывода 2 мы должны использовать функцию analogWrite ().

Шаги подключения

  • Подключите 5V и заземление IC к 5V и заземлению Arduino соответственно.
  • Подключите двигатель к контактам 2 и 3 микросхемы.
  • Подключите IN1 IC к контакту 8 Arduino.
  • Подключите IN2 IC к контакту 9 Arduino.
  • Подключите EN1 IC к контакту 2 Arduino.
  • Подключите SENS A контакт IC к земле.
  • Подключите Arduino с помощью USB-кабеля Arduino и загрузите программу в Arduino с помощью программного обеспечения Arduino IDE.
  • Подайте питание на плату Arduino с помощью блока питания, аккумулятора или USB-кабеля.

Arduino Code

Результат

Двигатель будет сначала вращаться в направлении по часовой стрелке (CW) в течение 3 секунд, а затем в течение 3 секунд против часовой стрелки (CCW).

MP248
Регулятор мощности для микроконтроллера 220В/8кВт (40А) с детектором перехода через ноль

Регулятор мощности для микроконтроллера 220В/8кВт (40А) с детектором перехода через ноль Регулятор мощности для микроконтроллера 220В/8кВт (40А) с детектором перехода через ноль Регулятор мощности для микроконтроллера 220В/8кВт (40А) с детектором перехода через ноль Регулятор мощности для микроконтроллера 220В/8кВт (40А) с детектором перехода через ноль Регулятор мощности для микроконтроллера 220В/8кВт (40А) с детектором перехода через ноль

Вы любите программировать микроконтроллеры!? Теперь вы легко можете решать задачи управления мощностью в сети 220В переменного тока. Мы сделали регулятор мощности, который легко подключить к микроконтроллеру, например, плате Ардуино (Arduino). Просто соедините ШИМ-выход микроконтроллера с нашим регулятором мощности и программно управляйте электроприборами: плавно включайте электродвигатели, регулируйте температуру нагрева и многое другое.

Внимание!

В некоторых инструкциях к устройству, в схеме подключения была допущена опечатка. В связи с невозможностью замены инструкции, во всех имеющихся упаковках, просим при подключении использовать схему с сайта.

Стоимость и варианты доставки будут рассчитаны в корзине

Вы любите программировать микроконтроллеры!? Теперь вы легко можете решать задачи управления мощностью в сети 220В переменного тока. Мы сделали регулятор мощности, который легко подключить к микроконтроллеру, например, плате Ардуино (Arduino). Просто соедините ШИМ-выход микроконтроллера с нашим регулятором мощности и программно управляйте электроприборами: плавно включайте электродвигатели, регулируйте температуру нагрева и многое другое.

Внимание!

В некоторых инструкциях к устройству, в схеме подключения была допущена опечатка. В связи с невозможностью замены инструкции, во всех имеющихся упаковках, просим при подключении использовать схему с сайта.

Технические характеристики

напряжение нагрузки, В220
тип нагрузкипеременный ток
максимальная мощность, Вт8000
максимальная величина управляющего сигнала, В5
напряжение питания управляющей части, В3,3 — 5
длина, мм65
ширина, мм35
высота, мм25
Вес90

Инструкции

Особенности

  • Питание от управляющей платы микроконтроллера
  • Возможность регулировки оборотов асинхронных двигателей.
  • Не создает помех в сеть 220В.
  • Модуль не предназначен для управления яркостью освещением.

Принцип работы

Классический симисторный регулятор мощности с аналоговым входом управления, совместимым с ШИМ — выходами микроконтроллеров. Аналоговая часть модуля питается от вашей платы микроконтроллера (+Vcc). Допустимое напряжение питания +3,3. +5,0 В. При изменении сигнала на аналоговом входе регулятора от 0 до + Vcс мощность в нагрузке меняется от 0 до 100 %

Функции

  • управление мощностью нагрузки

Режимы работы устройства

  • Модуль оснащен режимом детектора перехода сетевого напряжения через ноль. В этом есть, как свои плюсы, так и минусы. Плюсом является то, что при управлении асинхронным двигателем снижается нагрев его обмоток, а также снижаются помехи в линию питания 220В. А минусом является то, что накладывает ограничения при работе с освещением, так как появляется неприятное мерцание.

Дополнительная информация

Обращаем ваше Внимание!

При эксплуатации модуля с нагрузкой более 3000 Вт необходимо усилить дорожки печатной платы, идущие к силовому элементу. Для этого необходимо напаять одножильный монтажный провод диаметром 1,5-2 мм от контактов клеммы НАГРУЗКА к контактам выводов СИЛОВОГО элемента.

Модуль рассчитан на работу с ШИМ сигналом частотой 300 Гц.

Проверьте исправность модуля
Снимите джампер.
Подключите лампу накаливания к модулю.
Подключите питание 5В для низковольтной части схемы.
Подключите питание 220В для высоковольтной части схемы.
Замкните перемычкой контакты +VCC и «управление». При этом должна увеличиваться яркость свечения лампы.
Замкните перемычкой контакты GND и «управление». При этом должна уменьшиться яркость свечения лампы.
При установленном джампере включается инверсия управления.

Набор проводов «Папа — Мама», шлейф, 30 см

HC-SR04 и Arduino - схема подключения

Светодиодная матрица MAX7219 - подключение к Arduino

3 комментария . Оставить новый

Отличная статья. Небольшое дополнение.

>>В некоторых случаях может получиться так, что при реверсе транзистор успеет открыться, но ему комплементарный ещё не закроется и возникнет короткое замыкание.

Лучше всего это смотреть на схеме моста. Из этой схемы видно, что первоначальная озвученная причина в статье не верна.
Предполагаю, что описанная компенсация нужна из-за наличия инертности тока в моторе (мотор по сути катушка индуктивности) и при резком изменении полярности подключенного тока мы заставляем ток, отдаваемый моторомкатушкой работать против ЭДСпитания. Из-за этого очень сильно просаживается питание и может привести к нестабильностиперезагрузке контроллера.

При этом рекомендация по исправлению дана верно:

>>Чтобы этого избежать, можно прижимать пины к одному напряжению на несколько миллисекунд и только потом выполнять реверс.

Открыв оба нижних или оба верхних транзистора одновременно мы, таким образом, замкнем моторкатушку на саму себя и если дать немного времени (обождать несколько мс.) то побочный ток в результате короткого замыкания исчезнет и просадки не будет.

голоса
Рейтинг статьи
Ссылка на основную публикацию
Adblock
detector