DC жана Stepper Motor Tester: 12 кадам (Сүрөттөр менен)

2024 Автор: John Day | [email protected]. Акыркы өзгөртүү: 2024-01-30 10:39

Бир нече ай мурун менин бир досум мага бир нече жараксыз сыя принтерлерди жана копиялоочу машиналарды берди. Мен алардын энергия булактарын, кабелдерин, сенсорлорун жана өзгөчө моторлорун жыйноого кызыкчумун. Мен колумдан келген нерсени сактап калдым жана алардын иштешин текшерүү үчүн бардык бөлүктөрүн сынап көргүм келди. Кээ бир моторлор 12В, кээ бирлери 5В, кээ бирлери тепкичтүү, башкалары DC кыймылдаткычтары болгон. Эгерде менде жөн эле моторду туташтыра турган, жыштыгын, кызмат циклин орното турган жана аны текшерүү үчүн баскычтуу ыкманы тандап ала турган аппаратым болсо.

Мен аны санарип сигнал процессорун же микроконтроллерди колдонбостон курууну чечтим. Момун 555 же tl741 осциллятор катары, 4017 эсептегич жана тепкич мотор режимдери үчүн көптөгөн логикалык дарбазалар. Башында мен схеманы иштеп чыгуудан, ошондой эле түзмөктүн алдыңкы панелин долбоорлоодон абдан кызыктуу болдум. Мен баарын ичине салуу үчүн татыктуу жыгач чай кутусун таптым. Мен схеманы төрт бөлүккө бөлүп, аны нан тактасында сынап баштадым. Көп өтпөй нааразычылыктын алгачкы белгилери пайда болду. Бул баш аламандык болчу. Дарбазалар көп, ICлер көп, зымдар. Бул туура иштеген жок жана мен эки жолдун ортосунда ойлонуп жаттым: Муну жөнөкөй кылуу үчүн - жөн эле DC моторлору үчүн, же аны четке коюп, кээде кийинчерээк бүтүрүү … Мен экинчи жолду тандадым.

1 -кадам: DC жана Stepper Controlling теориясы

DC мотору

DC моторун башкаруунун эң кеңири таралган жолу-бул импульстун модуляциясы (PWM). PWM белгилүү бир которгучка колдонулат жана моторду күйгүзүп жана өчүрөт. Сүрөттө көрсөтүлгөн которулуу мезгилин жана анын жыштыкка болгон байланышын көрө аласыз, ошондой эле которулуу убактысы көрсөтүлөт. Милдеттүү цикл жалпы мезгилге бөлүнгөн убакыт катары аныкталат. Эгерде биз жыштыкты туруктуу кармасак, анда кызматтык циклди өзгөртүүнүн бирден -бир жолу - убакытты өзгөртүү. Милдеттүү циклди жогорулатуу менен, моторго колдонулуучу чыңалуунун орточо мааниси да жогорулайт. Жогорку чыңалуудан улам, жогорку ток DC кыймылдаткычы аркылуу агат жана ротор тезирээк айланат.

Бирок кандай жыштыкты тандоо керек? Бул суроого жооп берүү үчүн, келгиле, DC мотору чынында эмне экенин жакшылап карап көрөлү. Эквиваленттүү түрдө, аны RL чыпкасы катары сүрөттөөгө болот (EMFти бир азга артка кайтаруу). Эгерде моторго чыңалуу киргизилсе (RL чыпкасы), ток L / Rга барабар болгон убакыттын туруктуу таву менен жогорулайт, PWMди башкарууда, которгуч жабылганда, кыймылдаткыч аркылуу өткөн ток көбөйөт жана өчүрүү өчүрүлгөн убакта төмөндөйт. Бул учурда, ток мурдагыдай эле багытка ээ жана учуучу диод аркылуу агат. Жогорку кубаттуулуктагы моторлор индуктивдүүлүгү жогору жана ушунчалык кичине моторлорго караганда убакыттын константасы жогору. Эгерде кичинекей кыймылдаткыч иштетилгенде жыштык аз болсо, өчүрүү учурунда токтун тездик менен төмөндөшү байкалат, андан кийин күйгүзүү убагында чоң жогорулоо болот. Бул учурдагы толкун мотордун моментинин да толкунуна алып келет. Биз муну каалабайбыз. Ошондуктан, кичинекей моторлорду иштеткенде, PWM жыштыгы жогору болушу керек. Бул билимди кийинки кадамдарда дизайнда колдонобуз.

Stepper Motor

Эгерде биз хобби электроникасында колдонулган бир полярдуу тепкичтүү моторду башкаргыбыз келсе, анда бизде 3 негизги башкаруу варианты бар (режимдер) - Wave drive (WD), Half Step (HS) жана Full Step (FS). Жеке режимдердин ырааттуулугу жана ротордун абалы сүрөттө көрсөтүлгөн (жөнөкөйлүк үчүн мен эки жуп уюлдары бар моторду көрсөткөм). Бул учурда, Wave Drive жана Full Step ротордун 90 градуска бурулушуна себеп болот жана 4 абалды кайталап жетишүүгө болот. Half Step режиминде бизге 8 мамлекеттин ырааттуулугу керек.

Режимди тандоо системанын талаптарына жараша болот - эгерде биз чоң моментке муктаж болсок, анда эң жакшы тандоо - Full Step, эгерде төмөн момент жетиштүү болсо жана балким, биз схеманы батареядан кубаттасак, толкун диск режимине артыкчылык берилет. Биз эң жогорку бурчтук чечимге жана эң жумшак кыймылга жетүүнү каалаган тиркемелерде, Half Drive режими идеалдуу тандоо. Бул режимдеги момент Full Drive режимине караганда болжол менен 30% төмөн.

2 -кадам: Райондук диаграмма

Бул жөнөкөй мем дизайн учурунда ойлонуу процессимди туура сүрөттөйт.

Диаграмманын жогорку бөлүгү электр менен камсыздоону сүрөттөйт - 12 вольттуу адаптер, ал сызыктуу жөндөгүч менен 5 вольтко чейин кыскарган. Мен мотордун максималдуу сыноо чыңалуусун (MMTV) - 12 же 5 вольтту тандай билгим келди. Камтылган амперметр башкаруу схемаларын айланып өтүп, мотордун токун гана өлчөйт. Мультиметрдин жардамы менен ички жана тышкы токту өлчөө мүмкүнчүлүгүнө ээ болуу ыңгайлуу болмок.

Осциллятор эки режимде иштейт: биринчиси - туруктуу жыштык жана өзгөрмөлүү цикл, экинчиси - өзгөрүлмө жыштык. Бул эки параметрди потенциометрлердин жардамы менен коюуга болот, ал эми бир айлануучу которгуч режимдерди жана диапазондорду алмаштырат. Система ошондой эле 3,5 мм джек туташтыргычы аркылуу ички жана тышкы саатты алмаштырууну камтыйт. Ички саат да панелге 3,5 мм джек аркылуу туташат. Саатты иштетүү/өчүрүү үчүн бир которгуч жана баскыч. DC мотор айдоочу бир квадрант N-канал mosfet айдоочу болот. Багыты механикалык dpdt которгучтун жардамы менен өзгөртүлөт. Кыймылдаткычтар банан уячалары аркылуу туташат.

Кадам моторунун ырааттуулугу ардуино тарабынан көзөмөлдөнөт, ал дагы чумкуу которгуч тарабынан көрсөтүлгөн 3 башкаруу режимин тааныйт. Step моторунун айдоочусу uln2003 болот. Arduino ошондой эле 4 режимди башкарат, алар бул режимдердеги мотор оромдорунун анимациясын чагылдырат. Stepper мотору ZIF розеткасы аркылуу сыноочуга туташтырылат.

3 -кадам: схемалар

Схемалар беш бөлүккө бөлүнгөн. Көк кутуларга салынган микросхемалар панелде боло турган компоненттерди билдирет.

1. Электр камсыздоо
2. Осциллятор
3. DC Driver
4. Arduino Stepper айдоочусу
5. Логика Гейтс Stepper айдоочусу

Sheet nr. 5 бул проекттен калп чыгып кеткенимдин себеби. Бул схемалар мурда айтылган башкаруу режимдери үчүн ырааттуулукту түзөт - WD, HS жана FS. Бул бөлүк ndu баракчасында толугу менен arduino менен алмаштырылган. 4. Бүркүттүн толук схемасы да тиркелет.

4 -кадам: Керектүү компоненттер жана куралдар

Керектүү компоненттер жана инструменттер:

• Мультиметр
• Caliper
• Картон кескич
• Маркер
• Пинцет
• Жакшы кычкачтар
• Пилс кесүү
• Зымдан тазалоочу кычкачтар
• Кандооч
• Solder
• Колофония
• Зымдар (24 авг)
• 4x spdt которгуч
• 2x dpdt которгуч
• 4x банан уячасы
• Баскычты басыңыз
• ZIF розеткасы
• 2х 3,5 мм уячасы
• DC туташтыргычы
• Arduino nano
• 3 уюлдуу DIP которгуч
• 2x 3 мм LED
• 5x 5 мм LED
• Bicolor LED
• Потенциометрдин баскычтары
• DIP розеткалары
• Universal PCB
• Dupont бириктиргичтери
• Пластикалык кабелдик байланыштар

Жана

• Потенциометрлер
• Резисторлор
• Конденсаторлор

диоддордун жыштык диапазонуна жана жарыктыгына туура келген, сиз тандаган баалуулуктар менен.

5 -кадам: алдыңкы панелдин дизайны

Сыноочу эски жыгач чай кутусуна салынган. Алгач мен ички өлчөмдөрдү өлчөдүм, андан кийин тетиктерди жайгаштыруу үчүн шаблон катары кызмат кылган катуу картондон тик бурчтукту кесип алдым. Бөлүктөрдүн жайгашуусуна ыраазы болгондо, мен ар бир позицияны кайра өлчөп, Fusion360 панелинин дизайнын түздүм. Мен 3D басып чыгаруунун жөнөкөйлүгү үчүн панелди 3 кичине бөлүккө бөлдүм. Ошондой эле панелдерди кутунун ички капталдарына бекитүү үчүн L формасындагы кармагычты ойлоп тапкам.

6-кадам: 3D басып чыгаруу жана спрей-сүрөт

Панелдер үйдө калган материалдан Ender-3 принтеринин жардамы менен басылган. Бул тунук кызгылт петг болчу. Басып чыгаргандан кийин панелдер менен кармагычтарды кара акрил боек менен чачтым. Толук камтуу үчүн, мен 3 пальто сүйкөп, аларды бир нече саат бою сыртта кургатып, жарым күндөй желдетип койдум. Абайлаңыз, боёктун түтүнү зыяндуу болушу мүмкүн. Аларды дайыма желдетилген бөлмөдө гана колдонуңуз.

7 -кадам: Панель зымдары

Жеке менин сүйүктүү, бирок эң көп убакытты талап кылган бөлүгү (мен түтүктөрдү колдонбогондугум үчүн алдын ала кечирим сурайм, убакыттын өтүшү менен кыйналдым - антпесе мен аларды сөзсүз колдонмокмун).

Панелдерди орнотууда жана иштетүүдө жөнгө салынуучу кронштейндер көп жардам берет. Үчүнчү кол деп да колдонууга болот, бирок мен кармагычты жактырам. Иш учурунда панель чийилбеши үчүн анын туткаларын текстиль кездемеси менен жаптым.

Мен бардык өчүргүчтөрдү жана потенциометрлерди, светодиоддорду жана башка туташтыргычтарды панелге салып, бурап койдум. Кийинчерээк, мен панелдеги компоненттерди туташтыра турган зымдардын узундугун, ошондой эле pcbге туташуу үчүн колдонула турган нерселерди эсептеп көрдүм. Булар бир аз узунураак жана аларды бир аз узартуу жакшы.

Мен туташтыргычтарды ширетүүдө дээрлик дайыма суюк ширетүү агымын колдоном. Мен кичине сумманы төөнөгүчкө сүйкөп, анан калай менен зымга туташтырам. Флюс беттеги бардык кычкылданган металлды кетирип, муундарды ширетүүнү бир топ жеңилдетет.

8-кадам: Panel-Board Connectors

Панелди PCBге туташтыруу үчүн, мен дюпонт коннекторлорун колдондум. Алар кеңири жеткиликтүү, арзан жана эң негизгиси, тандалган кутуга ыңгайлуу жайгашуу үчүн кичине. Кабелдер схемага ылайык жуп, үч же төрттүк болуп жайгаштырылган. Алар түстүү коддолгон жана оңой эле аныкталат жана туташуу оңой. Ошол эле учурда, келечекте зымдардын бирдей чырмалышынан адашпоо практикалык. Акыр -аягы, алар пластикалык кабелдик байланыштар менен механикалык түрдө бекитилген.

9 -кадам: PCB

Диаграмманын панелдин сыртындагы бөлүгү кенен болбогондуктан, мен универсалдуу компьютерде схема түзүүнү чечтим. Мен кадимки 9x15 см өлчөмдөгү компьютерди колдондум. Мен киргизүү конденсаторлорун сызыктуу жөндөгүч жана радиатор менен бирге сол жагына койдум. Кийинчерээк, мен IC 555, 4017 эсептегич жана ULN2003 драйверине розеткаларды орноттум. 4017 эсептегичтин розеткасы бош бойдон калат, анткени анын милдети arduino тарабынан кабыл алынган. Төмөнкү бөлүктө N-канал mosfet F630 үчүн айдоочу бар.

10 -кадам: Arduino

Системанын arduino менен байланышы nr схемасы менен документтештирилген. 4. төөнөгүчтөрдүн төмөнкү түзүлүшү колдонулган:

• DIP которуу үчүн 3 санариптик кирүү - D2, D3, D12
• LED көрсөткүчтөрү үчүн 4 санариптик жыйынтык - D4, D5, D6, D7
• Stepper айдоочу үчүн 4 санариптик жыйынтык - D8, D9, D10, D11
• Потенциометр үчүн бир аналогдук киргизүү - A0

Жеке мотор оромдорун көрсөтүүчү LED индикаторлору чынында иштетилгенге караганда жайыраак күйөт. Эгерде светодиоддордун жаркыроо ылдамдыгы мотордун оромуна туура келсе, биз муну алардын баарынын үзгүлтүксүз жарыктандыруусу катары көрмөкпүз. Мен жеке режимдердин ортосундагы ачык -айкын өкүлчүлүккө жана айырмачылыктарга жетүүнү кааладым. Ошондуктан, LED көрсөткүчтөрү 400 мс аралыкта көз карандысыз башкарылат.

Stepper моторун башкаруу функциялары жазуучу Корнелий тарабынан өзүнүн блогунда түзүлгөн.

11 -кадам: Ассамблея жана тестирлөө

Акыры, мен бардык панелдерди pcbге туташтырып, тестиерди сынап баштадым. Мен осцилляторду жана анын диапазондорун осциллограф менен, ошондой эле жыштыкты жана милдет циклин башкарууну өлчөдүм. Менде чоң көйгөйлөр болгон жок, мен киргизген бир гана өзгөрүү керамикалык конденсаторлорду киргизүү электролит конденсаторлоруна параллель кошуу болду. Кошулган конденсатор DC адаптер кабелинин паразиттик элементтери тарабынан системага киргизилген жогорку жыштыктагы интерференциянын басаңдашын камсыздайт. Бардык сыноочу функциялары талапка ылайык иштейт.

12 -кадам: Outro

Эми мен акыры жөн эле жылдар бою куткарып калган бардык моторлорду сынай алам.

Эгерде сизди сыноочу жөнүндө теория, схема же бир нерсе кызыктырса, тартынбастан мага кайрылыңыз.

Окууңузга жана убактыңызга рахмат. Ден соолукта жана аман болуңуз.