Тұрақты және тұрақты қозғалтқышты тексеруші: 12 қадам (суреттермен)

2024 Автор: John Day | [email protected]. Соңғы өзгертілген: 2024-01-30 10:23

Бірнеше ай бұрын менің досым маған тасталған бірнеше сиялы принтер мен көшірме машиналарын сыйға тартты. Мен олардың қуат көздерін, кабельдерді, датчиктерді және әсіресе қозғалтқыштарды жинауға қызығушылық таныттым. Мен қолымнан келген нәрсені құтқардым және олардың барлық бөлшектерінің функционалды екеніне көз жеткізгім келді. Кейбір қозғалтқыштар 12В, кейбіреулері 5В, кейбіреулері стептерлік, ал басқалары тұрақты ток қозғалтқыштары болды. Егер менде тек қозғалтқышты қосатын, жиілікті, жұмыс циклін орнататын және оны тексеру үшін қадамдық әдісті таңдауға болатын құрылғы болса.

Мен оны цифрлық сигналдық процессорды немесе микроконтроллерді қолданбай құруды шештім. Кішкентай 555 немесе tl741 осциллятор ретінде, 4017 есептегіш және қадамдық қозғалтқыш режимдеріне арналған көптеген логикалық қақпалар. Алдымен мен схеманы жобалауда, сонымен қатар құрылғының алдыңғы панелін жобалауда өте қызықты болдым. Мен бәрін ішіне қоюға болатын ағаштан жасалған шай қорапшасын таптым. Мен схеманы төрт бөлікке бөліп, оны тақтада сынауды бастадым. Көп ұзамай көңілсіздіктің алғашқы белгілері пайда болды. Бұл тәртіпсіздік болды. Көптеген қақпалар, көптеген IC, сымдар. Бұл дұрыс жұмыс істемеді, мен екі нұсқаны ойладым: өте қарапайым ету үшін - тек тұрақты ток қозғалтқыштары үшін немесе оны бір жаққа қойып, кейде кейінірек аяқтау … мен екінші нұсқаны таңдадым.

1 -қадам: Тұрақты ток пен қадамды басқару теориясы

Тұрақты ток қозғалтқышы

Тұрақты ток қозғалтқышты басқарудың ең кең тараған әдісі-импульстік ен модуляциясы (PWM). PWM белгілі бір қосқышқа қолданылады және қозғалтқышты қосады және өшіреді. Суретте көрсетілген ауысу кезеңі мен оның жиілікке қатынасын көруге болады, сонымен қатар коммутация уақыты көрсетілген. Жұмыс циклы ауысу уақытын жалпы кезеңге бөлу ретінде анықталады. Егер біз жиілікті тұрақты ұстап тұрсақ, онда жұмыс циклін өзгертудің жалғыз жолы - уақытты өзгерту. Жұмыс циклін ұлғайту арқылы қозғалтқышқа қолданылатын кернеудің орташа мәні де артады. Жоғары кернеудің арқасында тұрақты ток қозғалтқышы арқылы жоғары ток өтеді және ротор тез айналады.

Бірақ қандай жиілікті таңдау керек? Бұл сұраққа жауап беру үшін тұрақты ток қозғалтқышы деген не екенін егжей -тегжейлі қарастырайық. Сонымен қатар, оны RL сүзгісі ретінде сипаттауға болады (бір сәтке ЭҚК -ті елемеу). Егер қозғалтқышқа (RL сүзгісі) кернеу берілсе, ток L / R -ге тең уақытша тұрақты таумен ұлғаяды, егер PWM басқару жағдайында қосқыш жабылған кезде қозғалтқыш арқылы өтетін ток күшейеді және қосқыш өшірілген кезде азаяды. Бұл кезде ток бұрынғы бағытқа ие және кері диод арқылы өтеді. Қуаты жоғары қозғалтқыштардың индуктивтілігі жоғары, сондықтан уақыт қозғалтқыштары кіші қозғалтқыштарға қарағанда жоғары. Егер шағын қозғалтқышты қосқанда жиілік төмен болса, сөндіру кезінде токтың тез төмендеуі байқалады, содан кейін қосылу кезінде үлкен ұлғаю байқалады. Бұл ағымдық толқын сонымен қатар қозғалтқыш моментінің толқуына әкеледі. Біз мұны қаламаймыз. Сондықтан кіші қозғалтқыштарды қосқанда, PWM жиілігі жоғары болуы керек. Біз бұл білімді дизайнда келесі кезеңдерде қолданатын боламыз.

Қадамдық мотор

Егер біз хобби электроникасында қолданылатын бір полярлы қадамдық қозғалтқышты басқарғымыз келсе, бізде басқарудың 3 негізгі нұсқасы бар - толқынды диск (WD), Half Step (HS) және Full Step (FS). Жеке режимдер мен ротордың орналасу реті суретте көрсетілген (қарапайымдылық үшін мен екі жұп полюсі бар қозғалтқышты көрсеткенмін). Бұл жағдайда Wave Drive және Full Step ротордың 90 градусқа бұрылуына әкеледі және оған 4 күйді қайталау арқылы қол жеткізуге болады. Half Step режимінде бізге 8 күйдің тізбегі қажет.

Режимді таңдау жүйенің талаптарына байланысты - егер бізге үлкен момент қажет болса, онда ең жақсы таңдау - толық қадам, егер төменгі момент жеткілікті болса, және мүмкін, біз тізбегімізді батареядан қуаттайтын болсақ, толқынды қозғалыс режиміне артықшылық беріледі. Біз ең жоғары бұрыштық ажыратымдылық пен тегіс қозғалысқа қол жеткізгіміз келетін қосымшаларда Half Drive режимі - тамаша таңдау. Бұл режимдегі айналдыру моменті толық жету режиміне қарағанда шамамен 30% төмен.

2 -қадам: схема

Бұл қарапайым мем жобалау кезінде менің ойлау процесін дұрыс сипаттайды.

Диаграмманың жоғарғы бөлігінде желілік реттегіш 5 вольтке дейін төмендетілген 12 вольтты адаптер қоректену көзі сипатталған. Мен қозғалтқыштың (MMTV) максималды сынақ кернеуін - 12 немесе 5 вольтты таңдағым келді. Кірістірілген амперметр басқару тізбектерін айналып өтіп, тек қозғалтқыш тогын өлшейді. Мультиметр көмегімен ішкі және сыртқы ток өлшеу арасында ауысу мүмкіндігі де ыңғайлы болар еді.

Осциллятор екі режимде жұмыс істейді: біріншісі - тұрақты жиілік және айнымалы жұмыс циклы, екіншісі - айнымалы жиілік. Бұл екі параметрді де потенциометрлер көмегімен орнатуға болады, ал бір айналмалы қосқыш режимдер мен диапазондарды ауыстырады. Сондай -ақ, жүйеде 3,5 мм ұялы қосқыш арқылы ішкі және сыртқы сағат арасында ауысу болады. Ішкі сағат 3,5 мм ұя арқылы панельге қосылады. Сағатты қосу/өшіру үшін бір қосқыш пен түйме. Тұрақты ток қозғалтқышының драйвері бір каналды N-арналы мосфет драйвері болады. Бағыт dpdt механикалық қосқышының көмегімен өзгертіледі. Мотор сымдары банан ұялары арқылы қосылады.

Қадамдық қозғалтқыштың реттілігі ардуино арқылы басқарылатын болады, ол сонымен қатар сөндіргішпен көрсетілген 3 басқару режимін таниды. Қадамдық қозғалтқыштың жүргізушісі uln2003 болады. Arduino сонымен қатар осы режимдердегі қозғалтқыш орамаларының анимациясын көрсететін 4 светодиоды басқарады. Қадамдық мотор ZIF розеткасы арқылы тексерушіге қосылады.

3 -қадам: Схемалар

Схемалар бес бөлікке бөлінген. Көк жәшіктерге салынған схемалар панельде болатын компоненттерді білдіреді.

1. Нәр беруші
2. Осциллятор
3. Тұрақты ток драйвері
4. Arduino Stepper жүргізушісі
5. Логикалық Гейтс драйвері

Парақ нөмірі 5 - бұл жобаны өтірік тастауымның себебі. Бұл тізбектер WD, HS және FS - бұрын айтылған басқару режимдерінің тізбегін құрайды. Бұл бөлік nr парағында толығымен arduino -мен ауыстырылады. 4. Бүркіттің толық схемасы да қоса берілген.

4 -қадам: Қажетті компоненттер мен құралдар

Қажетті компоненттер мен құралдар:

• Мультиметр
• Штангенциркуль
• Картон кескіш
• Маркер
• Пинцет
• Жұқа қысқыштар
• Пышақтарды кесу
• Сымды тазартатын қысқыштар
• Пісіру темірі
• Дәнекер
• Колофония
• Сымдар (24 дана)
• 4x SPDT қосқышы
• 2x dpdt қосқышы
• 4x банан ұясы
• Батырмаға басу
• ZIF ұясы
• 2х 3,5 мм ұя
• Тұрақты ток қосқышы
• Ардуино нано
• 3 полюсті DIP қосқышы
• 2х3 мм жарық диоды
• 5х5 мм жарық диоды
• Екі түсті жарық диоды
• Потенциометрдің тұтқалары
• DIP розеткалары
• Әмбебап ПХД
• Дюпон қосқыштары
• Пластикалық кабель байланыстары

Және

• Потенциометрлер
• Резисторлар
• Конденсаторлар

жарық диодтардың жиілік диапазоны мен жарықтығына сәйкес келетін таңдалған мәндермен.

5 -қадам: алдыңғы панельдің дизайны

Сынақшы ескі ағаштан жасалған шәй жәшігіне қойылды. Алдымен мен ішкі өлшемдерді өлшедім, содан кейін қатты картоннан тіктөртбұрышты кесіп алдым, ол компоненттерді орналастыру үлгісі болды. Бөлшектердің орналасуына риза болған кезде, мен әр позицияны қайта өлшеп, Fusion360 -те панельдік дизайн жасадым. Мен 3D басып шығарудың қарапайымдылығы үшін панельді 3 кіші бөлікке бөлдім. Мен сонымен қатар панельдерді қораптың ішкі жағына бекітуге арналған L-тәрізді ұстағышты ойлап таптым.

6-қадам: 3D басып шығару және спреймен бояу

Панельдер үйде қалған материалдан Ender-3 принтерімен басып шығарылды. Бұл мөлдір қызғылт петг болды. Басып шығарғаннан кейін мен панельдер мен ұстағыштарға күңгірт қара акрил бояуын шаштым. Толық қамту үшін мен 3 қабатты жағып, оларды бірнеше сағат бойы кептіріп, шамамен жарты күн желдету үшін сыртта қойдым. Сақ болыңыз, бояу түтіні зиянды болуы мүмкін. Оларды әрқашан желдетілетін бөлмеде ғана қолданыңыз.

7 -қадам: панельдік сымдар

Жеке, менің сүйікті, бірақ көп уақытты қажет ететін бөлігі (қысқаратын түтіктерді пайдаланбағаны үшін алдын ала кешірім сұраймын, мен уақыт өте келе қысылып қалдым - әйтпесе мен оларды міндетті түрде қолданар едім).

Панельдерді орнату мен өңдеу кезінде реттелетін кронштейндер көп көмектеседі. Үшінші қол деп аталатын құралдарды қолдануға болады, бірақ мен ұстағышты жақсы көремін. Жұмыс кезінде панельді сызатпау үшін оның тұтқаларын тоқыма матамен жаптым.

Мен панельге барлық қосқыштар мен потенциометрлерді, светодиодтарды және басқа қосқыштарды кірістірдім. Кейіннен мен панельдегі компоненттерді қосатын сымдардың ұзындығын, сондай -ақ компьютерге қосылу үшін қолданылатын сымдарды есептедім. Олар әдетте ұзағырақ болады және оларды сәл ұзартқан дұрыс.

Мен коннекторларды дәнекерлеу кезінде әрдайым сұйық дәнекерлеу ағынын қолданамын. Мен түйреуішке аз мөлшерін жағамын, содан кейін қалайы мен сымға қосамын. Флюс кез келген тотыққан металды беттерден алып тастайды, бұл қосылысты дәнекерлеуді едәуір жеңілдетеді.

8-қадам: панельдік тақтаның қосқыштары

Панельді компьютерге қосу үшін мен дупонт типті қосқыштарды қолдандым. Олар кеңінен қол жетімді, арзан және, ең бастысы, таңдалған қорапқа ыңғайлы орналастыру үшін жеткілікті кішкентай. Кабельдер схемаға сәйкес жұппен, үшеммен немесе төртеммен орналасады. Олар түстермен кодталған, оңай танылады және қосылу оңай. Сонымен қатар, болашақта сымдардың біркелкі шиеленісуінен адаспау практикалық. Соңында, олар пластикалық кабельдік байланыстармен механикалық түрде бекітілген.

9 -қадам: ПХД

Диаграмманың панельден тыс бөлігі кең емес болғандықтан, мен әмбебап компьютерде схема құруды шештім. Мен кәдімгі 9х15 см өлшемді компьютерді қолдандым. Мен кіріс конденсаторларын сызықтық реттегішпен және радиатормен бірге сол жаққа қойдым. Кейіннен IC 555, 4017 есептегіші мен ULN2003 драйверіне арналған розеткаларды орнаттым. 4017 есептегіш ұясы бос қалады, өйткені оның функциясын arduino қабылдайды. Төменгі бөлігінде N-канал mosfet F630 үшін драйвер бар.

10 -қадам: Arduino

Жүйенің arduino -мен байланысы nr схемасында жазылған. 4. түйреуіштердің келесі орналасуы қолданылды:

• DIP қосқышы үшін 3 сандық кіріс - D2, D3, D12
• Жарықдиодты индикаторлар үшін 4 цифрлық шығыс - D4, D5, D6, D7
• Қадамдық драйверге арналған 4 цифрлық шығыс - D8, D9, D10, D11
• Потенциометр үшін бір аналогты кіріс - A0

Қозғалтқыштың жеке орамасын білдіретін жарықдиодты индикаторлар, орамалар шынымен жұмыс істейтініне қарағанда баяу жанады. Егер светодиодтардың жыпылықтау жылдамдығы қозғалтқыш орамаларына сәйкес келсе, біз олардың барлығын үздіксіз жарықтандыру ретінде көрер едік. Мен қарапайым режимдер мен жеке режимдер арасындағы айырмашылыққа қол жеткізгім келді. Сондықтан жарық диодты индикаторлар 400 мс интервалмен дербес басқарылады.

Қадамдық моторды басқару функцияларын автор Корнелий өз блогында жасаған.

11 -қадам: құрастыру және тестілеу

Ақырында, мен барлық панельдерді компьютерге қосып, тестілеуішті сынауды бастадым. Мен осциллятор мен оның диапазондарын осциллографпен, сонымен қатар жиілік пен жұмыс циклін басқарумен өлшедім. Менде үлкен проблемалар болған жоқ, мен енгізген жалғыз өзгеріс керамикалық конденсаторларды кіріс электролиттік конденсаторларға қосу болды. Қосылған конденсатор тұрақты адаптер кабелінің паразиттік элементтері арқылы жүйеге енгізілген жоғары жиілікті кедергінің әлсіреуін қамтамасыз етеді. Тексерушінің барлық функциялары талапқа сай жұмыс істейді.

12 -қадам: Шығу

Енді мен ақырында мен жылдар бойы құтқарып қалған барлық қозғалтқыштарды тексере аламын.

Егер сізге теория, схема немесе сынақшы туралы бірдеңе қызықтырса, менімен хабарласудан тартынбаңыз.

Оқығаныңызға және уақытыңызға рахмет. Деніңіз сау және қауіпсіз болыңыз.