Эксперименты со случайным ШИМ двигателя постоянного тока + поиск и устранение неисправностей энкодера: 4 шага

2024 Автор: John Day | [email protected]. Последнее изменение: 2024-01-30 11:47

Часто бывает, что чей-то мусор становится чужим сокровищем, и для меня это был один из таких моментов.

Если вы следили за мной, вы, вероятно, знаете, что я взялся за огромный проект по созданию собственного 3D-принтера с ЧПУ из металлолома. Эти детали были сделаны из старых деталей принтера и различных шаговых двигателей.

Эта каретка для принтера пришла из матричного принтера Texas Instruments 1980-х годов. К сожалению, я не помню, что это была за модель, но номер мотора у меня есть, 994206-0001. Этот двигатель постоянного тока также оснащен энкодером, который может быть полезен для современных приложений. В спешке восстановить эту сборку я только удалил ее и сфотографировал, где она была подключена.

В этом руководстве я попытаюсь увидеть, действительно ли двигатель и кодировщик работают и для чего нужны распиновки.

Запасы:

Двигатель постоянного тока с энкодером

Ардуино UNO, NANO

L298N H-образный мост

Понижающий преобразователь постоянного тока

Блок питания с соответствующим напряжением (-ями), которое может вам понадобиться (старый ПК ATX может быть жизнеспособным вариантом)

Кабели

ПК с Arduino IDE

Мультиметр

Ноутбук!!

Шаг 1: быстрый взгляд на сборку

На рисунке 1 показана основная половина каретки. Он был снабжен сборкой, двигателем с энкодером и дорожками для старой точечно-матричной подачи бумаги. Снял гусеницы и часть нижней части в сборе. Нижняя часть, которую я удалил, была стальной опорной балкой, которая на самом деле была довольно тяжелой (в настоящее время их так не делают).

На рисунке два показано, где J8 (разъем энкодера) и J6 (разъем двигателя) были сняты с платы управления. Сфотографировал сам в школу на трассах и микросхемах с "материнской платы".

На рисунках 3 и 4 вы можете видеть разъемы двигателя и энкодера соответственно.

После нанесения следов на кодировщик и воспроизведения схемы я смог создать свою собственную диаграмму, которую я мог бы легко получить. Распиновка кодировщика была для меня самой важной вещью, которую я должен был определить, и в этом руководстве для устранения неполадок находится основное внимание. Мы увидим это в следующем разделе.

Шаг 2. Общие сведения о расположении выводов кодировщика

Теперь мне нужно выяснить, какая распиновка на кодировщике. Я произвольно обозначил контакты с 1 по 8 и описал их на последнем рисунке. Глядя на плату управления и следы на самом кодировщике, я предполагаю, что контакты 1 и 6 заземлены, а 5 - Vcc (питание, 5 В). Соединение для 2 заглушено, поэтому оно бесполезно, а 3, 4, 7 и 8 являются выходами для диодной матрицы. ВНИМАНИЕ: я делаю смелое предположение в своем тесте! Я подключил заземление к земле на моем источнике питания, но затем я подключаю 5 В к энкодеру напрямую. Начиная с такого высокого напряжения, вы можете вывести из строя кодировщик, если вы не знаете, какое напряжение ему нужно (например, как я не знал). Таким образом, вы можете начать с более низкого напряжения, например 3,3 В. После подключения моего источника питания 5 В к контакту 5 энкодера и заземления к контакту 1 я прикрепляю заземление мультиметра к контактам 1 и 5, чтобы убедиться, что питание присутствует, Рис 2. Затем я начинаю тестировать контакт 3, который, как я предполагал, был одной из матриц фотодиодов, рис. 3-5. Как вы можете видеть, напряжение циклически изменяется от 0 В до 5 В, когда я вращаю вал двигателя. Это был хороший знак, чтобы доказать, что моя гипотеза верна! Я сделал то же самое для контактов 4, 7 и 8 и получил те же результаты. Итак, теперь я определил, какие выходные контакты у моего кодировщика.

Вы можете сделать то же самое с любым оптическим датчиком, который вы извлекаете из принтера, из которого вы можете утилизировать детали, поскольку большинство из них не имеют 8-контактных разъемов. Для современных домашних принтеров они кажутся трех- или четырехконтактными. У HomoFaciens есть отличное видео на YouTube о том, как определить неизвестный контакт для оптических датчиков.

Шаг 3: простой эскиз Arduino для перемещения двигателя назад и вперед

Теперь, когда у меня есть данные для энкодера двигателя, пора посмотреть, как будет работать сам двигатель. Для этого я написал очень простой скетч для Arduino, фото 3-5. Я определяю свой вход для широтно-импульсной модуляции от L298N как «enB». Для контактов 3 и 4 я настроил его, чтобы двигатель мог менять направления по мере необходимости. Это будет

A. Включите двигатель.

Б. Двигайтесь в одном направлении в течение 2 секунд.

C. Поменяйте направление на 2 секунды, и

D. Повторить

Я просто хочу протестировать настройку и функциональность, и это оказалось успешным (после изменения импульса с 50 на 100, см. Рис. Выше).

Следующий скетч увеличивает ускорение, фото 6-8. Я запускаю ШИМ со 100 (как определено из первого прогона скетча) и ускоряюсь до 255. Это будет

A. Ускорьте контакт 3 (направление по часовой стрелке) от 100 до 255 на ШИМ в течение 0,1 секунды.

Б. Снизьте скорость с 255 до 100 на 0,1 секунды.

C. Направление перестановки, контакт 4 (против часовой стрелки)

D. Ускорение / замедление, то же, что и вывод 3

E. Повторить

Этот процесс (вроде) виден на последнем рисунке, но для лучшего наглядного представления обратитесь к видео.

Эти базовые эскизы также можно адаптировать к вашему двигателю постоянного тока. Я считаю, что многие люди используют этот тип эскиза для управления роботами или каким-либо другим типом прокатного устройства. Я просто хотел проверить работу и лучше понять, будет ли этот двигатель работать.

Шаг 4: Заключительные мысли (пока)

Я бы сказал, что на этом этап 1 завершен.

Я знаю, что энкодер работает, и двигатель будет работать с ШИМ на Arduino.

Следующее, что нужно сделать для моего окончательного приложения:

1. Определите количество импульсов на оборот (PPR) энкодера для его пути A и B, сверху и снизу. Я уверен, что где-то есть эскиз, где я мог бы запустить свой ШИМ вместе со счетчиком импульсов энкодера, CW и CCW, но я еще не нашел его. (Будем очень признательны за любые комментарии о том, где найти скетч Arduino!)

2. Определите, как управлять этим двигателем постоянного тока / энкодером на GRBL, и неизбежно откалибруйте оси. (Опять же, прокомментируйте, если знаете где-нибудь) Я хотел бы сделать это с ноутбуком Microsoft. Я обнаружил, что некоторые из них используют Linux, но это мне не поможет.

3. Разработайте станок так, чтобы он работал как часть целого ЧПУ.

Любые мысли для этой цели определенно рекомендуются, если вы хотите оставить их в разделе комментариев. Спасибо, что посмотрели, и я надеюсь, что это кому-то поможет / вдохновит.