Проверка частоты вращения для мини-двигателя постоянного тока: 11 шагов (с изображениями)

2025 Автор: John Day | [email protected]. Последнее изменение: 2025-01-23 15:05

Обороты в минуту, кратко - это скорость вращения, выраженная в оборотах в минуту. в инструментах для измерения частоты вращения обычно используется тахометр. В прошлом году я нашел интересный проект, сделанный electro18, и это мое вдохновение поучительно, он был сделан "Измерение оборотов - оптический тахометр" ссылка ниже

www.instructables.com/id/Measure-RPM-DIY-P…

Этот проект очень вдохновляет, и я подумал, что сделаю ремикс и приспособлю его специально для измерения постоянного тока для мини-двигателей.

Хобби Mini 4WD измерение оборотов в минуту - это рутинное мероприятие по подготовке машины перед ее установкой в автомобиль. Таким образом, это станет важным инструментом, который всегда есть в наличии и может быть использован где угодно, поэтому давайте сделаем наш rpm checker.

Шаг 1: как это работает

Этот инструмент работает очень просто: обод вращается двигателем, а затем датчик считывает оборот белой точки с этого обода. Сигнал от датчика отправляется на микроконтроллер, рассчитывается и отображается результат оборотов, вот и все. Но как все сделать, давайте начнем с шагов

Шаг 2: Метод измерения

Существует вариационный метод измерения оборотов в минуту.

1. По звуку:

Есть несколько хороших инструкций, как измерить скорость вращения с помощью бесплатного программного обеспечения для редактирования аудио https://www.instructables.com/id/How-to-Measure-RP…, работа заключается в том, чтобы фиксировать частоту звука, анализировать и обрезать повторяемые ритмические и рассчитать получить за минуту.

2. Магнитным

Есть хороший инструктивный источник о том, как измерять обороты по магнитному полю.

www.instructables.com/id/RPM-Measurement-U… работа заключается в улавливании импульса и преобразовании его в оборот каждый раз, когда магнитный датчик направлен на магнит. некоторые используют датчик Холла и неодимовый магнит

3. Оптическим

Опять же, есть много источников о том, как измерить скорость вращения с помощью оптического кабеля

www.instructables.com/id/Measure-RPM-DIY-Portable-Digital-Tachometer/

Это метод, который я выбрал для разработки устройства, потому что во время измерения не требуется тихая среда.

Шаг 3: Электроника и метод программирования

Оптическое чтение

Оптическое считывание - это использование отраженного излучения инфракрасного луча на объект и полученного инфракрасным фотодиодом, объект с белым или светлым цветом легче отражать, чем черный цвет или темный цвет. Я предпочитаю использовать TCRT 5000 от Vishay, уже упакованный в пластиковый корпус, и он небольшой.

Преобразование сигнала

Этот ИК-датчик может стать аналоговым датчиком или цифровым датчиком. Аналоговое значение имеет значение диапазона (например, от 0 до 100), что больше подходит для определения расстояния. В этом случае нам нужно получить цифровой сигнал, то есть только (1 или 0) включен или выключен для получения значения счета. Для преобразования из аналогового в цифровой я использую IC LM358, в основном это микросхема усилителя, но эта микросхема может стать компаратором напряжения, когда диапазон целевого входа может быть установлен резистором подстроечного резистора, а затем после того, как эта микросхема даст один выход (включен или выключен)

Формула расчета оборотов в минуту

После запуска ввода от высокого к низкому, данные рассчитываются со временем и оборотом.

1 об / мин = 2π / 60 рад / с.

Сигнал от ИК подключает прерывание 0 к контакту цифрового входа 2 на Arduino, когда датчик переходит с НИЗКОГО на ВЫСОКОЕ, подсчитывается число оборотов в минуту. тогда функция будет вызываться с двойным приращением (REV). Чтобы рассчитать фактическую скорость вращения, нам нужно время, затраченное на один оборот. А (миллис () - время) - это время, затрачиваемое на один полный оборот. В этом случае пусть это будет время, затрачиваемое на один полный оборот, поэтому общее количество оборотов в минуту за 60 секунд (60 * 1000 миллисекунд) составляет: об / мин = 60 * 1000 / т * фактическое ОБОРОТ => об / мин = 60 * 1000 / (миллис () - время) * REV / 2

формула взята по этой ссылке

Отображать

После того, как измерения с Arduino необходимо визуализировать, я выбираю стиль oled 0,91 дюйма, он выглядит более современным и маленьким. Для Arduino я использую библиотеку adafruit ssd1306, ее работа действительно очаровательна. Есть некоторые хитрости, которые я использую для предотвращения мерцания во время чтения сигнал прерывания использует отдельный миллисекундный таймер, один для датчика и один для отображения текста.

Шаг 4: Схема и компоновка печатной платы

Схема действительно простая, но я сделал печатную плату более аккуратной и компактной. Во время сборки компоновка печатной платы должна работать вместе с дизайном корпуса. так распечатайте на бумаге и сделайте модель из картона, чтобы нащупать размер. Сверху Oled Display выглядит как пересечение с Arduino nano, на самом деле положение OLED-дисплея выше, чем у Arduino nano.

Один красный светодиод должен сигнализировать о том, что сын читает, поэтому я поставил этот маленький красный светодиод в нижней части триммера, он выполняет двойную функцию в одном отверстии.

Под списком деталей

1. ИК-датчик TCRT 5000

2. Trimpot 10 K

3. Резистор 3к3 и 150 Ом

4. LM358

5. Показать Oled 0, 91

6. Arduino Nano.

7. Красный светодиод 3 мм

8. Некоторые куски кабеля

Шаг 5: Держатель двигателя

Держатель двигателя предназначен для выполнения следующих функций. Сама функция заключается в том, чтобы легко, безопасно и точно измерить двигатель. Чтобы принять во внимание форму и размер, разделите его на три части, как описано ниже

Держатель датчика

Согласно техническому описанию TCRT 5000, расстояние от ИК-датчика при считывании отражающего объекта составляет от 1 мм до 2,5 мм, поэтому мне нужно спроектировать держатель датчика, и, наконец, я выбираю расстояние между ободом меньше 2 мм. (Держатель датчика) 8, 5 мм - (Датчик высоты) 6, 3 = 2, 2 мм, и он все еще находится в пределах диапазона возможностей датчика

Второе, на что следует обратить больше внимания, - это положение датчика, после нескольких сравнений для лучшего и более быстрого считывания датчик следует разместить параллельно, а не крест-накрест с ободом.

Держатель двигателя

Детали из держателя двигателя должны содержать динамо-двигатель, динамо-двигатель контактора и обод. На основании технических данных мини-двигателя постоянного тока высота динамо-двигателя составляет 15,1 мм, поэтому я взял 7,5 мм, глубина точно посередине, а форма похожа на отрицательную. форма. Отверстие для обода должно быть больше 21,50 мм, подробнее о том, как сделать обод, будет на следующем этапе. Последнее, что есть контактор двигателя динамо. Я взял контактор из держателя батареи 2302, скопировал и нарисовал отверстие (для прикрепления штифта) и вставил в нижнюю часть держателя мотора.

Крышка мотора

По соображениям безопасности, во время измерения скорости двигателя будет возникать вибрация, а также для предотвращения повреждения крышки двигателя, имеющей задвижку.

У этой конструкции есть трудности для "какого-то 3D-принтера" (который я использую) специально для скользящего компонента, но после пары попыток я решил использовать нить ABS, чтобы получить результат, близкий к идеальному.

вещи и все детали чертежей прилагаются, вы можете изучить, чтобы лучше развить

Шаг 6: Коробка

Чертеж коробчатой детали путем 3D моделирования в верхней части предназначен для размещения держателя мотора, дисплея и регулятора датчика. На передней или задней стороне находится консоль питания. Слева и справа имеется вентиляция для предотвращения попадания горячей температуры от двигателя при длительной работе. и эта часть сделана 3д печатью

Шаг 7: Советы по сборке

вначале я беру немного латуни и разрезаю ее вручную, результат - катастрофа, моя рука не идеально подходит для изготовления вещей, поэтому я ищу что-то маленькое, например, разъем, поэтому я обнаружил части разъема от держателя батареи 2302, идеально изогнутый с формой корпуса Мотор динамо.

При сборке плата контроллера должна быть прикручена к верхней части корпуса, но в этом корпусе я сделал неправильную конструкцию, отверстие и опора слишком малы, поэтому винтик найти сложно, кстати, тогда я использую горячий клей для временной сборки

Обертка ИК-датчика и безопасная термоусадочная трубка для предотвращения короткого замыкания при вибрации этого инструмента

Шаг 8: обод

Обод был изготовлен с двумя вариантами: один - с гладким валом, а другой - с шестерней (миниатюрный вал с приводом на 4 колеса). Иногда вынимать и снова ставить шестерню - это боль, и она теряет сцепление с валом, так что ее легко сделать пользователем. последнее: вся поверхность обода окрашена в черный цвет распылителем краски, кроме небольшой полосы на 1 см больше и меньше для датчика читать

Шаг 9: Подача питания

Динамо-двигатель потребляет много энергии, не может подключиться к питанию от микроконтроллера, даже использование микросхемы драйвера двигателя лучше сделать раздельное питание для двигателя и для контроллера, это означает, что в этом случае я использую две батареи для питания динамо-двигателя, как в реальных условиях при подключении к автомобиль, затем используйте 5 В для микроконтроля (используйте мини-USB)

Ниже приведен список деталей

1. Гнездовая розетка.

2. Женский мини-USB

3. Часть отверстия в печатной плате

4. Выключите

5. Источник питания 5В постоянного тока.

6. Держатель батареи 2XAA

Шаг 10: Тест и калибровка

После сборки вся электроника и корпус, розетка.

Теперь перейдем к тестированию и калибровке

Сначала включите питание устройства, зеленый светодиод от Arduino пройдет через этот полупрозрачный материал.

Во-вторых, убедитесь, что используете обод с белой полосой. поверните на 180 градусов, пока белая полоса не опустится вниз, лицом к датчику, если красный светодиод загорится, это означает, что датчик считывает. попробуйте повернуть обод и убедитесь, что датчик, обращенный к черному цвету красного светодиода, не горит.

Если датчик не обнаружен, попробуйте отрегулировать подстроечный резистор небольшой отверткой. После этого включите питание двигателя и посмотрите измерения.

Шаг 11: процесс

Эволюция этих инструментов является результатом многих проб и мозговых штурмов очень небольшого сообщества пользователей, особенно моего брата как первого пользователя, точка должна быть достигнута

1. Как получить точное измерение числа оборотов в минуту, сравнив результаты измерения от Giri (приложение для Android)

2. Как запитать мотор

3. Как удерживать / заблокировать и сделать опору двигателя динамо

Пока что эти инструменты уже запрошены хобби (мой брат и друзья правильно: D), и некоторые из них производятся по запросу, я надеюсь, что любой может создавать и развивать тоже, еще раз спасибо и счастливого DIY