Автономное управление оборотами двигателя с помощью системы обратной связи от ИК-тахометра: 5 шагов (с изображениями)

2024 Автор: John Day | [email protected]. Последнее изменение: 2024-01-30 11:53

Всегда есть потребность в автоматизации процесса, будь то простой / чудовищный. Идея сделать этот проект возникла у меня из-за простой задачи, с которой я столкнулся при поиске методов полива / орошения нашего небольшого участка земли. текущие линии снабжения и дорогостоящие генераторы (для работы нашего насоса) добавили трудности.

Поэтому мы решили разработать метод, который был бы дешевым и простым в использовании даже для рабочего. Мы решили установить насос на наш старый самокат (в рабочем состоянии) и запускать его с помощью вала колеса самоката. Хорошо и хорошо, мы сделали механическую сборку и ременной привод и проверили его, и все прошло успешно.

Но другая проблема заключалась в том, что когда двигатель работал, человек всегда должен был находиться рядом с самокатом, чтобы контролировать скорость вращения и вручную регулировать ее с помощью дроссельной заслонки. Таким образом, этот проект был разработан нами, чтобы рабочий мог установить желаемое количество оборотов в минуту. хочет запустить двигатель и заняться другой работой на ферме.

В состав установки входят:

1. ИК-тахометр (для измерения оборотов).
2. Клавиатура для ввода оборотов.
3. ЖК-дисплей для отображения отслеживаемых и текущих оборотов.
4. Шаговый двигатель для увеличения / уменьшения дроссельной заслонки.
5. Наконец, микроконтроллер для управления всеми этими процессами.

Шаг 1: Размещение необходимых деталей

Раньше я просто делал обзор того, какими будут компоненты.

Фактические необходимые компоненты:

1. Микроконтроллер (я использовал Arduino Mega 2560).
2. Микросхема драйвера двигателя L293D (или коммутационная плата подойдет).
3. ЖК-дисплей 16 X 2.
4. Инфракрасный датчик / датчик приближения (номер модели - STL015V1.0_IR_Sensor)
5. Однополярный шаговый двигатель (я использовал 5-проводный шаговый двигатель, 12 В).
6. Клавиатура 4 X 4.
7. Пара резисторов 220 Ом, 1000 Ом.
8. Потенциометр 10 кОм.
9. Соединительные провода, цветные провода, стриппер.
10. Макеты.
11. Аккумулятор 12 В для питания шагового двигателя.
12. Источник питания 5В для питания Arduino.

И это все, что вам нужно для начала, ребята!

Шаг 2: Общий ход процесса

Последовательность процесса выглядит следующим образом:

1. Включите настройку и дождитесь завершения калибровки всего устройства.
2. Пользователь должен ввести требуемую скорость вращения с помощью клавиатуры.
3. Происходит перемещение двигателя в исходное положение. Обычно это делается для того, чтобы двигателю была назначена постоянная контрольная точка, чтобы при включении настройки исходное положение двигателя всегда было постоянным и принималось за контрольную точку.
4. Включите двигатель / любую машину, которая должна вращать колесо.
5. Измерение числа оборотов в минуту отображается на ЖК-дисплее.
6. Здесь на помощь приходит система обратной связи: если обнаруженная частота вращения меньше желаемой, шаговый двигатель работает так, что увеличивает дроссельную заслонку.
7. Если обнаруженное число оборотов больше желаемого числа оборотов, шаговый двигатель работает так, что он уменьшает дроссельную заслонку.

8. Этот процесс происходит до тех пор, пока не будет достигнута желаемая частота вращения, при достижении которой шаговый двигатель остается неподвижным.

9. При необходимости пользователь может выключить систему с помощью главного выключателя.

Шаг 3: выполнение необходимых подключений

Подключения для шагового двигателя:

Поскольку я использую 5-проводный шаговый двигатель, 4 провода предназначены для питания катушек, а другой - заземлен. Не всегда необходимо, чтобы 4 провода выходили из двигателя в том же порядке, чтобы Подайте питание на катушки. Вы должны вручную выяснить порядок с помощью мультиметра, если явно не указано иное, или обратиться к техническому описанию вашего двигателя. Эти 4 провода подключены к выходам L293D IC или вашего драйвера двигателя.

2. Подключения для L293D IC:

Причина, по которой вы будете использовать драйвер двигателя, заключается в том, что ваш шаговый двигатель 12 В не может нормально работать от источника питания 5 В, и вы в конечном итоге поджарьте плату Arduino для подачи питания на двигатель. в Интернете, поскольку это в значительной степени стандартная коммутационная ИС. Штифты и их соединения

• EN1, EN2: Включить (всегда высокий или «1»), потому что это стандартный декодер и обычно имеет дополнительный вход под названием Enable. Выходной сигнал генерируется только тогда, когда вход Enable имеет значение 1; в противном случае все выходы равны 0.
• Контакты 4, 5, 12, 13: они подключены к земле.
• Контакты 2, 7, 10, 15: это входные контакты микроконтроллера.
• Контакты 3, 6, 11, 14: это выходные контакты, подключенные к 4 контактам шагового двигателя.

3. Подключение к ЖК-дисплею:

ЖК-дисплей имеет 16 контактов, 8 из которых предназначены для передачи данных, и в большинстве случаев вы можете использовать только 4 из 8 контактов.

• Vss: земля
• Vdd: + 5 В
• Vo: на потенциометр (для регулировки контраста)
• RS: к цифровому выводу 12 Arduino
• R / W: земля.
• E: к контакту 11 на Arduino.
• Контакты данных 4, 5, 6, 7: к контактам 5, 4, 3, 2 на Arduino соответственно.
• LED +: до + 5В с резистором 220 Ом.
• LED-: на землю.

4. Подключение к клавиатуре 4 X 4:

Подключения здесь довольно просты: всего 8 контактов выходят из клавиатуры, и все они напрямую подключаются к цифровым контактам Arduino: 4 для столбцов, 4 для строк, контакты на Arduino 46, 48, 50, 52, 38, 40, 42, 44.

5. подключение ИК-датчика к Arduino:

Этот шаг также прост, поскольку из датчика приближения выходят только 3 контакта, + 5 В, выход, земля. Выходной контакт соответствует аналоговому контакту Ao на Arduino.

И это все, ребята, мы мало что сделали, и следующий шаг - просто загрузить мой код, который я прикрепил сюда!

Пожалуйста, обратитесь к принципиальной схеме, которую я сделал с подключением всех компонентов на рисунке выше.

Шаг 4: Механическое соединение шагового двигателя с дроссельной заслонкой

После того, как электронная часть закончена, следующая часть соединяет шаговый вал с рычагом дроссельной заслонки.

Система такова, что, когда частота вращения двигателя падает, шаговый двигатель движется вправо, толкая рычаг вперед, увеличивая число оборотов в минуту. Точно так же, когда частота вращения слишком высока, он делает шаг назад, чтобы потянуть рычаг назад, чтобы уменьшить число оборотов.

Видео показывает это.

Шаг 5: Код

Его написали ребята из Arduino IDE.

Также скачайте для этого необходимые библиотеки.

Спасибо.