MOSET DRIVEN MOTOR DRIVER: 5 Βήματα

2024 Συγγραφέας: John Day | [email protected]. Τελευταία τροποποίηση: 2024-01-30 08:35

ΟΔΗΓΟΙ ΜΟΤΕΡ

• Οι οδηγοί κινητήρων είναι ένα αναπόσπαστο μέρος του κόσμου της ρομποτικής, καθώς τα περισσότερα ρομπότ απαιτούν από τους κινητήρες να λειτουργούν και να λειτουργούν αποτελεσματικά τους κινητήρες.
• Είναι λίγο ενισχυτής ρεύματος. η λειτουργία των οδηγών κινητήρα είναι να λαμβάνουν ένα σήμα ελέγχου χαμηλού ρεύματος και στη συνέχεια να το μετατρέπουν σε σήμα υψηλότερου ρεύματος που μπορεί να οδηγήσει έναν κινητήρα.
• Το σήμα ελέγχου χαμηλού ρεύματος προέρχεται από έναν μικροελεγκτή (Arduino Uno στην περίπτωσή μου) ο οποίος μπορεί να δώσει έξοδο στην περιοχή 0-5V στα 40mA το μέγιστο, το οποίο στη συνέχεια επεξεργάζεται ο οδηγός του κινητήρα για να δώσει υψηλότερη ισχύ εξόδου, δηλαδή 12-24V σε 2- 4Α.
• Οι οδηγοί κινητήρα έχουν συνήθως δύο μέρη

1. Κύκλωμα διερμηνέα Pulse Width Modulation (PWM) για τον έλεγχο της ταχύτητας του κινητήρα σύμφωνα με την ποικίλη είσοδο PWM από τον οδηγό του κινητήρα.
2. Ένα κύκλωμα ελέγχου κατεύθυνσης για τον έλεγχο της κατεύθυνσης του κινητήρα.

Βήμα 1: PWM INTERPRETER CIRCUIT

ΑΠΑΙΤΟΥΜΕΝΑ ΣΤΟΙΧΕΙΑ

1. ΜΟΣΦΕΤ IRF250N
2. 10K OHM RESISTOR
3. 2Α ΔΙΟΔΟΣ*2
4. ΜΠΑΤΑΡΙΑ 12V

Το IRF 250N είναι ένα λογικό επίπεδο MOSFET που μετατρέπει την είσοδο 0-5 V στην πύλη στο αντίστοιχο 0-Vmax (της συνδεδεμένης μπαταρίας).

Η αντίσταση 10K OHM είναι μια πτυσσόμενη αντίσταση που κρατά το λογικό σήμα κοντά στο μηδέν βολτ όταν δεν είναι συνδεδεμένη άλλη ενεργή συσκευή.

Οι δίοδοι χρησιμοποιούνται ως δίοδος αναδρομής. Μια δίοδος flyback (μερικές φορές ονομάζεται δίοδος ελεύθερης περιστροφής) είναι μια δίοδος που χρησιμοποιείται για την εξάλειψη της επιστροφής, η οποία είναι η ξαφνική άνοδος τάσης που παρατηρείται σε ένα επαγωγικό φορτίο όταν το ρεύμα τροφοδοσίας του ξαφνικά μειωθεί ή διακοπεί.

ΣΗΜΕΙΩΣΗ- Επειδή χρησιμοποιείται εξωτερική μπαταρία, πρέπει να είναι κοινή γείωση με τον μικροελεγκτή. Αυτό γίνεται συνδέοντας τον αρνητικό ακροδέκτη της μπαταρίας με το GND του μικροελεγκτή.

Βήμα 2: ΚΥΚΛΩΜΑ ΕΛΕΓΧΟΥ ΚΑΤΕΥΘΥΝΣΗΣ

ΑΠΑΙΤΟΥΜΕΝΑ ΣΤΟΙΧΕΙΑ

1. 8 PIN RELAY (58-12-2CE OEN)
2. ΜΟΣΦΕΤ IRF250N
3. 10K OHM RESISTOR*3
4. LED 3mm *2

Το MOSFET που χρησιμοποιείται σε αυτό το κύκλωμα είναι ίδιο με το προηγούμενο κύκλωμα, δηλαδή IRF250N, αλλά αντί να δίνουμε PWM στην Πύλη, δίνουμε απλώς Αναλογικό Υψηλό και Χαμηλό, επειδή πρέπει απλώς να ενεργοποιήσουμε και να απενεργοποιήσουμε το ρελέ.

Το ρελέ λειτουργεί στα 12V, αλλά το Analog High που λαμβάνεται από το Arduino είναι max 5V, οπότε χρησιμοποιήσαμε το MOSFET ως διακόπτη εδώ.

Το ρελέ που χρησιμοποιείται (58-12-2CE OEN) είναι 8 ακίδων.

• Οι πρώτες 2 ακίδες είναι ενεργοποιητές πηνίου, δηλαδή όταν τροφοδοτούνται αλλάζουν τη συνδεσιμότητα του Common από Normally Connected (NC) σε Normally Open (NO).
• Το Common λαμβάνει είσοδο για να το παραδώσει στην έξοδο (κινητήρας).
• Το NC λαμβάνει ισχύ από το Common όταν το πηνίο δεν τροφοδοτείται και το NO αποσυνδέεται.
• Όταν τροφοδοτείται το πηνίο, το ΝΟ λαμβάνει ρεύμα από το Common και το NC αποσυνδέεται.

Διασχίζουμε μεταξύ NO και NC που θα μας παρέχουν την αλλαγή της πολικότητας

Δύο LED συνδέονται παράλληλα με την έξοδο μαζί με αντίσταση 10K ohm και οι δύο σε αντίθετη πολικότητα. Θα λειτουργήσουν ως ειδοποιητής κατεύθυνσης καθώς θα λάμψει όταν ρεύμα ρέει προς μία κατεύθυνση και Vice -Versa.

Βήμα 3: Ο ΜΙΚΡΟ ΕΛΕΓΧΟΣ

Ο μικροελεγκτής έχει 2 σήματα για μετάδοση

1. PWM για μεταβολή της ταχύτητας του κινητήρα.
2. Αναλογικό Υψηλό και Χαμηλό για αλλαγή κατεύθυνσης του κινητήρα.

Ο ΚΩΔΙΚΟΣ ΠΑΡΕΧΕΤΑΙ ΣΤΗ ΣΥΝΔΕΣΗ

Η έξοδος από το PWM PIN 3 συνδέεται με το κύκλωμα διερμηνέα Gate of PWM.

Η έξοδος από το PIN 11 συνδέεται με το κύκλωμα πύλης ρελέ.

ΣΗΜΕΙΩΣΗ - Εάν και τα δύο κυκλώματα χρησιμοποιούν την ίδια πηγή ισχύος, τότε μόνο ένα από αυτά απαιτεί κοινή γείωση. εάν χρησιμοποιείται 2 πηγές ισχύος τότε και τα δύο κυκλώματα πρέπει να είναι κοινά γειωμένα

ΕΙΣΟΔΟΣ =

0 και 1 για κατεύθυνση

0-255 για ταχύτητα. 0 για στάση και 255 για μέγιστη ταχύτητα.

ΜΟΡΦΗ =

χώρος

Π.χ. = 1 255

0 50

ΕΙΝΑΙ ΣΗΜΑΝΤΙΚΟ ΝΑ ΣΗΜΕΙΩΣΕΤΕ ΟΤΙ Ο ΕΡΜΗΝΕΥΤΙΚΟΣ ΚΥΚΛΟΣ PWM ΕΙΝΑΙ ΑΥΤΟΣ ΑΥΤΟΣ ΕΑΝ Ο ΧΡΗΣΤΗΣ ΑΠΛΑ ΘΕΛΕΙ ΝΑ ΑΛΛΑΞΕΙ ΤΗΝ ΤΑΧΥΤΗΤΑ ΤΟΥ ΚΙΝΗΤΗΡΑ OR ΝΑ ΤΗΝ ΕΝΕΡΓΟΠΟΙΗΣΕΙ ΚΑΙ ΑΠΕΝΕΡΓΟΠΟΙΗΣΕΙ ΤΗΝ ΚΑΤΕΥΘΥΝΣΗ ΤΟΥ

Βήμα 4: ΟΛΟΚΛΗΡΩΣΗ ΣΥΣΤΗΜΑΤΟΣ

Αφού φτιάξετε όλα τα εξαρτήματα του προγράμματος οδήγησης του κινητήρα, ήρθε η ώρα να ενσωματώσετε και τα τρία από αυτά, δηλαδή το κύκλωμα αναμετάδοσης του διερμηνέα PWM, με τον μικροελεγκτή.

• Η έξοδος του διερμηνέα PWM συνδέεται με το κοινό του ρελέ.
• Και τα δύο κυκλώματα συνδέονται με την μπαταρία χρησιμοποιώντας ένα PowerBoard. Το PowerBoard είναι ένα κύκλωμα ασφαλείας που αποτελείται από έναν πυκνωτή (χρησιμοποιείται για το φιλτράρισμα της εισόδου), μια δίοδο (για τον έλεγχο της πολικότητας της μπαταρίας) και μια ασφάλεια (για τον περιορισμό του ρεύματος) για την προστασία του κυκλώματος σε ακραίες συνθήκες.

Το PowerBoard δεν απαιτείται ενώ ο κινητήρας δεν έχει φορτίο, αλλά κατά τη χρήση του προγράμματος οδήγησης κινητήρα σε ρομπότ συνιστάται η χρήση του.

• Συνδέστε το Gate στο κύκλωμα διερμηνέα PWM στο pwm pin 3
• Συνδέστε το κύκλωμα Gate of Relay στο pin 11.

Βήμα 5: ΑΝΑΠΤΥΞΗ

• Αρχικά, χρησιμοποιούσα ένα τρανζίστορ για να αλλάξω το ρελέ, αλλά δεν μπόρεσα να χειριστώ το ρεύμα που περνά μέσα από αυτό, οπότε έπρεπε να μεταβώ στο MOSFET.
• Είχα χρησιμοποιήσει έναν πυκνωτή μεταξύ πηγής και πύλης του MOSFET για να διασφαλίσω ότι δεν υπάρχει ροή ρεύματος μεταξύ τους, αλλά αργότερα κατάλαβα ότι δεν χρειάζεται.