Αυτόνομος έλεγχος στροφών στροφών κινητήρα χρησιμοποιώντας σύστημα ανατροφοδότησης από ταχύμετρο βασισμένο σε IR: 5 βήματα (με εικόνες)

2024 Συγγραφέας: John Day | [email protected]. Τελευταία τροποποίηση: 2024-01-30 08:38

Πάντα υπάρχει ανάγκη αυτοματοποίησης μιας διαδικασίας, είτε είναι απλή/τερατώδης. Πήρα την ιδέα να κάνω αυτό το έργο από μια απλή πρόκληση που αντιμετώπισα ενώ έβρισκα μεθόδους για να ποτίσω/ποτίσω το μικρό μας κομμάτι γης. Το πρόβλημα του αριθ. Οι τρέχουσες γραμμές τροφοδοσίας και οι δαπανηρές γεννήτριες (για τη λειτουργία της αντλίας μας) πρόσθεσαν τη δυσκολία.

Αυτό λοιπόν που αποφασίσαμε να κάνουμε είναι να εφαρμόσουμε μια μέθοδο που θα ήταν φθηνή και εύκολη στη χρήση, ακόμη και από έναν εργαζόμενο. Αποφασίσαμε να τοποθετήσουμε την αντλία στο παλιό μας σκούτερ (κατάσταση λειτουργίας) και να τη λειτουργήσουμε χρησιμοποιώντας τον άξονα του τροχού του σκούτερ. Όλα ωραία και καλά, κάναμε τη μηχανική συναρμολόγηση και την κίνηση του ιμάντα και το δοκιμάσαμε, και ήταν επιτυχία.

Αλλά ένα άλλο πρόβλημα ήταν ότι, όταν ο κινητήρας λειτουργούσε, ένα άτομο έπρεπε πάντα να βρίσκεται κοντά στο σκούτερ για να παρακολουθεί το RPM και να το ρυθμίζει χειροκίνητα χρησιμοποιώντας γκάζι. Έτσι, αυτό το έργο έγινε από εμάς, έτσι ώστε ο εργαζόμενος να μπορεί να ρυθμίσει την επιθυμητή στροφές θέλει να κάνει τον κινητήρα σε λειτουργία και να παρακολουθήσει άλλες εργασίες στο αγρόκτημα.

Η ρύθμιση αποτελείται από:

1. Στροφόμετρο IR (για μέτρηση στροφών ανά λεπτό).
2. Ένα πληκτρολόγιο για εισαγωγή του RPM.
3. Οθόνη LCD για εμφάνιση των παρακολουθούμενων RPM και των τρέχοντων RPM.
4. Ένας κινητήρας Stepper για αύξηση/μείωση του γκαζιού.
5. Τέλος, ένας μικροελεγκτής για τη διαχείριση όλων αυτών των διαδικασιών.

Βήμα 1: Τακτοποίηση των απαιτούμενων εξαρτημάτων

Προηγουμένως, έδωσα μια επισκόπηση των συστατικών.

Τα πραγματικά συστατικά που απαιτούνται είναι:

1. Ένας μικροελεγκτής (χρησιμοποίησα ένα Arduino Mega 2560).
2. Ένα IC οδηγού κινητήρα L293D (ή μια πλακέτα διάσπασης θα κάνει).
3. Οθόνη LCD 16 X 2.
4. Ένας αισθητήρας υπερύθρων/εγγύτητας (ο αριθμός μοντέλου είναι STL015V1.0_IR_Sensor)
5. Ένας μονοπολικός βηματικός κινητήρας (χρησιμοποίησα βηματικό μοτέρ 5 συρμάτων, 12 V).
6. Πληκτρολόγιο 4 Χ 4.
7. Ζεύγος αντιστάσεων 220 ohm, 1000 ohm.
8. Ποτενσιόμετρο 10k.
9. Καλώδια σύνδεσης, χρωματιστά σύρματα, απογυμνωτής.
10. Breadboards.
11. Μπαταρία 12V για τροφοδοσία του βηματικού κινητήρα.
12. Τροφοδοσία 5V για τροφοδοσία Arduino.

Και αυτό είναι το μόνο που χρειάζεστε για να ξεκινήσετε, παιδιά!

Βήμα 2: Συνολική ροή της διαδικασίας

Η ροή της διαδικασίας έχει ως εξής:

1. Η ρύθμιση είναι ενεργοποιημένη και περιμένετε μέχρι να ολοκληρωθεί η βαθμονόμηση όλης της συσκευής.
2. Ο χρήστης εισάγει το απαιτούμενο RPM χρησιμοποιώντας το πληκτρολόγιο.
3. Η τοποθέτηση του κινητήρα πραγματοποιείται. Αυτό γίνεται συνήθως έτσι ώστε να υπαγορεύεται ένα σταθερό σημείο αναφοράς στον κινητήρα, έτσι ώστε όταν είναι ενεργοποιημένη η ρύθμιση, η αρχική θέση του κινητήρα να είναι πάντα σταθερή και να λαμβάνεται ως σημείο αναφοράς.
4. Ενεργοποιήστε τον κινητήρα/οποιαδήποτε μηχανή που περιστρέφει έναν τροχό.
5. Η μέτρηση του RPM πραγματοποιείται και εμφανίζεται στην οθόνη LCD.
6. Εδώ εμφανίζεται το σύστημα ανατροφοδότησης. Εάν το RPM που ανιχνεύεται είναι μικρότερο από το επιθυμητό RPM, ο βηματικός κινητήρας ανεβαίνει έτσι ώστε να αυξήσει το γκάζι
7. Εάν η ανιχνευόμενη RPM είναι μεγαλύτερη από την επιθυμητή RPM, ο βηματικός κινητήρας βαδίζει έτσι ώστε να μειώσει το γκάζι.

8. Αυτή η διαδικασία λαμβάνει χώρα μέχρι να επιτευχθεί το επιθυμητό RPM, όταν επιτευχθεί, το stepper παραμένει ακίνητο.

9. Ο χρήστης μπορεί να απενεργοποιήσει το σύστημα εάν απαιτείται χρησιμοποιώντας έναν κύριο διακόπτη.

Βήμα 3: Δημιουργία των απαιτούμενων συνδέσεων

Συνδέσεις για το βηματικό μοτέρ:

Δεδομένου ότι χρησιμοποιώ 5-Wire stepper μοτέρ, 4 καλώδια είναι για ενεργοποίηση των πηνίων και το άλλο είναι συνδεδεμένο στο έδαφος. Δεν είναι πάντα απαραίτητο η σειρά των 4 καλωδίων που βγαίνουν από τον κινητήρα να είναι η ίδια σειρά ενεργοποιήστε τα πηνία. Πρέπει να μάθετε χειροκίνητα τη σειρά χρησιμοποιώντας ένα πολύμετρο, εκτός εάν ορίζεται ρητά ή να αναφέρετε το φύλλο δεδομένων του κινητήρα σας. Αυτά τα 4 καλώδια συνδέονται με τις εξόδους του L293D IC ή του οδηγού κινητήρα σας.

2. Συνδέσεις για το L293D IC:

Ο λόγος για τον οποίο θα χρησιμοποιείτε πρόγραμμα οδήγησης κινητήρα είναι επειδή ο βηματικός κινητήρας 12V δεν μπορεί να λειτουργήσει σωστά σε τροφοδοσία 5V και θα καταλήξετε να τηγανίζετε τον πίνακα arduino για να αντλήσετε την παροχή στον κινητήρα. Το διάγραμμα καρφιτσών του IC μπορεί να βρεθεί στο στο διαδίκτυο αφού είναι σχεδόν ένα τυπικό IC μεταγωγής. Οι καρφίτσες και οι συνδέσεις τους είναι

• EN1, EN2: Ενεργοποίηση (πάντα υψηλή ή "1") επειδή είναι ένας τυπικός αποκωδικοποιητής και τυπικά έχει μια πρόσθετη είσοδο που ονομάζεται Ενεργοποίηση. Η έξοδος δημιουργείται μόνο όταν η είσοδος Ενεργοποίηση έχει τιμή 1. Διαφορετικά, όλες οι έξοδοι είναι 0.
• Καρφίτσα 4, 5, 12, 13: Συνδέονται με το έδαφος.
• Καρφίτσα 2, 7, 10, 15: Είναι οι ακίδες εισόδου από τον μικροελεγκτή.
• Καρφίτσες 3, 6, 11, 14: Είναι οι ακίδες εξόδου που συνδέονται με τις 4 ακίδες του βηματικού κινητήρα.

3. Συνδέσεις στην οθόνη LCD:

Η οθόνη LCD έχει 16 ακίδες όπου οι 8 είναι για μεταφορά δεδομένων και τις περισσότερες φορές, μπορείτε να χρησιμοποιήσετε μόνο 4 από τις 8 ακίδες. Οι συνδέσεις είναι:

• Vss: έδαφος
• Vdd: + 5V
• Vo: στο ποτενσιόμετρο (για ρύθμιση της αντίθεσης)
• RS: στην ψηφιακή ακίδα 12 του arduino
• R/W: γείωση.
• Ε: στην καρφίτσα 11 στο arduino.
• Ακίδες δεδομένων 4, 5, 6, 7: στις καρφίτσες 5, 4, 3, 2 στο arduino αντίστοιχα.
• LED +: έως + 5V με αντίσταση 220 ohm.
• LED-: στη γείωση.

4. Συνδέσεις με το πληκτρολόγιο 4 X 4:

Οι συνδέσεις εδώ είναι αρκετά απλές. Υπάρχουν συνολικά 8 ακίδες από το πληκτρολόγιο και όλες πηγαίνουν απευθείας στις ψηφιακές ακίδες του arduino. 4 είναι για στήλες και 4 είναι για σειρές. Οι ακίδες στο arduino είναι 46, 48, 50, 52, 38, 40, 42, 44.

5. Αισθητήρας διασύνδεσης IR στο arduino:

Αυτό το βήμα είναι επίσης απλό καθώς υπάρχουν μόνο 3 ακίδες που βγαίνουν από τον αισθητήρα εγγύτητας, +5V, έξοδος, γείωση. Ο πείρος εξόδου δίνεται σε αναλογικό σε ακίδα Ao στο arduino.

Και αυτό είναι όλοι, έχουμε κάνει πολλά και το επόμενο βήμα είναι να ανεβάσω τον κωδικό μου που τον έχω επισυνάψει εδώ!

Ανατρέξτε στο διάγραμμα κυκλώματος που έκανα έχοντας την καλωδίωση όλων των εξαρτημάτων στην παραπάνω εικόνα.

Βήμα 4: Μηχανική σύζευξη του βηματικού μοτέρ στο γκάζι

Αφού τελειώσει το ηλεκτρονικό μέρος, το επόμενο μέρος συνδέει τον άξονα βηματισμού με το μοχλό γκαζιού.

Το σύστημα είναι τέτοιο ώστε όταν πέφτει η σ.α.λ. του κινητήρα, ο βηματικός κινητήρας βαδίζει προς τα δεξιά, σπρώχνοντας το μοχλό προς τα εμπρός, ανεβάζοντας τις στροφές. Ομοίως, όταν το RPM είναι πολύ υψηλό, κάνει βήματα προς τα πίσω για να τραβήξει το μοχλό προς τα πίσω για να μειώσει το RPM.

Το βίντεο το δείχνει.

Βήμα 5: Ο Κώδικας

Είναι γραμμένοι άνθρωποι Arduino IDE.

Επίσης, κάντε λήψη των απαραίτητων βιβλιοθηκών για αυτό.

Σας ευχαριστώ.