Arduino dc μοτέρ ελέγχου ταχύτητας και κατεύθυνσης χρησιμοποιώντας ρελέ και mosfet

Σε αυτό το έργο ελέγχουμε την κατεύθυνση και την ταχύτητα ενός κινητήρα υψηλής τάσης 24v χρησιμοποιώντας Arduino και δύο ρελέ. Δεν χρειάζονται διακόπτες ισχύος για αυτό το κύκλωμα, μόνο δύο μπουτόν και στο Ποτενσιόμετρο για τον έλεγχο της κατεύθυνσης και της ταχύτητας του DC Motor. Ένα πλήκτρο θα περιστρέψει τον κινητήρα δεξιόστροφα και άλλο θα τον περιστρέψει αριστερόστροφα. Απαιτείται ένα κανάλι MOSFET για τον έλεγχο της ταχύτητας του κινητήρα. Τα ρελέ χρησιμοποιούνται για την εναλλαγή των κατευθύνσεων του κινητήρα. Μοιάζει με κύκλωμα H-Bridge.

Απαιτούμενα συστατικά:

1. Arduino Uno
2. Δύο ρελέ 12v (μπορεί επίσης να χρησιμοποιηθεί ρελέ 5v)
3. Δύο τρανζίστορ; BC547
4. Δύο κουμπιά
5. IRF540Ν
6. 10k αντίσταση
7. Πηγή 24 βολτ
8. Ποτενσιόμετρο 10Κ
9. Τρεις διόδους 1N4007
10. Σύνδεση καλωδίων

Διάγραμμα κυκλώματος και εξηγήσεις:

Το διάγραμμα κυκλώματος αυτού του έργου διπλής κατεύθυνσης κινητήρα φαίνεται στην παρακάτω εικόνα. Κάντε τις συνδέσεις σύμφωνα με αυτό:

• Συνδέστε τον κανονικά κλειστό ακροδέκτη και των δύο ρελέ στον θετικό ακροδέκτη της μπαταρίας.
• Συνδέστε κανονικά τον ανοικτό ακροδέκτη και των δύο ρελέ στον ακροδέκτη αποστράγγισης του MOSFET.
• Συνδέστε την πηγή MOSFET στον αρνητικό ακροδέκτη της μπαταρίας και στον πείρο γείωσης του Arduino UNO.
• Ακροδέκτης πύλης στον ακροδέκτη PWM 6 του Arduino.
• Συνδέστε αντίσταση 10k από πύλη σε πηγή και δίοδο 1N4007 από πηγή σε αποστράγγιση.
• Συνδέστε τον κινητήρα ανάμεσα στον μεσαίο ακροδέκτη των ρελέ.
• Από τους δύο εναπομείναντες ακροδέκτες, ένας πηγαίνει στον πείρο Vin του Arduino Uno και άλλος στον ακροδέκτη συλλέκτη τρανζίστορ (για κάθε ρελέ)
• Συνδέστε τον ακροδέκτη πομπού και των δύο τρανζίστορ με τον πείρο GND του Arduino.
• Ο ψηφιακός πείρος 2 και 3 του Arduino, το καθένα σε σειρά με κουμπί, πηγαίνει στη βάση των τρανζίστορ.
• Συνδέστε τη δίοδο στο ρελέ ακριβώς όπως φαίνεται στο σχήμα.
• Συνδέστε τον ακροδέκτη του ποτενσιόμετρου στον ακροδέκτη 5v και τον ακροδέκτη Gnd του Arduino αντίστοιχα. Και ακροδέκτης υαλοκαθαριστήρα σε ακίδα Α0.
• ** εάν έχετε δύο ξεχωριστές μπαταρίες 12 v, στη συνέχεια συνδέστε τον θετικό ακροδέκτη μιας μπαταρίας στον αρνητικό ακροδέκτη μιας άλλης μπαταρίας και χρησιμοποιήστε τους υπόλοιπους δύο ακροδέκτες ως θετικούς και αρνητικούς.

Σκοπός των τρανζίστορ: Οι

ψηφιακές ακίδες του Arduino δεν μπορούν να τροφοδοτήσουν την απαιτούμενη ποσότητα ρεύματος για να ενεργοποιήσετε ένα κανονικό ρελέ 5v. Εκτός αυτού χρησιμοποιούμε 12V ρελέ σε αυτό το έργο. Το Vin pin του Arduino δεν μπορεί εύκολα να παρέχει τόσο πολύ ρεύμα και για τα δύο ρελέ. Ως εκ τούτου τα τρανζίστορ χρησιμοποιούνται για την αγωγή ρεύματος από τον πείρο Vin του Arduino σε ρελέ το οποίο ελέγχεται χρησιμοποιώντας ένα μπουτόν που συνδέεται από τον ψηφιακό πείρο στο ακροδέκτη βάσης του τρανζίστορ.

Σκοπός του Arduino:

• Για την παροχή του απαιτούμενου ρεύματος για την ενεργοποίηση του ρελέ.
• Για να ενεργοποιήσετε το τρανζίστορ.
• Για τον έλεγχο της ταχύτητας των κινητήρων DC με ποτενσιόμετρο χρησιμοποιώντας τον προγραμματισμό. Ελέγξτε τον πλήρη κωδικό Arduino στο τέλος.

Σκοπός του MOSFET: Το

MOSFET απαιτείται για τον έλεγχο της ταχύτητας του κινητήρα. Το MOSFET ενεργοποιείται και απενεργοποιείται σε τάση υψηλής συχνότητας και δεδομένου ότι ο κινητήρας συνδέεται σε σειρά με την αποστράγγιση του MOSFET, η τιμή τάσης PWM καθορίζει την ταχύτητα του κινητήρα.

Τρέχοντες υπολογισμοί:

Η αντίσταση του πηνίου ρελέ μετριέται χρησιμοποιώντας ένα πολύμετρο που αποδεικνύεται = 400 ohms

Η καρφίτσα Vin του Arduino δίνει = 12v

Επομένως, πρέπει να ενεργοποιήσετε το ρελέ = 12/400 Amps = 30 mA

Εάν και τα δύο ρελέ είναι ενεργοποιημένα, ρεύμα = 30 * 2 = 60 mA

** Η πινέζα του Arduino μπορεί να παρέχει μέγιστο ρεύμα = 200mA.

Έτσι, δεν υπάρχει κανένα πρόβλημα στο Arduino.

Εργασία του Arduino ελεγχόμενου αμφίδρομου κινητήρα:

Η λειτουργία αυτού του αμφίδρομου κυκλώματος ελέγχου κινητήρα είναι απλή. Και οι δύο ακίδες (2, 3) του Arduino θα παραμείνουν πάντα ψηλές.

Όταν δεν πατηθεί κανένα κουμπί:

Σε αυτήν την περίπτωση κανένα ρεύμα δεν ρέει στη βάση του τρανζίστορ, επομένως το τρανζίστορ παραμένει απενεργοποιημένο (ενεργεί σαν ανοιχτός διακόπτης) λόγω του οποίου δεν υπάρχει ρεύμα που ρέει σε πηνίο ρελέ από τον πείρο Vin του Arduino.

Όταν πατηθεί ένα κουμπί:

Σε αυτήν την περίπτωση, μερικά ρεύματα ρέουν στη βάση του τρανζίστορ μέσω του πιεσμένου κουμπιού που το ενεργοποιεί. Τώρα το ρεύμα ρέει εύκολα σε πηνίο ρελέ από τον πείρο Vin μέσω αυτού του τρανζίστορ που ενεργοποιεί αυτό το ρελέ (RELAY A) και ο διακόπτης αυτού του ρελέ ρίχνεται στη θέση ΟΧΙ. Ενώ άλλο ρελέ (RELAY B) βρίσκεται ακόμα στη θέση NC. Έτσι ρεύμα ρέει από θετικό τερματικό μπαταρίας σε αρνητικό τερματικό μέσω κινητήρα, δηλαδή, ρεύμα ρέει από το ρελέ Α στο ρελέ Β. Αυτό προκαλεί δεξιόστροφη περιστροφή του κινητήρα.

Όταν πατηθεί άλλο κουμπί:

Αυτή τη φορά ανάβει ένα άλλο ρελέ. Τώρα το ρεύμα ρέει εύκολα στο πηνίο ρελέ από τον πείρο Vin μέσω τρανζίστορ που ενεργοποιεί αυτό το ρελέ (RELAY B) και ο διακόπτης αυτού του ρελέ ρίχνεται στη θέση ΟΧΙ. Ενώ άλλο ρελέ (RELAY A) παραμένει στη θέση NC. Έτσι, το ρεύμα ρέει από θετικό τερματικό μπαταρίας σε αρνητικό τερματικό μπαταρίας μέσω κινητήρα. Αλλά αυτή τη φορά το ρεύμα ρέει από το ρελέ Β στο ρελέ Α. Αυτό προκαλεί αριστερόστροφη περιστροφή του κινητήρα

Όταν πατήσετε και τα δύο κουμπιά:

Σε αυτήν την περίπτωση το ρεύμα ρέει στη βάση και των δύο τρανζίστορ λόγω των οποίων ενεργοποιείται και τα δύο τρανζίστορ (ενεργεί σαν κλειστός διακόπτης). Και έτσι και τα δύο ρελέ είναι τώρα σε θέση ΟΧΙ. Έτσι, το ρεύμα δεν ρέει από το θετικό ακροδέκτη της μπαταρίας στον αρνητικό ακροδέκτη μέσω του κινητήρα και έτσι δεν περιστρέφεται.

Έλεγχος της ταχύτητας του κινητήρα DC:

Η πύλη του MOSFET συνδέεται με τον ακροδέκτη PWM 6 του Arduino UNO. Το Mosfet ενεργοποιείται και απενεργοποιείται σε υψηλή τάση συχνότητας PWM και καθώς ο κινητήρας συνδέεται σε σειρά με την αποστράγγιση του mosfet, η τιμή τάσης PWM καθορίζει την ταχύτητα του κινητήρα. Τώρα η τάση μεταξύ του ακροδέκτη υαλοκαθαριστήρα του ποτενσιόμετρου και του Gnd καθορίζει την τάση PWM στον πείρο αρ. 6 και καθώς περιστρέφεται ο ακροδέκτης υαλοκαθαριστήρα, η τάση στον αναλογικό πείρο Α0 αλλάζει προκαλώντας αλλαγή στην ταχύτητα του κινητήρα.

Η πλήρης εργασία αυτού του ελέγχου αμφίδρομης ταχύτητας και κατεύθυνσης με βάση το Arduino φαίνεται στο παρακάτω βίντεο με τον κώδικα Arduino.