मैंने एक ब्रशलेस DC (BLDC) मोटर और नियंत्रण मोटर डिज़ाइन और 3D प्रिंट किया ।
Arduino का उपयोग करके
मैग्नेट, सोलनॉइड वाइंडिंग और हॉल इफेक्ट सेंसर के अलावा, मोटर के सभी घटकों को मेकरबॉट रेप्लिकेटर 2 के साथ मुद्रित किया जाता है।
वीडियो तैयार कार्यशील मोटर को दिखाता है।
यह निर्देशयोग्य कैड फ़ाइलों और मोटर नियंत्रण कार्यक्रमों के साथ पीडीएफ के रूप में प्रदान किया गया है।
Arduino का मोटर नियंत्रण प्रोग्राम: फ़ाइल का उपयोग करें, समीक्षा करें, मुफ़्त में डिज़ाइन बदलें, या इसके साथ जो चाहें करें!
इस परियोजना के लिए 3डी प्रिंटर, आर्डिनो माइक्रोकंट्रोलर और मल्टीमीटर, ऑसिलोस्कोप, बिजली आपूर्ति और विद्युत घटकों जैसे बुनियादी इलेक्ट्रॉनिक उपकरणों की आवश्यकता है।
मेरे द्वारा उपयोग किए जाने वाले भागों और उपकरणों की पूरी सूची।
तालिका 1 मोटर निर्माण की लागत दर्शाती है।
प्रतिरोधक और कैपेसिटर जैसे विद्युत घटक शामिल नहीं हैं क्योंकि लागत मोटर की कुल लागत के सापेक्ष नगण्य है।
Arduino माइक्रो-कंट्रोलर और बैटरियों को छोड़कर, मोटर के निर्माण की कुल लागत $27 है। 71.
यह बताया जाना चाहिए कि लागत कम करना सर्वोच्च प्राथमिकता नहीं है। अनुकूलन से उत्पादन लागत कम हो सकती है।
इस सिद्धांत के आधार पर कि मोटर के निर्माण के लिए आसानी से सुलभ भागों का उपयोग करना आसान होना चाहिए, डीसी मोटर के डिजाइन विनिर्देश स्थापित किए गए हैं, और कई वाणिज्यिक डीसी मोटरों, छोटे बिजली के पंखों के गुणवत्ता प्रदर्शन के समान प्रकार प्रदान करना चाहिए।
मोटर को 3-चरण, 4-
ध्रुवीय डीसी मोटर के साथ
रोटर पर 4-एन52 चुंबक और स्टेटर से जुड़े 3 तार घाव सोलनॉइड के साथ डिज़ाइन किया गया है।
बढ़ी हुई दक्षता के कारण, यांत्रिक भागों की संख्या कम हो जाती है, और घर्षण कम हो जाता है, ब्रश रहित डिज़ाइन का चयन किया जाता है।
N52 चुंबक को इसकी ताकत, कीमत और पहुंच में आसानी के लिए चुना गया है।
\'बीएलडीसी मोटर नियंत्रण\' अनुभाग में, ब्रशलेस मोटर नियंत्रण पर आगे चर्चा की जाएगी।
तालिका 2 डीसी मोटर और ब्रश मोटर के बीच तुलना दिखाती है। 8-12 वी
में सोलनॉइड
, एक विद्युत स्विच सर्किट द्वारा नियंत्रित।
हॉल सेंसर स्थान की जानकारी प्रदान करेगा कि सर्किट कब बदला जाएगा।
मोटर के प्रदर्शन का अनुमान लगाने के लिए निम्नलिखित समीकरणों का उपयोग किया जाता है, इस प्रकार प्रारंभिक मोटर डिज़ाइन तैयार किया जाता है।
यदि आप इन समीकरणों को देखना चाहते हैं, तो परिचय में लिंक किए गए पीडीएफ पर एक नज़र डालें और वे गड़बड़ हो जाते हैं।
एक निश्चित दूरी पर दो चुम्बकों के बीच का बल मोटे तौर पर निम्नलिखित समीकरण के साथ अनुमानित किया जा सकता है: F = BmAmBsAs/4g2, जहाँ B चुंबक की सतह पर चुंबकीय क्षेत्र का घनत्व है और A चुंबक का क्षेत्र है, g दो चुम्बकों के बीच की दूरी है।
Bs, सोलनॉइड का चुंबकीय क्षेत्र इस प्रकार दिया गया है: B = NIl, जहां I करंट है, N पैकेजों की संख्या है, और l सोलनॉइड की लंबाई है।
मोटर में, अधिकतम टॉर्क अनुमानित है: t = 2 fr जहां r त्रिज्या है और चयन 25 मिमी है।
इन समीकरणों के साथ संयुक्त, किसी दिए गए सोलनॉइड ज्यामिति के इनपुट करंट से जुड़े आउटपुट टॉर्क की एक रैखिक अभिव्यक्ति प्राप्त की जा सकती है।
F = 2rbmamasn4g2li चयन करने के लिए आवश्यक टॉर्क स्थिरांक 40 m-
Nm/A है जो अन्य उपलब्ध मोटरों के सापेक्ष वांछित प्रदर्शन पर आधारित है [2]।
बीएलडीसी के मोटर नियंत्रण के लिए इलेक्ट्रॉनिक नियंत्रण सर्किट आवश्यक है।
बीएलडीसी मोटर को घुमाने के लिए, रोटर की स्थिति के आधार पर, वाइंडिंग को परिभाषित क्रम में चालू किया जाना चाहिए।
स्टेटर में लगे हॉल सेंसर का उपयोग करके रोटर की स्थिति का पता लगाया जाता है।
चित्र 3 बीएलडीसी मोटर नियंत्रण योजना का एक योजनाबद्ध आरेख दिखाता है।
हॉल सेंसर तीन मोटर वाइंडिंग के साथ स्टेटर में एम्बेडेड है, जो सेंसर के निकटतम आर्कटिक या अंटार्कटिक के अनुरूप एक डिजिटल आउटपुट प्रदान करता है।
इस डिजिटल आउटपुट के आधार पर, माइक्रो-नियंत्रक मोटर चालक के लिए चरण अनुक्रम प्रदान करता है, इस प्रकार संबंधित वाइंडिंग को बिजली की आपूर्ति करता है।
प्रत्येक चरण परिवर्तन अनुक्रम कॉलम में एक वाइंडिंग सकारात्मक वोल्टेज पर संचालित होती है, एक वाइंडिंग नकारात्मक वोल्टेज पर संचालित होती है, और एक वाइंडिंग नकारात्मक वोल्टेज पर संचालित होती है।
चरण परिवर्तन अनुक्रम में छह चरण होते हैं जो हॉल सेंसर आउटपुट को वाइंडिंग के आउटपुट के साथ सहसंबंधित करते हैं जिसे चालू किया जाना चाहिए।
नीचे दी गई तालिका 3 दक्षिणावर्त घूर्णन का एक उदाहरण देती है।
अंतिम डिज़ाइन में 4 अलग-अलग भाग होते हैं;
निचला आवास, रोटर, शीर्ष आवास और सोलनॉइड जैसा कि नीचे चित्र 4 में दिखाया गया है। चित्र 4: (ए)
बॉटम शेल (बी) रोटर (सी) सोलेनॉइड (डी)
असेंबली मोटर (ई) टॉप असेंबली।
सभी भाग उसी दिशा में प्रदर्शित होते हैं जिस दिशा में वे मुद्रित होते हैं।
निचला आवरण, जैसा कि चित्र 4 (ए) में दिखाया गया है
मोटर का निचला आवरण।
रोटर, जैसा कि चित्र 4 (बी) में दिखाया गया है
, इसमें 8 मैग्नेट होते हैं, 4 मोटर चलाने के लिए, और 4 हॉल सेंसर को स्थिति डेटा प्रदान करने के लिए।
जैसा कि चित्र 4 में दिखाया गया है, रोटर स्लाइडिंग बियरिंग स्टाइल (डी) के निचले शेल पर स्लाइड करता है।
शीर्ष पर स्थित शेल, जैसा कि चित्र 4 (ई) में दिखाया गया है
, रोटर पर लगाया गया है और मोटर को बंद करने के लिए नीचे से जुड़ा हुआ है।
शीर्ष आवास में 3 हॉल स्थिति सेंसर, साथ ही एक त्रिकोणीय कट-आउट होता है जो स्क्रू ट्यूब को आवास में स्नैप करने की अनुमति देता है।
जैसा कि चित्र 4 (सी) में दिखाया गया है
, उनके केंद्र में त्रिकोण रखें ताकि उन्हें शीर्ष आवास में छेद के साथ संरेखित किया जा सके, जो स्वयं रोटर चुंबक के साथ लंबवत रूप से संरेखित होते हैं।
पहले वर्णित सभी भाग मेकरबॉट रेप्लिकेटर 2 पर मुद्रित होते हैं।
भागों को एक ही समय में मुद्रित किया जा सकता है, और विभिन्न मुद्रण पैरामीटर संतोषजनक परिणाम देने की संभावना रखते हैं।
अंतिम उत्पाद पारदर्शी पीएलए प्लास्टिक में मुद्रित होता है, जिसमें भरने की मात्रा 20% और भरने की मात्रा 0.
20 मिमी फर्श की ऊंचाई होती है।
बार-बार किए गए परीक्षणों के माध्यम से, यह पाया गया है कि जो हिस्से बिना फिसले एक साथ जुड़े हुए हैं, जैसे कि ऊपर और नीचे के गोले, उन्हें 0. पर मुद्रित किया जाना चाहिए।
सभी तरफ 25 मिमी जोड़ें, जबकि मुफ्त स्लाइडिंग के लिए हिस्से, जैसे रोटर्स, को 0.
4 मिमी के आसपास मुद्रित किया जाना चाहिए।
चुंबक और हॉल इफ़ेक्ट सेंसर सही जगह पर सही आंतरिक शून्य को डिज़ाइन करके गैप के शीर्ष के दाईं ओर नीचे प्रिंट करते हैं, प्रिंटिंग रोकते हैं और डिवाइस डालते हैं, असेंबली में डालते हैं, और फिर प्रिंटिंग जारी रखते हैं।
उचित विराम ऊँचाई नीचे तालिका 4 में दी गई है।
3डी प्रिंट का टुकड़ा मेकरबॉट से हटाया जा सकता है और बेड़ा से अतिरिक्त प्लास्टिक हटाने के बाद इसे एक साथ जोड़ा जा सकता है।
इन भागों को बिना अधिक प्रयास के आसानी से एक साथ रखा जाना चाहिए।
सोलनॉइड सोलनॉइड को अंतिम सोलनॉइड प्रसंस्करण की आवश्यकता होती है।
प्रत्येक सोलनॉइड को 26gw चुंबक रेखा से लगभग 400 बार लपेटा जाता है।
ड्रिल बिट पर सोलनॉइड को घुमाकर इस प्रक्रिया को तेज किया जा सकता है।
सुनिश्चित करें कि प्रत्येक सोलनॉइड को एक ही दिशा में पैक किया गया है ताकि परिणामी सोलनॉइड में समान ध्रुवता हो।
एक बार जब सोलनॉइड तैयार हो जाए, तो उन्हें शीर्ष पर स्थित खोल में तोड़ देना चाहिए।
कनेक्शन को मजबूत करने के लिए यहां मजबूत गोंद का उपयोग किया जा सकता है।
सर्किट तत्वों को निम्नलिखित योजनाबद्ध आरेख के अनुसार एक साथ जोड़ा जाना चाहिए।
L6234 मोटर ड्राइवर का वीसीसी 7 वी से 42 वी तक कहीं भी हो सकता है, लेकिन मैं 12ish वी से अधिक के बिना मोटर चलाने की सलाह देता हूं।
चरण परिवर्तन क्रम को नियंत्रित करने के लिए Arduino द्वारा लिखा गया प्रोग्राम प्रोग्राम में पाया जा सकता है, जिसे इस मैनुअल के अनुसार अनुकूलित किया गया है।
मोटर के भविष्य के सुधार को चार श्रेणियों में विभाजित किया जा सकता है;
यांत्रिक अनुकूलन, दक्षता में सुधार, नियंत्रण में सुधार और अनुप्रयोग।
किसी भी भविष्य के काम में पहला कदम वर्तमान मोटर की टॉर्क
गति और दक्षता का परीक्षण करना होना चाहिए।
मोटर का नियंत्रण सॉफ़्टवेयर विधि के बजाय हार्डवेयर विधि का उपयोग करके प्राप्त किया जा सकता है, जो कार्यान्वयन की लागत और पैमाने को काफी कम कर देगा।
यहां इसका संक्षिप्त विवरण दिया गया है कि इसे कैसे प्राप्त किया जा सकता है-
ऐसे कई क्षेत्र हैं जहां मोटर के यांत्रिक डिजाइन को अनुकूलित किया जा सकता है।
सोलनॉइड को आसानी से मोटर की मुख्य बॉडी में डाला जा सकता है।
मोटर का आकार काफी कम किया जा सकता है।
रोटर के टॉर्क को कम करने के लिए स्थिति चुंबक का आकार बहुत कम किया जा सकता है।
मोटर डिज़ाइन को विभिन्न आकारों में पैरामीटरयुक्त और मुद्रित किया जा सकता है।
टॉर्क स्पीड विशेषता की जांच करके मोटर की दक्षता को अनुकूलित किया जा सकता है ।
लागू वोल्टेज की सीमा के भीतर
यदि पूरी तरह से अनुकूलित 3डी प्रिंटिंग मोटर को विभिन्न आकारों और रेटिंगों में पैरामीटरयुक्त और मुद्रित किया जा सकता है, तो एप्लिकेशन रेंज बहुत व्यापक होगी।
यह मेरी एवरनोट नोटबुक है जिसमें बहुत सारे लेख और लिंक हैं जिनका मैंने इस प्रोजेक्ट को करते समय अध्ययन किया था।
महत्वपूर्ण स्रोत[1]
डीसी मोटर का मूल सिद्धांत-
पद्मराजा येदामाले-
डीसी मोटर को समझें
