Saya merancang dan mencetak
Motor DC (BLDC) brushless dan motor kontrol menggunakan Arduino.
Selain magnet, belitan solenoid, dan sensor efek Hall, seluruh komponen motor dicetak dengan Makerbot Replicator 2.
Video menunjukkan motor yang sudah selesai bekerja.
Instruksi ini disediakan dalam bentuk pdf bersama dengan file cad dan program kontrol motor.
Program kontrol motor Arduino: gunakan file, tinjau, ubah desain secara gratis, atau lakukan apa pun yang Anda inginkan dengannya!
Proyek ini membutuhkan printer 3D, mikrokontroler arduino, dan peralatan elektronik dasar seperti multimeter, Osiloskop, catu daya, dan komponen listrik.
Daftar lengkap suku cadang dan alat yang saya gunakan.
Tabel 1 menunjukkan biaya pembuatan motor.
Komponen listrik seperti resistor dan kapasitor tidak disertakan karena biayanya dapat diabaikan dibandingkan total biaya motor.
Tidak termasuk mikrokontroler dan baterai Arduino, total biaya pembuatan motor adalah $27. 71.
Perlu diingat bahwa pengurangan biaya bukanlah prioritas utama. optimasi dapat mengurangi biaya produksi.
Berdasarkan prinsip bahwa motor harus mudah digunakan, bagian-bagiannya mudah diakses untuk dibangun, spesifikasi desain motor DC ditetapkan, dan harus memberikan kinerja kualitas yang serupa dengan banyak motor DC komersial, kipas listrik kecil. Motor dirancang menjadi
3 fasa 4 kutub dengan 4
motor DC
magnet N52 pada rotor dan solenoid lilitan 3 kawat yang dipasang pada stator.
Karena peningkatan efisiensi, jumlah komponen mekanis berkurang, dan gesekan berkurang, desain tanpa sikat dipilih.
Magnet N52 dipilih karena kekuatan, harga, dan kemudahan aksesnya.
Di bagian \'kontrol motor bldc\', Kontrol motor tanpa sikat akan dibahas lebih lanjut.
Tabel 2 menunjukkan perbandingan antara motor DC dan Motor Sikat.
Solenoid dalam
8-12 V, dikendalikan oleh rangkaian saklar listrik.
Sensor Hall akan memberikan informasi lokasi kapan rangkaian akan ditukar.
Persamaan berikut digunakan untuk memperkirakan kinerja motor, sehingga menghasilkan desain motor awal.
Jika Anda ingin melihat persamaan ini, lihat pdf yang ditautkan di bagian pendahuluan dan persamaan tersebut menjadi kacau.
Gaya antara dua magnet pada jarak tertentu dapat diperkirakan secara kasar dengan persamaan berikut: F = BmAmBsAs/4g2, dimana B adalah rapat medan magnet pada permukaan magnet dan A adalah luas magnet, g adalah jarak antara dua magnet.
Bs, medan magnet solenoid diberikan oleh: B = NIl, dimana I adalah arus, N adalah jumlah paket, dan l adalah panjang solenoid.
Pada motor, torsi maksimum diperkirakan: t = 2 fr dimana r adalah jari-jari dan pilihannya adalah 25mm.
Dikombinasikan dengan persamaan ini, ekspresi linier dari torsi keluaran yang terkait dengan arus masukan dari geometri solenoida tertentu dapat diperoleh.
F = 2rbmamasn4g2li konstanta torsi yang diperlukan untuk memilih adalah 40 m-
Nm/A berdasarkan kinerja yang diinginkan relatif terhadap motor lain yang tersedia [2].
Rangkaian kendali elektronik diperlukan untuk kendali motor BLDC.
Untuk memutar motor BLDC, bergantung pada posisi rotor, belitan harus dihidupkan sesuai urutan yang ditentukan.
Posisi rotor dideteksi menggunakan sensor hall yang tertanam pada stator.
Gambar 3 menunjukkan diagram skema skema kendali motor BLDC.
Sensor Hall tertanam di stator dengan tiga belitan motor, memberikan keluaran digital yang sesuai dengan apakah Arktik atau Antartika paling dekat dengan sensor.
Berdasarkan keluaran digital ini, mikrokontroler menyediakan urutan fasa untuk penggerak motor, sehingga menyuplai daya ke belitan yang sesuai.
Setiap kolom urutan perubahan fasa mempunyai belitan yang diberi daya pada tegangan positif, belitan yang diberi daya pada tegangan negatif, dan belitan yang diberi daya pada tegangan negatif.
Urutan perubahan fasa terdiri dari enam langkah yang mengkorelasikan keluaran sensor hall dengan keluaran belitan yang harus dihidupkan.
Tabel 3 di bawah ini memberikan contoh putaran searah jarum jam.
Desain akhir terdiri dari 4 bagian berbeda;
Housing bawah, rotor, housing atas dan solenoid seperti terlihat pada Gambar 4 di bawah. Gambar 4: (a)
Cangkang bawah (b) Rotor (c ) Solenoid (d)
Motor rakitan (e) Rakitan atas.
Semua bagian ditampilkan sesuai arah pencetakannya.
Penutup bawah, seperti yang ditunjukkan pada Gambar 4 (a)
Penutup bawah motor.
Rotor, seperti ditunjukkan pada Gambar 4 (b)
, Berisi 8 magnet, 4 untuk menggerakkan motor, dan 4 untuk memberikan data posisi ke sensor Hall.
Seperti yang ditunjukkan pada gambar 4, rotor meluncur ke cangkang bawah gaya bantalan geser (d).
Cangkang di bagian atas, seperti ditunjukkan pada Gambar 4 (e)
, Dipasang pada rotor dan dihubungkan ke bawah untuk menutup motor.
Rumah bagian atas berisi 3 sensor posisi aula, serta potongan segitiga yang memungkinkan tabung sekrup masuk ke dalam rumahan.
Solenoid seperti yang ditunjukkan pada Gambar 4 (c)
, Tempatkan segitiga di tengahnya agar sejajar dengan lubang di rumah atas, yang sejajar secara vertikal dengan magnet rotor.
Semua bagian yang dijelaskan sebelumnya dicetak pada Makerbot Replicator 2.
Bagian dapat dicetak secara bersamaan, dan berbagai parameter pencetakan kemungkinan besar akan memberikan hasil yang memuaskan.
Produk akhir dicetak dalam plastik PLA transparan, dengan jumlah pengisian 20% dan jumlah pengisian
tinggi lantai 0,20 mm.
Melalui uji coba berulang kali, ditemukan bahwa bagian yang disambung tanpa digeser, seperti cangkang atas dan bawah, harus dicetak pada 0.
Tambahkan 25mm ke semua sisi, sedangkan bagian yang dapat digeser bebas, seperti rotor, harus dicetak pada
jarak 0,4 mm.
Magnet dan sensor efek Hall mencetak ke kanan bawah atas celah dengan merancang rongga internal yang tepat di tempat yang tepat, jeda pencetakan dan masukkan perangkat, masukkan ke dalam rakitan, lalu lanjutkan pencetakan.
Ketinggian jeda yang sesuai diberikan pada Tabel 4 di bawah.
Potongan cetakan 3D dapat dikeluarkan dari Makerbot dan dapat dirakit bersama setelah sisa plastik dikeluarkan dari rakit.
Bagian-bagian ini harus disatukan dengan lancar tanpa banyak usaha.
Solenoid solenoid memerlukan pemrosesan solenoid terakhir.
Setiap solenoid dibungkus sekitar 400 kali dengan garis magnet 26gw.
Proses ini dapat dipercepat dengan memutar solenoid pada mata bor.
Pastikan setiap solenoid dikemas dengan arah yang sama sehingga solenoid yang dihasilkan memiliki polaritas yang sama.
Setelah solenoid siap, solenoid harus dimasukkan ke dalam cangkang di bagian atas.
Lem yang kuat dapat digunakan di sini untuk memperkuat sambungan.
Elemen rangkaian harus dihubungkan bersama sesuai dengan diagram skematik berikut.
VCC driver motor L6234 bisa berkisar antara 7 v hingga 42 V, tetapi saya sarankan menjalankan motor tanpa lebih tinggi dari 12ish V.
Program yang ditulis oleh Arduino untuk mengontrol urutan perubahan fasa dapat ditemukan dalam program, yang diadaptasi menurut manual ini.
Peningkatan motor di masa depan dapat dibagi menjadi empat kategori;
Optimalisasi mekanis, peningkatan efisiensi, peningkatan kontrol dan aplikasi.
Langkah pertama dalam pekerjaan di masa depan adalah menguji
kecepatan torsi dan efisiensi motor saat ini.
Pengendalian motor dapat dicapai dengan menggunakan metode perangkat keras daripada metode perangkat lunak, yang akan sangat mengurangi biaya dan skala implementasi.
Berikut adalah penjelasan singkat tentang bagaimana hal ini dapat dicapai-
Ada banyak area di mana desain mekanis motor dapat dioptimalkan.
Solenoid cukup dimasukkan ke bodi utama motor.
Ukuran motor bisa diperkecil secara signifikan.
Ukuran magnet posisi dapat dikurangi secara signifikan untuk mengurangi torsi rotor.
Desain motor dapat diparameterisasi dan dicetak dalam berbagai ukuran berbeda.
Efisiensi motor dapat dioptimalkan dengan memeriksa
karakteristik Kecepatan torsi dalam rentang tegangan yang diberikan.
Jika motor pencetakan 3D yang dioptimalkan sepenuhnya dapat diparameterisasi dan dicetak dalam berbagai ukuran dan peringkat berbeda, jangkauan aplikasinya akan sangat luas.
Ini adalah buku catatan evernote saya dengan banyak artikel dan link yang saya pelajari saat mengerjakan proyek ini.
Sumber penting[1]
Prinsip dasar motor DC -
Padmaraja Yedamale -
Memahami motor DC
