Двигатели постоянного тока есть повсюду.
Они преобразуют электрическую/магнитную энергию, генерируемую проводами, несущими ток в магнитном поле, в движение и появляются в различных электроприборах и приложениях, например g.
Они существуют в небольших вентиляторах, потолочных вентиляторах, очистителях воздуха, сварочных дымоуловителях, квадратных самолетах, небольших вертолетах и других дронах, ручных ручных
вращающихся инструментах, круглых пилах, сверлах, токарных станках, шлифовальных машинах, автомобилях, роботах (
они могут вращать шины или перемещать руки роботов и т. д.),
воздушных насосах для аквариумов, проектах производителей и во многих других областях.
Самый популярный двигатель обычно имеет круглый вал или d-образный вал (т. е
. плоский с одной стороны),
плоский с обеих сторон или зубчатый (т. е
. врезайте шестерню непосредственно в вал или устанавливайте ее на вал).
Примеры этих популярных стилей осей см. на фотографиях.
Хотя двигатель может работать от постоянного и переменного тока, в случае работы General Motors от постоянного и переменного тока в этом руководстве подробно рассматривается только двигатель постоянного тока.
Ток и магнитное идут рука об
руку, потому что без другого невозможно.
Как видно на фото, ток по проводу перемещает стрелку компаса, потому что ток по проводу создает вокруг провода магнитное поле.
Датский физик Ганс Кристиан Остер обнаружил эту связь между электричеством и магнетизмом в 00-х годах. [
Некоторая интересная, но неважная информация: \'O\' в имени, показанном здесь, может использоваться с заглавной датской O (т.е. Ø).
Иногда люди думают о его имени как ørsted].
Магнитные свойства, создаваемые током, протекающим по проводу, слабы.
Если этот провод намотать на онлайн-круг, магнитное поле станет сильнее.
Если эту катушку намотать на ферритовый сердечник, ее магнитное поле станет сильнее.
Если вспомнить о притяжении к полюсным магнитам и отмене подобных полюсов, теорию двигателей постоянного тока понять не так уж и сложно.
Принцип работы двигателя постоянного тока заключается в прохождении тока через полюса ротора, создавая таким образом магнитное поле, на которое влияет другое магнитное поле, притягивающее магнитное поле ротора.
Интересно, что верно обратное.
То есть, когда двигатель вращается, взаимодействие магнитного поля создает напряжение.
Это видно на видео выше.
Включите напряжение шагового двигателя и зажгите светодиод, т.е.
, Где двигатель используется в качестве генератора.
В этом уроке мы обсудим несколько типов двигателей постоянного тока: двигатель постоянного тока непрерывного действия, мотор-редуктор, серводвигатель постоянного тока, двигатель постоянного тока без сердечника, вибрационный двигатель и шаговый двигатель постоянного тока. Хотя существует множество других типов двигателей, они, вероятно, наиболее популярны среди пользователей Arduino.
Двигатель – это устройство, способное передавать движение. е.
Примите меры по нашему проекту.
Вы можете увидеть две мои предыдущие инструкции: «Персональный, портативный, легкий кондиционер: дешевый и эффективный проект DIY», «Изготовление загипнотизированных дисков с использованием Arduino и небольших двигателей постоянного тока».
Они предоставляют примеры двигателей постоянного тока, используемых в проектах Arduino.
В некоторых других проектах Arduino, использующих двигатели, есть «гуманоидный робот на базе Arduino, использующий серводвигатели» от BlackStar Vvek, «Arduino K» Nex Motors от link2-thepast и так далее.
На самом деле, можно найти множество инструкций по использованию Arduino и одного или нескольких двигателей.
К счастью, для двигателя постоянного тока, используемого производителем, нам не нужно слишком заботиться о напряжении (
хотя нам нужно убедиться, что двигатель работает при существующем напряжении) или токе (
хотя нам нужно убедиться, что у нас есть переключатель для управления током двигателя, поскольку ток двигателя обычно больше, чем ток
, доступный от цифровых или аналоговых контактов Arduino).
Основное внимание при выборе двигателя уделяется скорости и крутящему моменту.
Измеряется скорость двигателя, разница в том, что когда мы измеряем скорость автомобиля на милю в час или километр в час, скорость вращения в минуту (об/мин)
или радиан/секундаг.
, 3000 об/мин или 450 рад/сек.
Обратите внимание, что это всего лишь два примера скорости двигателя.
Они не означают, что 3000 об/мин равны 450 рад/сек; это не.
К счастью, можно легко перейти от числа оборотов в минуту к радиан/сек или градус/сек или наоборот.
Скорость обозначается греческой буквой омега.
Второй закон движения сэра Ньютона заключается в том, что сила равна массе, умноженной на ускорение, а сила и ускорение направлены в направлении, хотя масса направлена не в направлении.
Крутящий момент — это «вывернутая мощность».
Ньютон часто используется для обозначения силы (Н).
Когда мы умножаем силу на длину, мы получаем крутящий момент. г. , Ньютон-метры (Нм), Ньютон-сантиметры (Н-см) или унции-дюймы (унции-дюймы).
В двигателе крутящий момент всегда касается окружности с центром на валу I . Э. е.
Он расположен под прямым углом к диаметру.
Символом, обозначающим крутящий момент, является греческая буква тау, τ в нижнем регистре, а частота — английская заглавная буква Т — ниже.
В паспорте двигателя постоянного тока обычно указывается скорость, радиан или градус/секунда.
Крутящий момент обычно представлен в нескольких формах в технических характеристиках (например
, пиковый крутящий момент и крутящий момент на передаче (
подробнее будет представлено позже),
номинальный крутящий момент и т. д.
Техническое описание двигателя постоянного тока обычно очень подробное, и также приводятся другие параметры двигателя.
Следует отметить, что двигатель может иметь одинаковую мощность, но скорость и крутящий момент различаются, поскольку скорость может быть изменена на крутящий момент (
дополнительную информацию об этом см. в мотор-редукторе ниже).
Качество и вес различны.
Хотя в неофициальных разговорах часто обмениваются ими.
Например, на Луне масса Двигатель такой же, как на Земле, но его вес будет другим
Для многих двигателей постоянного тока с непрерывными щетками есть четыре основные части: Ротор (
часть) или якорь (
является неотъемлемой частью сборки основной токовой катушки, которая вращается / вращается
.
Вращающаяся
В технике обмотка
и продолжает генерировать
Если статор сделан из магнита, катушка,
магнитное поле). Магниты магнитного поля остаются на постоянном уровне, хотя их магнитные поля могут со временем уменьшаться.
В двигателе постоянного тока использовалась настоящая медная «щетка», которая поддерживалась пружиной
используемая для создания такого магнитного поля, называется обмоткой возбуждения или катушкой возбуждения.
и прижималась к преобразователю для передачи тока на катушку и поддержания вращения двигателя. Сегодня контакты двигателя постоянного тока
«щетки» к переключателю, но настоящая щетка не является обычным явлением. Хотя настоящие щетки не распространены, эти устройства все еще называются щеточными двигателями
. Щеточные двигатели дешевы и
используется в проекте производителя.
обычно имеют более длительный срок службы, чем оборудование, которое они содержат. По мере изнашивания щетки/контакта могут образовываться искры, и двигатель, по-видимому, находится на подъеме. Как упоминалось ранее, стоимость производства щеточного двигателя невелика и обычно
Однако важно знать, вращаются ли их роторы во втулке или шарикоподшипнике, поскольку втулка имеет более короткий срок службы.
В простом двигателе постоянного тока обмотка подключается к источнику питания постоянного тока для создания магнитного поля.
Однако, когда обмотка движется перпендикулярно магнитному полю статора, момент вращения ротора обычно заставляет его продолжать вращаться. Чтобы преодолеть
этот «дефект», добавляется второй динамический круг, расположенный под прямым углом к первому, так что
магнитное поле статора, прием мощности. В большинстве работающих двигателей постоянного тока (см. прилагаемые фотографии)
часть динамического круга всегда подвергается более высокому магнитному моменту, т.е.
имеется несколько катушек,
которые компенсируют друг друга. Вообще говоря, чем больше намотка катушки
, тем выше сопротивление, тем больше крутящий момент, но тем медленнее скорость. Эти катушки обеспечивают плавное вращение двигателя и всегда создание высокого крутящего момента во всех точках вращения . Ротор соединен с преобразователем,
катушке ротора вращаться непрерывно по мере необходимости. изоляционный зазор между
постоянного тока (
см. прилагаемые фотографии). То есть
который позволяет
контактами, позволяющий подключить проводящий элемент «щетки», в свою очередь, к источнику питания
он обеспечивает простой переключатель
для изменения входа постоянного тока. Преобразователь подключается к
источнику питания постоянного тока через контакт с контактом «щетка» на переключателе. Многие небольшие двигатели постоянного тока используют статор с постоянными магнитами, пример можно
увидеть на прилагаемой фотографии.
Это может произойти одним из двух способов: параллельно (производство шунтирующего двигателя) или непрерывное производство последовательных двигателей. Статор может быть
подключен последовательно или параллельно с источником питания постоянного тока к статору/ротору. Между ротором и статором имеется пространство, позволяющее легко вращать ротор.
двумя двигателями. Большинство
двигателей вращаются, но есть двигатели, в которых вращательное движение преобразуется в линейное движение.
Это пространство называется «воздушным зазором» между
проекте производителя, имеют недостаточную
двигатели\' или \'линейные приводы (хотя привод может получать энергию из источников, отличных от источников постоянного
мощность (FHP), поскольку их мощность составляет менее 1 лошадиной
ротор/статор и катушку,
тока)\' . Большинство двигателей, используемых в
силы. См. изображение разобранного небольшого двигателя постоянного тока здесь.
Два постоянных магнита, составляющие статор,
можно легко
с помощью аналоговых или цифровых контактов Arduino. Это ограничение не является проблемой при
, чем максимальный 40 мА, 20 мА обеспечивается
увидеть на дополнительных фотографиях двигателя. Двигатели постоянного тока обычно требуют лучшего тока
двигателя. между эмиттером
и базой не должно превышать 6. Поэтому
использовании светодиода, но проблема при использовании двигателя постоянного тока. Чтобы преодолеть это ограничение, здесь были
использованы транзисторы 2N2222, которые стоят менее 0,20 доллара США каждый . Они работают как переключатели, и
в представленном здесь проекте 2N2222 может легко включать и выключать необходимый ток
обязательно поддерживайте напряжение ниже этого максимума, иначе вы рискуете повредить транзистор. На прилагаемом изображении указана более низкая цена в упаковке 2N2222-92, а не в оригинальной упаковке metal18. В этой конфигурации 2N2222/
и тока от базы к эмиттеру, от коллектора к эмиттеру, не более.
использование для обеспечения максимально приемлемого напряжения
Другой вариант - МОП-транзистор. Мы
2N2222A также называется P2N2222 или pn222222.
также можем использовать механические устройства, такие как реле, или, если
, может работать при температуре
.
вам не нужно управлять простым переключателем от Arduino. Если вам нужно иметь дело с большей мощностью,
то 2N2222 может безопасно рассеиваться, и транзистор TIP120, который дополняется Дарлингтоном
до 5 А при правильном нагреве.
a-220 в корпусе N-канал
RFP30N06LE ( P30NO6LE
, P30N06)
Когда дренажный фланец МОП-транзистора правильно подключен к металлическому радиатору, МОП-транзистор может выдерживать ток выше 30 А. Этот N-
канальный МОП-транзистор может управляться от Arduino и полезен для больших двигателей постоянного тока.
Более высокий ток течет между выводами коллектора и передатчика 2n2222 и контролируется базой и передатчиком.
Для этого pnp-транзистора, когда вывод базы настроен на включение транзистора, как в этом проекте, транзисторный переключатель позволяет току, протекающему между выводами коллектора и эмиттера 2N2222, превышать ток между его базой и эмиттером.
Диод 1N4001 размещается на двух выводах двигателя, и линия на диоде обращена к положительному напряжению
, поэтому ток через него обычно отсутствует. он
используется в качестве противовозбуждающего диода, чтобы обеспечить путь для энергии, генерируемой магнитным полем аварии двигателя, когда питание отключено.
Если вы не знаете положение диода, его трудно разместить неправильно, как будто такая настройка приведет к перенаправлению тока на двигатель, и двигатель не будет вращаться.
Хотя это может произойти только в течение нескольких микросекунд, он может создавать довольно высокое напряжение в диапазоне напряжений 100 вольт, достаточное для того, чтобы его можно было использовать. Повредите транзистор.
Принцип работы всех двигателей постоянного тока в основном аналогичен.
Поэтому при использовании их с Arduino, транзистором, BJP, MOSFET или реле и т. д.
Нужен переключатель, который может выдерживать дополнительный ток, требуемый двигателем, и может быть
добавлен пользователем. используется для питания двигателя непрерывного действия
, используемого
в следующем эскизе.
В начале функции цикла эскиза двигатель постоянного тока включается на 5 секунд (
5000 мс). На двигатель подается
очень высокий сигнал, например
, 5 В. [
Использованный здесь двигатель меньше тока, обеспечиваемого источником питания Arduino 5 В.
Однако, если вы используете больший ток двигателя, вам понадобится источник питания, отдельный от питания, доступного на Arduino).
до полной остановки с помощью цифрового контакта 6, который может обрабатывать сигналы широтно-импульсной модуляции (ШИМ).
Здесь двигатель вращается в одном направлении.
Используйте сигнал ШИМ, начиная с 255, чтобы замедлить скорость двигателя и уменьшать ее с шагом 3, пока она не достигнет 0.
Использование ШИМ позволяет моделировать напряжение от 0 до 5 В.
В какой-то момент аналоговое напряжение на двигателе становится слишком низким для вращения двигателя
, рабочий цикл ШИМ слишком мал для активации двигателя.
В этом примере примерная точка — когда рабочий цикл достигает 30.
В этот момент на эскизе светодиод выключен, поскольку двигатель не вращается.
Здесь прикреплен пропеллер, а не скрученный провод, поскольку он позволяет нам легко увидеть его действие при балансировке вращения двигателя, поскольку он обеспечивает лучший баланс двигателя, чем асимметричный провод.
Однако, если у вас нет пропеллера, скрученный провод даст соответствующие результаты.
Однако, если у вас есть только один провод, который не может быть сбалансирован с обеих сторон. вала, вам, вероятно, следует прочитать вторую часть этого руководства, в которой описаны этапы работы вибрационного двигателя. Несбалансированная нагрузка на двигатель может вызвать вибрацию двигателя. Красный светодиод (
виден на видео)
При скорости двигателя он включается и тухнет до полного выключения.
Это делается в 30 строках кода, и его можно увидеть здесь
полностью в письменном виде, загрузив текстовый файл. ----------Эскиз ----------
/ Запустите двигатель на полной скорости, а затем постепенно уменьшайте скорость двигателя
/ Затухание светодиода в соответствии со скоростью двигателя = 6;
Intled pin = 10
;
Int Delay2 = 50; void setup(){pinMode(
Output); pinMode(ledPin, }voidloop(){)
; /Цифровая запись для задержки2/1000 секунд (ledPin, HIGH
); digitalWrite( MotorInputPin, high); задержка( delay2); /
Непрерывное замедление двигателя (int i = 255; i >= 1; i = i -2) {
(
I )
AnalogWrite
; /Задержка между изменениями скорости двигателя 3/1000 секунд (delay3 }
/Pause Delay); 2/1000 секунды (задержка2);
H-мост не упомянут, введение двигателя постоянного тока не будет полным.
Теория моста H проста и понятна.
Свое название он получил от конфигурации его основных компонентов: 4 переключающих элемента и двигателя постоянного тока, который может быть записан заглавными буквами \'h\' (
Если
остаются включенными, ток течет в одном направлении от двигателя к земле. Если S2 и S3 выключены, когда S1 и S4 включены, ток течет от двигателя к земле в противоположном направлении. (
а S2 и S3
см. выше) ,
На рисунке здесь показан переключающий элемент, который действует как постоянный переключатель. e.
Обратите
внимание, что эти переключатели должны быть отключены определенным образом.
Например, если переключатель выключен одновременно с S1 и S3 или S2 и землей).
Выключение S1 и S2 не имеет никакого эффекта, когда S3 и S4 остаются включенными, поскольку S1 и S2 подключены к одному и тому же положительному напряжению и, следовательно, ток не течет.
Если мы выключим S3 и S4, оставляя S1 и S2 открытыми, ситуация аналогичная, и в этом случае оба
S3 и S4 подключаются к земле. Если ток не отключается через двигатель, например, переключателем S1 и S2, S3 и S4 включаются, и наоборот, двигатель включится. Переключающий элемент также может быть реле, другим
таким как биполярный переходной транзистор (BJT)
или металлооксидно-полупроводниковый полевой транзистор (MOSFET). В
механическим элементом или полупроводниковым устройством,
гексетов является то, что они могут переключать
большинстве современных H-мостов переключающий элемент представляет собой твердотельное устройство, обычно МОП-транзистор.
Это делается
ток на большую нагрузку, при этом для его включения требуется лишь небольшое количество тока. На практике диод размещается на каждом переключающем элементе, и линия на диоде обращена к положительному напряжению.
По сравнению с BJT преимуществом
и ток,
, когда, например, после запуска двигателя все переключатели включены,
генерируемый двигателем, имеет путь прохождения из-за разрушения магнитного поля. IC L298, показанная выше. Если вы используете модуль H-моста с собственным эскизом Arduino, возможно, будет хорошей идеей включить все переключающие элементы перед изменением направления, поскольку это гарантирует, что короткое замыкание не возникнет даже временно.
Существуют H-мосты для силовых инверторов, роботов, контроллеров двигателей и т. д
. Они часто используются для управления шаговыми двигателями постоянного тока, как правило, работают со скоростью 1000 об/мин (редукторные двигатели обычно используются
)
Меньше 1000 ,
для уменьшения числа оборотов). ( скорости
, тем медленнее вы будете
и легко найти мотор-редуктор со скоростью меньше
им трудно не понравиться. часы должны обеспечивать вращение на низкой скорости.Например
100. Как следует из названия, они используют комбинацию шестерен для замедления зубчатой передачи. Вообще говоря, чем больше вы снижаете скорость
. Скорость, форма и размер мотор-редуктора постоянного тока
, второй.Стрелка
вращается только со скоростью 1 об/мин.Другим
примером является шина в автомобиле-роботе, которая также должна вращаться с относительно медленной скоростью.В то время как основной двигатель в мотор-редукторе может вращаться со скоростью более 1000 об/мин, замедляющий механизм
вращению выходного сигнала быть намного медленнее.
позволяет
Фактически, крутящий момент увеличивается при замедлении скорости.
Чем выше ток, тем выше крутящий момент.
Редукторные двигатели используются в автомобилях, часах, электрических дрелях, кухонных миксерах и промышленном оборудовании, таком как краны, домкраты, лебедки, конвейерные ленты.
Они могут менять направление вращения.
Просто поменяйте провод на двигатель.)
Вращайте на разных скоростях и быстро останавливайтесь .
Например, в роботах.
Предупреждение: попытки запустить двигатель выше или ниже диапазона напряжения могут привести к его
повреждению. и если прикосновение кажется горячим, напряжение может быть слишком высоким.
Редукторные двигатели обычно не совпадают с центром основного двигателя, обеспечивая место для шестерен, но не всегда (см. Фотографии). По мере увеличения
двигателя обычно увеличивается (
см. Прилагаемое видео). Чем
напряжения скорость
напряжение, тем быстрее вращается мотор-редуктор.
выше
Второе видео показывает низкую скорость, которая может возникнуть при использовании мотор-редуктора, даже если есть небольшие изменения входного напряжения.
Последнее видео показывает, что мотор-редуктор на 12 В работает при напряжении менее 12 В, поэтому он работает немного медленнее, чем при полном напряжении 12 В.
Если вы уже достигли этого момента, поздравляю вас.
Теперь вы имеете базовое представление о некоторых ключевых элементах двигателя постоянного тока, рассмотренных в этом разделе. руководство, вы можете продолжить, прочитав вторую часть, что может быть
очевидно
, хотя это руководство разделено на три части, просто «поцарапало поверхность двигателя постоянного тока».
Каждый двигатель, описанный здесь, может иметь свою собственную
часть руководства или, возможно, весь учебник.
Если у вас есть какие-либо комментарии, предложения или вопросы по этой части руководства, пожалуйста, оставьте свои комментарии ниже, если у вас есть какие-либо идеи или вопросы, связанные с двигателями постоянного тока, которые не рассматриваются в этом руководстве, или у вас есть
улучшить это руководство. или другие части руководства,
какие-либо предложения о том, как я могу
я рад услышать ваше мнение. Вы можете связаться со мной по адресу transiintbox @ gmail. com (чтобы связаться со мной, замените второе слово «I» на «e».)
