Động cơ DC có ở khắp mọi nơi.
Chúng chuyển đổi năng lượng điện/từ được tạo ra bởi các dây dẫn dòng điện trong từ trường thành chuyển động và xuất hiện trong các thiết bị và ứng dụng điện khác nhau, EG g.
Chúng tồn tại trong quạt nhỏ, quạt trần, máy lọc không khí, bẫy khói hàn, máy bay vuông, máy bay trực thăng nhỏ và máy bay không người lái khác,
dụng cụ quay cầm tay thủ công, cưa tròn, mũi khoan, máy tiện, máy chà nhám, ô tô, robot (
Chúng có thể xoay lốp hoặc di chuyển cánh tay robot, v.v.)
Máy bơm không khí bể cá, dự án của nhà sản xuất và nhiều lĩnh vực khác.
Động cơ thông dụng nhất thường có trục tròn, hoặc hình \'d \' (tức là
dẹt một bên)
phẳng hai bên, hoặc bánh răng (tức là
làm bánh răng cắt trực tiếp vào trục hoặc lắp vào trục).
Để biết ví dụ về các kiểu trục phổ biến này, hãy xem ảnh.
Mặc dù động cơ có thể chạy từ DC, AC, nhưng trong trường hợp chạy General Motors từ DC và AC, hướng dẫn này chỉ thảo luận chi tiết về động cơ DC.
Dòng điện và từ tính luôn song hành với nhau
- Vì không thể thiếu cái khác.
Như có thể thấy từ bức ảnh, dòng điện qua dây làm kim la bàn di chuyển, đó là do dòng điện qua dây tạo ra một từ trường xung quanh dây.
Nhà vật lý người Đan Mạch Hans Christian Oster đã phát hiện ra mối liên hệ này giữa điện và từ vào năm 00. [
Một số thông tin thú vị nhưng không quan trọng: \'O\' trong tên hiển thị ở đây có thể được sử dụng bằng chữ O viết hoa trong tiếng Đan Mạch (tức là Ø)
Đôi khi người ta nghĩ tên của anh ấy là ø rsted].
Tính chất từ được tạo ra bởi dòng điện chạy qua dây rất yếu.
Nếu dây này được quấn trong vòng tròn trực tuyến thì từ trường sẽ mạnh hơn.
Nếu cuộn dây này được quấn quanh lõi cơ thể ferrite, từ trường của nó sẽ trở nên mạnh hơn.
Nếu chúng ta nhớ lại lực hút của nam châm cực và sự loại bỏ các cực tương tự thì lý thuyết về động cơ DC không quá khó hiểu.
Nguyên lý làm việc của Động cơ DC là làm cho dòng điện chạy qua các cực của rôto từ đó tạo ra một từ trường, từ trường này chịu tác dụng của một từ trường khác hút từ trường rôto.
Điều thú vị là điều ngược lại mới đúng.
Nghĩa là khi động cơ quay, sự tương tác của từ trường sẽ tạo ra điện áp.
Bạn có thể thấy điều này trong video ở trên
Bật điện áp của động cơ bước và làm sáng đèn LED, I. e.
, Trong đó động cơ được sử dụng làm máy phát điện.
Trong hướng dẫn này, chúng ta sẽ thảo luận về một số loại động cơ DC: động cơ DC liên tục, động cơ hộp số, động cơ servo DC, động cơ DC không lõi, động cơ rung và động cơ bước DC, mặc dù có nhiều loại động cơ khác nhưng đây có lẽ là những loại phổ biến nhất đối với người dùng Arduino.
Động cơ là thiết bị có khả năng truyền chuyển động. đ.
Hãy hành động với dự án của chúng tôi
Bạn có thể xem hai hướng dẫn trước đây của tôi: \'điều hòa không khí cá nhân, di động, nhẹ: một dự án DIY rẻ và hiệu quả\', \'tạo đĩa thôi miên bằng cách sử dụng Arduino và động cơ DC nhỏ \'.
Họ cung cấp các ví dụ về động cơ DC được sử dụng trong các dự án Arduino.
Một số dự án Arduino sử dụng động cơ khác có \'Robot hình người dựa trên Arduino sử dụng động cơ servo\', của link2-thepast\'Arduino K'Nex Motors\', v.v.
Trên thực tế, có thể tìm thấy nhiều hướng dẫn sử dụng Arduino và một hoặc nhiều động cơ.
May mắn thay, đối với động cơ DC được nhà sản xuất sử dụng, chúng ta không cần quan tâm quá nhiều đến điện áp (
Mặc dù chúng ta cần đảm bảo rằng động cơ hoạt động dưới điện áp hiện có) hoặc dòng điện (
Mặc dù chúng ta cần đảm bảo rằng chúng ta có một công tắc để xử lý dòng điện của động cơ, vì dòng điện của động cơ thường lớn hơn dòng điện có sẵn
, từ chân kỹ thuật số hoặc chân analog của Arduino).
Trọng tâm chính của chúng tôi về động cơ là tốc độ và mô-men xoắn.
Tốc độ của động cơ được đo, sự khác biệt là khi chúng ta đo tốc độ của ô tô ở một dặm một giờ hoặc một km một giờ, tốc độ quay mỗi phút (RPM)
Hoặc radian/giâyg.
, 3.000 vòng/phút hoặc 450 rad/giây.
Lưu ý rằng đây chỉ là hai ví dụ về tốc độ động cơ.
Chúng không có nghĩa là 3.000 vòng/phút bằng 450 rad/giây; không phải vậy.
May mắn thay, thật dễ dàng để ẩn từ RPM sang radian/giây hoặc độ/SEC hoặc ngược lại.
Tốc độ được biểu thị bằng chữ cái Hy Lạp omega.
Định luật thứ hai về chuyển động của Ngài Newton là lực bằng khối lượng nhân với gia tốc, lực và gia tốc cùng hướng, mặc dù khối lượng không cùng hướng.
Mô-men xoắn là \'xoắn/chuyển nguồn \'.
Newton thường được dùng cho lực (N)
Khi ta nhân lực với chiều dài, ta sẽ có mô men xoắn. g. , Newton-mét (Nm), Newton-centimet (N-cm), hoặc ounce-inch (oz-in).
Trong động cơ, mômen quay luôn tiếp xúc với đường tròn tâm trục I . E. e.
Nó vuông góc với đường kính.
Ký hiệu biểu thị mô-men xoắn là chữ cái Hy Lạp tau, τ viết thường và tần số của chữ cái in hoa tiếng Anh T thấp hơn.
Bảng dữ liệu của động cơ DC thường cung cấp tốc độ, Radian hoặc độ/giây.
Mô-men xoắn thường được trình bày dưới nhiều dạng trong bảng dữ liệu (ví dụ
như mô-men xoắn cực đại và mô-men xoắn bánh răng (
Sẽ giới thiệu thêm sau)
Mô-men xoắn định mức, v.v.
Bảng dữ liệu động cơ DC thường rất đầy đủ và các thông số động cơ khác cũng được cung cấp. Cần lưu ý rằng động cơ có thể có cùng công suất, nhưng tốc độ
mô-men xoắn khác nhau vì tốc độ có
mô-men xoắn (Để biết thêm thông tin về điều này, hãy xem
và
thể thay đổi thành
Chất lượng và trọng lượng là khác nhau. Mặc dù thường
động cơ bánh răng bên dưới
) .
được trao đổi trong các cuộc trò chuyện không chính thức
. Ví dụ, trên mặt trăng, khối lượng của một động cơ giống như trên Trái đất, nhưng trọng lượng của nó sẽ khác nhau.
Có bốn bộ phận chính
cho nhiều động cơ DC chổi than
liên tục. Rôto (Bộ phận quay) hoặc phần ứng (Trong kỹ thuật, cuộn dây
là một bộ phận không thể thiếu trong bộ phận của cuộn dây chính có chức năng quay/quay và tiếp tục tạo ra từ trường) Ở đây, rôto giống như stato e. Chúng đều là
bộ phận
Nam châm
quay của tâm. nam châm vĩnh cửu, nó thường được chia thành hai phần). Nếu vậy, nam châm stato là nam châm trường.
từ trường đáng tin cậy vì từ trường duy trì ở mức không đổi, mặc dù từ trường
của chúng có thể giảm theo thời gian. Nam châm vĩnh cửu được tìm thấy trong nhiều Động cơ chổi than.
stato được làm bằng nam châm, thì cuộn dây được sử dụng để tạo ra từ trường như vậy được gọi là cuộn dây từ trường hoặc cuộn dây từ trường. \'chổi\'
Nếu
được đỡ bằng lò xo và ấn vào bộ chuyển đổi để
truyền dòng điện đến cuộn dây và giữ cho động cơ quay. Ngày nay, các tiếp điểm của động cơ DC \'chổi\' với bộ chuyển đổi, nhưng chổi than thực tế không phổ biến. Mặc dù
chổi than thực tế không phổ biến nhưng các thiết bị này vẫn được gọi là động cơ chổi than rẻ tiền và thường
có tuổi thọ dài hơn thiết bị chứa trong đó. hao mòn và
động cơ dường như đang tăng lên. Như đã đề cập trước đó,
chi phí sản xuất của Động cơ chổi than thấp và thường được sử dụng cho dự án của nhà
rôto của chúng có quay trong ống lót hay ổ bi hay
không, vì ống lót có tuổi thọ làm việc ngắn hơn trong hướng dẫn này.
sản xuất. Tuy nhiên, điều quan trọng là phải biết liệu
trực giao với stato, e.
, Ở góc vuông với từ trường stato, hầu như không có mô-men xoắn. Động lượng của rôto thường đẩy nó tiếp tục quay. Để khắc phục \'khuyết điểm\' này, một vòng tròn động thứ hai vuông góc với vòng tròn
đầu tiên được thêm vào, do đó một phần của vòng tròn động luôn tiếp xúc
. ( Xem ảnh đính
cuộn dây bù trừ cho nhau. Nói chung, cuộn dây
với mô-men từ cao hơn, E. e
càng quấn thì điện trở càng cao, mô-men xoắn càng lớn nhưng tốc độ càng chậm. Những cuộn dây này đảm bảo động cơ quay
kèm) Có một số
trơn tru và luôn tạo ra mô-men xoắn cao ở tất cả các điểm quay. Rôto được nối với bộ
Xem ảnh đính kèm).
chuyển đổi, đây là bộ phận cho phép cuộn dây rôto quay liên tục khi cần thiết để thay đổi cực tính.
được kết nối lần lượt với nguồn điện DC (
Tức là, nó cung cấp một công tắc đơn giản để thay đổi đầu vào DC. Bộ chuyển
đổi được kết nối với nguồn điện DC thông qua tiếp điểm với
có thể xem ví dụ trong ảnh đính kèm.
tiếp điểm \'bàn chải\ ' trên bộ đổi điện. Nhiều động cơ DC nhỏ sử dụng stato nam châm vĩnh cửu,
Hoặc sản xuất liên tục các động cơ nối tiếp.
Stator có thể được nối nối tiếp hoặc song song với nguồn điện DC đến stator/rotor.
Có một khoảng trống giữa rôto và stato để rôto có thể quay dễ dàng. Khoảng không gian này được
động cơ)
Hầu hết các động cơ đều quay, nhưng có những Động cơ trong đó chuyển động
gọi là \'khe hở không khí\' giữa hai \' .
quay được chuyển thành chuyển động tuyến tính. Các thiết bị này được gọi là \'động cơ tuyến tính\' hoặc \'
(
Mặc dù bộ truyền động
bộ truyền động tuyến tính
có thể lấy năng lượng). từ các nguồn khác ngoài
DC)\'. Hầu hết các động cơ
của động cơ DC liên tục nhỏ được
được sử dụng trong dự án của nhà sản xuất đều có công suất thấp (FHP) Bởi vì chúng có công suất nhỏ hơn 1 mã lực. Xem hình ảnh
tháo rời tại đây. Hai nam châm vĩnh cửu tạo nên stato, rôto/stator và cuộn dây có thể dễ dàng nhìn thấy trong các ảnh bổ sung của động cơ. Động
cơ DC liên tục thường
yêu cầu dòng điện tốt hơn mức tối đa 40ma, 20ma được cung cấp khi sử dụng chân Arduino analog hoặc kỹ thuật số. Hạn chế này không
0,20
có giá dưới
phải là vấn đề khi sử dụng LED, nhưng có một vấn đề khi sử dụng động cơ DC. Để khắc phục hạn chế này, các bóng bán dẫn 2N2222 đã được sử dụng ở đây,
USD
mỗi bóng. Chúng hoạt động như một công tắc và trong dự án được trình bày ở đây,
Hình
ảnh đính kèm
2N2222 có thể dễ dàng bật và tắt dòng điện động cơ cần thiết, ví dụ: Bảng dữ liệu lưu ý rằng điện áp tối đa giữa bộ phát và đế không được vượt quá 6. Vì vậy, hãy đảm bảo giữ điện áp của bạn dưới mức tối đa này. có nguy cơ làm hỏng bóng bán dẫn.
có giá thấp hơn trong bao bì
Trong cấu hình này, 2N2222/ 2N2222A còn được gọi là
2N2222-92
P2N2222 hoặc pn222222. Điều
, không phải gói metal18 gốc.
quan trọng là phải kiểm tra bảng dữ liệu để biết phiên bản cụ thể của bóng bán dẫn
còn nữa. MOSFET.
này mà bạn đang sử dụng để đảm bảo mức điện áp và dòng điện tối đa có thể chấp nhận được từ đế đến bộ phát, bộ thu đến bộ phát, không
Chúng ta cũng có thể sử dụng các thiết bị cơ khí như rơle hoặc nếu
bạn không cần điều khiển một công tắc đơn giản từ Arduino. Nếu bạn cần xử lý nhiều năng lượng hơn thì
2N2222 có thể tiêu hao một cách an toàn và bóng bán dẫn TIP120 mà Darlington bổ sung sẽ hoạt động ở nhiệt độ lên đến 5A nếu được làm nóng đúng cách. Khi mặt bích thoát nước của MOSFET được
kết nối đúng cách với bộ tản nhiệt kim loại, MOSFET có thể xử lý dòng điện trên
30 ampe. MOSFET kênh N này có thể được điều khiển từ Arduino và rất hữu ích cho các động cơ DC lớn. Dòng điện cao hơn chạy giữa các chân bộ thu và bộ phát của 2n2222 và được
điều khiển bởi các chân đế và bộ phát. Đối
với bóng bán dẫn pnp này, khi chân đế được đặt để bật bóng bán dẫn, như trong dự án này, công
cho phép dòng điện chạy giữa bộ thu .
tắc bóng bán dẫn
và các chân phát của 2N2222 lớn hơn dòng điện giữa đế
và bộ phát của nó. Một diode 1N4001 được đặt trên hai chân của động cơ và đường dây trên diode hướng về phía điện áp dương. Nó được đặt theo
nếu
vì
hướng ngược lại với dòng điện bình thường, do đó, thường không có dòng điện chạy qua nó làm một diode chống kích thích để cung cấp đường dẫn cho năng lượng do từ trường tạo ra khi mất điện. không biết vị trí của diode, rất khó để đặt nó không chính xác,
hình
cấu
nó như thế này sẽ chuyển hướng dòng điện đến động
quay. Mặc dù điều này chỉ có thể xảy ra trong vài micro giây, nhưng nó có thể tạo ra điện áp khá cao trên phạm vi điện áp 100 volt, đủ
cơ và động cơ sẽ không
để làm hỏng bóng bán dẫn. Cách hoạt động của tất cả các động cơ DC về cơ bản
có thể được thêm vào bởi người dùng- Điốt chống kích thích. May mắn thay, chân 5 v của Arduino có thể được cung cấp từ USB với giá khoảng cucma, và nếu sử dụng Jack
là tương tự nhau. động cơ và
nhiều hơn, có thể lên đến cucma.
5
xô, có thể cung cấp
v, được gửi đến động cơ. [ Động cơ được sử dụng ở đây nhỏ hơn dòng điện được cung cấp bởi nguồn điện Arduino 5 v.
Tuy nhiên, nếu bạn đang sử dụng dòng điện động cơ lớn hơn,
bạn sẽ cần một nguồn điện tách biệt với nguồn điện có sẵn trên Arduino. ] Sau 5 giây hoạt động của động cơ, hãy giảm dần đến mức dừng hoàn toàn bằng cách sử dụng chân số 6, có thể xử lý các tín hiệu điều chế độ rộng xung (PWM
) .
và giảm dần theo mức 3 cho đến
khi đạt đến 0. Việc sử dụng PLC cho phép chúng ta mô phỏng điện áp trong khoảng từ 0 đến 5 v. Tại một số thời điểm ,
điện áp tương tự đến động cơ quá thấp để quay động cơ, chu kỳ nhiệm vụ của động cơ quá thấp để
hoạt động cơ. hoạt động
của nó khi cân bằng chuyển động
quay của động cơ, vì nó mang lại sự cân bằng cho động cơ tốt hơn so với dây
kích
không đối xứng. Tuy nhiên, nếu bạn không có chân
vịt, dây xoắn sẽ tạo ra các kết quả phù hợp. Tuy nhiên, nếu bạn chỉ có một dây không thể cân bằng ở cả hai bên trục
, có lẽ bạn nên đọc phần thứ hai của
, tải
của động cơ rung
trong
đó có các bước
hướng dẫn này,
không cân bằng trên động cơ có thể
và tắt hoàn toàn.
khiến động cơ rung. được bật
Điều này được thực hiện trong 30 dòng mã và có thể xem tại đây. Để xem bản phác thảo
hoàn chỉnh bằng văn bản, hãy tải xuống
. /Làm mờ đèn LED theo tốc độ của động cơ
tệp văn bản. ----------Sketch---------- /Chạy động cơ ở tốc độ tối đa và sau đó giảm tốc độ của động cơ liên tục
= 6; Int delay2 = 5000; Int delay3 = 50; pinMode(ledPin, OUTPUT); }void loop(){ /Ghi kỹ thuật số cho độ trễ2/1000 giây (ledPin, HIGH); digitalWrite( MotorInputPin, high); độ trễ (
delay2);
/Động cơ giảm tốc liên tục (int i = 255; i >= 1; i = i -2){ analogWrite(ledPin, i); /
về động cơ DC sẽ
Tạm dừng độ trễ 2/1000 giây (delay2); } Nếu không đề cập đến cầu H, phần giới thiệu
. Lý thuyết đằng sau cầu H
không hoàn chỉnh
rất đơn giản và dễ hiểu. Nó lấy tên từ cấu hình của các thành phần chính của nó: 4 phần tử chuyển mạch và
một động cơ DC, có thể viết hoa \'h \'( Xem ở trên). nối đất thì hoạt động của nó rất đơn giản. Nếu S2 và S3 bị tắt khi S1 và S4 được bật, dòng điện sẽ chạy từ
động cơ xuống đất theo hướng ngược lại. Hình minh họa ở đây cho thấy
. e.
phần tử chuyển mạch hoạt động như một hằng số trên Công tắc
Lưu ý rằng các công tắc này cần được tắt theo cách cụ thể. nối đất. Việc tắt S1 và S2 không có bất kỳ tác dụng nào khi S3 và S4 vẫn bật, vì S1 và S2 được kết nối với cùng một điện áp dương và do đó không có dòng điện chạy qua
. Nếu chúng ta tắt S3 và S4 trong khi vẫn giữ S1 và S2 mở, thì tình huống tương
tự , trong trường hợp
đó cả S3 và S4 đều được nối đất.
Nếu dòng điện không được tắt qua động cơ, chẳng hạn như công tắc
S1 và S2, thì S3 và S4 đều được bật và ngược lại, động cơ sẽ dừng lại. Phần tử chuyển mạch cũng có thể là một rơle, một phần tử cơ khí khác
hoặc một thiết bị trạng thái rắn
, chẳng hạn như bóng bán dẫn tiếp giáp lưỡng cực (BJT), hoặc bóng bán dẫn hiệu ứng trường bán dẫn oxit kim loại
các cầu H hiện đại, phần tử chuyển mạch là một thiết bị trạng thái rắn, thường là mosfet.
(MOSFET). Trong hầu hết
diode được đặt trên mỗi phần tử chuyển mạch
và đường dây trên diode hướng về phía điện áp dương. Điều này được thực hiện
khi ví dụ: Sau khi động cơ chạy,
riêng mình, bạn nên bật tất cả các phần tử chuyển mạch trước khi thay đổi hướng,
tất cả các công tắc được bật và dòng điện do động cơ tạo ra có đường đi do sự cố từ trường. Nếu bạn sử dụng mô-đun cầu H với bản phác thảo Arduino của
vì điều này sẽ đảm bảo rằng không có hiện tượng đoản mạch
cơ
răng có tốc độ dưới 100.
động
dù chỉ là tạm thời. Có cầu H cho bộ biến tần, robot, bộ điều khiển động cơ, v.v. Chúng thường được sử dụng để điều khiển động cơ bước. Hầu hết các động cơ DC liên tục thường hoạt động ở tốc độ 1.000 vòng/phút (RPM).
bánh
để làm chậm bộ truyền động bánh răng.
họ sử dụng tổ hợp bánh răng
Đúng như tên gọi,
Nói chung, bạn càng giảm tốc độ, hình dạng và kích thước của
động cơ bánh răng DC rất đa dạng. Một ví dụ điển hình về sự cần thiết của động cơ bánh răng là đồng hồ, chẳng hạn như động cơ trong đồng hồ cần cung cấp
vòng
quay ở tốc độ thấp.
quay với tốc độ tương đối chậm.
Một ví dụ khác là lốp xe trong ô tô robot cũng
phải
Trong khi động cơ chính trong động cơ bánh răng có thể quay với tốc độ hơn 1.000 vòng/phút thì bánh
răng giảm tốc cho phép quay đầu ra chậm hơn nhiều. máy khoan điện, máy trộn nhà bếp và các thiết bị
hướng. Chỉ cần đổi dây dẫn sang động cơ) Quay ở các tốc độ khác nhau và dừng nhanh. Chúng thường thấy ở
robot. g., ô tô robot. Cảnh báo:
công nghiệp như cần cẩu, kích, tời, băng tải. Chúng có thể đổi
cố gắng chạy
động cơ trên hoặc dưới dải điện áp
có thể làm hỏng động cơ. Điện áp có thể quá thấp nếu động cơ không quay và nếu chạm vào
, điện áp thường có thể được xác định là do trục quay của chúng. thường không thẳng hàng với tâm
phải lúc nào cũng vậy (Xem ảnh). Khi điện áp tăng, tốc độ của động cơ
của động cơ chính, nhưng không
thường tăng (Xem video đính kèm). Một trong những video hiển thị ở đây là dải điện áp từ 2-17 volt. Điện áp càng cao thì điện áp đầu tiên
sẽ quay từ thấp đến cao rồi trở lại thấp. Video cuối cùng là. rằng động cơ bánh răng 12 v chạy ở mức dưới 12 v, do đó nó chạy chậm hơn một chút so với khi nó đầy 12 v .
chính
số thành phần
Nếu bạn đã đến thời điểm này, xin chúc mừng bạn. Bây giờ, bạn đã hiểu cơ bản về một
của động cơ DC được đề cập trong phần này. Tôi hy vọng bạn thấy phần đầu tiên của sổ tay này thú vị và có giá trị. \'làm xước bề mặt của
Động cơ DC \'. Mỗi động cơ được đề cập ở đây có thể có thêm Phần hướng dẫn riêng hoặc có thể là toàn bộ sách giáo khoa.
Nếu bạn có bất kỳ nhận xét, đề xuất hoặc câu hỏi nào về phần này của hướng dẫn, vui lòng thêm nhận xét của bạn bên dưới. Nếu bạn có bất kỳ ý tưởng hoặc câu hỏi nào liên quan đến động cơ DC chưa được đề cập trong hướng dẫn này hoặc có bất kỳ đề xuất nào về cách tôi có thể cải thiện hướng dẫn này hoặc các phần khác của hướng dẫn, bạn có thể liên hệ với tôi theo địa chỉ transiintbox @ gmail. ( Vui lòng thay thế \'I\' thứ hai bằng \'e\' để liên hệ với tôi. Cảm ơn bạn. )
