Động cơ DC có ở khắp mọi nơi.
Chúng chuyển đổi năng lượng điện/từ được tạo ra bởi các dây mang 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 động cơ 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 tiền 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 khác sử dụng động cơ có \'Robot hình người dựa trên Arduino sử dụng động cơ servo\' của BlackStar Vvek\', \'Arduino K'Nex Motors\' của link2-thepast', 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 được 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 thể thay đổi thành mô-men xoắn (
Để biết thêm thông tin về điều này, hãy xem động cơ
và
thường được trao đổi trong các cuộc trò chuyện không chính thức. Ví dụ: trên mặt
Chất lượng và trọng lượng là khác nhau. Mặc dù
bánh răng bên dưới
) .
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.
của tâm. nam châm vĩnh cửu, nó thường được chia thành hai phần
Chúng đều là bộ phận quay
trường
). Nếu vậy, nam châm stato là nam châm trường. Nam châm từ trường đáng tin cậy vì từ
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. Nếu stato được làm bằng nam châm, 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\' được đỡ bằng lò xo và ấn vào bộ chuyển đổi để truyền
dòng điện đến cuộn dây và giữ cho động cơ quay.
thực tế không phổ biến. Mặc dù chổi than thực tế
Ngày nay, các tiếp điểm của động cơ DC \'chổi\' với bộ chuyển đổi, nhưng chổi than
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
không phổ biến nhưng các thiết bị này
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 sản xuất.
Tuy nhiên, điều quan trọng là phải biết liệu 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. 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 với mômen từ cao hơn, E. e.
(
dây
càng
Xem ảnh đính kèm) Nói chung, cuộn
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 trơn tru và luôn tạo ra mô-men xoắn cao ở tất cả các điểm quay.
Rôto được nối với bộ 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 (
Xem ảnh đính kèm).
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 tiếp điểm \'bàn chải\' trên bộ đổi điện.
Nhiều động cơ DC nhỏ sử dụng stato nam châm vĩnh cửu, có thể xem ví dụ trong ảnh đính kèm. động cơ)
nối tiếp. Stator
có thể được
khe hở không khí
Hoặc sản xuất liên tục các động cơ
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 gọi là \'
\' giữa hai động cơ \'.
Hầu hết các động cơ đều quay, nhưng có những Động cơ trong đó chuyển động quay được chuyển thành chuyển động tuyến tính.
Các thiết bị này được gọi là \'động cơ tuyến tính\' hoặc \'bộ truyền động tuyến tính (
Mặc dù bộ truyền động có thể lấy năng lượng). từ các nguồn khác ngoài DC)\'.
Hầu hết các động cơ 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 của động cơ DC liên tục nhỏ đã được 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
, nhưng có một vấn đề khi sử dụng động cơ DC. Để khắc phục hạn chế này
không phải là vấn đề khi sử dụng LED
, các bóng bán dẫn 2N2222 đã được sử dụng ở đây
thể dễ dàng bật và tắt dòng điện động cơ
có giá dưới 0,20 USD mỗi bóng. Chúng hoạt động như một công tắc và
,
trong dự án được trình bày ở đây, 2N2222 có
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.
Trong cấu hình này,
Hình ảnh đính kèm có giá thấp hơn trong bao bì 2N2222-92, không phải gói metal18 gốc .
2N2222/2N2222A còn được gọi là P2N2222 hoặc
có thể chấp nhận được từ đế đến bộ phát, bộ thu đến bộ phát,
tối đa
pn222222. Điều quan trọng là phải kiểm tra bảng dữ liệu để biết phiên bản cụ thể của bóng bán dẫn này mà bạn đang sử dụng để đảm bảo mức điện áp và dòng điện
không
còn nữa. MOSFET. 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
. Đối với bóng bán dẫn
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
pnp này, khi chân đế được đặt để bật bóng bán dẫn, như trong dự án này
, công tắc bóng bán dẫn cho phép dòng điện chạy giữa bộ thu. 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 .
dòng điện bình thường
Nó được đặt theo hướng ngược lại với
, 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, vì nếu cấu hình nó như thế này sẽ
chuyển dòng điện đến động cơ và động cơ sẽ không quay. Mặc dù điều này chỉ có thể xảy ra trong vài micro giây, nhưng nó có thể tạo ra
Cách hoạt động của tất cả các động
100 volt
điện áp khá cao trên phạm vi điện áp
, đủ để làm hỏng bóng bán dẫn.
cơ DC về cơ bản là tương tự nhau. động cơ
và có thể là người dùng- Điốt chống kích thích được thêm vào. May
mắn thay, chân 5 v của Arduino có thể được cung cấp từ USB với giá khoảng cucma và nếu sử dụng Jack xô, có thể cung cấp nhiều hơn, có thể lên
được gửi đến động cơ.
đến cucma. 5 v,
[ 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
theo mức 3 cho đến khi đạt đến 0. Việc sử
mức dừng hoàn toàn bằng cách sử dụng chân số 6, có thể xử lý tín hiệu điều chế độ rộng xung (PWM). và giảm dần
dụng PLC cho phép chúng ta mô phỏng điện áp trong khoảng từ 0 đến 5 v.
Tại một số điểm, điện áp tương tự đến động cơ quá thấp để quay động cơ, chu kỳ nhiệm vụ
của động cơ quá thấp để kích 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 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 hướng dẫn
của động cơ rung, tải không cân bằng trên động cơ có thể khiến động cơ
này, trong đó có các bước
rung . được bật và tắt hoàn
toàn. Điều này
được thực hiện trong 30 dòng mã và có thể xem tại đây.
hãy tải xuống tệp văn bản. ----------Sketch----------
Để xem bản phác thảo hoàn chỉnh bằng văn bản,
/Chạy động cơ ở tốc độ tối đa và sau đó giảm tốc độ của động cơ liên tục. /Làm
= 6; Int delay2 = 5000; Int delay3 = 50; pinMode(ledPin
mờ đèn LED theo tốc độ của động cơ
,
OUTPUT
); }void loop(){ /Ghi
(delay2); /
Động cơ
kỹ thuật số cho độ trễ2/1000 giây (ledPin, HIGH); digitalWrite( MotorInputPin, high); độ trễ
giảm tốc liên tục (int i = 255; i >= 1; i = i -2){ analogWrite(ledPin, i); /Tạm dừng độ trễ 2/1000 giây (
delay2); }
Nếu không đề cập đến cầu H, phần giới thiệu về động cơ DC sẽ không hoàn chỉnh. Lý thuyết đằng sau cầu H rất đơn giản và dễ hiểu.
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.
Nó lấy tên từ cấu hình của các thành phần chính
chuyển mạch hoạt động như một hằng số
chạy từ động cơ xuống đất theo hướng ngược lại. Hình minh họa ở đây cho thấy phần tử
Nếu S2 và S3 bị tắt khi S1 và S4 được bật, dòng điện sẽ
trên Công tắc. e. 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 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 (MOSFET). Trong hầu hết các cầu H hiện
diode được đặt trên mỗi phần tử chuyển mạch
Điều này được thực hiện khi ví dụ: Sau khi động cơ chạy, tất cả các công tắc đều được
và đường dây trên diode hướng về phía điện áp dương.
đại, phần tử chuyển mạch là một thiết bị trạng thái rắn, thường là mosfet.
bật và dòng điện do động cơ tạo ra có đường đi do sự cố từ
trường. Tuy nhiên,
các thành phần rời rạc không được sử dụng, EG g. Các nhà sản xuất công tắc
, rơle, BJT, mosfet, bo mạch cầu H sử dụng mạch
tích hợp (IC) , Ví dụ, một bo mạch dựa trên IC L298 được hiển thị ở trên. Nếu bạn sử dụng mô-đun cầu H với bản phác thảo Arduino của riêng mình, bạn nên bật tất cả các phần tử chuyển mạch trước khi
thay đổi hướng, vì
điều này sẽ đảm bảo rằng không có hiện tượng đoản mạch
, 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).
dù chỉ là tạm thời . Có cầu H cho bộ biến tần, robot
động cơ bánh răng có tốc độ dưới 100. Đúng như tên gọi ,
họ sử dụng tổ hợp bánh răng để làm chậm bộ truyền bánh răng.
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 một chiếc đồng hồ, chẳng hạn như động cơ trong đồng hồ cần
cung cấp khả năng quay ở tốc độ thấp. Một ví dụ khác là lốp xe trong ô tô robot cũng phải quay với
tốc độ tương đối chậm. Trong khi động cơ chính trong động cơ bánh răng có thể quay với tốc độ hơn 1.000 vòng
Chúng
thường
thấy ở
/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 công nghiệp như cần cẩu, kích, tời, băng tải. Chúng có thể đổi hướng. Chỉ cần đổi dây dẫn sang động cơ)
Quay ở các tốc độ khác nhau và dừng nhanh.
robot. g., ô tô robot.
Cảnh báo: nỗ lực 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,
áp thường có thể được xác định là do trục quay của chúng. thường không thẳng hàng với
tâm của động cơ chính , nhưng không phải lúc nào cũng cung cấp không gian cho các bánh răng (Xem ảnh).
Xem video đính kèm).
điện
Khi điện áp tăng, tốc độ của động cơ thường tăng (
. Điện áp càng cao
Một trong những video hiển thị ở đây là dải điện áp từ 2-17 volt
, động cơ bánh răng quay càng nhanh. Video thứ hai cho thấy tốc độ thấp có thể xảy ra khi sử dụng
ở mức dưới 12 v, do đó nó chạy chậm hơn một chút so với khi nó đầy 12 v. Nếu bạn đã đến thời điểm này,
động cơ bánh răng ngay cả khi có một số thay đổi nhỏ ở điện áp đầu vào. rằng động cơ bánh răng 12 v chạy
xin chúc mừng bạn. Bây giờ, bạn đã hiểu cơ bản về một số thành phần chính
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. )
