Controllo autonomo del regime del motore utilizzando il sistema di feedback da un tachimetro a infrarossi: 5 passaggi (con immagini)

2024 Autore: John Day | [email protected]. Ultima modifica: 2024-01-30 10:04

C'è sempre bisogno di automatizzare un processo, sia esso semplice/mostruoso. Ho avuto l'idea di realizzare questo progetto da una semplice sfida che ho affrontato mentre trovavo metodi per irrigare/irrigare il nostro piccolo pezzo di terra. Il problema del no linee di alimentazione attuali e generatori costosi (per azionare la nostra pompa) hanno aggiunto alla difficoltà.

Quindi quello che abbiamo deciso di fare è escogitare un metodo che sarebbe economico e facile da usare, anche da un lavoratore. Abbiamo deciso di montare la pompa sul nostro vecchio scooter (condizione di marcia) e farla funzionare usando l'albero della ruota dello scooter. Tutto bene e bene, abbiamo realizzato l'assemblaggio meccanico e la trasmissione a cinghia e l'abbiamo testato, ed è stato un successo.

Ma un altro problema era che, quando il motore era in funzione, una persona doveva sempre essere vicino allo scooter per monitorare l'RPM e regolarlo manualmente usando l'acceleratore. Quindi questo progetto è stato realizzato da noi in modo che il lavoratore possa impostare l'RPM desiderato che vuole far girare il motore e occuparsi di altri lavori nella fattoria.

L'allestimento è composto da:

1. Un tachimetro basato su IR (per misurare RPM).
2. Una tastiera per inserire l'RPM.
3. Un display LCD per mostrare l'RPM monitorato e l'RPM corrente.
4. Un motore passo-passo per aumentare/diminuire l'acceleratore.
5. Finalmente un microcontrollore per gestire tutti questi processi.

Passaggio 1: organizzazione delle parti richieste

In precedenza, ho appena fornito una panoramica di quali sarebbero i componenti.

I componenti effettivi richiesti sono:

1. Un microcontrollore (ho usato un Arduino Mega 2560).
2. Un IC driver motore L293D (o una scheda breakout andrà bene).
3. Un display LCD 16X2.
4. Un sensore a infrarossi/di prossimità (il numero di modello è STL015V1.0_IR_Sensor)
5. Un motore passo-passo unipolare (ho usato un motore passo-passo a 5 fili, 12 V).
6. Una tastiera 4X4.
7. Coppia di resistori da 220 ohm, 1000 ohm.
8. Un potenziometro da 10k.
9. Fili del connettore, fili colorati, spelafili.
10. Tagliere.
11. Una batteria da 12V per alimentare il motore passo-passo.
12. Un alimentatore da 5V per alimentare Arduino.

E questo è tutto ciò di cui hai bisogno per iniziare, gente!

Fase 2: Flusso complessivo del processo

Il flusso del processo è il seguente:

1. L'impostazione è attivata e attendere che la calibrazione di tutti i dispositivi sia terminata.
2. L'utente deve inserire l'RPM richiesto utilizzando la tastiera.
3. Ha luogo l'homing del motore. Questo di solito viene fatto in modo tale che al motore sia imposto un punto di riferimento costante in modo che all'accensione del setup, la posizione iniziale del motore sia sempre costante e venga presa come punto di riferimento.
4. Accendere il motore/qualsiasi macchina che deve far girare una ruota.
5. La misurazione del numero di giri avviene e viene visualizzata sul display LCD.
6. È qui che entra in gioco il sistema di feedback. Se l'RPM rilevato è inferiore all'RPM desiderato, il motore passo-passo fa un passo in modo da aumentare l'acceleratore
7. Se l'RPM rilevato è superiore all'RPM desiderato, il motore passo-passo fa un passo in modo da ridurre l'acceleratore.

8. Questo processo avviene fino al raggiungimento del numero di giri desiderato, raggiunto il quale lo stepper rimane fermo.

9. L'utente può spegnere il sistema, se necessario, utilizzando un interruttore principale.

Passaggio 3: effettuare le connessioni richieste

Connessioni per il motore passo-passo:

Dato che sto utilizzando un motore passo-passo a 5 fili, 4 fili servono per energizzare le bobine e l'altro è collegato a massa. Non è sempre necessario che l'ordine dei 4 fili in uscita dal motore sia lo stesso per eccitare le bobine. È necessario scoprire manualmente l'ordine utilizzando un multimetro, se non diversamente specificato, o fare riferimento alla scheda tecnica del motore. Questi 4 fili sono collegati alle uscite dell'IC L293D o del driver del motore.

2. Connessioni per l'IC L293D:

Il motivo per cui utilizzerai un driver del motore è perché il tuo motore passo-passo da 12 V non può funzionare correttamente con un'alimentazione a 5 V e finirai per friggere la scheda Arduino per pompare l'alimentazione al motore. Il diagramma dei pin dell'IC può essere trovato su il web poiché è praticamente un circuito integrato di commutazione standard. I pin e le loro connessioni sono

• EN1, EN2: Enable (sempre alto o '1') perché è un decoder standard e tipicamente ha un ingresso aggiuntivo chiamato Enable. L'uscita viene generata solo quando l'ingresso Enable ha valore 1; in caso contrario, tutte le uscite sono 0.
• Pin 4, 5, 12, 13: sono collegati a terra.
• Pin 2, 7, 10, 15: sono i pin di ingresso del microcontrollore.
• Pin 3, 6, 11, 14: sono i pin di uscita collegati ai 4 pin del motore passo-passo.

3. Collegamenti al display LCD:

Il display LCD ha 16 pin di cui 8 per il trasferimento dei dati e nella maggior parte dei casi è possibile utilizzare solo 4 degli 8 pin. Le connessioni sono:

• Vss: terra
• Vdd: + 5V
• Vo: al potenziometro (per regolare il contrasto)
• RS: al pin digitale 12 di arduino
• R/W: terra.
• E: al pin 11 su arduino.
• Pin dati 4, 5, 6, 7: rispettivamente ai pin 5, 4, 3, 2 su arduino.
• LED+: A +5V con resistenza da 220 ohm.
• LED-: a terra.

4. Collegamenti alla tastiera 4 X 4:

Le connessioni qui sono piuttosto semplici. Ci sono un totale di 8 pin che escono dalla tastiera e vanno tutti direttamente ai pin digitali di arduino. 4 sono per le colonne e 4 sono per le righe. I pin sull'arduino sono 46, 48, 50, 52, 38, 40, 42, 44.

5. Interfaccia sensore IR ad arduino:

Questo passaggio è anche semplice poiché ci sono solo 3 pin che escono dal sensore di prossimità, +5V, output, ground. Il pin di output è dato all'analogico nel pin Ao sull'arduino.

E questo è tutto gente, abbiamo finito e il prossimo passo è caricare il mio codice che ho allegato qui!

Si prega di fare riferimento allo schema elettrico che ho fatto avendo il cablaggio di tutti i componenti nella foto sopra.

Passaggio 4: accoppiamento meccanico del motore passo-passo all'acceleratore

Dopo che la parte elettronica è stata completata, la parte successiva è l'accoppiamento dell'albero passo-passo alla leva dell'acceleratore.

Il sistema è tale che quando il numero di giri del motore diminuisce, il motore passo-passo si sposta a destra, spingendo la leva in avanti, aumentando il numero di giri. Allo stesso modo, quando il regime è troppo alto, fa un passo indietro per tirare la leva all'indietro per ridurre il regime.

Il video lo mostra.

Passaggio 5: il codice

È scritto Arduino IDE gente.

Inoltre, scarica le librerie necessarie per questo.

Grazie.