محرك متدرج: التكامل مع Arduino

يزداد الطلب على المحركات الكهربائية ، وربما من بينها تلك التي تعمل مع التيار المباشر ، وهي الأكثر شعبية في مشاريع صانعي Arduino ، لأنها توفر إمكانية التنقل. من بينها ، تسليط الضوء محركات السائر التي تُستخدم لتطبيقات متعددة ، خاصة للروبوتات ، مثل المشغلات ، إلخ.

السيارات الكهربائية ، والروبوتات الصغيرة المستقلة ، والتطبيقات الصناعية للأتمتة ، وأجهزة الحركة المتكررة ، إلخ. السبب في أن المحركات المؤازرة ومحركات السائر جيدة جدًا لهذه التطبيقات هو أنها تستطيع ذلك أداء حركات بطيئة أو سريعة ، ولكن قبل كل شيء خاضعة للرقابة. بالإضافة إلى ذلك ، محركات الأقراص مستمرة للتطبيقات التي تتطلب العديد من عمليات التوقف والبدء بدقة عالية.

أنواع المحركات الكهربائية

ضمن المحركات الكهربائية يمكن تمييز الأنواع التالية:

• محرك DC أو DC: تعمل محركات التيار المستمر مع هذا النوع من التيار ، كما يوحي الاسم. يمكن أن تتراوح من بضعة ميغاواط من الطاقة إلى بضعة ميغاواط في أقوى منها وأكبرها ، والتي تستخدم للتطبيقات الصناعية ، والمركبات ، والمصاعد ، والناقلات ، والمراوح ، إلخ. يمكن تنظيم سرعة الدوران (RPM) وعزم الدوران المطبق وفقًا للتغذية.
• محرك AC أو AC (دوار غير متزامن وجرح): إنها تعمل بالتيار المتردد ، بدوار محدد جدًا يعمل بفضل المراحل التي يساهم فيها هذا النوع من التيار في توليد الدوران عن طريق التنافر المغناطيسي للمغناطيس الكهربائي بطريقة مماثلة لكيفية عمل التيار المستمر. إنها رخيصة جدًا وتصل إلى عدة كيلوواط. يمكن تنظيمها في سرعة الدوران ، لكن عناصر التنظيم أغلى من تلك الموجودة في التيار المستمر. غالبًا ما تستخدم هذه للأجهزة المنزلية.
• السائر المحركات- تُعرف أيضًا باسم السائر ، وهي متشابهة في نواح كثيرة مع التيار المستمر ، ولكن مع سرعات وقوى دوران منخفضة. ما يبرز هنا هو موضع المحور ، أي الدقة لوضعها في موضع معين. يمكن التحكم في زاوية دورانها وسرعتها كثيرًا ، وهذا هو سبب استخدامها في محركات الأقراص المرنة ومحركات الأقراص الثابتة (HDD) والروبوتات وأتمتة العمليات ، إلخ.
• محرك سيرفو: يمكن القول إنه تطور للمحرك السائر ، يعمل بقوة وسرعات صغيرة تصل إلى 7000 دورة في الدقيقة في بعض الحالات. يشتمل هذا المحرك على صندوق تخفيض التروس ودائرة تحكم. لديهم نفس دقة تحديد المواقع مثل السائر ومستقرون للغاية من حيث عزم الدوران المطبق ، مما يجعلها مثالية لبعض الروبوتات والتطبيقات الصناعية.

محركات متدرجة ومحركات مؤازرة

أنت تعرف بالفعل ما هو هذان النوعان من المحركات الإلكترونية ، لكني أود أن أقول شيئًا ما المزيد عن السائر. الدور الذي يقومون به لا يتم بشكل مستمر ، ولكن بخطوات صغيرة ، ومن هنا جاء اسمهم. يكون الجزء المتحرك (الجزء الذي يدور) على شكل عجلة مسننة ، بينما يتكون الجزء الثابت (الجزء الذي لا يدور) من مغناطيس كهربائي مستقطب معشق. وبهذه الطريقة ، عندما يتم "تنشيط" الفرد ، لا يتم تنشيط تلك الموجودة على جوانبه ، مما يؤدي إلى جذب الأسنان الدوارة نحوها ، مما يسمح بالتقدم الدقيق الذي تتميز به.

المادة ذات الصلة:

DRV8825: محرك محركات السائر

يعتمد على أسنان الدوار، سيكون من الممكن التقدم أكثر أو أقل في المقابل. إذا كان لديك المزيد من الأسنان ، فستحتاج إلى مزيد من الخطوات لإكمال المنعطف ، لكن الخطوات ستكون أقصر ، لذلك سيكون محركًا أكثر دقة. إذا كان لديك عدد قليل من الأسنان ، فإن الخطوات ستكون قفزات أكثر مفاجأة ، بدون نفس القدر من الدقة. لذلك ، فإن الخطوات التي سيتعين على محرك السائر اتخاذها لإكمال دورة ستعتمد على الخطوات الزاوية.

تلك الخطوات الزاوي موحد، على الرغم من أنه يمكنك العثور على بعض المحركات ذات درجة الصوت غير القياسية. الزوايا عادة هي: 1.8 درجة ، 5.625 درجة ، 7.5 درجة ، 11.25 درجة ، 18 درجة ، 45 درجة ، 90 درجة. لحساب عدد الخطوات التي يحتاجها محرك متدرج لإكمال دورة كاملة أو دوران (360 درجة) ، ما عليك سوى القسمة. على سبيل المثال ، إذا كان لديك محرك متدرج 45 درجة ، سيكون لديك 8 خطوات (360/45 = 8).

داخل هذه المحركات لديك القطب أحادي (الأكثر شيوعًا) ، مع 5 أو 6 كابلات ، أو ثنائي القطب ، مع 4 كبلات. وفقًا لهذا ، سيتم تنفيذ أحدهما أو الآخر تسلسل الاستقطاب تمرير التيار عبر ملفاته:

• الاستقطاب ل ثنائي القطب:

خطوة	محطة A	المحطة ب	المحطة ج	الصالة D
1	+V	-V	+V	-V
2	+V	-V	-V	+V
3	-V	+V	-V	+V
4	-V	+V	+V	-V

• إلى أحادي القطب:

خطوة	ملف أ	ملف ب	لفائف ج	ملف D
1	+V	+V	0	0
2	0	+V	+V	0
3	0	0	+V	+V
4	+V	0	0	+V

العملية في كلتا الحالتين هي نفسها ، حيث تقوم باستقطاب الملفات لجذب الدوار إلى المكان الذي تريد وضع المحور فيه. إذا أردت احتفظ بها في موضع واحد ، يجب أن تحافظ على الاستقطاب لهذا المنصب وفويلا. وإذا كنت تريده أن يمضي قدمًا ، فأنت تستقطب المغناطيس التالي وسيتخذ خطوة أخرى ، وهكذا ...

إذا كنت تستخدم أجهزة السيارات، أنت تعلم بالفعل أنه محرك متدرج ، وبالتالي فإن كل ما قيل يعمل لصالحهم أيضًا. الشيء الوحيد الذي يتضمن تروس التخفيض هذه هو الحصول على العديد من الخطوات في كل منعطف وبالتالي الحصول على دقة أعلى بكثير. على سبيل المثال ، يمكنك العثور على محرك بـ 8 خطوات لكل منعطف إذا كان يحتوي على علبة تروس 1:64 ، حيث يعني ذلك أن كل خطوة من تلك الثمانية مقسمة إلى 64 خطوة أصغر ، مما يعطي 512 خطوة كحد أقصى لكل دورة. أي أن كل خطوة ستكون حوالي 0.7 درجة.

المادة ذات الصلة:

L298N: وحدة للتحكم في محركات اردوينو

أضف أيضًا أنه يجب عليك استخدام بعض مراقب التي يمكن من خلالها التحكم في الاستقطاب والسرعة وما إلى ذلك ، باستخدام H-Bridge على سبيل المثال. بعض الطرز هي L293 ، ULN2003 ، ULQ2003 ، إلخ.

مكان الشراء

أنت شرائه على مواقع الإنترنت المختلفة أو في متاجر الإلكترونيات المتخصصة. أيضًا ، إذا كنت مبتدئًا ، يمكنك استخدام مجموعات تتضمن كل ما تحتاجه وحتى اللوحة Arduino UNO ودليل لبدء التجريب وإنشاء مشاريعك. تتضمن هذه المجموعات كل ما تحتاجه ، من المحرك نفسه ، وأجهزة التحكم ، واللوحات ، واللوح ، وما إلى ذلك.

• اشترِ Arduino Starter Kit
• لا توجد منتجات
• شراء محرك مؤازر
• لا توجد منتجات

مثال على محرك متدرج مع Arduino

أخيرًا ، اعرض أ مثال عملي مع اردوينو، باستخدام وحدة تحكم ULN2003 ومحرك متدرج 28BYJ-48. إنه أمر بسيط للغاية ، لكن يكفي أن تبدأ في التعرف على كيفية عمله حتى تتمكن من البدء في إجراء بعض الاختبارات ومعرفة كيف يتصرف ...

كما رأينا في مخطط الاتصال، تم تخصيص ملفات المحرك A (IN1) و B (IN2) و C (IN3) و D (IN4) للوصلات 8 و 9 و 10 و 11 على التوالي من لوحة Arduino. من ناحية أخرى ، يجب تغذية السائق أو لوحة التحكم على دبابيس 5-12 فولت (إلى GND و 5 فولت من Arduino) بالجهد المناسب بحيث يغذي بدوره المحرك المتصل بالموصل البلاستيكي الأبيض الذي يحتوي على هذا المحرك أو مراقب.

هذا محرك 28BYJ-48 إنه محرك متدرج من النوع أحادي القطب بأربعة ملفات. لذلك ، لإعطائك فكرة عن كيفية عملها ، يمكنك إرسال قيم HIGH (1) أو LOW (0) إلى الملفات من لوحة Arduino على النحو التالي للخطوات:

خطوة	ملف أ	ملف ب	لفائف ج	ملف D
1	عالي	عالي	LOW	LOW
2	LOW	عالي	عالي	LOW
3	LOW	LOW	عالي	عالي
4	عالي	LOW	LOW	عالي

كما أن رسم أو رمز مطلوب لبرمجة حركتك، حيث سيكون استخدام ملفات اردوينو إيد (عدلها وجرب لتختبر كيف تتغير الحركة):

// Definir pines conectados a las bobinas del driver
#define IN1  8
#define IN2  9
#define IN3  10
#define IN4  11

// Secuencia de pasos a par máximo del motor. Realmente es una matriz que representa la tabla del unipolar que he mostrado antes
int paso [4][4] =
{
  {1, 1, 0, 0},
  {0, 1, 1, 0},
  {0, 0, 1, 1},
  {1, 0, 0, 1}
};

void setup()
{
  // Todos los pines se configuran como salida, ya que el motor no enviará señal a Arduino
  pinMode(IN1, OUTPUT);
  pinMode(IN2, OUTPUT);
  pinMode(IN3, OUTPUT);
  pinMode(IN4, OUTPUT);
}

// Bucle para hacerlo girar
void loop()
{ 
    for (int i = 0; i < 4; i++)
    {
      digitalWrite(IN1, paso[i][0]);
      digitalWrite(IN2, paso[i][1]);
      digitalWrite(IN3, paso[i][2]);
      digitalWrite(IN4, paso[i][3]);
      delay(10);
    }
}