Arduino egyenáramú motor sebességének és irányának vezérlése relék és mosfet segítségével

Ebben a projektben egy 24 V-os nagyáramú motor irányát és sebességét szabályozzuk Arduino és két relé segítségével. Ehhez az áramkörhöz nincs szükség főkapcsolóra, csak két nyomógomb és a potenciométerben kell vezérelni a DC motor irányát és sebességét. Az egyik nyomógomb elforgatja a motort az óramutató járásával megegyező irányba, a másik pedig az óramutató járásával ellentétes irányba. A motor fordulatszámának szabályozásához egy n csatornás MOSFET szükséges. A relék a motor irányának átkapcsolására szolgálnak. H-Bridge áramkörhöz hasonlít.

Szükséges alkatrészek:

1. Arduino Uno
2. Két 12 V-os relé (5 V-os relé is használható)
3. Két tranzisztor; BC547
4. Két nyomógomb
5. IRF540N
6. 10k ellenállás
7. 24 voltos forrás
8. 10K potenciométer
9. Három dióda 1N4007
10. Csatlakozó vezetékek

Áramkör és magyarázatok:

Ennek a kétirányú motorvezérlő projektnek a kapcsolási rajza az alábbi képen látható. Csatlakoztassa ennek megfelelően:

• Csatlakoztassa mindkét relé normálisan zárt kivezetését az akkumulátor pozitív pólusához.
• Csatlakoztassa mindkét relé normálisan nyitott kapcsait a MOSFET leeresztő termináljához.
• Csatlakoztassa a MOSFET forrását az akkumulátor negatív pólusához és az Arduino UNO földelt tűjéhez.
• Kapu terminál az Arduino PWM 6. tűjéhez.
• Csatlakoztasson 10k ellenállást a kaputól a forrásig és az 1N4007 diódát a forrástól a lefolyóig.
• Csatlakoztassa a motort a relék középső kapcsa közé.
• Két megmaradt terminál közül az egyik az Arduino Uno Vin csapjához, a másik pedig a tranzisztor kollektor termináljához kerül (minden reléhez).
• Csatlakoztassa mindkét tranzisztor emitter terminálját az Arduino GND tűjéhez.
• Az Arduino 2-es és 3-as digitális tűje, mindegyik nyomógombbal sorozatban, a tranzisztorok aljához kerül.
• Csatlakoztassa a diódát a relén keresztül pontosan az ábra szerint.
• Csatlakoztassa a potenciométer végkapcsát az Arduino 5v-os és Gnd-tűjéhez. Az ablaktörlő kapocs pedig az A0 tűre.
• ** ha két különálló 12 V-os akkumulátorral rendelkezik, akkor csatlakoztassa az egyik akkumulátor pozitív kapcsait egy másik akkumulátor negatív kivezetésére, és a fennmaradó két kivezetést használja pozitívként és negatívként.

Tranzisztorok célja:

Az Arduino digitális csapjai nem képesek ellátni a normál 5v-os relé bekapcsolásához szükséges árammennyiséget. Emellett ebben a projektben 12v relét használunk. Az Arduino Vin csapja nem képes könnyen ellátni ekkora áramot mindkét reléhez. Ezért a tranzisztorokat arra használják, hogy áramot vezessenek az Arduino Vin-tűjéből a relébe, amelyet a digitális tűtől a tranzisztor bázis termináljáig csatlakoztatott nyomógombbal vezérelnek.

Az Arduino célja:

• A relé bekapcsolásához szükséges árammennyiség biztosítása.
• A tranzisztor bekapcsolása.
• Az egyenáramú motorok fordulatszámának szabályozása potenciométerrel a programozás segítségével. Ellenőrizze a teljes Arduino kódot a végén.

A MOSFET célja: A

MOSFET a motor fordulatszámának szabályozásához szükséges. A MOSFET nagyfrekvenciás feszültségen be- és kikapcsol, és mivel a motort sorba kötik a MOSFET leeresztésével, a PWM feszültség értéke határozza meg a motor fordulatszámát.

Jelenlegi számítások:

A relétekercs ellenállását egy multiméter segítségével mérik, amelynek értéke = 400 ohm

Arduino vin csapja = 12v

Tehát az áramnak be kell kapcsolnia a relét = 12/400 Amper = 30 mA

Ha mindkét relé feszültség alatt van, akkor az áram = 30 * 2 = 60 mA

** Az Arduino Vin csapja maximális áramot képes biztosítani = 200mA.

Így nincs túl aktuális probléma Arduino-ban.

Az Arduino vezérelt kétirányú motor működése:

Ennek a kétutas motorvezérlő áramkörnek a működtetése egyszerű. Az Arduino mindkét csapja (2, 3) mindig magas marad.

Ha nem nyom meg egyetlen gombot sem:

Ebben az esetben a tranzisztor bázisára nem áram áramlik, ezért a tranzisztor kikapcsolva marad (nyitott kapcsolóként működik), amelynek következtében az áram nem áramlik a relétekercsbe az Arduino Vin tűjéből.

Egy gomb megnyomásakor:

Ebben az esetben bizonyos áram áramlik a tranzisztor alapjába egy megnyomott nyomógombon keresztül, amely bekapcsolja. Most az áram könnyen átjut a relétekercsig a Vin-csapból ezen a tranzisztoron keresztül, amely bekapcsolja ezt a relét (A RELÉ), és ennek a relének a kapcsolója NO helyzetbe kerül. Míg a többi relé (B RELÉ) még mindig NC helyzetben van. Tehát az áram az akkumulátor pozitív kapcsa és a negatív kapcsa között áramlik a motoron keresztül, vagyis az áram az A relétől a B reléig áramlik. Ez a motor óramutató járásával megegyező irányban forog.

Más nyomógomb megnyomásakor:

Ezúttal egy másik váltó kapcsol be. Most az áram könnyen átjut a relétekercsig a Vin csapból a tranzisztoron keresztül, amely bekapcsolja ezt a relét (B RELÉ), és ennek a relének a kapcsolója NO helyzetbe kerül. Míg a többi relé (A RELÉ) NC helyzetben marad. Tehát az áram az akkumulátor pozitív kapcsa és az akkumulátor negatív kapcsa között áramlik a motoron keresztül. De ezúttal az áram a B reléből az A relébe áramlik. Ez a motor balra forgását okozza

Mindkét nyomógomb megnyomásakor:

Ebben az esetben mindkét tranzisztor bázisához áram folyik, amelynek következtében mindkét tranzisztor bekapcsol (zárt kapcsolóként működik). Így mindkét relé NINCS helyzetben. Tehát az áram nem áramlik az akkumulátor pozitív kapcsa és negatív kapcsa között a motoron keresztül, és így nem forog.

A DC motor fordulatszámának szabályozása:

A MOSFET kapuja az Arduino UNO PWM 6. tűjéhez csatlakozik. A Mosfet be- és kikapcsolása nagy PWM frekvenciájú feszültségen történik, és mivel a motort sorosan csatlakoztatják a mosfet leeresztésével, a PWM feszültség értéke határozza meg a motor fordulatszámát. Most a potenciométer ablaktörlő kapcsa és a Gnd közötti feszültség határozza meg a PWM feszültséget a 6. sz. Érintkezőnél, és amint az ablaktörlő kapcsa forog, az A0 analóg csap feszültsége megváltozik, ami a motor sebességének változását eredményezi.

Az Arduino alapú, kétirányú motorsebesség és irány vezérlés teljes működését az alábbi videó mutatja, az Arduino kóddal.