Запуск бесколлекторного двигателя arduino

Подробный обзор бесколлекторные моторы для Arduino: характеристики, схемы подключения. Пример использования бесколлекторные моторы на базе плат ардуино со всеми скетчами и библиотеками.

Обзор бесколлекторных моторов для Arduino

Бесколлекторные моторы (рис. 1) появились сравнительно недавно и были созданы с целью оптимизации электродвигателей постоянного тока. Бесколлекторные моторы питаются трехфазным переменным током. Они эффективно работают в более широком диапазоне оборотов и имеют более высокий КПД. При этом конструкция двигателя проще, в ней нет щеточного узла, который постоянно трется с ротором и создает искры. Поэтому они практически не изнашиваются.

beskollectornye-motory-01.jpg

Рис. 1.

По конструкции бесколлекторные моторы делятся на две группы: inrunner  и outrunner. Двигатели inrunner имеют расположенные по внутренней поверхности корпуса обмотки, и вращающийся внутри магнитный ротор. Двигатели outrunner имеют неподвижные обмотки, внутри двигателя, вокруг которых вращается корпус с помещенными на его внутреннюю стенку постоянными магнитами.

Коммутация в бесколлекторном двигателе (БД) осуществляется и контролируется с помощью электроники.

beskollectornye-motory-02.jpg
 
Рис. 2

Необходимые компоненты

  1. Плата Arduino Uno (купить на AliExpress).
  2. A2212/13T BLDC Motor (бесколлекторный электродвигатель постоянного тока).
  3. ESC (20A) (электронный контроллер скорости) (купить на AliExpress).
  4. Источник питания (12V 20A).
  5. Потенциометр 10 кОм (купить на AliExpress).

Управление мотором от жёсткого диска

Как запустить моторчик из HDD (жёсткого диска)? Многие задаются этим вопросом, и я решил помочь с ответом. На этой странице вы найдёте ссылки на китайские драйверы для управления бесколлекторными (BLDC) моторами, а также на некоторые мощные китайские моторы и драйверы для них!

ГОТОВЫЕ ДРАЙВЕРЫ ДЛЯ BLDC

МИНИ 15 Вт

Screenshot_2-9.jpg

Под 3 проводной мотор, до 15 Вольт, 1.2 А пик

МИНИ 30 Вт

Screenshot_4-6.jpg

Под 3-4 проводной мотор, до 18 Вольт, 30 Ватт. Регулировка вынесена

СРЕДНИЙ 15 Вт

Screenshot_3-9.jpg

Под 3-4 проводной мотор, до 12 Вольт, 1.5 А пик

БОЛЬШОЙ 350 Вт

Screenshot_5-3.jpg

Мощный драйвер до 36 Вольт, ток до 15 Ампер. Регулировка вынесена. Этим драйвером можно крутить большие модельные движки!

МОДЕЛЬНЫЕ РЕГУЛЯТОРЫ ОБОРОТОВ (ESC)

СЕРВОТЕСТЕР

Screenshot_7-5.jpg

70 А (100 А пик)

Screenshot_12-3.jpg

Напряжение 2-7 S (7.4 – 30 Вольт)

30/50/80/100/200 А

Screenshot_10-2.jpg

Напряжение 2-7S (7.4-30 Вольт)

25/35/60 А

Screenshot_11-3.jpg

Напряжение 2-3S (7.4-12 Вольт)

30 АМПЕР

Screenshot_9-4.jpg

Напряжение 3S (12 Вольт)

DC БЕСКОЛЛЕКТОРНЫЕ ДВИГАТЕЛИ

ГОТОВЫЙ КИТ ДЛЯ СТАНКА

Screenshot_13-3.jpg

500 Ватт, 12 тыс. об/мин.

МОТОР 1

Screenshot_14-2.jpg

1600 Ватт, 50 тыс. об/мин. (1600 оборот/Вольт), напряжение 7S (30 Вольт), шпиндель 5 мм

МОТОР 2

Screenshot_15-2.jpg

1800 Ватт, 9 тыс. об/мин. (270 оборот/Вольт), напряжение 3-8S (12-34 Вольт), шпиндель 8 мм

ПОВЫШАЮЩИЕ ПРЕОБРАЗОВАТЕЛИ

СЛАБЫЙ

Screenshot_2-11.jpg

До 24 Вольт, 2 Ампера максимум

СРЕДНИЙ

Screenshot_3-10.jpg

До 32 Вольт, 3 Ампера максимум

МОЩНЫЙ

Screenshot_4-7.jpg

До 35 Вольт, 100W без охлаждения, 150W с охлаждением

TDA5145

Screenshot_6-5.jpg

Напряжение до 18 Вольт, ток до 2 Ампер.

Схема

sch2.jpg

Алекс2020-01-09T01:43:55+03:00

Схема управления двигателем через Arduino

Для извлечения мотора из корпуса HDD просто открутите все винтики. Некоторые винты могут быть скрыты под этикеткой.

Внимание! К приводу подключена лента, не тяните ее, потому что внутри очень тонкие провода, которые подключены к катушкам двигателя. Предлагаем припаять дополнительные провода, как видно на фото.

Затем припаяйте удлинительные провода. Подключение к Arduino делаем по такой схеме:

Нужно 3 цифровых контакта для отправки сигнала, тут контакты 2, 3, 4.

Контроллеры бесколлекторных моторов (ESC регуляторы)

Для управления бесколлекторными моторами используют специальные контроллеры – ESC (Electric speed controller — электронный контроллер скорости) регуляторы (рис. 3).

beskollectornye-motory-03.jpg

Рис. 3. ESC регуляторы

Задача контроллера состоит в том, что бы передать энергию постоянного тока от аккумулятора к трехфазному бесколлекторному мотору. Для передачи энергии контроллер использует MOSFETы — силовые ключи, которые могут открываться и закрываться за долю секунды. Если мощности одного ключа недостаточно, используется несколько ключей, включенных параллельно. Попеременное включение/выключение фаз поддерживает вращение мотора. За переключением фаз следит микроконтроллер регулятора. Функциональная схема ESC регулятора показана на рис. 4

beskollectornye-motory-04.jpg

Рис. 4. Функциональная схема ESC регулятора

Зачем нужен контроллер ESC

Как мы уже знаем, для функционирования BLDC двигателей необходим какой-нибудь контроллер, который преобразует напряжение постоянного тока от батарейки в последовательность импульсов, подаваемую в определенном порядке на провода (фазы) двигателя. Этот контроллер называется ESC (Electronic Speed Controller – электронный контроллер скорости). Основной обязанностью данного контроллера является правильная подача питания на провода BLDC двигателя чтобы двигатель вращался в нужном направлении. Это осуществляется с помощью считывания обратной ЭДС (back EMF) с каждого провода и подачи питания на катушку в то время когда магнит пересекает ее. Внутри себя контроллер ESC содержит достаточно много разнообразной электроники и при желании вы можете подробно изучить его устройство по соответствующим материалам в сети интернет. Здесь же мы кратко рассмотрим рассмотрим только основные компоненты его конструкции.

Типовые провода для подключения контроллера ESC

Управление скоростью вращения на основе ШИМ (широтно-импульсной модуляции, в англ. PWM). Контроллер ESC может управлять скоростью вращения BLDC двигателя при помощи считывания сигнала ШИМ подаваемого на его оранжевый провод. Принцип управления им очень похож на управление сервомоторами. Сигнал ШИМ, подаваемый на контроллер ESC, должен иметь период 20ms, а коэффициент заполнения этого ШИМ сигнала будет определять скорость вращения BLDC двигателя. Поскольку точно такой же принцип используется для управления углом поворотом сервомотора, то для управления BLDC двигателем мы можем использовать библиотеку для управления сервомоторами. Если вы не сталкивались с этим принципом ранее, то вы можете прочитать статью о подключении сервомотора к плате Arduino.

Battery Eliminator Circuit (BEC) – цепь, исключающая батарею. Почти все контроллеры ESC поставляются с этой схемой. Как следует из ее названия, данная схема устраняет потребность в использовании отдельной батареи для питания микроконтроллера, то есть в данном случае нам не понадобится отдельный источник питания для платы Arduino – контроллер ESC сам обеспечит плату Arduino регулируемым напряжением питания +5V. В различных контроллерах ESC используются различные схемы регулировки данного напряжения, но в большинстве случаев распространена схема с линейной регулировкой.

Встроенное ПО. Каждый контроллер ESC содержит в своем ПЗУ встроенную прикладную программу, написанную производителем контроллера. Эта программа во многом определяет логику функционирования контроллера. Наиболее популярными встроенными программами для контролеров ESC являются Traditional, Simon-K и BL-Heli. Эта программа может изменяться пользователем, однако мы в этой статье не будем рассматривать данный вопрос.

Кодирование Ардуино

Программа может быть такой, а можете разработать свою, например с плавным стопом-стартом.

const int phase1pin = 2;
const int phase2pin = 3;
const int phase3pin = 4;
const int delayTime = 6000; // microsecs

void setup(){
  Serial.begin(9600);
  pinMode(phase1pin, OUTPUT);
  pinMode(phase2pin, OUTPUT);
  pinMode(phase3pin, OUTPUT);
}

void loop(){
  switchStep(1);
  switchStep(2);
  switchStep(3);
}

void switchStep(int stage){
  switch(stage){
    case 1:
      digitalWrite(phase1pin, HIGH);
      digitalWrite(phase2pin, LOW);
      digitalWrite(phase3pin, LOW);
      delayMicroseconds(delayTime);
      break;
    case 2:
      digitalWrite(phase1pin, LOW);
      digitalWrite(phase2pin, HIGH);
      digitalWrite(phase3pin, LOW);
      delayMicroseconds(delayTime);
      break;
    case 3:
      digitalWrite(phase1pin, LOW);
      digitalWrite(phase2pin, LOW);
      digitalWrite(phase3pin, HIGH);
      delayMicroseconds(delayTime);
      break;
  }
}

Для данного двигателя от жесткого диска с 5400 об / мин использовалось напряжение 3,7 х 3 = 11,1 В. Минимальный период цикла = 1,3 мс, то есть он занимает около 1,3 х 2,25 х 2 = 5,85 мс для 1 об. Вы можете изменять значения в программе.

   Форум

Система arduino

Часто для управления бесколлекторными двигателями используется аппаратная вычислительная платформа arduino. В основе находится плата и среда разработки на языке Wiring.

В Плату arduino входит микроконтроллер Atmel AVR и элементная обвязка программирования и взаимодействия со схемами. На плате имеется стабилизатор напряжения. Плата Serial Arduino представляет собой несложную инвертирующую схему для конвертирования сигналов с одного уровня на другой. Программы устанавливаются через USB. В некоторых моделях, например, Arduino Mini, необходима дополнительная плата для программирования.

Язык программирования Arduino используется стандартный Processing. Некоторые модели arduino позволяют управлять несколькими серверами одновременно. Программы обрабатывает процессор, а компилирует AVR.

Проблемы с контроллером могут возникать из-за провалов напряжения и чрезмерной нагрузке.

Крепеж двигателя

Моторама 45/50/58

Моторама 45/50/58

Моторама— механизм крепления двигателя. Применяется в установках двигателей. Моторама представляет собой взаимосвязанные стержни и элементы каркаса. Моторамы бывают плоскими, пространственными по элементам. Моторама одиночного двигателя 30 вольт или нескольких устройств. Силовая схема моторамы состоит из совокупности стержней. Моторама устанавливается в сочетании ферменных и каркасных элементов.

Бесколлекторный электродвигатель постоянного тока незаменимый агрегат, применяемый как в быту, так и в промышленности. Например, ЧПУ станок, медицинское оборудование, автомобильные механизмы.

БКЭПТ выделяются надежностью, высокоточным принципом работы, автоматическим интеллектуальным управлением и регулированием.

Видео, демонстрирующее работу схемы

loading.gif

Загрузка…

2 616 просмотров

Рейтинг
( 1 оценка, среднее 5 из 5 )
Загрузка ...