Arduino dc motor speed และการควบคุมทิศทางโดยใช้รีเลย์และ mosfet

ในโครงการนี้เราควบคุมทิศทางและความเร็วของมอเตอร์ 24v ปัจจุบันสูงโดยใช้ Arduino และสองรีเลย์ ไม่มีสวิทช์พลังงานมีความจำเป็นสำหรับวงจรนี้เพียงสองปุ่มกดและมิเตอร์เพื่อควบคุมทิศทางและความเร็วของ DC มอเตอร์ ปุ่มกดหนึ่งปุ่มจะหมุนมอเตอร์ตามเข็มนาฬิกาและปุ่มอื่น ๆ จะหมุนทวนเข็มนาฬิกา ต้องใช้มอสเฟต n-channel หนึ่งช่องเพื่อควบคุมความเร็วของมอเตอร์ รีเลย์ใช้เพื่อเปลี่ยนทิศทางของมอเตอร์ คล้ายกับวงจร H-Bridge

ส่วนประกอบที่จำเป็น:

1. Arduino Uno
2. รีเลย์ 12v สองตัว (สามารถใช้รีเลย์ 5v ได้)
3. ทรานซิสเตอร์สองตัว BC547
4. ปุ่มกดสองปุ่ม
5. IRF540N
6. ตัวต้านทาน 10k
7. แหล่งจ่ายไฟ 24 โวลต์
8. โพเทนชิออมิเตอร์ 10K
9. สามไดโอด 1N4007
10. การเชื่อมต่อสายไฟ

แผนภาพวงจรและคำอธิบาย:

แผนภาพวงจรของโครงการควบคุมมอเตอร์แบบสองทิศทางนี้แสดงในภาพด้านล่าง ทำการเชื่อมต่อตามนั้น:

• เชื่อมต่อขั้วปิดตามปกติของรีเลย์ทั้งสองเข้ากับขั้วบวกของแบตเตอรี่
• เชื่อมต่อเทอร์มินัลที่เปิดตามปกติของรีเลย์ทั้งสองเข้ากับขั้วระบายของ MOSFET
• เชื่อมต่อแหล่งที่มาของ MOSFET กับขั้วลบของแบตเตอรี่และขากราวด์ของ Arduino UNO
• เทอร์มินัลประตูไปยัง PWM พิน 6 ของ Arduino
• เชื่อมต่อตัวต้านทาน 10k จากประตูหนึ่งไปยังแหล่งที่มาและ 1N4007 ไดโอดจากแหล่งที่มาไปยังท่อระบายน้ำ
• เชื่อมต่อมอเตอร์ระหว่างขั้วกลางของรีเลย์
• จากขั้วที่เหลือสองขั้วขั้วหนึ่งไปที่ขา Vin ของ Arduino Uno และอีกขั้วหนึ่งไปที่ขั้วตัวสะสมของทรานซิสเตอร์ (สำหรับแต่ละรีเลย์)
• เชื่อมต่อขั้วอิมิตเตอร์ของทรานซิสเตอร์ทั้งสองกับพิน GND ของ Arduino
• พินดิจิตอล 2 และ 3 ของ Arduino แต่ละอันในอนุกรมที่มีปุ่มกดจะไปที่ฐานของทรานซิสเตอร์
• เชื่อมต่อไดโอดข้ามรีเลย์ตรงตามที่แสดงในรูป
• เชื่อมต่อขั้วปลายของโพเทนชิออมิเตอร์กับขา 5v และขา Gnd ของ Arduino ตามลำดับ และขั้วปัดน้ำฝนเป็นขา A0.
• ** หากคุณมีแบตเตอรี่ 12 โวลต์สองก้อนแยกจากกันให้เชื่อมต่อขั้วบวกของแบตเตอรี่หนึ่งเข้ากับขั้วลบของแบตเตอรี่อีกก้อนหนึ่งและใช้สองขั้วที่เหลือเป็นขั้วบวกและขั้วลบ

วัตถุประสงค์ของทรานซิสเตอร์:

พินดิจิทัลของ Arduino ไม่สามารถจ่ายกระแสไฟฟ้าที่จำเป็นในการเปิดรีเลย์ 5v ปกติได้ นอกจากนี้เราใช้รีเลย์ 12v ในโครงการนี้ Vin pin ของ Arduino ไม่สามารถจ่ายกระแสได้มากขนาดนี้สำหรับรีเลย์ทั้งสองตัว ดังนั้นทรานซิสเตอร์จึงถูกใช้เพื่อนำกระแสจากขา Vin ของ Arduino ไปยังรีเลย์ซึ่งควบคุมโดยใช้ปุ่มกดที่เชื่อมต่อจากพินดิจิทัลไปยังขั้วฐานของทรานซิสเตอร์

วัตถุประสงค์ของ Arduino:

• เพื่อให้จำนวนกระแสที่ต้องการในการเปิดรีเลย์
• เพื่อเปิดทรานซิสเตอร์
• เพื่อควบคุมความเร็วของมอเตอร์กระแสตรงด้วยโพเทนชิออมิเตอร์โดยใช้การเขียนโปรแกรม ตรวจสอบรหัส Arduino ที่สมบูรณ์ในตอนท้าย

วัตถุประสงค์ของ MOSFET:

ต้องใช้ MOSFET เพื่อควบคุมความเร็วของมอเตอร์ MOSFET ถูกเปิดและปิดด้วยแรงดันไฟฟ้าความถี่สูงและเนื่องจากมอเตอร์เชื่อมต่อแบบอนุกรมพร้อมกับท่อระบายน้ำของ MOSFET ค่า PWM ของแรงดันจะกำหนดความเร็วของมอเตอร์

การคำนวณปัจจุบัน:

ความต้านทานของขดลวดรีเลย์วัดโดยใช้มัลติมิเตอร์ซึ่งกลายเป็น = 400 โอห์ม

Vin pin ของ Arduino ให้ = 12v

กระแสจึงต้องเปิดรีเลย์ = 12/400 แอมป์ = 30 mA

หากรีเลย์ทั้งสองมีพลังงานกระแส = 30 * 2 = 60 mA

** Vin pin ของ Arduino สามารถจ่ายกระแสสูงสุด = 200mA

ดังนั้นจึงไม่มีปัญหาในปัจจุบันใน Arduino

การทำงานของมอเตอร์สองทิศทางที่ควบคุมด้วย Arduino:

การทำงานของวงจรควบคุมมอเตอร์ 2 ทางนี้ทำได้ง่าย หมุดทั้งสอง (2, 3) ของ Arduino จะยังคงสูงอยู่เสมอ

เมื่อไม่มีการกดปุ่ม:

ในกรณีนี้ไม่มีกระแสไหลไปยังฐานของทรานซิสเตอร์ดังนั้นทรานซิสเตอร์จึงยังคงปิดอยู่ (ทำหน้าที่เหมือนสวิตช์เปิด) เนื่องจากไม่มีกระแสไหลไปยังขดลวดรีเลย์จากขา Vin ของ Arduino

เมื่อกดปุ่มเดียว:

ในกรณีนี้กระแสบางส่วนไหลไปที่ฐานของทรานซิสเตอร์ผ่านปุ่มกดที่กดซึ่งจะเปิดขึ้น ตอนนี้กระแสจะไหลไปยังขดลวดรีเลย์จากขา Vin ผ่านทรานซิสเตอร์นี้ได้อย่างง่ายดายซึ่งจะเปิดรีเลย์นี้ (RELAY A) และสวิตช์ของรีเลย์นี้จะถูกส่งไปที่ตำแหน่ง NO ในขณะที่รีเลย์อื่น (RELAY B) ยังอยู่ในตำแหน่ง NC ดังนั้นกระแสจึงไหลจากขั้วบวกของแบตเตอรี่ไปยังขั้วลบผ่านมอเตอร์นั่นคือกระแสไหลจากรีเลย์ A ไปยังรีเลย์ B ซึ่งทำให้เกิดการหมุนตามเข็มนาฬิกาของมอเตอร์

เมื่อกดปุ่มอื่น ๆ:

คราวนี้รีเลย์อีกตัวเปิด ตอนนี้กระแสไหลไปยังขดลวดรีเลย์จากพิน Vin ผ่านทรานซิสเตอร์ซึ่งเปิดรีเลย์นี้ (RELAY B) และสวิตช์ของรีเลย์นี้จะถูกส่งไปที่ตำแหน่ง NO ในขณะที่รีเลย์อื่น ๆ (RELAY A) ยังคงอยู่ในตำแหน่ง NC กระแสจึงไหลจากขั้วบวกของแบตเตอรี่ไปยังขั้วลบของแบตเตอรี่ผ่านมอเตอร์ แต่เวลานี้กระแสไหลจากรีเลย์ B ไปยังรีเลย์ A ทำให้มอเตอร์หมุนทวนเข็มนาฬิกา

เมื่อกดปุ่มทั้งสองปุ่ม:

ในกรณีนี้กระแสจะไหลไปที่ฐานของทรานซิสเตอร์ทั้งสองเนื่องจากทรานซิสเตอร์ทั้งสองเปิดอยู่ (ทำหน้าที่เหมือนสวิตช์ปิด) ดังนั้นรีเลย์ทั้งสองจึงอยู่ในตำแหน่ง NO ดังนั้นกระแสจึงไม่ไหลจากขั้วบวกของแบตเตอรี่ไปยังขั้วลบผ่านมอเตอร์จึงไม่หมุน

การควบคุมความเร็วของมอเตอร์กระแสตรง:

Gate of MOSFET เชื่อมต่อกับ PWM pin 6 ของ Arduino UNO Mosfet ถูกเปิดและปิดที่แรงดันไฟฟ้าความถี่ PWM สูงและเนื่องจากมอเตอร์เชื่อมต่อแบบอนุกรมกับท่อระบายน้ำของ mosfet ค่า PWM ของแรงดันจะกำหนดความเร็วของมอเตอร์ ตอนนี้แรงดันไฟฟ้าระหว่างขั้วปัดน้ำฝนของโพเทนชิออมิเตอร์และ Gnd กำหนดแรงดันไฟฟ้า PWM ที่ขาหมายเลข 6 และเมื่อขั้วปัดน้ำฝนหมุนแรงดันไฟฟ้าที่ขาอะนาล็อก A0 จะเปลี่ยนแปลงทำให้ความเร็วของมอเตอร์เปลี่ยนไป

การทำงานที่สมบูรณ์ของนี้Arduino จากสองทิศทางมอเตอร์ความเร็วและทิศทางการควบคุมจะแสดงในวิดีโอด้านล่างด้วยรหัส Arduino