Controle autônomo de RPM do motor usando o sistema de feedback de um tacômetro baseado em IR: 5 etapas (com imagens)

2024 Autor: John Day | [email protected]. Última modificação: 2024-01-30 11:39

Há sempre a necessidade de automatizar um processo, seja ele simples / monstruoso. Tive a ideia de fazer este projeto a partir de um desafio simples que enfrentei ao encontrar métodos para regar / irrigar o nosso pequeno pedaço de terra. O problema do não as linhas de suprimento atuais e geradores caros (para operar nossa bomba) aumentaram a dificuldade.

Então o que decidimos fazer foi criar um método que seria barato e fácil de usar, mesmo por um trabalhador. Decidimos montar a bomba em nossa velha scooter (condição de funcionamento) e operá-la usando o eixo da roda da scooter. muito bem, fizemos a montagem mecânica e a transmissão por correia e testamos, e foi um sucesso.

Mas outro problema era que, quando o motor estava funcionando, uma pessoa sempre tinha que estar perto da scooter para monitorar o RPM, e ajustá-lo manualmente usando o acelerador. Então esse projeto foi feito por nós para que o trabalhador pudesse definir o RPM desejado que ele quer fazer o motor funcionar e fazer outros trabalhos na fazenda.

A configuração consiste em:

1. Um tacômetro baseado em IR (para medir RPM).
2. Um teclado para inserir o RPM.
3. Um display LCD para mostrar o RPM monitorado e o RPM atual.
4. Um motor de passo para aumentar / diminuir o acelerador.
5. Por fim, um microcontrolador para gerenciar todos esses processos.

Etapa 1: Organizando as peças necessárias

Anteriormente, eu apenas dei uma visão geral de quais seriam os componentes.

Os componentes reais necessários são:

1. Um microcontrolador (usei um Arduino Mega 2560).
2. Um IC driver de motor L293D (ou uma placa de breakout servirá).
3. Um display LCD de 16 X 2.
4. Um sensor infravermelho / de proximidade (o número do modelo é STL015V1.0_IR_Sensor)
5. Um motor de passo unipolar (usei um motor de passo de 5 fios, 12 V).
6. Um teclado 4 X 4.
7. Alguns resistores de 220 ohms, 1000 ohms.
8. Um potenciômetro de 10k.
9. Fios conectores, fios coloridos, removedor.
10. Pranchas de ensaio.
11. Uma bateria de 12 V para alimentar o motor de passo.
12. Uma fonte de 5 V para alimentar o Arduino.

E isso é tudo que você precisa para começar, pessoal!

Etapa 2: Fluxo Geral do Processo

O fluxo do processo é o seguinte:

1. A configuração é ligada e aguarde até que a calibração de todos os dispositivos seja concluída.
2. O usuário deve inserir o RPM necessário usando o teclado.
3. O homing do motor ocorre. Isso geralmente é feito para que um ponto de referência constante seja ditado ao motor, de modo que, quando a configuração for ligada, a posição inicial do motor seja sempre constante e tomada como ponto de referência.
4. Ligue o motor / qualquer máquina que deva girar uma roda.
5. A medição do RPM ocorre e é exibida no LCD.
6. É aqui que o sistema de feedback entra em cena. Se o RPM detectado for menor do que o RPM desejado, o motor de passo funciona de modo que aumente o acelerador
7. Se o RPM detectado for maior do que o RPM desejado, o motor de passo dá passos para diminuir a aceleração.
8. Este processo ocorre até que o RPM desejado seja alcançado, ao ser alcançado, o stepper fica parado.

9. O usuário pode desligar o sistema, se necessário, usando um interruptor mestre.

Etapa 3: Fazendo as conexões necessárias

Conexões para o motor de passo:

Como estou usando um motor de passo de 5 fios, 4 fios são para energizar as bobinas e o outro é conectado ao terra. Nem sempre é necessário que a ordem dos 4 fios que saem do motor seja a mesma ordem para energize as bobinas. Você deve descobrir manualmente o pedido usando um multímetro, a menos que seja explicitamente especificado, ou consulte a folha de dados do seu motor. Esses 4 fios são conectados às saídas do IC L293D ou do driver do motor.

2. Conexões para o IC L293D:

A razão pela qual você usará um driver de motor é porque seu motor de passo de 12 V não pode funcionar corretamente com uma alimentação de 5 V e você acabará fritando sua placa Arduino para bombear a alimentação para o motor. O diagrama de pinos do IC pode ser encontrado em a web, uma vez que é praticamente um IC de comutação padrão. Os pinos e suas conexões são

• EN1, EN2: Habilitar (sempre alto ou '1') porque é um decodificador padrão e normalmente tem uma entrada adicional chamada Habilitar. A saída só é gerada quando a entrada Habilitar tem valor 1; caso contrário, todas as saídas são 0.
• Pinos 4, 5, 12, 13: Eles são conectados ao solo.
• Pinos 2, 7, 10, 15: Eles são os pinos de entrada do microcontrolador.
• Pinos 3, 6, 11, 14: são os pinos de saída conectados aos 4 pinos do motor de passo.

3. Conexões ao LCD:

O LCD possui 16 pinos onde 8 são para transferência de dados e na maioria das vezes, você pode usar apenas 4 dos 8 pinos. As conexões são:

• Vss: chão
• Vdd: + 5V
• Vo: para potenciômetro (para ajustar o contraste)
• RS: para pino digital 12 do Arduino
• R / W: terreno.
• E: para o pino 11 no Arduino.
• Pinos de dados 4, 5, 6, 7: aos pinos 5, 4, 3, 2 no Arduino, respectivamente.
• LED +: Para + 5V com resistor de 220 ohms.
• LED-: para aterrar.

4. Conexões com o teclado 4 X 4:

As conexões aqui são bastante diretas. Há um total de 8 pinos saindo do teclado e todos eles vão diretamente para os pinos digitais do arduino.4 são para colunas são 4 são para linhas. Os pinos no arduino são 46, 48, 50, 52, 38, 40, 42, 44.

5. Interface do sensor IR para o arduino:

Esta etapa também é direta, pois há apenas 3 pinos saindo do sensor de proximidade, + 5V, saída, aterramento. O pino de saída é fornecido para analógico no pino Ao no arduino.

E isso é tudo pessoal, já terminamos e o próximo passo é apenas fazer o upload do meu código, que anexei aqui!

Por favor, consulte o diagrama de circuito que fiz com a fiação de todos os componentes na foto acima.

Etapa 4: Acoplamento mecânico do motor de passo ao acelerador

Depois que a parte eletrônica é feita, a próxima parte é acoplar o eixo de passo à alavanca do acelerador.

O sistema é tal que, quando a rotação do motor cai, o motor de passo dá um passo para a direita, empurrando a alavanca para frente, aumentando a rotação. Da mesma forma, quando o RPM está muito alto, ele dá um passo para trás para puxar a alavanca para trás para reduzir o RPM.

O vídeo mostra isso.

Etapa 5: O Código

É pessoal do IDE Arduino escrito.

Baixe também as bibliotecas necessárias para isso.

Obrigada.