آموزش پروژه محور

در این پروژه با نحوه کنترل موتور DC توسط سنسورهای مادون قرمز آشنا می شوید.

بازدید :

زمان تقریبی مطالعه :

تاریخ :
پنج شنبه ۱۳۹۷/۰۳/۱۰ ساعت ۱۰:۵۲

 در  این پروژه با نحوه کنترل موتور DC توسط سنسورهای مادون قرمز آشنا می شوید.

قطعات مورد نیاز در فرستنده :
برد بورد یک عدد
سیم تلفنی
یک عدد سنسور مادون قرمز ( IR) فرستنده
یک عدد آیسی ۵۵۵ (تایمر)
خازن ۰٫۱UF -1NF -10UF از هر کدام یک عدد
مقاومت متغییر(پتانسیومتر)۵k
مقاومت ۴٫۷K -15K -100K -47 از هر کدام یک عدد
ترانزیستور ۲N2222 یک عدد
رگولاتور ۷۸۰۵ یک عدد
به شماتیک مدار در شکل زیر توجه کنید.نحوه اتصال قطعات در قسمت فرستنده نشان داده شده است.

  آیسی ۵۵۵(تایمر)
این آیسی ۸ پایه دارد.پایه ۱ تغذیه منفی و پایه ۸ تغذیه مثبت و پایه های ۲و۶ کار تولید پالس و پایه ۳ خروجی آیسی است.پایه ۳ خروجی ۳۶ تا ۴۰ khz را با duty cycle 50% ایجاد می کند.

خازنهای ۱۰UF -1NF -0.1UF
خازن ۱NF به تولید پالس در مدار کمک می کند. خازنهای ۰٫۱UF , 10UF برای از بین بردن اثر نویز در مدار بکار می رود.

مقاومت متغییر ۵k
پتانسیومتر یک مقاوت متغییر است که می توان مقاومت آنرا با پیچی که در آن قرار دارد کم و زیاد کرد. این مقاومت جهت تغییر پهنای باند پالسهای تولید شده توسط آیسی ۵۵۵ می باشد.

سنسور مادون قرمز (INFRARED LED)
امواج الکترومغناطیسی، انرژی انتقال داده شده در فضا می باشند که به شکل نوسانات پریودیک میدان های الکتریکی و مغناطیسی، با سرعت نور در فضا منتشر می‌گردند. خصوصیات یک موج الکترومغناطیسی، از طریق فرکانس و طول موج آن مشخص می‌شود. این دو عامل به سرعت نور مرتبط بوده و فرمول آن به صورت « سرعت نور = فرکانس× طول موج » می باشد. فرکانس یک موج الکترومغناطیسی، به منبع آن بستگی دارد. در طبیعت فرکانس های زیادی وجود دارند که شامل فرکانس‌های پایین امواج الکتریکی تا فرکانسهای خیلی بالای اشعه های گاما، که بوسیله هسته های اتم ایجاد می شوند، می گردند. این دامنه وسیع فرکانس امواج الکترومغناطیسی، طیفهای مختلف الکترومغناطیسی را تشکیل می‌دهند. طیف الکترومغناطیسی می تواند بر اساس تغییرات طول موج و فرکانس، به چندین ناحیه تقسیم شود که در بین آنها، فقط باند خیلی باریکی از طیف، یعنی از۷۰۰ تا۴۰۰ نانومتر، با چشم انسان قابل رویت می باشد. همانطور که در شکل می بینید.انسان می تواند طول موج های بین ۳۸۰nm-770nm را ببیند. طول موجهای کمتر از ۳۸۰nm را ماوراء بنفش وطول موج های بیشتر از ۷۷۰nm را مادون قرمز می گویند. LED های مادون قرمز گیرنده سیاه رنگ و نوع فرستنده آن داری رنگی روشنتر از گیرنده است.

قطعات مورد نیاز در قسمت گیرنده :
ترانزیستور ۲N2222 یک عدد
مقاومت ۱k,10kو۱K هر کدام یک عدد
سنسور مادون قرمز(IR) نوع گیرنده یک عدد
سیم تلفنی
برد بورد یک عدد

در مدار گیرنده پایه مثبت سنسور مادون قرمز را که پایه بزرگتر است را به قطب مثبت باطری و پایه کوتاه تر را با یک مقاومت به زمین وصل کنید.اشتراک این مقاومت با پایه منفی LED را با یک مقاومت به بیس ترانزیستور ۲N2222 وصل کنید.امیتر ترانزیستور را به زمین و کلکتور آنرا با یک مقاومت به قطب مثبت باطری وصل کنید. از اشتراک این مقاومت با کلکتور به پایه های ۲ یا ۴ آیسی TC4427 وصل کنید.

برای دیدن نحوه کنترل موتور توسط آیسی TC4427 بدون LED به پروژه کنترل موتور DC دقت کنید.با تغییری کوچک در این پروژه میتوانید موتور را از طریق LED های مادون قرمز کنترل کنید.این تغییرات شامل حذف دو کلید(PUSH-BOTTOM)در ورودی آیسی TC4427 و قرار دادن اشتراک کلکتور با مقاومت ۱۰k در مدار گیرنده به یکی از پایه های ۲ یا ۴ آیسی TC4427 است.
شما می توانید شکل موجهای خروجی از آیسی ۵۵۵ را براحتی و از طریق اسیلسکوپ مشاهده کنید.این شکل موج در یک سر موتور نیز دیده می شود.هرگاه شما با یک کاغذ یا مانعی دیگر مانع ارسال امواج بین دو LED فرستنده وگیرنده شوید موتور از حرکت می ایستد.در این حالت شکل موج موجود در یک سر موتور نیز از بین می رود.

شما براحتی می توانید این موارد را امتحان ومشاهده کنید. منبع تغذیه ۱۰ تا ۱۲ ولت DC را به تغذیه آیسی TC4427 وصل کنید.۱ز مثبت تغذیه ۱۰-۱۲ ولت DC به پایه ورودی رگولاتور ۷۸۰۵ وصل کنید واز منفی باطری به پایه وسط ۷۸۰۵ از خروجی ۷۸۰۵ به مثبت برد بورد گیرنده و از منفی آن به منفی بردبورد گیرنده وصل کنید این رگولاتور علاوه بر اینکه تغذیه ۵ ولت را به مدار گیرنده می دهد در مدار فرستنده وتغذیه آیسی ۵۵۵ نیز استفاده می شود.وتغذیه ۱۰-۱۲ولت تنها برای تغذیه آیسی TC4427 می ماند.

برای اینکه بتوانید در این پروزه دو عدد موتور را کنترل کنید.یک موتور را به پایه ۵ و موتور دیگر را به پایه ۷ وصل کنید.و از اشتراک کلکتور با مقاومت ۱۰K در قسمت گیرنده به ورودی ۲و۴ آیسی TC4427 کنید.در این حالت شما می توانید دو موتور DC را همزمان کنترل کنید. 

 مطالب مرتبط:
تشریح امواج الکترومغناطیسی
امواج الکترومغناطیسی
انواع سنسورها

منبع: roboeq

موتور کلاسیک DC دارای آرمیچری از آهنربای الکتریکی است…

بازدید :

زمان تقریبی مطالعه :

تاریخ :
شنبه ۱۳۹۷/۰۳/۱۲ ساعت ۱۲:۰۶

مرکز یادگیری تبیان – محبوبه همت

موتور الکتریکی
  یک موتور الکتریکی، الکتریسیته را به حرکت مکانیکی تبدیل می‌کند. عمل عکس آن که تبدیل حرکت مکانیکی به الکتریسیته است، توسط ژنراتور انجام می‌شود. این دو وسیله بجز در عملکرد ، مشابه یکدیگر هستند. اکثر موتورهای الکتریکی توسط الکترومغناطیس کار می‌کنند، اما موتورهایی که بر اساس پدیده‌های دیگری نظیر نیروی الکتروستاتیک و اثر پیزوالکتریک کار می‌کنند، هم وجود دارند.
ایده کلی این است که وقتی که یک ماده حامل جریان الکتریسیته تحت اثر یک میدان مغناطیسی قرار می‌گیرد، نیرویی بر روی آن ماده از سوی میدان اعمال می‌شود. در یک موتور استوانه‌ای ، روتور به علت گشتاوری که ناشی از نیرویی است که به فاصله‌ای معین از محور روتور به روتور اعمال می‌شود، می‌گردد.

اغلب موتورهای الکتریکی دوارند، اما موتور خطی هم وجود دارند. در یک موتور دوار بخش متحرک (که معمولاً درون موتور است) روتور و بخش ثابت استاتور خوانده می‌شود. موتور شامل آهنرباهای الکتریکی است که روی یک قاب سیم پیچی شده است. گر چه این قاب اغلب آرمیچر خوانده می‌شود، اما این واژه عموماً به غلط بکار برده می‌شود. در واقع آرمیچر آن بخش از موتور است که به آن ولتاژ ورودی اعمال می‌شود یا آن بخش از ژنراتور است که در آن ولتاژ خروجی ایجاد می‌شود. با توجه به طراحی ماشین ، هر کدام از بخشهای روتور یا استاتور می‌توانند به عنوان آرمیچر باشند. برای ساختن موتورهایی بسیار ساده کیتهایی را در مدارس استفاده می‌کنند.

موتور کلاسیک DC دارای آرمیچری از آهنربای الکتریکی است. یک سوییچ گردشی به نام کموتاتور جهت جریان الکتریکی را در هر سیکل دو بار برعکس می کند تا در آرمیچر جریان یابد و آهنرباهای الکتریکی، آهنربای دائمی را در بیرون موتور جذب و دفع کنند. سرعت موتور DC به مجموعه‌ای از ولتاژ و جریان عبوری از سیم پیچ های موتور و بار موتور یا گشتاور ترمزی، بستگی دارد.

سرعت موتور DC وابسته به ولتاژ و گشتاور آن وابسته به جریان است. معمولاً سرعت توسط ولتاژ متغیر یا عبور جریان و با استفاده از تپها (نوعی کلید تغییر دهنده وضعیت سیم پیچ) در سیم‌پیچی موتور یا با داشتن یک منبع ولتاژ متغیر، کنترل می‌شود. بدلیل اینکه این نوع از موتور می‌تواند در سرعتهای پایین گشتاوری زیاد ایجاد کند، معمولاً از آن در کاربردهای کششی نظیر لوکوموتیوها استفاده می‌کنند. اما به هرحال در طراحی کلاسیک محدودیتهای متعددی وجود دارد که بسیاری از این محدودیتها ناشی از نیاز به جاروبکهایی برای اتصال به کموتاتور است. سایش جاروبک ها و کموتاتور، ایجاد اصطکاک می‌کند و هر چه که سرعت موتور بالاتر باشد، جاروبکها می‌بایست محکمتر فشار داده شوند تا اتصال خوبی را برقرار کنند. نه تنها این اصطکاک منجر به سر و صدای موتور می‌شود بلکه این امر یک محدودیت بالاتری را روی سرعت ایجاد می‌کند و به این معنی است که جاروبکها نهایتاً از بین رفته نیاز به تعویض پیدا می‌کنند. اتصال ناقص الکتریکی نیز تولید نویز الکتریکی در مدار متصل می‌کند. این مشکلات با جابجا کردن درون موتور با بیرون آن از بین می‌روند، با قرار دادن آهنرباهای دائم در داخل و سیم پیچها در بیرون به یک طراحی بدون حاروبک می‌رسیم.

مطالب مرتبط:
موتور های بدون جاروبک یا سه فاز (brushless)
موتور الکتریکی جاروبک دار (brushed)
سیم پیچ ها

منبع: roboeq

در این مدار شما با کنترل ساده یک موتور توسط مدارات تایمر آشنا می شو ید.

بازدید :

زمان تقریبی مطالعه :

تاریخ :
چهارشنبه ۱۳۹۷/۰۳/۰۹ ساعت ۱۰:۱۰

مرکز یادگیری تبیان – محبوبه همت

در این مدار شما با کنترل ساده یک موتور توسط مدارات تایمر آشنا می شو ید.در این مدار موتور با ارسال پالس توسط آیسی ۵۵۵ یک بار در جهت حرکت عقربه های ساعت به مدت ۱ دقیقه می چرخد.،پس از آن به مدت ۱۰ تا ۲۰ ثانیه توقف می کند.و پس از آن ۱ دقیقه در خلاف جهت عقربه های ساعت خواهد چرخید.این روند تا زمانیکه تغذیه این مدار متصل باشد.،ادامه خواهد داشت.  

قطعات موردنیاز :
۱ عدد آیسی ۵۵۵
۱ عدد آیسی ۴۰۱۷
۱ عدد آیسی ULN2803
4 عدد رله ۵ ولت ۱ کنتاکت
۲ عدد مقاومت ۱ مگا اهم
۱ عدد مقاومت ۲۲۰ اهم
۱ عدد مقاومت ۱۰۰ کیلواهم
۱ عدد موتور ۱۲ ولت DC
1 عدد خازن ۳٫۳ میکروفاراد
۱ عدد خازن ۴۷ میکروفاراد
برد بورد
سیم تلفنی

نقشه مدار
مطابق معمول در ابتدا تغذیه مثبت و زمین آیسی های ۵۵۵ ،۴۰۱۷ و ULN2803 را بر روی برد بورد با استفاده از سیم تلفنی متصل کنید.
تغذیه مثبت آیسی ۵۵۵ پایه ۸ و ۴ و تغذیه زمین آن پایه ۱ است.تغذیه مثبت آیسی ۴۰۱۷ پایه ۱۶ و تغذیه زمین آن پایه ۸ است.تغذیه مثبت آیسی ULN2803 پایه ۱۰ و تغذیه منفی آن پایه ۹ است.
پس از اتصال تغذیه مثبت و منفی آیسی ها به شرح اتصالات دیگر می پردازیم.

پایه ۲و۶ آیسی ۵۵۵ را به صورت مستقیم به یکدیگر متصل کنید.این اتصال مشترک را به دو خازن موازی ۴۷ و ۳٫۳ میکروفاراد متصل نمایید.به صورتیکه سر مثبت این دو خازن در پایه مشترک ۲و۶ و سر منفی آنرا به زمین متصل کنید.دوباره از این سر مشترک که پایه ۶ است با یک مقاومت ۱ مگا اهم به پایه ۷ وصل کنید.

حال از پایه ۷ با یک مقاومت ۱ مگا اهم به مثبت منبع تغذیه متصل کنید.
از پایه ۳ با یک مقاومت ۱۰۰ اهم به پایه ۱۴ آیسی ۴۰۱۷ که مربوط به دریافت کلاک است.،متصل نمایید.پایه های ۳ آیسی ۴۰۱۷ را به صورت مستقیم به پایه ۱ آیسی ULN2803 و پایه ۲ آیسی ۴۰۱۷ را بدون اتصال رها کنید.،و پایه ۴ را به طور مستقیم به پایه ۲ آیسی ULN2803 متصل نمایید.حال پایه ۷ آیسی ۴۰۱۷ را آزاد بگذارید.و پایه ۱۰ آیسی ۴۰۱۷ رابه پایه ۱۵ آیسی۴۰۱۷ که جهت RESET کردن و شمارش اولیه این آیسی می شود متصل نمایید.

حال به سراغ رله ها می رویم.
به جای کشیدن شکل شماتیک اصلی برای اینکه شما دچار اشتباه و سردر گمی نشوید.شکل این المان را از دید پایین برای شما در نقشه مدار قرار دادم،اگر به شکل رله یک کنتاکت از پایین نگاه کنید.متوجه ۵ پایه فلزی می شوید.سه پایه به یکدیگر نزدیک هستند.، و دو پایه دیگر از این ۳ پایه فاصله دارند.
از این ۳ پایه ۲ پایه کناری مخصوص اینرجایز شدن یا در واقع تحریک رله و عوض شدن جهت کلید درونی در این المان است. به شکل این المان از زیر نگاه کنید.،متوجه می شوید.از سه پایه گفته شده یک پایه کمی جلوتر است.این پایه در حالت عادی،یعنی حالتی که رله تحریک نشده است.با یکی از دو پایه دیگر که مجزا از دو پایه اینرجایز شدن است.،اتصال دارد.این اتصال را حتی می توانید با ولت متر تجربه کنید.

وقتی رله اینرجایز یا تحریک شود جهت ارتباط این پایه مشترک عوض می شود.و با پایه دیگر رله ارتباط پیدا می کند.در حالت عادی همانطور که در نقشه ملاحظه می کنید از این ۴ رله ۴ تا پایه آزاد هستند این ۴ پایه در واقع همان پایه هایی هستند.که در حالت عادی پایه مشترک با آنها ارتباط دارد.
پایه هایی که در حالت تحریک رله وارد مسیر می شوند.به مثبت ۱۲ ولت و زمین متصل شده اند.رله اول و سوم به مثبت ۱۲ ولت و رله دوم وچهارم به زمین متصل شده است.
پایه مشترک رله اول را به یک سر موتور و پایه مشترک رله دوم را به سر دیگر موتور متصل کنید.پایه مشترک رله سوم را به همان سر موتور که پایه مشترک رله دوم متصل شده ارتباط دهید.
پایه مشترک رله چهارم را به همان سر موتور که پایه مشترک رله اول متصل نموده اید ارتباط دهید.
یکی از پایه هایی که مخصوص تحریک رله است.،از هر رله به یکدیگر متصل کنید.واین اشتراک را به مثبت ۵ ولت وصل کنید.
سر، زمین این رله از آیسی ULN2803 ایجاد می شود.
با انجام شدن این مراحل کار بستن مدار تمام می شود.چون دو تغذیه متفاوت ۵ و ۱۲ ولت داریم بهتر است از دو رگولاتورLM7805,LM7809 استفاده کنید.

توضیحات مدار
همانطور که در نقشه ملاحظه می کنید.،عمل تولید پالس را آیسی ۵۵۵ بر عهده دارد.
خروجی ۳ این آیسی به پایه CLOCK آیسی ۴۰۱۷که شماره پایه آن ۱۴ است.، متصل می باشد.پایه ۱۴ آیسی ۴۰۱۷ به لبه بالارونده پالس حساس است.زمانیکه این لبه بالارونده را در پایه ۱۴ایجاد کنید.،‌عمل شمارش را از پایه ۳ که شروع شمارش است.، آغاز می شود.این پایه همچنان HIGH می ماند.تا لبه بالا رونده بعدی پالس در پایه ۱۴ آیسی ۴۰۱۷ ایجاد شود.در صورت ایجاد لبه بالارونده پالس برای بار دوم بعد از پایه ۳ آیسی ۴۰۱۷ پایه ۲ آن HIGH می شود.این پایه نیز مانند پایه ۳ HIGH می مانند.تا شما لبه بالارونده پالس بعدی را در پایه ۱۴ ایجاد کنید.در صورت انجام شدن این عمل،پایه ۴ HIGH می شود.
بعد ار پایه ۴ در صورت ایجاد لبه بالارونده پالس در پایه ۱۴ آیسی ۴۰۱۷ پایه ۷ HIGH می شود.،و بعد از آن نوبت پایه ۱۰ است.زمانیکه پایه ۱۰ HIHG شود.آیسی ۴۰۱۷ REST می شود.چراکه این پایه یعنی پایه ۱۰ به پایه ۱۵ آیسی ۴۰۱۷ که عمل RESET را انجام می دهد.،متصل شده است.پایه ۱۵ نیز با ولتاز مثبت reset می شود.
زمانیکه پایه ۱۵ HIGH شود.عمل شمردن از ابتدا یعنی پایه ۳ انجام خواهد شد.

به شکل پایه های آیسی ۴۰۱۷ در شکل زیر توجه کنید.

در اولین تولید پالس پایه ۳ high می شود.همانطور که در نقشه می بینید این پایه به پایه ۱ آیسی ULN2803 متصل شده است.
HIGH شدن پایه ۳ برابر است با HIGH شدن پایه ۱ آیسی ULN2803 و HIGH شدن پایه ۱ آیسی ULN2803 باعث ایجاد زمین در یکی از پایه های رله اول می شود.پایه دیگر این رله به ولتاژ متصل است.با اینکار رله اول تحریک می شود .و شما صدای تقی را در این رله خواهید شنید.
رله اول ولتاژ‌ مثبت ۱۲ ولت را بر روی یکی از سیم های موتور و رله دوم نیز همانطور که می بینید.مانند رله اول در این هنگام تحریک می شود.،و زمین را برای این موتور فراهم می شود.بنابراین ولتاژ مثبت و زمین برای این موتور در یک حال تامین می شود.
بعد از پایه ۳،پایه ۲ با پالس بعدی high می شود.این پایه به هیچ پایه ای متصل نیست.در این مدتی که این پایه high است .موتور خاموش است.بعد از این پایه،پایه ۴ high می شود.در این حالت جهت چرخش موتور برخلاف حالت اول است. چرا که در این حالت پایه ۲ آیسی ULN2803 دارا ی ولتاژ ۵ ولت می شود و آیسی ULN2803در خروجی به خاطر اینکه مانند یک گیت NOT با محافظ است.پایه زمین را برای رله تامین می کند در این حال همانطور که در نقشه ملاحظه می کنیذ رله سوم و چهارم تحریک می شود.رله سوم ولتاژ‌ مثبت ورله چهارم زمین را ایجاد می کند.
بعد از پایه ۴ پایه ۷ با آمدن پالس بعدی از آیسی ۵۵۵ ،HIGH می شود.پایه ۷ به جایی متصل نیست.مدت زمانیکه پایه ۷ HIGH است.موتور مانند حالتی که پایه ۲ HIGH است.،نخواهد چرخید.بعد از این پایه با آمدن پالس بعدی از آیسی ۵۵۵ پایه ۱۰ آیسی HIGH می شود.،زمانیکه این پایه HIGH شود پایه ۱۵ آیسی ۴۰۱۷ HIGH می شود.،HIGH شدن پایه ۴۰۱۷ آیسی باعث RESET شدن این آیسی و آغاز شمارش از پایه ۳ یعنی از ابتدا می گردد. لازم است.،اشاره کنم که آیسی ULN2803 یک بافر NOT است که با دشتن دیودهای محافظ مدار شما را از جریان برگشتی از موتور و رله محافظت می کند.
برای محافظت بهتر مدار از ۴ عدد دیود استفاده کنید.این دیودها را به صورت جداگانه به هر رله متصل کنید.به گونه اییکه سر منفی یا کاتد این دیودها در سر مثبت رله ها و سر مثبت دیود یا آند آنرا در سر منفی رله ها قرار دهید.

مطالب مرتبط:
انرژی ذخیره شده و باتری ها
باتری های سری
رله های ساده – رله های زمانی
رله، یک سوئیچ الکترونیکی

منبع: roboeq