Tag Archives: موتور

پروژه کنترل موتور DC توسط سنسور های مادون قرمز


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


بازدید :


زمان تقریبی مطالعه :


تاریخ :

 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.
پروژه کنترل موتور dc توسط سنسور های مادون قرمز

 

  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.

پروژه کنترل موتور dc توسط سنسور های مادون قرمز

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.

پروژه کنترل موتور dc توسط سنسور های مادون قرمز

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.

پروژه کنترل موتور dc توسط سنسور های مادون قرمز

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 الکتریکی و موتورهای الکتریکی DC


موتور کلاسیک DC دارای آرمیچری از آهنربای الکتریکی است…


بازدید :


زمان تقریبی مطالعه :


تاریخ :

مرکز یادگیری تبیان – محبوبه همت

 موتور الکتریکی و موتورهای الکتریکی dc

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


پروژه کنترل چپ گرد راست گرد موتور DC توسط تایمر


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


بازدید :


زمان تقریبی مطالعه :


تاریخ :

مرکز یادگیری تبیان – محبوبه همت

 پروژه کنترل چپ گرد راست گرد موتور dc توسط تایمر

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.

پروژه کنترل چپ گرد راست گرد موتور dc توسط تایمر

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


موتور استرلینگ



موتور استرلینگ اولین بار در ۲۷ سپتامبر در سال ۱۸۱۶ توسط رابرت استرلینگ در اسکاتلند (چنسری، ادینبرگ) اختراع شد که امن‌تر و اقتصادی‌تر از موتورهای بخار آن روزگار بنظر می رسید


بازدید :


زمان تقریبی مطالعه :


تاریخ :

 مرکز یادگیری تبیان – محبوبه همت

موتور استرلینگ

موتور استرلینگ اولین بار در ۲۷ سپتامبر در سال ۱۸۱۶ توسط رابرت استرلینگ در اسکاتلند (چنسری، ادینبرگ) اختراع شد که امن‌تر و اقتصادی‌تر از موتورهای بخار آن روزگار بنظر می رسید (از نظر انفجار). اولین نمونه قابل توجه در سال ۱۸۵۰ توسط پروفسور Mc Quorne Rankine ارایه شد و تقریباٌ ۱۰۰ سال بعد به عنوان موتور استرلینگ به انواع موتورهای گازی با چرخه بسته اطلاق شد.

با وجود این موتورهای اتو (Otto) و دیزل (Diesel) که به ترتیب در سال‌های ۱۸۷۷ و ۱۸۹۳ اختراع شدند بیشتر مورد استقبال قرار گفتند (از لحاظ ظرفیت). بعد از مدتها در سال ۱۹۴۰ موتور استرلینگ دوباره مورد توجه قرار گرفت. در این سال شرکت فیلیپس تحقیقاتی روی این موتور بعنوان یک منبع تولید نیروی قابل حمل شروع کرد. در سال ۱۹۵۰ یک نمونهW  ۲۰۰ از این موتور که میتوانست در قدرت‌های پایین کار کند آماده شد. اما این موتور باز هم مورد استقبال قرار نگرفت زیرا مصادف شد با ورود ترانزیستور. از آن زمان تاکنون موتور استرلینگ در اروپا و آمریکا و ۲۰ سال بعد در ژاپن مورد مطالعه دقیق قرار گرفته است خصوصاٌ بعد از شوک نفتی سال ۱۹۷۳٫ در حال حاضر نمونه‌هایی از این موتور در سرتاسر جهان مورد استفاده قرار گرفته است. مثل موتور استرلینگ خورشیدی، چشمه‌های آب گرم، سیستم تهویه مطبوع استرلینگ، یخچال استرلینگ، سیستم تولید نیرو زیردریایی که بی‌سروصدا بودن آن خیلی مهم است. در آینده‌ای نزدیک شاهد نسل نوینی از این موتورها و کاربردهای جدید آن خواهیم بود مثل:
Stirling Cryo – Coolero Vuilleumier Heat pump, Solar Power System, Underwater Vehicle
رابرت استرلینگ تا سن ۸۶ سالگی در کلیسای اسکاتلند بعنوان مبلغ مذهبی خدمت می کرد و اوقات فراغت خود را روی ساخت و تکمیل یک نمونه موتور گرمایی از این نوع در کارگاه کوچک منزل خود می گذراند.

مزایای موتور استرلینگ
امروزه از موتور استرلینگ در موارد بسیار تخصصی مثل زیردریایی و مولدهای کمکی، جاییکه عملکرد بی‌سروصدا اهمیت دارد، استفاده می شود. این موتورها یک دسته از موتورهای حرارتی خاص هستند زیرا بازده آنها تقریباً نزدیک ماکزیمم بازدهی است که توسط تئوری پیش بینی می شود (بازده چرخه کارنو). این موتور با گاز کار می کند. انبساط آن هنگام گرم شدن و انقباض آن هنگام سردشدن نیروی این موتور را تامین میکند. این مقدار گاز بین دو انتهای سرد و گرم در حرکت است و هیچگاه از این چرخه خارج نمی شود. یک پیستون وظیفه انتقال گاز به دو منبع سرد و گرم را انجام می دهد که حرکت آن ناشی از انبساط و انقباض حجم گاز است.

همانطور که گفته شد این گاز هیچوقت از موتور استرلینگ خارج نمی شود. این موتور برخلاف موتورهای دیزلی یا بنزینی هیچ کانال تخلیه ندارد زیرا اساس کار آن بر احتراق سوخت نیست بنابراین کاملاً بی صدا عمل می کند. منبع تامین گرمای آن میتواند انرژی خورشیدی، سوخت‌های فسیلی یا هر نوع گرمای اتلاف شده در طبیعت باشد.
نوعی از این موتور بنام موتور استرلینگ خورشیدی که توسط شرکت Stirling Energy System Inc. تهیه شده است از سال ۱۹۸۴ تا حال حاضر مدت ۲۰ سال است که در نهایت بازدهی مؤثر در حدود ۳۰۰۰۰ ساعت تابش نور خورشید را به انرژی الکتریکی تبدیل کرده است. این شرکت در حال حاضر با سرمایه‌گذاری مشترک شرکت بویینگ و دپارتمان انرژی ایالات متحده و لابراتوار ملی سانیدا (Sanida) مشغول کار روی استفاده اقتصادی از این سیستم هستند.

موتور استرلینگ چگونه کار می‌کند؟
موتورهای استرلینگ دو پیستون دارند که با هم اختلاف فاز زاویه‌ای ۹۰ درجه دارند و دو مخزن دمایی مختلف دارند. گاز درون این مجموعه کاملاً محبوس شده است و از مجموعه خارج نمی شود. دو نوع اصلی این موتورها عبارتند از موتورهای استرلینگ دو پیستونه و موتورهای استرلینگ جابجا کننده . که نحوه کار هرکدام در شکل‌های زیر توصیف شده است.

این دو نوع اصلی می توانند در مدل‌ها و ساختارهای مختلف منطبق با نوع کاربرد آن طراحی شوند. 
موتور استرلینگ یک موتور احتراق خارجی است و تقریباً مثل موتور بخار عمل میکند اما سوخت آن موضوع مهمی نیست و می تواند با هر منبع تولید گرما کار کند. گاز محصور شده در آن (هوا، هلیوم یا هرچیز دیگر) با گرم شدن دچار افزایش فشار می شود. این افزایش فشار باعث هل دادن پیستون و انجام کار می شود. گاز سپس سرد می شود و فشار آن کاهش می یابد و پیستون دوباره به محل اولیه خود برمی گردد. این گاز مرتباً با همان مقدار گاز ثابت اولیه تکرار می شود. در این فرایند هیچ احتراق، جرقه، مصرف سوخت و … اتفاق نمی‌افتد.
 
این دو نوع اصلی می توانند در مدل‌ها و ساختارهای مختلف منطبق با نوع کاربرد آن طراحی شوند. 

موتور استرلینگ یک موتور احتراق خارجی است و تقریباً مثل موتور بخار عمل می کند اما سوخت آن موضوع مهمی نیست و میتواند با هر منبع تولید گرما کار کند. گاز محصور شده در آن (هوا، هلیوم یا هرچیز دیگر) با گرم شدن دچار افزایش فشار می شود. این افزایش فشار باعث هل دادن پیستون و انجام کار می شود. گاز سپس سرد می شود و فشار آن کاهش می یابد و پیستون دوباره به محل اولیه خود برمی گردد. این گاز مرتباً با همان مقدار گاز ثابت اولیه تکرار می شود. در این فرایند هیچ احتراق، جرقه، مصرف سوخت و … اتفاق نمی‌افتد.

مطالب مرتبط:
ماشین استرلینگ
موتورهای حرارتی
ساخت موتور حرارتی با چرخ دوچرخه

منبع: roboeq


مدار کنترل PWM موتور DC با آی سی ۴۰۹۳


PWM مخفف کلمه لاتین pulse width modulation است.در این روش هدف کنترل سرعت موتور با استفاده از دریافت پالس یا سیگنال است


بازدید :


زمان تقریبی مطالعه :


تاریخ :

مرکز یادگیری تبیان – محبوبه همت

 مدار کنترل pwm موتور dc با آی سی 4093

PWM چیست ؟
PWM مخفف کلمه لاتین pulse width modulation است. در این روش هدف کنترل سرعت موتور با استفاده از دریافت پالس یا سیگنال است. در این روش سرعت موتور در هنگام حرکت را می شود کم یا زیاد کرد. موتورها در اشکال و اندازه و مشخصات مختلفی در بازار یافت می شوند. که به تبع آن درایور مربوط به سرعت آن ها نیز متفاوت می باشد. سرعت دور یا چرخش یک موتور DC وابسته به تغذیه آن می باشد. به طور مثال اگر یک موتوری که بتواند ولتاژ ۱۲ ولت را تحمل کند به تغذیه ۱۲ ولت متصل کنید و سپس ولتاژ تغذیه آنرا تا مقدار ۶ ولت پایین بیاورید.
سرعت چرخش آن نصف حالتی خواهد بود. که شما به آن ولتاژ ۱۲ ولت را می دادید. در حالت PWM کنترل موتور به صورت دستی انجام نمی شود. در این حالت شما موتور را به صورت دستی کنترل نمی کنید. بلکه این میانگین ولتاژ های فرستاده شده توسط مدار درایور موتور است که سرعت موتور را کم و زیاد می کند.
هنگامیکه یک فیلم را مشاهد می کنیددر واقع شاهد هزاران عکس ثابت هستید. ، که با یک فرکانس بالا آنرا مشاهده می کنید. سرعت پخش شدن عکس ها آنقدر زیاد است که مغز شما فواصل زمانی بین پخش شدن و عدم پخش شدن را نمی تواند تشخیص دهد.

در واقع مغز شما میانگین این عکس ها را مشاهده می کند. در کنترل PWM نیز همین وضعیت وجود دارد. آنقد سرعت روشن و خاموش شدن زیاد است. که شما متوجه آن نمی شوید. هر چه فرکانس کاری بالاتر باشد. موتور سریعتر روشن و خاموش می شود. و در واقع میانگین،چیزی که شما مشاهده می کنید سرعت بیشتر موتور و زمانیکه فرکانس پایین باشد. فواصل زمانی روشن و خاموش شدن موتور کمتر می شود که شما میانگین آنرا با سرعت کمتر موتور مشاهده خواهید کرد. در واقع مانند یک فیلم شما نیز میانگین روشن و خاموش شدن را می بینید. در این حالت مغز شما سرعت این روشن و خاموش را به صورت سرعت کم و زیاد مشاهد خواهید کرد. در زیر دو نمونه عملی و ساده یک مدار کنترل دور موتور با استفاده از پهنای پالس را مشاهده می کنید.

قطعات مورد نیاز برای حالتی که از مسفت استفاده می کنید:
۱ عدد آی سی ۴۰۹۳
۱ عدد پتانسیومتر ۱۰۰ کیلو اهم
۱ عدد خازن ۱۰۳
۱ عدد مقاومت ۱ کیلو اهم
۲ عدد دیود ۱N4148
1 عدد دیود ۱N4007
1 عدد ترانزیستور اثر میدان (مسفت)BUZ80
1 عدد موتور DC با رنج دلخواه ۵ تا ۱۸ ولت
برد بورد یا برد مسی سوراخدار
سیم تلفنی در صورت استفاده از برد بورد

نقشه مدار به همراه توضیحات
قبل از هر چیز می بایست بگویم، دیود موجود در مسفت یک دیو داخلی است. آنرا به عنوان یک المان مجزا در نظر نگیرید.
آی سی ۴۰۹۳ دارای ۴ عدد گیت NAND با ورودی هایی است ،که به صورت اشمیت تریگر عمل می کند. ورودی های آن هم می توانند ولتاز های مثبت و هم ولتاژ های منفی باشند. و میزان ولتاژ های ورودی آن دارای محدوده بیشتری از لحاظ حداقل و حداکثر نسبت به ۴۰۱۱ می باشد.
برای تجسم بهتر عملکرد مدار در کنار نقشه مدار، ساختمان داخلی آی سی ۴۰۹۳ را نیز مشاهده می کنید. همانطور که در نقشه مشاهده می کنید تمامی ورودی های آی سی ۴۰۹۳ بجز پایه های ۲ و ۱ به یکدیگر متصل شده اند. و تمامی این ورودی ها به پایه خروجی ۳ که نتیجه ورودی ۱ و ۲ آی سی ۴۰۹۳ است. به صورت مشترک وصل شده اند.
مقاومت ۱ کیلو اهم به همرا پتانسیومتر ۱۰۰ کیلو اهم و خازن ۱۰۳ کار تولید پالس را در اولین گیت آی سی ۴۰۹۳ به عهده دارد. این گیت با توجه به سیم بندی مدار گیت های دیگر را نیز تحت تاثیر قرار می دهد.
با پیچاندن پتانسیومتر نیز می توانید سرعت موتور را کم یا زیاد کنید. در واقع با پیچاندن پتانسیومتر مدار RC را که از حاصلضرب مقاومت ۱ کیلو اهم به همراه پتانسیومتر ۱۰۰ کیلو اهم در خازن۱۰ نانو فاراد ایجادمی شود. را کم و زیاد می کنید. با پیچاندن پتانسیومتر تا انتهای یک سمت سرعت موتور حداکثر و با پیچاندن پتانسیومتر تا انتهای سمت دیگر سرعت آن حداقل می شود تا اینکه به صفر می رسد. البته با وجود مقاومت ۱ کیلو اهم در مدار حتی اگر با پیچاندن پتانسیو متر مقاومت ایجاد شده را به صفر برسانید. مقاومتی که در پایه ۲ موجود است به مقدار حداقل یک کیلواهم خواهد رسید. مقدار فرکانس پالس مربعی ایجاد شده در پایه ۱و ۲ از حاصلضرب مجموع مقاومت یک کیلو اهم و پتانسیومتر ۱۰۰ کیلو اهم در خازن ۱۰ نانو فاراد بدست می اید که این حاصلضرب را در دو حالت برای شما حساب می کنم. البته حالت های زیادی در اثر پیچاندن پتانسیومتر و تغییر مقاومت کل مجموع بدست می آید. که شما نیز به راحتی می توانید این حالت ها را محاسبه کنید.

حالتی را در نظر بگیرید. که پتانسیومتر مقاومت ۱۰۰ کیلو اهم را داشته باشد. در این حالت مجموع دو مقاومت ۱۰۱ کیلو اهم می شود. که حاصلضرب مقاومت ۱۰۱ کیلو اهمی در خازن ۱۰ نانو فارادی معادل ۱۰ به توان،منفی ۳ می شود. برای بدست آوردن فرکانس بایست این حاصلضرب را برعکس کنید که نتیجه معادل یک کیلو هرتز خواهد شد. در حالتی که پتانسیومتر مقدار ۰ را داشته باشد. فرکانس کاری مدار از حاصلضرب،مقاومت ۱ کیلو اهم در خازن ۱۰ نانو فاراد بدست می آید. که این مقدار معادل ۱۰۰ کیلو هرتز می شود. به یاد داشته باشید. که کیلو معادل ۱۰۰۰ و نانو معادل ۱۰ به توان،منفی ۹ می باشد.
با تعویض جای دیود های متصل به پایه های پتانسیومتر می توانید جهت حداکثر و حداقل شدن سرعت را با انتهای پتانسیومتر تنظیم کنید. یعنی اینکه در چه سمت که پتانسیومتر را می پیچانید سرعت زیاد یا کم شود. این دیودها همچنین مکان ورود پالس های مثبت و منفی از پایه ۳ نیز می باشند.
تمامی خروجی های ۴ ، ۱۰ و ۱۱ از آی سی ۴۰۹۳ به یکدیگر مشترک شده. و به گیت مسفت BUZ80 متصل می شوند. زمانیکه در مسفت ولتاژ در گیت از ولتاژ آستانه هدایت که در اینجا Vth نام دارد بیشتر شود. جریانی از سورس به سمت درین خواهیم داشت.
(در واقع در این وضعیت مسفت روشن می شود. در ترانزیستورهای اثر میدان مسفت درین دارای قطبیت مثبت و سورس دارای قطبیت منفی است. به طوریکه اگر ولتمتر در اختیار داشته باشد. می توانید این پایه های را حتی اگر به اطلاعات مربوط به پایه های ترانزیستورهای اثر میدان دسترسی نداشته باشید براحتی پیدا کنید. ولتمتر را در حالت تست دیود قرار دهید. در ترانزیستورهای اثر میدان این درین است که به سورس راه می دهد. و سورس به درین راه نمی دهد. اگر به این مسفت و سمت نوشته های روی آن نیز دقت کنید. اولین پایه از سمت چپ گیت ،دومین پایه درین و پایه سوم سورس خواهد بود. )
همانطور که در نقشه مشاهده می کنید. ،یک سمت موتور به صورت مستقیم به مثبت ولتاژ متصل است. بنابراین موتور برای حرکت احتیاج به زمین دارد. که این زمین،توسط سورس مسفت بر روی درین و از آنجا بر روی یک سمت موتور ایجاد می شود.
در واقع موتور برای حرکت احتیاج به اختلاف پتانسیل دارد. که این اختلاف پتانسیل توسط آی سی ۴۰۹۳ به همراه مسفت BUZ80 در موتور ایجاد می شود. ایجاد این زمین در یک سمت موتور بستگی به فرکانس ایجاد شده در پایه های ۱و ۲ متاثر از خازن و مقاومت خواهد داشت. که این مسئله را نیز به راحتی با قرار دادن مقادیر متفاوتی از خازن و مقاومت براحتی می توانید تجربه کنید.
در مسفت مقدار جریان ایجاد شده با توجه به رابطه ای که در آن نیز حاکم است به سطح ولتاژ ورودی در گیت کاملا وابسته است. هر چه قدر این ولتاژ بیشتر باشد. شدت جریان ایجاد شده نیز بیشتر خواهد بود. در این وضعیت اگر ولتمتر در اختیار داشته باشد. ،و یک سر سیم آنرا به زمین این مدار و سر دیگر آنرا به پایه گیت مسفت متصل کنید. مشاهده می کنید که با پیچاندن پتانسیومتر سطح ولتاژ در این پایه ممکن است. ،کم یا زیاد شود. در سمتی که پتانسیومتر را می پیچانید. و میزان ولتاژ دیده شده در ولتمتر شروع به افزایش می کند. ،در این وضعیت موتور نیزسرعتش زیاد می شود. . همین مطلب را نیز به صورت برعکس می توانید تجربه کنید. در این حالت سرعت موتور رو به کاهش می رود.

برای افزایش جریان، پایه های خروجی ۴،۱۰ و ۱۱ با یکدیگر مشترک شده اند. تا برای تقویت جریان به گیت مسفت احتیاجی به تقویت کننده ای مثل ترانزیستور ها نباشد.
در مسفت ها با توجه به کم بودن مقاومت Rds تلفات حرارتی کمتری را نسبت به ترانزیستورهای BJT خواهیم داشت.

 مدار کنترل pwm موتور dc با آی سی 4093

قطعات مورد نیاز برای حالتیکه از ترانزیستور استفاده می کنید
۱عدد آی سی ۴۰۹۳ ۱عدد پتانسیومتر ۵۰ کیلو اهم
۱عدد مقاومت ۱ کیلو اهم
۱عدد مقاومت ۱۰۰ اهم
۲عدد ترانزیستورC1815
2عدد دیود ۱N4148
1عدد دیود ۱N4007
1 عدد خازن ۱۰۰ نانو فاراد
۱ عدد موتور DC بسته به نیاز ۵ تا ۱۲ ولت
۱ عدد خازن ۱۰۰ میکرو فاراد
۱ عدد خازن ۱۰ نانو فاراد

نقشه مدار به همرا توضیحات
در این نقشه مانند حالت قبل کار تولید پالس را مقاومت های یک کیلو و پتانسیومتر صد کیلو اهم و خازن ۱۰ نانو فاراد به عهده دارند. پایه ۳ نیز مانند حالت قبل به پایه های ورودی ۵ و ۶ گیت دوم NAND از آی سی ۴۰۹۳ متصل می باشد. و خروجی ۴ آی سی ۴۰۹۳ با یک مقاومت ۱۰۰اهم،به بیس ترانزیستور C1815 متصل است. در این مدار به جای مسفت از ترانزیستورهای BJT استفاده شده است. در این حالت نیز مانند حالت قبل یک سر موتور به مثبت ولتاژ متصل است. وجهت حرکت موتور احتیاج به زمین داریم. ،که این زمین در سر دیگر موتور و از طریق دو عدد ترانزیستور موجود در مدار ایجاد می شود. ترانزیستورها همانطور که مشاهده می کنید به صورت دارلینگتون بسته می شوند.

دراین حالت مقدار جریان ایجاد شده در کلکتور ترانزیستور جهت حرکت موتور بیشتر می شود. ،و همچنین موتور با کو چکترین تحریک بیس ترانزیستور رو شن خواهد شد. اگر ولتمتر در اختیار داشته باشد می توانید نکات جالبی را مشاهده کنید. به طور مثال زمانیکه پتانسیومتر را در یک سمت تا انته می پیچانید. و موتور خاموش می شود. اگر ولتاژ موجود در پایه ۳ آی سی ۴۰۹۳ را اندازه بگیرید مقدار آن نزدیک به مقدار مثبت منبع تغذیه است. اگر تغذیه شما به طور مثال ۵ ولت باشد. در این حالت،پایه ۳ ولتاژ ۵ ولت را نشان می دهد. این پایه به پایه های ۵ و ۶ که هر دو، وردودی های دومین گیت NAND موجود در این آی سی هستند. مطابق نقشه اتصال دارد. بنابراین با توجه به اینکه گیت NAND تنها زمانی خروجی آن صفر می شود که هر دو ورودی آن یک باشد. در این حالت خروجی ۴ مقدار صفر را دارد. وترانزیستور همچنان خاموش است.

 مدار کنترل pwm موتور dc با آی سی 4093

مطالب مرتبط:
موتور گیربکس دار، قطعه ای پرکاربرد در پروژه ها
یك موتور سریع تر
موتور های بدون جاروبک یا سه فاز (brushless)
ترانزیستور
پتانسیومتر

منبع: roboeq


انواع موتور و درایورهای آنها


موتور، ماشینی است برای تبدیل انرژی الکتریکی به انرژی مکانیکی


بازدید :


زمان تقریبی مطالعه :


تاریخ :

مرکز یادگیری تبیان – محبوبه همت

انواع موتور و درایورهای آنها

موتور AC
موتور DC
موتور پله‌ای (Stepper motor)

موتور : برای تبدیل انرژی الکتریکی به انرژی مکانیکی استفاده می‌شود.انتخاب نوع موتور مورد استفاده به نوع کاربرد و ویژگی های هر موتور بستگی دارد.

موتور AC :
معمولاً در مدارهایی با مصرف انرژی زیاد و دستگاه های الکتریکی خانگی مورد استفاده قرار می‌گیرد.
این موتور ها با جریان متناوب برق کار می‌کنند لذا به آنها موتور AC گفته می‌شود.
یخچال، جاروبرقی و آبمیوه‌گیری موتور AC‌دارند.

موتورهای AC تک فاز
معمول ترین موتور تک فاز موتور سنکرون قطب چاکدار است، که اغلب در دستگاه هایی به کار می رود که گشتاور پایین نیاز دارند، نظیر پنکه‌های برقی، اجاق های ماکروویو و دیگر لوازم خانگی کوچک. نوع دیگر موتور AC تک فاز موتور القایی است، که اغلب در لوازم بزرگ نظیر ماشین لباسشویی و خشک کن لباس به کار می‌رود. عموماً این موتورها می‌توانند گشتاور راه اندازی بزرگتری را با استفاده از یک سیم پیچ راه انداز به همراه یک خازن راه انداز و یک کلید گریز از مرکز، ایجاد کنند.
هنگام راه اندازی، خازن و سیم پیچ راه اندازی از طریق یک دسته از کنتاکت های تحت فشار فنر روی کلید گریز از مرکز دوار، به منبع برق متصل می‌شوند. خازن به افزایش گشتاور راه اندازی موتور کمک می‌کند. هنگامی که موتور به سرعت نامی رسید، کلید گریز از مرکز فعال شده، دسته کنتاکت ها فعال می‌شود، خازن و سیم پیچ راه انداز سری شده را از منبع برق جدا می‌سازد، در این هنگام موتور تنها با سیم پیچ اصلی عمل می‌کند.
برای کنترل میزان چرخش موتور از وسیله‌ای بنام شافت انکودر استفاده می‌شود.

موتورهای AC سه فاز
برای کاربردهای نیازمند به توان بالاتر، از موتورهای القایی سه فاز AC (یا چند فاز) استفاده می‌شود. این موتورها از اختلاف فاز موجود بین فازهای تغذیه چند فاز الکتریکی برای ایجاد یک میدان الکترومغناطیسی دوار درونشان، استفاده می‌کنند. اغلب، روتور شامل تعدادی هادی های مسی است که در فولاد قرار داده شده‌اند. از طریق القای الکترومغناطیسی میدان مغناطیسی دوار در این هادیها القای جریان می‌کند، که در نتیجه منجر به ایجاد یک میدان مغناطیسی متعادل کننده شده و موجب می‌شود که موتور در جهت گردش میدان به حرکت در آید.
این نوع از موتور با نام موتور القایی معروف است. برای اینکه این موتور به حرکت درآید بایستی همواره موتور با سرعتی کمتر از فرکانس منبع تغذیه اعمالی به موتور، بچرخد، چرا که در غیر این صورت میدان متعادل کننده‌های در روتور ایجاد نخواهد شد.

استفاده از این نوع موتور در کاربردهای ترکشن نظیر لوکوموتیوها، که در آن به موتور ترکشن آسنکرون معروف است، روز به روز در حال افزایش است. به سیم پیچ های روتور جریان میدان جدایی اعمال می‌شود تا یک میدان مغناطیسی پیوسته ایجاد شود، که در موتور سنکرون وجود دارد، موتور به صورت همزمان با میدان مغناطیسی دوار ناشی از برق AC سه فاز، به گردش در می‌آید. موتورهای سنکرون را می‌توانیم به عنوان مولد جریان هم به کار برد.

سرعت موتور AC در ابتدا به فرکانس تغذیه بستگی دارد و مقدار لغزش، یا اختلاف در سرعت چرخش بین روتور و میدان استاتور، گشتاور تولیدی موتور را تعیین می‌کند. تغییر سرعت در این نوع از موتورها را می‌توان با داشتن دسته سیم پیچ ها یا قطب هایی در موتور که با روشن و خاموش کردنشان سرعت میدان دوار مغناطیسی تغییر می‌کند، ممکن ساخت. به هر حال با پیشرفت الکترونیک قدرت می توانیم با تغییر دادن فرکانس منبع تغذیه، کنترل یکنواخت تری بر روی سرعت موتورها داشته باشیم.

انواع موتور و درایورهای آنها

موتور DC :
توان مکانیکی آنها عموماً کمتر از موتور های AC است.
ساختار ساده‌ای دارند.
بسیاری از اسباب بازی های برقی با موتور DC کار می‌کنند.
اغلب برای استفاده از موتورDC به مدار راه‌انداز نیاز داریم.
آرمیچر بارزترین نوع موتور DC است.
ایراد موتور DC عدم امکان کنترل دقیق سرعت و چرخش موتور است.

قیمت پایین، تنوع قدرت و سرعت، از جمله مزایای استفاده از موتور های DC می‌باشد.

موتورپله‌ای (Stepper motor)
کاربرد اصلی این موتورهادر کنترل موقعیت است.
این موتور ها ساختار کنترلی ساده‌ای دارند. لذا در ساخت ربات کاربرد زیادی دارند. مطابق با تعداد پالس هایی که به یکی از پایه‌های راه‌انداز موتور ارسال می‌شود موتور به به چپ یا راست می چرخد.
توان خروجی این موتور ها کمتر از دو نوع قبلی است. استفاده از موتور پله‌ای مشکلاتی از جمله وزن زیاد، قیمت بالا و قدرت بسیار کم را بدنبال دارد.
موتور پله‌ای نسبت به دو موتور قبلی دارای حرکت دقیق و حساب شده تری هستند. این موتور ها به صورت درجه ای دوران می کنند و با درجه های مختلف در بازار موجود هستند.
واژه پله به معنی چرخش به اندازه درجه تعریف شده موتور اطلاق می شود.
۳۶۰ = ۱/۸* ۲۰۰
۳۶۰= ۲۴* ۱۵
موتور پله کامل و نیم پله
در حالت عادی میزان چرخش موتور به تعداد پالس های اعمالی و گام موتور بستگی دارد. هر پالس یک پله موتور را می چرخاند.
با تحریک دو فاز مجاور در موتور می‌توان موتور را به اندازه نیم پله حرکت داد. به این ترتیب تعداد پله‌ای موتور دو برابر می‌شود.
راه اندازی موتور پله‌ای
موتور دیسک سخت یک نمونه موتور پله‌ای است.
تراشه L297 یک راه انداز مناسب برای موتور پله‌ای است.
انواع موتور و درایورهای آنها

مطالب مرتبط:
موتور بخار چیست؟
قایق های تندرو
میوزین (بخش اول)
موتور الكتریكی جریان مستقیم (موتور DC )

منبع: roboeq


درایور دو موتور پله ای با میکروکنترلر PIC


سخت افزار و نرم افزار به کار رفته در کنترل دو موتور پله ای را که برای روبوت های با درایور دیفرانسیلی , مناسب می باشند را شرح می دهد.


بازدید :


زمان تقریبی مطالعه :


تاریخ :

مرکز یادگیری تبیان – محبوبه همت

درایور دو موتور پله ای با میکروکنترلر pic

مقدمه:
این مقاله سخت افزار و نرم افزار به کار رفته در کنترل دو موتور پله ای را که برای روبوت های با درایور دیفرانسیلی، مناسب می باشند را شرح می دهد. این مدار دو کلمه دو بیتی را می پذیرد تا به هر یک از موتورها فرامین حرکت به جلو، عقب، تثبیت موقعیت و سکون را دهد. همچنین هرگاه یک پله(گام) شکل گرفت (طی شد)، یک سیگنال خروجی ایجاد می کند.این مدار طرحی مناسب می باشد که با آن می توان تحریک سیم پیچ، سرعت موتور، شکل “کلمه کنترل ” وسایر پارامترهای موتورهای تک قطبی و دو قطبی مبتنی بر میکروکنترلر را اصلاح کرد. نرم افزار آن نیز، به زبان های C و Assembly تهیه شده است.

مدار سخت افزار
مدار مذکور شامل سه آی سی است:
PIC16F84 وهمچنین دو درایور پل  H،L293D برای موتورهای پله ای دوقطبی(شکل پایین) یا دو ULN2803 برای موتور پله ای های تک قطبی. سوای منابع تغذیه، قطعات مدار تنها به: نوسانساز ۴MHz، یک مقاومت بالاکش ۱۰ کیلو اهم و چند کانکتور محدود می شود. در این طرح یک بسته ۶ تایی از باتری های ۱٫۲ ولتی،که اختلاف پتانسیل ۷٫۲ ولت تولید می کنند به طور خطی تنظیم(رگوله) می شوند تا تغذیه منطقی ۵ ولتی را تامین نمایند. افت ولتاژ ترانزیستورهای دوقطبی درایور، به ولتاژ ۷٫۲ ولت اجازه نمی دهد موتور را بیش از توان آن درایو کند.

” کلمه کنترل” به دو کلمه کنترل ۲ بیتی شکسته شده است:
دوبیت با ارزش تر که بیتهای ۲و۳ از PORTA هستند، موتور سمت چپ را کنترل نموده و دو بیت کم ارزش تر یعنی بیت های ۰،۱ از PORTA موتور سمت راست را کنترل می کنند. برای این مقادیر: ۰۰،۰۱،۱۰،۱۱، کلمه کنترل به موتورها به ترتیب فرامین:جلو،عقب، تثبیت موقعیت و سکون را می دهد. این ترتیب را می توان به سادگی عوض کرد(نرم افزار پایین را ببینید)

بنا به مدار طراحی شده, امکان کنترل سرعت موتور فراهم شده است.بخصوص این که به پالس های کنترلی متناوب برای پیشبرد موتورها نیازی نیست. به علاوه هنگامی که یک گام(پله) طی شد، مداریک سیگنال خروجی در بیت ۴ از PORTA تولید می کند.کنترل کننده اصلی می تواند این سیگنال را بازبینی کند تا هنگامی که کلمه کنترل بایستی تغییر کند را مشخص کند.
به عنوان مثال برای اینکه فاصله معینی به جلو حرکت نماید، پردازنده اصلی، تعداد گام های لازم برای دستیابی به این هدف را محاسبه نموده و به این ترتیب فرمان رو به جلو را به موتور صادر می کند. وقتی که تعداد گام های لازم طی شد، کلمه کنترل می تواند به وضعیت ایست تغییر کند یا مجددا حرکت نماید. در اکثر پردازنده ها عمل شمردن گام ها(پله ها) را می توان به یک فعالیت در پس زمینه موکول کرد تا این امر در هر زمان وبدون دخالت کاربر صورت گیرد.

نرم افزار
دو نسخه از نرم افزار موجود است.این یکی در C2C که نسخه ای خاص از زبان C است و دیگری در زبان اسمبلی که با کمک چند ماکرو ساختارهای برنامه نویسی سطح بالا ایجاد می کند.
برنامه اصلی به سادگی و به تناوب،PORTA را جهت یافتن تغییر در کلمه کنترل می خواند. این فرایند هر از چند گاهی هنگامی که موتور به یک تحریک جدید نیاز داشته باشد توسط وقفه TMR0 متوقف می شود.چون تحریک موتور دوره ای است، کنترل موتور در پس زمینه اجرا می شود.

نرم افزار موجود به ما اجازه تغییرات ساده ای در تحریک سیم پیچی موتور، کلمه کنترل و سرعت موتور را می دهد. بدین ترتیب می توان به سادگی جدول تحریک را از لحاظ اندازه و محتوی برای نیم پله اصلاح کرد.کلمات کنترل تنها یک شمارش(از صفر تا چهار) هستند.بنابراین می توانیم ترتیب آنها را انتخاب کرده و در صورت لزوم، عوض نمود.با تغییر مقدار اولیه TMR0 می توان سرعت را در مبنای دو تغییر داد. تغییرات بهتر با ایجاد تغییر در مقدار اولیه TMR0 به دست می آیند.

این خطوط شبه کد نرم افزار هستند:
Constants
EXCITATION_TABLE_SIZE = 4   // number of excitations in sequence     
TMR0_CNT_UP           = ۱۰۰ // ۲۵۶ – duration (motor speed)
// Motor states
RIGHT_FORWARD  = ۰          // These can be re-ordered
RIGHT_BACKWARD = 1
RIGHT_HOLD     = ۲
RIGHT_IDLE     = ۳
LEFT_FORWARD   = ۰           // Above states shifted 2 bits left (multiplied by 4)
LEFT_BACKWARD  = ۴      
LEFT_HOLD      = ۸ 
LEFT_IDLE      = ۱۲
GlobalVariables
leftExcitationCntr          // current left motor excitation number
rightExcitationCntr         // current right motor excitation number
motorState                   // ۴ bit function word for both motors
excitations[] = {11000000b, // Excitation table – if the table is changed in size,
                 ۰۱۱۰۰۰۰۰b, // then the EXCITATION_TABLE_SIZE constant
                 ۰۰۱۱۰۰۰۰b, // must be changed
                 ۱۰۰۱۰۰۰۰b}
Functions
motorISR // Motor Interrupt Service Routine
   // Modifies global variables leftExcitationCntr and rightExcitationCntr as a function of motorState. 
   // It uses these counters as indices to read the motor excitation from the table and outputs it to PORTB.
   LocalVariables leftExcitation, rightExcitation
   if (motorState is RIGHT_FORWARD)
      if (rightExcitationCntr = EXCITATION_TABLE_SIZE-1)
         rightExcitationCntr = 0
      else
         increment rightExcitationCntr
      rightExcitation = excitations[rightExcitationCntr]
   else if (motorState is RIGHT_BACKWARD)
      if (rightExcitationCntr = 0)
         rightExcitationCntr = EXCITATION_TABLE_SIZE-1
      else
         decrement rightExcitationCntr
      rightExcitation = excitations[rightExcitationCntr]      
   else if (motorState is RIGHT_HOLD)
      rightExcitation = excitations[rightExcitationCntr]
   else // RIGHT_IDLE
      rightExcitation = 0
   shift rightExcitation 4 bits right
   if (motorState is LEFT_FORWARD)
      if (leftExcitationCntr = EXCITATION_TABLE_SIZE-1)
         leftExcitationCntr = 0
      else
         increment leftExcitationCntr
      leftExcitation = excitations[leftExcitationCntr]       
   else if (motorState is LEFT_BACKWARD)
      if (leftExcitationCntr = 0)
         leftExcitationCntr = EXCITATION_TABLE_SIZE-1
      else
         decrement leftExcitationCntr
      leftExcitation = excitations[leftExcitationCntr]           
   else if (motorState is LEFT_HOLD)
      leftExcitation = excitations[leftExcitationCntr]     
   else
      leftExcitation = 0
   PORTB = leftExcitation + rightExcitation
end motorISR
interrupt  // Main interrupt service routine gets control when TMR0 overflows
   if (TMR0 overflowed causing an interrupt)
      bit 4 of PORTA = 1         // signal motor step on
      call motorISR              // call motor interrupt service routine
      bit 4 of PORTA = 0         // signal motor step off
      TMR0 = TMR0_CNT_UP;        // reset TMR0 to proper count
end interrupt
main
   set TMR0 prescaler = 64     // divides clock by value set
   bit 4 of PORTA = 0           // signal motor step off
   leftExcitationCntr  = ۰
   rightExcitationCntr = 0
   TMR0 =  TMR0_CNT_UP;
   enable TMR0 interrupts
   while (1)                    // continuously update motorState (and wait
      motorState = PORTA        //   for a TMR0 interrupt)
end main
جمع بندی:
یک درایور معمولی موتور پله ای (هر چند ناقص) که مبتنی بر میکروکنترلر بود، طراحی شده و با موفقیت ساخته شد.از آنجا که تنها ۱۲۴ تا از ۱۰۲۴ کلمه حافظه PIC16F84 استفاده شد(در زبان اسمبلی)، می توان خواصی نظیر افزایش سرعت و کاهش سرعت را نیز به آن اضافه نمود.همه ۱۳ خط ورودی/خروجی در طرح حاضر استفاده شدند، بنابراین سیگنال های کنترلی خارجی اضافه بر این, به یک ارتقا در میکروکنترلرPIC شما نیازمندند.با PIC16F876 که دارای امکاناتی همچون “مدولاسیون پهنای پالس  ” و تبدیل آنالوگ به دیجیتال است، ممکن است بتوانید درایو برشگر طراحی نمایید. 

مطالب مرتبط:
اختلاف پتانسیل الکتریکی
اختلاف پتانسیل (نورون ها)
مدار متوالی و مدار موازی
منبع: roboeq


پروژه کنترل موتور پله ای توسط کامپیوتر


موقعیت دقیق موتور توسط برنامه ای که به زبان ویژوآل بیسیک نوشته شده است…


بازدید :


زمان تقریبی مطالعه :


تاریخ :

مرکز یادگیری تبیان – محبوبه همت
 

 پروژه کنترل موتور پله ای توسط کامپیوتر

موقعیت دقیق موتور توسط برنامه ای که به زبان ویژوآل بیسیک نوشته شده با ارسال پالس های دیجیتال (۰و۱) به پایه های ۱و۲ آیسی ULN2803 برای موتور اول و پایه های ۵ و ۶ همان آیسی برای موتور دوم کنترل می شود موتور پلدر این پروژه دو عدد موتور پله ای به صورت مجزا از طریق دو پورت سریال کامپیوتردر حالت دو بیتی راه اندازی می شود.ه ای که در این پروژه استفاده شده چهار قطبی می باشد.

وسایل مورد نیاز
ابزار مورد نیاز :
۱-کامپیوتر
۲-برد بورد
۳-سیم تلفنی
۴-منبع تغذیه یا باطری ۱۲VDC(منظور از DC همان ولتاژ ثابت است)
۵-هویه
۶-سیم لحیم
۷-فایلهای DLL

قطعات مورد نیاز :
۱-دو عدد موتور پله ای
۲-دو سوکت RS232
IC ULN2803-3

روش کار
میزان ولتاژ قابل تحمل آیسیULN2803 تا حدود ۵۰ولت می باشد.پایه های ۱ تا ۸ این آیسی ورودی وپایه های ۱۸ تا ۱۱ خروجی هستند.پایه ۱۰ تغذیه و پایه ۹ منفی آیسی است.میزان جریان قابل تحمل این آیسی حدود ۵۰۰ میلی آمپر است. اگر به شکل این آیسی نگاه کنید متوجه یک نیم دایره کوچک در وسط یکی از عرض های آن می شوید اگر این نیم دایره را پیدا کردید سمت چپ آن شروع پایه های آیسی از ۱ می شود.

 در هنگام شروع به کار با منبع تغذیه در صورتیکه منبع تغذیه هر دو حالتAC, DC (منظور از AC همان ولتاژ متغیر است مثل برق شهر) داشته باشد حتما آنرا روی حالت DC قرار دهید و کلید تنظیم مربوط به ولتاژ را تا حدی بچرخانید که صفحه نمایش ۱۲vرا نمایش دهد.خروجی مثبت ومنفی منبع تغذیه یا باطری ۱۲vDCرا مطابق شکل انتهای صفحه بر روی برد بورد قرار دهید

البته فعلا آنرا خاموش کنید.
پایه ۹ آیسی را به قطب منفی که از باطری یا منبع تغذیه آورده اید وصل کنید و پایه ۱۰ آیسی را به قطب مثبتی که از باطری یا منبع تغذیه آمده است وصل کنید.

 پروژه کنترل موتور پله ای توسط کامپیوتر

روش اتصال سیم های سوکت RS232
اگر به دو عدد سوکت RS232 که تهیه کرده اید به خوبی نگاه کنید متوجه یک سری شماره از ۱ تا ۹ روی آن می شوید این شماره ها در واقع همان شماره پین های مربوط به ارسال و دریافت هستند در این پروژه ما به ۳ پین احتیاج داریم پین های ۴و۵و۷ پین ۴ DTR پین ۵ GND پین ۷ RTS پین ۵ در واقع زمین ما در ارسال ودریافت استانداردRS232 است که می بایست به قطب منفی که از منبع تغذیه یا باطری به روی برد بورد آورده ایم وصل کنید.برای اتصال این پین ها بر روی برد بورد پیچ های مربوط به این سوکت ها را باز کرده واز سیم های تلفنی که در اختیار دارید حدود سه تکه ۳۰سانتی متری بسته به فاصله کامپیوتر تا میز کار ببرید.حال با استفاده از هویه و سیم قلعی که تهیه کرده اید این سیم ها را به پین های سوکت RS232 وصل کنید در هنگام لحیم کردن به شماره پین ها دقت کنید و برای اینکه بعدا مشکلی پیش نیاید بهتر است برای هر پین یک سیم رنگی مجزا در نظر بگیرید.حال DTR را که پین ۴ است و آنرا به یک تکه سیم لحیم کرده اید به پایه شماره ۱ آیسی و RTS را که پین ۷ می باشد و آنرا نیز لحیم کرده اید به پایه ۲ آیسی بر روی برد بورد قرار دهید.ضمننا همانطور که گفته شد حتما پین ۵ را نیز لحیم کرده و به منفی روی برد بورد وصل کنید.
از پایه ۱۸ آیسی که خروجی پایه ۱ آیسی است به پایه ۳ آیسی و از پایه ۱۷ آیسی که خروجی پایه ۲ آیسی است به پایه ۴ آیسی وصل کنید.

نحوه اتصال موتور پله ای بر روی بورد
حال به سراغ موتور پله ای می رویم به سیم های رنگی که از موتور پله ای بیرون آمده نگاه کنید هر کدام از این سیم های رنگی به سر یک قطب موتور پله ای اتصال دارد.و این سیم ها را در اصطلاح سیم ها پالس می نامیم ویک سیم در واقع گراند یا مشترک هم سیم ها است.در هنگام خرید موتور پله ای از فروشنده رنگ سیم گراند یا مشترک را سوال کنید.این سیم در این پروژه می بایست به قطب مثبت برد بورد وصل شود.در حالتیکه چرخش موتور تمام شده وکارتان را انجام داده اید می بایست اتصال این سیم را با قطب مثبت برد بورد قطع کنید وگرنه این ولتاژ روی موتور می ماند وچون موتور حرکتی ندارد به شدت گرم می شود.به غیر از سیم مشترک که به قطب مثبت وصل کرده اید بقیه سیم  ها را به ترتیب به پایه های ۱۸و۱۷و۱۶و۱۵ آیسی وصل کنید.

برای اینکه موتور پله دوم را نیز راه اندازی کنید سیم مشترک این موتور پله را نیز مانند موتور پله اول به مثبت برد بورد وصل کنید.وسوکت RS232 دومی را که سه عدد سیم مانند سوکت اولی به آن لحیم کرده اید پین ۴ یا DTR را به پایه ۵ آیسی و پین ۷ یا RTS را به پایه ۶ آیسی وصل کنید . از پایه ۱۴ آیسی که خروجی پایه ۵ در این آیسی است به پایه ۷ آیسی و از پایه ۱۳ که خروجی پایه ۶ است به پایه ۷ آیسی وصل کنید سیم های دیگر موتور پله ای که سیمهای پالس نامیده می شود به پایه های ۱۴و۱۳و۱۲و۱۱ وصل کنید.

حال ۲ عدد سوکت RS232 را یکی به COM1,دیگری را به COM2 وصل کنید.وبه همان ترتیبی که گفته شد روی بورد قرار دهید.
حال بعد از انجام مراحل فوق دو برنامه زیر را اجرا کنید وقبل از اینکه شروع را بزنید منبع تغذیه را روشن کنید.می بایست اتصال منبع تغذیه با برد بورد قطع باشد. پس از تنظیم ولتاژ بر روی ۱۲v dc همانطور که گفته شدآن را به برد بورد اتصال دهید.

نرم افزارهای لازم فایل های DLL
فایل های VB
برای اجرا کردن این این برنامه می بایست یک سری فایل DLL را در دایرکتوری SYSTEM ویندوز کپی کنید.

مطالب مرتبط:
نوسان الکتریکی
خودتان لرزه نگار بسازید
پاد نیرومحركه تولید شده توسط موتور

منبع: roboeq