Содержание
Arduino и двигатели||Arduino-diy.com
Одно из самых интересных в хобби-электронике – это использование двигателей для «оживления» ваших проектов.
Однако добавление мотора в ваш проект может оказаться непростой задачей, особенно, если вы до этого с приводами не работали.
Данная статья даст вам понимание принципов работы двигателей различных типов и пояснит многие необходимые нюансы и их особенности.
Принцип работы двигателей
Перед тем как разбираться, как именно моторы работаю, давайте сосредоточимся на том, для чего они используются. Моторы используют электромагнитные силы для обеспечения движения, преобразования электроэнергии в механическую.
Магнитные поля создают силу, которая может перемещать объекты. Каждый магнит имеет магнитное поле с северным и южным полюсом. Если вы попробуете приблизить два северных полюса двух магнитов, они будут отталкиваться. То же самое произойдет, если вы попытаетесь приблизить два южных полюса. Если полюса одинаковые, они будут отталкиваться друг от друга. Если же вы приблизите северный полюс одного с южному полюсу другого магнита, они притянутся с определенным усилием. То есть, противоположные полюса притягиваются друг к другу.
Электродвигатель использует свойства магнитов отталкиваться и притягиваться для генерации движения. В обычном электродвигателе два магнита: постоянный и переменный. Переменный магнит называется электромагнитом. Электромагнит создается с помощью пропускания электрического тока через проводник. Постоянный магнит постоянно имеет магнитное поле (северный и южный полюса), а электромагнит генерирует магнитное поле только, когда через него пропускают электрический ток. Сила магнитного поля электромагнита может быть увеличена с помощью повышения тока, проходящего через проводник или методом формирования нескольких обмоток проводника.
В электродвигателе электромагнит устанавливается на ось таким образом, что он может свободно вращаться внутри магнитного поля постоянного магнита. В момент, когда через проводник проходит электрический ток, переменное магнитное поле взаимодействует со статическим магнитным полем магнита, возникают силы отталкивания и притяжения.
Это заставляет электромагнит вращаться, возникает движение.
Основные узлы электродвигателя:
— Постоянный магнит (магниты), в случае, когда он установлен неподвижно, называется статором;
— внутри статора есть катушка, которая установлена на оси и вращается, называется ротором.
Двигатели постоянного тока
Двигатели постоянного тока (DC motor) во многом являются самыми простыми электродвигателями. Большинство «щеточных» двигателей работают одинаково. Есть ротор и статор. Есть магниты на статоре и катушка на роторе с магнитным полем, которое генерируется с помощью подачи на нее силы тока. Есть щетки внутри мотора, которые заставляют двигаться ротор.
При использовании источника постоянного тока, для управления подобным двигателем практически ничего не надо. Скорость его вращения зависит от силы тока, которая поступает на катушки от источника питания к коммутатору.
Для вращения оси двигателя в противоположном направлении, достаточно подключить контакты от источника питания к двигателю наоборот.
Шаговые двигатели
Как и двигатели постоянного тока, шаговые двигатели состоят из ротора и статора. Но, в отличие от других двигателей, ротор шагового двигателя представляет из себя постоянный магнит, который вращается внутри полей, создаваемых электромагнитами. Статор состоит из нескольких катушек, которые расположены в корпусе мотора. Когда ток проходит через катушки, подвижный вал двигателя (который является, по сути, постоянным магнитом) располагается в соответствии с генерируемым электромагнитной катушкой полем. Когда катушки заряжаются в определенной последовательности, вал двигателя выбирает новые положения и, соответственно, начинает вращаться.
Ротор приводится в движение последовательной подачей напряжения на катушки. Шаговый двигатель имеет возможность проворачивать ротор на определенный шаг в зависимости от разрешения импульса.
Шаговые двигатели являются отличным выбором для проектов на Arduino (и не только) по нескольким причинам. Они стоят относительно недорого, у них маленькая погрешность, следовательно – это идеальный выбор для управления с разомкнутой системой управления (без дополнительных датчиков положения рабочего органа). Шаговые двигатели будут обеспечивать заданное положение ротора исключительно в зависимости от поданной силы тока.
Эти двигатели предназначены для вращения в одном и противоположном направлении. Если вы подключите источник питания к контактам шагового двигателя, вал начнет вращаться. Если вы подключите проводники наоборот, он будет вращаться в противоположном направлении. Правда, стоит учесть, что в некоторых шаговых двигателях вращение в противоположную сторону невозможно. Перед его запуском, уточняйте этот момент.
Серводвигатели
Обычные серводвигатели для моделистов используются для поворота и удерживания определенной позиции в диапазоне от 0 до 180 градусов.
Благодаря этому они находят широкое применение в робототехнике, приводах позиционирования. В производстве серводвигатели используются в модулях рулевого управления автомобилями, лодками, в механизмах фокусировки современных видеокамер.
В большинстве случаем серводвигатели имеют три провода: питание, земля и сигнал. Обычно провод питания красного цвета, земля – черного или коричневого. Сигнал – желтый, оранжевый или белый.
В серводвигателях, которые, например, используются в системах управления радиоуправляемых машин, электродвигатель подключен к потенциометру. Стандартный приемник/передатчик посылает ШИМ-сигналы на серву. Электроника (небольшая плата-контроллер) внутри серводвигателя, переводит ширину импульса в положение. Когда на серву поступает сигнал к повороту, питание будет подаваться на мотор до тех пор, пока потенциометр не достигнет положения, которое будет соответствовать заданному предварительно через приемник/передатчик.
Сигнал управления является цифровым ШИМ сигналом с частотой 50 Гц.
Каждые 20 миллисекунд подается цифровой импульс управления. Продолжительность (ширина) импульса находится в диапазоне от 1.0 миллисекунды до 2.0 миллисекунд. 1.5 – середина диапазона. Большая ширина импульса может использоваться для дополнительного хода, который выходит за нормальный рабочий диапазон. ШИМ (широтно-импульсная модуляция) сигнал иногда называют ШПМ (широтно-позиционная модуляция), хотя это не корректно.
Импульс шириной 1.5 миллисекунды обычно устанавливает серводвигатель в «нейтральное» положение или 90 градусов. Импульс шириной 1.25 миллисекунд может установить его в 0 градусов, а импульс 1.75 миллисекунды в 180 градусов. Физические ограничения и время для различных серводвигателей могут отличаться, но его нейтральное положение всегда соответствует 1.5 миллисекундам.
Вибрационные двигатели
Вибрационные двигатели часто используются в мобильных устройствах для регистрации наличия движения.
Вибрационные моторы по конструктивному исполнению похожи на большинство шаговых двигателей и двигателей постоянного тока.
Отличием является то, что на конце ротора установлен эксцентрик. При движении ротора, эксцентрик заставляет механизм внутри корпуса двигателя вибрировать.
Интенсивность вибрации зависит как от размеров двигателя, так и от размеров эксцентрика.
На видео сверху показан мотор, установленный на металлической основе. Обратите внимание, как лист металла совершает волновые движения под действием вибрации вибрационного мотора.
Как выбрать двигатель для проекта
Выбор типа двигателя для вашего проекта зависит от того, что именно вы собираетесь автоматизировать. Если вы хотите установить камеру и обеспесить ее поворот влево-вправо, идеальным выбором будет серводвигатель. Если вы передаете движение на зубчатые колеса с необходимостью обеспечения реверса, лучшим выбором станет шаговый двигатель.
Естественно, отличным выбором для управления вашим двигателем станет плата Arduino или ее клоны.
Отличительной позитивной чертой данных плат является то, что их пины могут быть использованы для комплексных проектов, включая дополнительное подключение к двигателям датчиков, систем контроля и т.п.
Дальше в статье приведена информация о том, как можно быстро «оживить» выбранный вами предварительно двигатель с использованием платы Arduino.
Использование шагового двигателя с Arduino
Стоит отметить, что «оживлять» свои проекты с помощью плат Arduino и оболочки Arduino IDE для их программирования очень легко из-за наличия большого количества уже готовых библиотек. Подключение шагового двигателя к плате Arduino отличается от подключения двигателя постоянного тока. Существует специальная библиотека и функция, встроенные в Arduino IDE. Более детально об этом вы можете почитать здесь.
После открытия Arduino IDE, перейдите в меню во вкладку
File -> Examples -> Stepper -> stepper_oneRevolution
Данная программа дает возможность управлять уни- или биполярным шаговым двигателем после его подключения к цифровым пинам 8-11 на плате Arduino.
После загрузки скетча на плату Arduino, шаговый двигатель должен сделать один оборот по часовой стрелке, после этого – один поворот против часовой стрелки.
Данный пример – отличное начало. Естественно, вы можете вносить свои коррективы в программу, подстраивая ее под свои задачи. Задержка указывается в миллисекундах, так что если вы не хотите выдерживать паузу между оборотами, можете выставить задержку delay(10). Или, для того, чтобы замедлить вращение можете изменить stepsPerRevolution и присвоить ему значение, например, (1000000).
Изменения скетча зависят от того, что именно вы хотите реализовать. Для лучшего понимания того, как именно происходит обмен данными между шаговым двигателем и платой Arduino, советую поэкспериментировать с другими примерами.
Использование двигателя постоянного тока / вибрационного двигателя с Arduino
В некоторых проектах нет смысла использовать микропроцессоры вроде Arduino.
Например, если вы делаете игрушку для ребенка (или взрослого) и хотите установить в нее вибрационный двигатель, гораздо эффективнее и лучше использовать простую кнопку для запуска двигателя.
В таком случае, мотор будет подключатся непосредственно к вашему источнику питания через выключатель, который соединен с позитивным коннектором вашего двигателя.
Использование серводвигателя с Arduino
Так же как и шаговые двигатели, для работы серводвигателей в оболочке Arduino IDE есть встроенная библиотека.
После открытия Arduino IDE, перейдите в меню во вкладку
File -> Examples -> Servo -> Knob
Данная программа обеспечивает управление серводвигателем, который подключен к 9-му ШИМ пину платы Arduino. Потенциометр, в свою очередь, подключен к аналоговому пину 0 и обеспечивает управление положением серводвигателя, посылая напряжение, пропорциональное сопротивлению на пин А0 платы Arduino. Скетч, который «залит» в плату Arduino, интерпретирует сигнал в импульсы, которые посылаются на серводвигатель.
Двигатель обеспечивает поворот вала в соответствии с положением «крутилки» потенциометра.
Бесплатный STL файл Поддержка мотор-редукторов и Arduino・Шаблон для 3D-печати для загрузки・Cults
Коробка-сюрприз в форме сердца с механическим замком
1,27 €
Поворотная подставка для макияжа и губной помады
1,75 €
3D алмазное оригами Разборное оригами
2,50 €
Система слежения за солнечной энергией «OSADO TECHNOLOGY».
3,49 €
Подарочный набор «Сердце» 🎁❤️
0,90 €
Алмазная коробка с зубчатыми дверцами
3,19 €
4,5″ 3D Оригами Алмаз
1,81 €
Чехол Xiaomi Redmi Note 9 pro «Паук»
Бесплатно
Лучшие файлы для 3D-принтеров в категории Инструменты
funko pop moneybank peggybank .
hucha
Бесплатно
Nose pad for mask — COVID
Бесплатно
сборщик вишни и сливы
Бесплатно
Расширенный модуль организации инструментов (A.T.O.M.)
9,10 €
DIY Car Radio replacement 2
Бесплатно
Cardan shaft transmission
6,63 €
Ленивая мини-сетка v1
Бесплатно
Arduino Humidity Sensor Holder
Бесплатно
Бестселлеры категории Инструменты
ENDER 3 S1/S1 PRO, ПРОФИЛЬ 2020 ALU, КАТУШКОДЕРЖАТЕЛЬ И ДЕПОРТИРОВАННАЯ КАТУШКА
2,14 €
SOVOL SV06 FAN DUCT 5015 — CFD OPTIMIZED Версия 2.
0
3,75 €
Creality Ender 3 S1 Pro Better Cable Management System SE
2,50 €
-30%
1,75 €
Scissor Paint Rack (Citadel)
5,06 €
Ender 3 S1 BEST кабельная направляющая — вертикальная
2,50 €
Bambu Lab — Ведро для какашек, контейнер для отходов филамента — X1 и X1 Carbon
1,25 €
Подставка для краски с ножницами
5,02 €
ТОЧНЫЙ ЦИФЕРБЛАТНЫЙ ИНДИКАТОР 3D ПЕЧАТЬ DIY
1,94 €
ВОЗДУХОВОДНЫЙ ВЕНТИЛЯТОР V4 5015, ENDER 3 S1, S1 PRO, СПРАЙТ, АКСЕЛЕРОМЕТР, СВЕТОДИОДНАЯ ЛЕНТА
3,01 €
-15%
2,56 €
ВОЗДУХОВОД ГОРЯЧЕГО КОНЦА 4020 ИЛИ 5015 ВЕНТИЛЯТОР, ЭНДЕР 3 S1, S1 PRO, СПРАЙТ, ЗОНД БЕЗ СМЕЩЕНИЯ Y, АДАПТЕР ABL
2,29 €
-10%
2,07 €
Ender 3 Briss fang Gen2, красная ящерица, паук, nf crazy, стрекоза и т.
д.
1,68 €
SUPERBOX
1,50 €
Полный набор инструментов для зажима тумблера (12 OZ — 30 OZ) Инструмент для сублимации тумблера
2,99 €
Armadillo Flex EZR
0,80 €
FLSUN v400 display holder
5,99 €
Creality Sonic Pad Mount для Ender 3 S1 Pro
1,29 €
💖
Вы хотите поддержать Cults?
Вам нравятся Cults и вы хотите помочь нам продолжить наш путь самостоятельно? Обратите внимание, что мы — маленькая команда из 3 человек, поэтому поддержать нас в поддержании деятельности и создании будущих разработок очень просто. Вот 4 решения, доступные для всех:
-
РЕКЛАМА: Отключайте блокировщик баннеров AdBlock и кликайте на наши рекламные баннеры.
-
АФФИЛИАЦИЯ: Совершайте покупки онлайн, переходя по нашим партнерским ссылкам здесь Amazon.
-
ДОНАТЫ: Если хотите, то можно сделать пожертвование через Ko-Fi здесь 💜.
-
ПРИГЛАШЕНИЕ ДРУЗЕЙ: Приглашайте своих друзей, откройте для себя платформу и великолепные 3D-файлы, которыми делится сообщество!
Ардуино — Мотор | Arduino Tutorial
Мы изучим:
-
Какие типы двигателей можно использовать с Arduino
-
Чем отличаются типы двигателей
-
Как управлять каждым типом двигателей
В Arduino широко используются три типа двигателей:
-
Серводвигатель
-
Шаговый двигатель
-
Двигатель постоянного тока
Серводвигатель включает два основных типа: серводвигатель с углом поворота 180° и серводвигатель с углом поворота 360°. На самом деле, большинство людей неявно понимают «серводвигатель» как «серводвигатель на 180°».
Серводвигатель с углом поворота 360° аналогичен двигателю постоянного тока, за исключением того, что для него не требуется аппаратный драйвер.
-
Поворот ограничен от 0° до 180°
-
Направление вращения: по часовой стрелке, против часовой стрелки
-
Положение вращения: можно управлять поворотом на определенный угол от 0° до 180°
-
Скорость вращения: можно регулировать, но не плавно
-
Дополнительный аппаратный драйвер: НЕ требуется. Просто управляйте напрямую с контакта Arduino
-
Дополнительный источник питания: требуется
-
Как управлять: легко, просто используйте ШИМ-сигнал
.
Arduino — руководство по серводвигателю
-
Вращение не ограничено
-
Направление вращения: по часовой стрелке, против часовой стрелки
-
Положение вращения: можно контролировать точное вращение в любом угловом положении.
-
Скорость вращения: точно регулируется. Более того, ускорение и торможение можно точно контролировать
-
Дополнительный драйвер оборудования: требуется
-
Дополнительный источник питания: требуется
-
Как управлять: сложно, новичкам следует пользоваться библиотекой
-
Автоматика и робототехника
-
Принтеры, 3D-принтер, ЧПУ, X-Y плоттер,
-
Автомат для коктейлей
Arduino — руководство по шаговому двигателю
Arduino — руководство по шаговому двигателю с драйвером L298N
Arduino — руководство по шаговому двигателю 28BYJ-48
-
Вращение не ограничено
-
Направление вращения: по часовой стрелке, против часовой стрелки
-
Положение вращения: очень трудно точно повернуть на определенный угол
-
Скорость вращения: легко контролировать, насколько быстро, но очень трудно точно контролировать определенное значение скорости.
-
Дополнительный драйвер оборудования: требуется.
-
Дополнительный источник питания: требуется
-
Как управлять: легко, просто используйте высоковольтный ШИМ-сигнал
※ ПРИМЕЧАНИЕ:
-
Для управления положением двигателя постоянного тока нам потребуется дополнительное оборудование, называемое энкодером, а затем использовать метод управления с обратной связью, такой как метод ПИД-регулирования. Это очень сложно для начинающих.
-
Для контроля скорости мы можем легко контролировать скорость, например, медленную, среднюю, быструю, очень быструю, сколько процентов от полной скорости. Однако, чтобы контролировать количество циклов в секунду, нам нужно дополнительное оборудование, называемое энкодером, а затем использовать метод управления с обратной связью, такой как метод ПИД-управления. Это очень сложно для начинающих.
-
Некоторые двигатели постоянного тока на рынке имеют встроенный энкодер
-
Используется для управления чем-то, что должно вращаться непрерывно, но скорость указывать не нужно.
Например, вентилятор, насос, радиоуправляемая машинка, дрель…
Например, вентилятор, насос, радиоуправляемая машинка, дрель… ※ ПРИМЕЧАНИЕ:
Существует два основных типа двигателей постоянного тока: коллекторные двигатели постоянного тока и бесщеточные двигатели постоянного тока. Коллекторный двигатель постоянного тока широко используется в проектах «сделай сам»
Arduino — руководство по двигателю постоянного тока
Выбор двигателя для проекта в зависимости от многих факторов, таких как переносимый вес, источник питания, характеристики приложения…
-
Если ваш проект необходимо повернуть в угловое положение между 0° и 180°, найти подходящий серводвигатель на 180°
-
Если в вашем проекте необходимо точное вращение в любое положение, найдите подходящий шаговый двигатель
-
Если в вашем проекте требуется точное непрерывное вращение без какой-либо позиции, найдите подходящий двигатель постоянного тока или серводвигатель с поворотом на 360°
| 180° Серводвигатель SG90 05 | 360° Серводвигатель FS90R Купить на Amazon | |||
| Шаговый двигатель Купить на Amazon | ||||
| Двигатель постоянного тока Купить на Amazon
04
Обратите внимание: это партнерские ссылки.
※ НАШИ СООБЩЕНИЯ
Подписывайтесь на нас Поделись с друзьями! Использование MATLAB и Arduino для управления двигателем — видео В этой демонстрации мы увидим, как управлять двигателями с помощью пакета поддержки MATLAB для Arduino. Что касается программного обеспечения, у меня есть MATLAB и пакет поддержки MATLAB для Arduino, предварительно установленные на моей машине. Чтобы следовать этой демонстрации и выполнить соединения, которые у меня есть, подключите штырек Servo 1 на Motor Shield к серводвигателю. И один контакт к двигателю постоянного тока, а контакты M3 и M4 к шаговому двигателю. Важно отметить, что аккумуляторная батарея постоянного тока необходима для управления двигателем постоянного тока и шаговым двигателем. Подключите аккумуляторную батарею постоянного тока к контакту питания. Конец Micro-b кабеля должен быть подключен к порту программирования на Due, а конец USB — к ПК, на котором установлен MATLAB. Для получения более подробной инструкции о том, как выполнить подключение, перейдите по этой ссылке. Теперь, когда мы сделали все необходимые соединения, давайте перейдем к MATLAB и посмотрим, как мы можем управлять двигателями. После этого дополнительная функция может работать с объектом, созданным для подключения к Motor Shield. Выполнение команды в окне команд и запуск скрипта MATLAB имеют тот же эффект. Так что в оставшейся части этого видео я буду использовать кнопку для перехода к следующему разделу кода после выполнения текущего раздела. MATLAB создает новый объект в рабочей области каждый раз, когда он подключается к новому физическому объекту. В данном случае Моторный Щит. Здесь, в этом разделе кода, мы должны обратить внимание на функции сервопривода и правильного положения. В следующем разделе Cord функция «Шаговый двигатель» помогает нам установить соединение с шаговым двигателем, подключенным к порту 2. Третий вход этой функции определяет количество шагов, которые шаговый двигатель должен делать за каждый оборот. Функция Move дает команду шаговому двигателю переместиться на количество шагов, указанное во втором входе. Давайте посмотрим, сможет ли MATLAB заставить балерину танцевать под свои мелодии. Для связи с последним типом двигателя, поставляемым вместе с пакетом Motor Party Pack от MATLAB, можно использовать функцию двигателя постоянного тока. от Метки: Комментарии |
Если вы покупаете компоненты по этим ссылкам, мы можем получить комиссию без каких-либо дополнительных затрат для вас. Мы ценим это. 
Если у вас не установлен пакет поддержки, вы можете перейти на вкладку надстроек и нажать «Получить пакеты поддержки оборудования», чтобы загрузить и установить пакет поддержки. Что касается оборудования, у меня есть Arduino Due, Motor Party Pack для Arduino, аккумулятор постоянного тока и кабель USB Micro-b. 
Для этого я написал скрипт, который собираюсь показать. Функция Arduino в этом скрипте устанавливает соединение с Due, который отключился от COM-порта, упомянутого в первом вводе. Эта функция также предоставляет MATLAB инструкции по библиотекам, которые необходимо включить в серверный код Arduino. Когда я выполняю это в командном окне MATLAB, MATLAB создает объект, представляющий физический объект, к которому он подключен. 
Функция сервопривода позволяет вам обмениваться данными из MATLAB с серводвигателем, который подключен к номеру порта, указанному во втором входе. Функция правильного положения позволяет вам дать команду серводвигателю переместиться в указанное положение. Здесь я использую 4 цикла для перемещения двигателя от 0 до 180 градусов пять раз назад и вперед. Я прикрепил здесь изображение колеса к серводвигателю, чтобы показать его в действии. 
Добавить комментарий