Xaiv Cov Kauj Ruam Tsav Tsheb thiab Tsav Tsheb rau Arduino Automated Shade Screen Project: 12 Cov Kauj Ruam (nrog Duab)

2024 Tus sau: John Day | [email protected]. Kawg hloov kho: 2024-01-30 09:26

Hauv Cov Lus Qhia no, Kuv yuav mus dhau cov kauj ruam uas kuv tau ua los xaiv Lub Cev Tsav Tsheb thiab Tsav Tsheb rau ib qho qauv Automated Shade Screen project. Cov ntxaij vab tshaus ntxoov ntxoo yog qhov nrov thiab pheej yig Coolaroo tes cranked qauv, thiab kuv xav hloov lub tes crank nrog cov kauj ruam lub cev muaj zog thiab lub hauv paus tswj hwm uas tuaj yeem ua haujlwm kom nce thiab txo qhov ntxoov ntxoo raws li suav hnub nce thiab hnub teeb lub sijhawm. Txoj haujlwm tau hloov pauv los ntawm tsawg kawg tsib qhov rov ua dua rau hauv cov khoom lag luam uas koj tuaj yeem pom ntawm Amazon.com lossis AutoShade.mx, tab sis cov txheej txheem rau xaiv cov kauj ruam lub cev muaj zog thiab nws cov khoom siv hluav taws xob tsav yog ib qho uas yuav tsum siv tau rau ntau lwm qhov haujlwm hauv Arduino.

Thawj qhov kev teeb tsa xaiv rau lub tshuab hluav taws xob thawj yog Arduino Uno (Rev 3) processor (Adafruit #50) nrog cov laug cam rau zaub (Adafruit #399), lub sijhawm teev sijhawm tiag tiag (Adafruit #1141) thiab ob kauj ruam tsav tsheb (Adafruit #1438)). Txhua lub rooj sib tham sib tham nrog tus txheej txheem siv tus lej I2C interface. Cov tsav tsheb software muaj rau txhua qhov ntawm no ua rau kev txhim kho ntawm lub vijtsam ntxoov ntxoo yooj yim dua.

Kauj Ruam 1: Txheeb Xyuas Qhov Yuav Tsum Tau Ua

Cov duab ntxoov ntxoo yuav tsum tau ua haujlwm yam tsawg kawg kom nrawm dua li siv tes tuav. Kev tuav tes ceev ceev ceev yuav yog 1 crank rau ob. Cov tsheb kauj vab feem ntau muaj cov kauj ruam me me ntawm 1.8 degrees, lossis 200 kauj ruam ntawm ib lub kiv puag ncig. Yog li cov theem qis kawg yuav tsum yog txog 200 kauj ruam ib pliag. Ob zaug uas yuav zoo dua.

Lub zog kom nce lossis txo qhov ntxoov ntxoo los ntawm Coolaroo cab iav tau ntsuas ntawm 9 ntxoov ntxoo cov ntxaij vab tshaus nyob rau sab saum toj thiab hauv qab ntawm lawv txoj kev mus los siv lub ntsuas cua ntswj ntswj ntsia hlau (McMaster Carr #5699A11 muaj ntau yam ntawm +/- 6 hauv-lbs). Qhov no yog "sib cais" lub zog, thiab nws txawv ntau yam. Qhov tsawg kawg nkaus yog 0.25 hauv-lbs thiab qhov siab tshaj yog 3.5 hauv-lbs. Qhov ntsuas ntsuas qhov ntsuas kom raug yog N-m thiab 3 hauv-lbs yog.40 N-m uas kuv siv los ua lub npe "sib zog ua zog".

Kauj ruam cov neeg muag khoom lub cev qhia lub cev muaj zog lub zog hauv chav ntawm kg-cm rau qee qhov laj thawj. Qhov siab tshaj qhov siab tshaj ntawm 0.4 N-m yog 4.03 Kg-cm. Rau qhov tsim nyog lub zog me me Kuv xav kom lub tshuab muaj peev xwm xa ob zaug qhov no lossis kwv yees li 8 Kg-cm. Saib dhau cov kauj ruam teev tseg hauv Cov Kws Tshaj Lij Tshaj Tawm Circuit qhia sai tias kuv xav tau lub thav duab loj 23 lub cev. Cov no muaj nyob rau hauv luv luv, nruab nrab thiab ntev pawg ntev thiab ntau yam ntawm cov hlua.

Kauj ruam 2: Tsim Dynamometer

Cov kauj ruam cov cav muaj qhov sib txawv ntawm qhov sib txawv ntawm qhov nrawm uas nyob ntawm seb yam uas lawv cov hlua tau tsav. Muaj ob qhov laj thawj vim li cas lub zog txo qis nrog kev nrawm. Thawj yog tias EMF rov qab (qhov hluav taws xob) tau tsim nyob rau hauv cov cua uas tawm tsam qhov siv hluav taws xob. Qhov thib ob, qhov inductance winding tawm tsam kev hloov pauv tam sim no uas tshwm sim nrog txhua kauj ruam.

Qhov ua tau zoo ntawm cov kauj ruam lub cev muaj peev xwm kwv yees tau siv lub zog simulation, thiab nws tuaj yeem ntsuas tau siv lub tshuab ntsuas. Kuv tau ua ob qho, tab sis yuav tsis tham txog qhov simulation vim tias cov ntaub ntawv xeem yog qhov kev txheeb xyuas qhov tseeb ntawm qhov simulation.

Dynamometer tso cai ntsuas lub peev xwm ntawm lub zog thaum ua haujlwm ntawm kev tswj ceev. Kev ntsuas qhov sib nqus sib nqus sib tsoo siv lub nra hnyav rau lub tshuab. Tsis tas yuav tsum ntsuas qhov nrawm vim tias nws yuav sib npaug rau qib theem ntawm lub cav kom txog thaum lub zog ntsaws siab tshaj lub cev muaj peev xwm. Thaum qhov no tshwm sim, lub cev muaj zog tsis sib xws thiab ua kom lub suab nrov nrov. Cov txheej txheem ntsuas suav nrog hais kom ua nrawm nrawm, maj mam nce qhov tam sim no los ntawm tus nres, thiab sau cia nws tus nqi tsuas yog ua ntej lub tshuab ua haujlwm poob. Qhov no tau rov ua dua ntawm ntau qhov nrawm thiab npaj raws li lub zog vs nrawm.

Cov khoom sib nqus sib nqus nres tau xaiv yog Placid Kev Lag Luam qauv B25P-10-1 yuav ntawm Ebay. Cov qauv no tsis nyob hauv cov chaw tsim khoom lub vev xaib ntxiv, tab sis los ntawm tus lej ib feem, nws tau ntsuas los muab lub zog siab tshaj ntawm 25 in-lb = 2.825 N-m, thiab lub kauj yog tsim rau 10 VDC (max). Qhov no yog qhov zoo tshaj plaws rau kev ntsuas qhov loj ntawm 23 lub cev muaj zog hauv kev txiav txim siab uas tau ntsuas los tsim lub zog siab tshaj ntawm 1.6 N-m. Ib qho ntxiv, tus nres no tuaj nrog lub qhov tsav thiab qhov sib dhos zoo ib yam rau cov siv ntawm NMEA 23 lub cev muaj zog, yog li nws tuaj yeem ntsia tau siv tib qhov loj sib txuas ua ke raws li lub cev muaj zog. Cov motors muaj ¼ inch shafts thiab lub nres tuaj nrog ½ inch ncej yog li cov khoom siv hloov pauv tau yooj yim nrog cov khoom loj tib yam kuj tau muab rau ntawm Ebay. Txhua yam uas yuav tsum tau ua yog txhawm rau txhawm rau txhawm rau txhawm rau aluminium puag. Daim duab saum toj no qhia txog qhov ntsuas ntsuas. Cov khoom sib dhos tau npaj muaj nyob ntawm Amazon thiab Ebay.

Lub zog ua kom lub zog ntawm cov khoom sib nqus sib nqus yog sib piv rau cov cua tam sim no. Txhawm rau ntsuas tus nres, ib qho ntawm ob lub zog ntsuas ntsuas cov ntsia hlau tau txuas nrog lub taub hau ntawm sab nraud ntawm tus nres raws li cov kauj ruam tsav. Ob lub ntsia hlau siv yog McMaster Carr tus lej 5699A11 thiab 5699A14. Tus qub muaj qhov siab tshaj plaws qhov sib txawv ntawm 6 hauv-lb = 0.678 N-m thiab qhov kawg muaj qhov sib zog ntau kawg ntawm 25 in-lb = 2.825 N-m. Tam sim no tau muab los ntawm qhov sib txawv DC fais fab mov CSI5003XE (50 V/3A). Daim duab saum toj no qhia qhov ntsuas ntsuas piv rau tam sim no.

Nco ntsoov tias nyob hauv thaj tsam ntawm kev txaus siab rau cov kev ntsuas no, lub zog nres yuav tuaj yeem kwv yees kwv yees los ntawm txoj kev sib raug zoo ntawm Torque (N-m) = 1.75 x Nres Tam Sim No (A).

Kauj Ruam 3: Xaiv Tus Neeg Sib Tw Kauj Ruam Tsav Tsheb

Cov kauj ruam lub cev muaj zog tuaj yeem tsav nrog ib lub tshuab ua haujlwm nquag nyob rau lub sijhawm nquag hu ua SINGLE kauj ruam, ob qho tib si winding ua haujlwm tag nrho (DOUBLE stepping) lossis ob qho tib si winding ib nrab ua haujlwm (MICROSTEPPING). Hauv daim ntawv thov no, peb txaus siab rau qhov siab tshaj plaws lub zog, yog li tsuas yog siv ob kauj ruam xwb.

Torque yog qhov sib piv rau cov cua tam sim no. Cov kauj ruam lub cev muaj zog tuaj yeem tsav nrog qhov hluav taws xob tsis tu ncua yog qhov ua kom tsis muaj zog txaus txaus los txwv lub xeev tam sim no mus rau tus nqi ntsuas rau lub cev muaj zog. Adafruit #1438 Motorshield siv cov tsav tsheb tsis tu ncua (TB6612FNG) uas tau ntsuas ntawm 15 VDC, 1.2 amps siab kawg. Tus tsav tsheb no yog lub rooj tsav xwm loj dua uas pom hauv thawj daim duab saum toj no (tsis muaj ob tus ntxhais lub rooj laug nyob sab laug).

Kev ua haujlwm nrog tus tsav tsheb tsis tu ncua raug txwv vim tias tam sim no ntawm kev nrawm tau txo qis heev vim yog ob qho tib si winding inductance thiab nraub qaum EMF. Lwm txoj hauv kev yog xaiv lub cav nrog qis dua thiab inductance winding thiab tsav nws nrog qhov tam sim no. Qhov tam sim no tsis tu ncua yog tsim los ntawm kev ntsuas dav dav ntsuas qhov ntsuas hluav taws xob.

Ib lub cuab yeej zoo siv los muab qhov tsav tam sim no yog DRV8871 ua los ntawm Texas Instruments. IC me me no muaj tus choj H nrog kev nkag siab tam sim no. Tus tiv thaiv sab nraud tau siv los teeb tsa qhov xav tau tas mus li (lossis siab tshaj) tam sim no. IC txiav tawm qhov hluav taws xob thaum lub sijhawm tam sim no tshaj qhov programmed thiab rov ua nws thaum nws poob qis dua qee qhov pib.

DRV8871 tau ntsuas ntawm 45 VDC, 3.6 amps siab tshaj. Nws muaj cov ntsuas hluav taws xob sab hauv uas ntsuas qhov hluav taws xob thaum qhov sib txuas qhov kub nce mus txog 175 degrees C. IC tsuas muaj nyob hauv pob 8 tus lej HSOP uas muaj lub ntsuas cua sov rau sab hauv qab. TI muag cov phiaj xwm txhim kho uas muaj ib qho IC (ob qhov xav tau rau ib lub cav theem), tab sis nws kim heev. Adafruit thiab lwm tus muag lub rooj tsav xwm me me (Adafruit #3190). Rau kev sim, ob ntawm cov no tau teeb tsa sab nrauv ntawm Adafruit Motorshield raws li pom hauv thawj daim duab saum toj no.

Kev muaj peev xwm tsav tam sim no ntawm ob TB6612 thiab DRV8871 yog nyob rau hauv kev xyaum txwv los ntawm qhov kub nce hauv ntu. Qhov no yuav vam khom lub cua sov ntawm cov khoom ib yam li qhov kub ib puag ncig. Hauv kuv qhov ntsuas kub hauv chav, DRV8871 tus ntxhais lub rooj (Adafruit #3190) mus txog lawv qhov ntsuas kub ntau dua li ntawm 30 vib nas this ntawm 2 amps, thiab cov kauj ruam ua lub zog ua haujlwm tsis zoo (ib leeg zuj zus ib ntus raws li qhov ntsuas kub tau txiav hauv thiab tawm). Siv DRV8871's li cov ntawv teev npe yog ib qho kludge lawm, yog li daim ntaub thaiv tshiab tau tsim (AutoShade #100105) uas muaj plaub ntawm cov neeg tsav tsheb txhawm rau ua haujlwm ob lub cav. Pawg thawj coj no tau tsim nrog ntau qhov dav hlau hauv av ntawm ob sab kom sov lub ICs. Nws siv tib lub ntsiab lus sib txuas rau Arduino zoo li Adafruit Motorshield, yog li tib lub tsev qiv ntawv software tuaj yeem siv rau cov tsav tsheb. Daim duab thib ob saum toj no qhia txog pawg tswj hwm Circuit Court no. Yog xav paub ntxiv txog AutoShade #100105, saib cov npe ntawm Amazon lossis AutoShade.mx lub vev xaib.

Hauv kuv daim ntawv tshuaj ntsuam ntxoov ntxoo, nws siv sijhawm 15 txog 30 vib nas this los tsa lossis txo qis qhov ntxoov ntxoo nyob ntawm qhov teeb tsa nrawm thiab ntxoov ntxoo nrug deb. Yog li tam sim no yuav tsum tau txwv xws li qhov ntsuas kub ntau dhau ib txwm tsis tau txog thaum lub sijhawm ua haujlwm. Lub sijhawm kom mus txog qhov ntsuas kub ntau dhau ntawm 100105 yog ntau dua 6 feeb nrog 1.6 amp tam sim no txwv thiab ntau dua 1 feeb nrog 2.0 amp tam sim no txwv.

Kauj Ruam 4: Xaiv Cov Neeg Sib Tw Kauj Ruam Tsav

Cov kws tshaj lij hauv Circuit Court muaj ob qhov loj me 23 kauj ruam lub cev muaj zog uas muab 8 kg-cm ntawm lub zog xav tau. Ob qho tib si muaj ob theem windings nrog cov kais nruab nrab kom lawv tuaj yeem txuas nrog xws li ob qho tib si windings lossis ib nrab windings tau tsav. Cov lus qhia tshwj xeeb rau cov tshuab no tau teev tseg hauv ob lub rooj saum toj no. Ob lub cav no yuav luag zoo ib yam li cov tshuab, tab sis hluav taws xob 104 lub cav muaj qhov ua haujlwm qis dua thiab inductance ntau dua li 207 lub cev muaj zog. Los ntawm txoj kev, cov lus qhia tshwj xeeb hluav taws xob yog rau ib nrab kev ua kom zoo siab. Thaum siv tag nrho cov cua tshuab, qhov kev tiv thaiv ob npaug thiab qhov inductance nce ntxiv los ntawm 4.

Kauj Ruam 5: Ntsuas Torque Vs Ceev ntawm Cov Neeg Sib Tw

Siv lub dynamometer (thiab simulation) lub zog piv rau qhov nrawm nkhaus rau ntau lub cav/winding/tsav tam sim no teeb tsa tau txiav txim siab. Txoj haujlwm (kos duab) siv rau kev khiav lub tshuab ntsuas rau cov kev ntsuas no tuaj yeem rub tawm los ntawm AutoShade.mx lub vev xaib.

Kauj Ruam 6: Qhov Hluav Taws Xob Tsav ntawm 57BYGH207 Ib nrab Chev ntawm Rated Tam Sim No

57BYGH207 lub cev muaj zog nrog ib nrab kauj tau tsav ntawm 12V (qhov hluav taws xob tsis tu ncua) ua rau 0.4 amps thiab yog thawj qhov teeb tsa tsav. Lub cav no tuaj yeem tsav ncaj qha los ntawm Adafruit #1434 Motorshield. Daim duab saum toj no qhia txog qhov ua piv txwv thiab ntsuas lub zog nrawm nrog rau cov xwm txheej tsis zoo tshaj plaws. Cov qauv tsim no poob qis dua qhov xav tau lub zog xav tau rau kev ua haujlwm ntawm 200 txog 400 kauj ruam ib pliag.

Kauj Ruam 7: Tsav Tam Sim No ntawm 57BYGH207 Ib nrab Chev ntawm Rated Tam Sim No

Muab ob npaug rau qhov siv hluav taws xob tab sis siv lub chopper tsav los txwv qhov tam sim no rau 0.4 amps txhim kho kev ua tau zoo raws li tau hais los saum no. Kev siv qhov ntsuas hluav taws xob txuas ntxiv yuav txhim kho kev ua haujlwm ntau dua. Tab sis kev ua haujlwm siab dua 12 VDC yog qhov tsis xav tau rau ntau yam.

· DRV8871 qhov hluav taws xob txwv rau 45 VDC

· Cov khoom siv hluav taws xob ntau dua ntawm phab ntsa txuas hluav taws xob tsis zoo li qub thiab kim dua

· Cov tswj hluav taws xob siv los muab 5 VDC lub zog rau cov logic Circuitry siv hauv Arduino tsim tau txwv rau 15 VDC max. Yog li khiav lub cav ntawm qhov hluav taws xob siab dua qhov no yuav xav tau ob lub zog siv.

Kauj Ruam 8: Tsav Tam Sim No ntawm 57BYGH207 Cov Chev Tag Nrho Ntawm Tam Sim No

Qhov no tau saib nrog kev sim sim tab sis tsis tau sim vim tias kuv tsis muaj 48 V fais fab mov. Lub zog ntawm qhov nrawm qis dua ob zaug thaum lub kauj puv tau tsav ntawm qhov ntsuas tam sim no, tab sis tom qab ntawd ntog tawm sai dua nrog nrawm dua.

Kauj Ruam 9: Tsav Tam Sim No ntawm 57BYGH104 Cov Chev Tag Ntawm ½ Rated Tam Sim No

Nrog 12 VDC thiab tam sim no ntawm 1.0A, tus yam ntxwv lub zog-nrawm qhia saum toj no. Qhov ntsuas ntsuas ua tau raws li qhov yuav tsum tau ua haujlwm ntawm 400 cov kauj ruam ib pliag.

Kauj Ruam 10: Tsav Tam Sim No ntawm 57BYGH104 Cov Chev Tag Nrho ntawm 3/4 Rated Tam Sim No

Ua kom cov cua ntsawj ntshab mus rau 1.6 amps ua rau lub zog loj dua.

Kauj Ruam 11: Tsav Tam Sim No ntawm 57BYGH104 Cov Chev Tag Nrho Ntawm Qhov Tam Sim No

Yog tias cov cua ntsawj ntshab tau nce mus rau 2A, thiab lub zog nce ntxiv raws li tau hais los saum no, tab sis tsis ntau npaum li qhov simulation yuav kwv yees. Yog li qee yam tau tshwm sim hauv qhov tseeb uas yog txwv lub zog ntawm cov dej tam sim no.

Kauj Ruam 12: Ua Qhov Kev Xaiv Kawg

Siv cov kauj puv ntau dua li ib nrab yog qhov zoo dua tab sis tsis xav tau nrog lub 207 lub cev muaj zog vim tias yuav tsum muaj qhov hluav taws xob ntau dua. 104 lub cev muaj zog tso cai ua haujlwm ntawm qis dua qhov siv hluav taws xob. Yog li lub cav no raug xaiv.

Tag nrho cov kauj tsis kam ntawm 57BYGH104 lub cev muaj zog yog 2.2 ohms. Qhov tsis kam ntawm tus tsav tsheb FETS hauv DRV8871 yog li 0.6 ohms. Raug thaiv kab thaiv tsis zoo rau thiab los ntawm lub cav yog li 1 ohm. Yog li lub zog tso tawm hauv ib lub tshuab hluav taws xob yog qhov sib tw tam sim no sib npaug 3.8 ohms. Lub zog tag nrho yog ob zaug qhov no vim tias ob txoj hlua tau tsav tib lub sijhawm. Txog cov cua uas tau txiav txim siab saum toj no, cov txiaj ntsig tau qhia hauv Kab Lus no.

Txwv tsis pub lub cev muaj zog mus rau 1.6 amps tso cai rau peb siv lub zog me dua thiab tsis kim dua 24 watt. Tsawg me ntsis lub zog me me poob lawm. Tsis tas li, cov kauj ruam tsav tsheb tsis yog cov cuab yeej ntsiag to. Tsav lawv ntawm qhov siab dua tam sim no ua rau lawv nrov dua. Yog li hauv kev txaus siab ntawm lub zog qis thiab kev ua haujlwm nyob ntsiag to, qhov txwv tam sim no tau xaiv los ua 1.6 amps.