Arduino DC motorhastighet og retningskontroll ved hjelp av reléer og MOSFET

I dette prosjektet styrer vi retning og hastighet på en 24v motor med høy strøm ved hjelp av Arduino og to releer. Ingen strømbrytere er nødvendig for denne kretsen, bare to trykknapper og i potensiometer for å kontrollere retningen og hastigheten til DC-motoren. En trykknapp vil rotere motoren med klokken, og den andre vil rotere den mot klokken. En n-kanal MOSFET kreves for å kontrollere motorens hastighet. Reléer brukes til å bytte retning for motor. Det ligner på H-Bridge-kretsen.

Nødvendige komponenter:

1. Arduino Uno
2. To 12v relé (5v relé kan også brukes)
3. To transistorer; BC547
4. To trykknapper
5. IRF540N
6. 10k motstand
7. 24 volt kilde
8. 10K potensiometer
9. Tre dioder 1N4007
10. Koble ledninger

Kretsdiagram og forklaringer:

Kretsdiagram over dette toveis motorstyringsprosjektet er vist i bildet nedenfor. Gjør tilkoblingene i henhold til det:

• Koble normalt lukket terminal på begge reléene til batteriets positive terminal.
• Koble normalt åpen terminal på begge reléene til MOSFETs avløpsterminal.
• Koble MOSFET-kilden til minuspolen på batteriet og til jordpinnen til Arduino UNO.
• Portterminal til PWM pin 6 i Arduino.
• Koble 10k motstand fra gate til kilde og 1N4007 diode fra kilde til avløp.
• Koble motoren mellom den midterste terminalen på reléene.
• Av to gjenværende terminaler går den ene til Vin-pinnen på Arduino Uno og den andre til kollektorterminalen til transistoren (for hvert relé).
• Koble emitterterminalen til begge transistoren til GND-pinnen på Arduino.
• Digital pin 2 og 3 av Arduino, hver i serie med trykknapp, går til basen av transistorer.
• Koble dioden over reléet nøyaktig som vist på figuren.
• Koble potensialmeterets endeterminal til henholdsvis 5v pin og GND pin av Arduino. Og viskerterminal til A0-pinne.
• ** hvis du har to separate 12 v batterier, så koble ett batteris positive terminal til minuspolen til et annet batteri og bruk de resterende to terminalene som positive og negative.

Formål med transistorer:

Digitale pinner fra Arduino kan ikke levere den mengden strøm som trengs for å slå på et normalt 5v-relé. Dessuten bruker vi 12v-relé i dette prosjektet. Vin pin of Arduino kan ikke lett levere så mye strøm til begge reléene. Derfor brukes transistorer til å lede strøm fra Vin pin av Arduino til relé som styres ved hjelp av en trykknapp koblet fra digital pin til basisterminalen til transistoren.

Formålet med Arduino:

• For å oppgi den strømmen som kreves for å slå på reléet.
• For å slå på transistoren.
• For å kontrollere hastigheten til DC-motorer med potensiometer ved hjelp av programmering. Sjekk den komplette Arduino-koden på slutten.

Formål med MOSFET:

MOSFET kreves for å kontrollere motorens hastighet. MOSFET slås på og av ved høyfrekvent spenning, og siden motoren er koblet i serie med avløpet av MOSFET, bestemmer PWM-verdien av spenningen motorens hastighet.

Nåværende beregninger:

Motstanden til reléspolen måles ved hjelp av et multimeter som viser seg å være = 400 ohm

Vin pin av Arduino gir = 12v

Så nåværende behov for å slå på reléet = 12/400 ampere = 30 mA

Hvis begge reléene er strømførende, er strøm = 30 * 2 = 60 mA

** Vinpinne av Arduino kan levere maksimal strøm = 200mA.

Dermed er det ikke noe for aktuelt problem i Arduino.

Arbeid av Arduino-styrt toveis motor:

Betjeningen av denne 2-veis motorstyringskretsen er enkel. Begge pinnene (2, 3) i Arduino vil alltid være høye.

Når du ikke trykker på noen trykknapp:

I dette tilfellet strømmer ingen strøm til basen av transistoren, og derfor forblir transistoren av (fungerer som en åpen bryter), på grunn av hvilken ingen strøm strømmer for å reléspole fra Vin pin of Arduino.

Når en trykknapp trykkes:

I dette tilfellet strømmer noe strøm til bunnen av transistoren gjennom en trykknapp som slår den på. Nå strømmer det lett til reléspole fra Vin-pin gjennom denne transistoren som slår på dette reléet (RELE A) og bryteren til dette reléet kastes til INGEN posisjon. Mens annet relé (RELE B) fortsatt er i NC-posisjon. Så strøm strømmer fra positiv terminal på batteri til negativ terminal gjennom motor, dvs. strøm strømmer fra relé A til relé B. Dette fører til rotasjon av motoren med urviseren.

Når du trykker på en annen trykknapp:

Denne gangen slås nok et stafett på. Nå strømmer det lett til reléspole fra Vin-pin gjennom transistor som slår på dette reléet (RELE B) og bryteren til dette reléet kastes til INGEN posisjon. Mens annet relé (RELE A) forblir i NC-posisjon. Så strømmen strømmer fra den positive terminalen på batteriet til den negative terminalen på batteriet gjennom motoren. Men denne gangen strømmer strøm fra relé B til relé A. Dette forårsaker moturs rotasjon av motoren

Når begge trykknappene trykkes ned:

I dette tilfellet strømmer strømmen til bunnen av begge transistorer, som begge transistoren slår på (fungerer som en lukket bryter). Og dermed er begge stafettene nå i INGEN posisjon. Så strøm flyter ikke fra batteriets positive terminal til negativ terminal gjennom motoren, og den roterer dermed ikke.

Kontrollere hastigheten til DC-motor:

Gate of MOSFET er koblet til PWM pin 6 i Arduino UNO. Mosfet slås på og av ved høy PWM-frekvensspenning, og siden motoren er koblet i serie med drenering av mosfet, bestemmer PWM-verdien av spenningen motorens hastighet. Nå bestemmer spenningen mellom viskerterminalen til potensiometeret og Gnd PWM-spenningen på pinne nr. 6 og når viskerterminalen roteres, endres spenningen ved den analoge pinnen A0 og forårsaker endring i motorens hastighet.

Fullstendig bearbeiding av denne Arduino-baserte toveis motorhastigheten og retningskontrollen er vist i videoen nedenfor med Arduino-koden.