การวัดความเร็วมอเตอร์ด้วย Arduino: 6 ขั้นตอน

2024 ผู้เขียน: John Day | [email protected]. แก้ไขล่าสุด: 2024-01-30 13:02

วัดรอบมอเตอร์ยากไหม ??? ผมว่าไม่นะ นี่เป็นวิธีแก้ปัญหาง่ายๆ

มีเพียงเซ็นเซอร์ IR และ Arduino ในชุดของคุณเท่านั้นที่สามารถทำได้

ในโพสต์นี้ ฉันจะให้บทช่วยสอนง่ายๆ ที่อธิบายวิธีวัด RPM ของมอเตอร์โดยใช้เซ็นเซอร์ IR และ Arduino UNO/นาโน

เสบียง:

1. Arduion uno(อเมซอน) / Arduion นาโน(อเมซอน)

2. เซ็นเซอร์อินฟราเรด (อเมซอน)

3. มอเตอร์ DC ใดๆ (Amazon)

4. LCD 16*2 (อเมซอน)

เครื่องมือที่ใช้

1. หัวแร้ง (อเมซอน)

2. คีมปอกสายไฟ (อเมซอน)

ขั้นตอนที่ 1: ขั้นตอนที่: 1 ตรวจสอบสภาพการทำงานของเซ็นเซอร์และอุปกรณ์

เซ็นเซอร์อินฟราเรดคืออะไร?เซ็นเซอร์อินฟราเรดเป็นอุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์ที่เปล่งแสงออกมาเพื่อรับรู้วัตถุบางอย่างของบริเวณโดยรอบ เซ็นเซอร์ IR สามารถวัดความร้อนของวัตถุได้เช่นเดียวกับการตรวจจับการเคลื่อนไหว โดยปกติ ในสเปกตรัมอินฟราเรด วัตถุทั้งหมดจะแผ่รังสีความร้อนบางรูปแบบ การแผ่รังสีประเภทนี้ไม่สามารถมองเห็นได้ด้วยตาของเรา แต่เซ็นเซอร์อินฟราเรดสามารถตรวจจับการแผ่รังสีเหล่านี้ได้

มอเตอร์กระแสตรงคืออะไร? มอเตอร์กระแสตรง (DC) เป็นเครื่องจักรไฟฟ้าชนิดหนึ่งที่แปลงพลังงานไฟฟ้าเป็นพลังงานกล มอเตอร์กระแสตรงใช้พลังงานไฟฟ้าผ่านกระแสตรง และแปลงพลังงานนี้เป็นการหมุนทางกล

มอเตอร์กระแสตรงใช้สนามแม่เหล็กที่เกิดขึ้นจากกระแสไฟฟ้าที่สร้างขึ้น ซึ่งให้พลังงานแก่การเคลื่อนที่ของโรเตอร์ที่ติดอยู่ภายในเพลาขาออก แรงบิดและความเร็วของเอาต์พุตขึ้นอยู่กับทั้งอินพุตไฟฟ้าและการออกแบบของมอเตอร์

Arduino คืออะไร?

Arduino เป็นแพลตฟอร์มอิเล็กทรอนิกส์แบบโอเพ่นซอร์สที่ใช้ฮาร์ดแวร์และซอฟต์แวร์ที่ใช้งานง่าย บอร์ด Arduino สามารถอ่านอินพุต - ไฟบนเซ็นเซอร์, นิ้วบนปุ่มหรือข้อความ Twitter - และเปลี่ยนเป็นเอาต์พุต - เปิดใช้งานมอเตอร์, เปิด LED, เผยแพร่บางสิ่งทางออนไลน์ คุณสามารถบอกบอร์ดของคุณว่าต้องทำอะไรโดยส่งชุดคำสั่งไปยังไมโครคอนโทรลเลอร์บนบอร์ด ในการทำเช่นนี้คุณใช้ภาษาการเขียนโปรแกรม Arduino (ตาม Wiring) และซอฟต์แวร์ Arduino (IDE) ตามการประมวลผล

ดาวน์โหลด ARDUINO IDE

ขั้นตอนที่ 2: มันทำงานอย่างไร

แล้วตรรกะที่อยู่เบื้องหลังนี้คืออะไร ??

มันทำงานคล้ายกับตัวเข้ารหัสมาก ตัวเข้ารหัสนั้นยากที่จะเข้าใจสำหรับผู้เริ่มต้น สิ่งที่คุณต้องรู้คือเซ็นเซอร์ IR สร้างพัลส์ และเรากำลังค้นหาช่วงเวลาระหว่างแต่ละพัลส์

ในกรณีนี้ เซ็นเซอร์ IR จะส่งพัลส์ไปยัง Arduino เมื่อลำแสง IR ของมันถูกสกัดกั้นด้วยใบพัดของมอเตอร์ ปกติเราใช้ใบพัดแบบ 2 ใบพัด แต่ผมใช้ใบพัดแบบ 3 ใบพัด ดังรูป ขึ้นอยู่กับจำนวนใบพัดที่เราจำเป็นต้องแก้ไขค่าบางอย่างในขณะที่คำนวณ RPM

ลองพิจารณาว่าเรามีใบพัดที่มีใบมีดสองใบ สำหรับมอเตอร์หมุนรอบทุกครั้ง ใบมีดจะสกัดกั้นรังสีอินฟราเรดสองครั้ง ดังนั้นเซ็นเซอร์อินฟราเรดจะสร้างพัลส์เมื่อเกิดการสกัดกั้น

ตอนนี้ เราต้องเขียนโปรแกรมที่สามารถวัดจำนวนพัลส์ที่สร้างโดยเซ็นเซอร์ IR ในช่วงเวลาหนึ่งๆ

มีวิธีแก้ปัญหามากกว่าหนึ่งวิธี แต่เราต้องเลือกวิธีที่ดีที่สุดในรหัสนี้ ฉันได้วัดระยะเวลาระหว่างการขัดจังหวะ (เซ็นเซอร์ IR) ฉันใช้ฟังก์ชัน micros() เพื่อวัดระยะเวลาของพัลส์ในหน่วยไมโครวินาที

คุณสามารถใช้สูตรนี้เพื่อวัด RPMRPM = ((1/duration)*1000*1000*60)/blades

โดยที่ ระยะเวลา - ช่วงเวลาระหว่างพัลส์

60 - วินาที เป็น นาที

1000 - มิลลิวินาที ถึง มิลลิวินาที

1,000 - ไมโครถึงมิลลิวินาที

ใบมีด - ไม่มีปีกในใบพัด

จอแสดงผล LCD - Arduino อัปเดตคำสั่งและการลงทะเบียนข้อมูลของจอ LCD ซึ่งแสดงอักขระ ASCII บนจอ LCD

ขั้นตอนที่ 3: ตั้งโปรแกรม Arduino ของคุณโดยใช้ Arduino IDE

#รวม

LiquidCrystal LCD (9, 8, 7, 6, 5, 4); const int IR_IN = 2; // เซ็นเซอร์ IR INPUT ไม่ได้ลงนาม prevmicros แบบยาว // เพื่อเก็บระยะเวลานานที่ไม่ได้ลงนาม; // เพื่อเก็บความแตกต่างของเวลาที่ไม่ได้ลงนาม lcdrefresh แบบยาว // เพื่อจัดเก็บเวลาสำหรับ LCD เพื่อรีเฟรช int rpm; // ค่า RPM บูลีนสถานะปัจจุบัน; // สถานะปัจจุบันของอินพุต IR สแกนบูลีน prevstate; // สถานะของเซ็นเซอร์ IR ในการตั้งค่าโมฆะการสแกนก่อนหน้า () { pinMode (IR_IN, INPUT); lcd.begin(16, 2); prevmicros = 0; prevstate = ต่ำ; } วงเป็นโมฆะ () { ////////////////////////////////////////// //////////////////////////////////// RPM วัดค่าสถานะปัจจุบัน = digitalRead (IR_IN); // อ่านสถานะเซ็นเซอร์อินฟราเรด if (prevstate != currentstate) // หากมีการเปลี่ยนแปลงอินพุต { if (currentstate == LOW) // หากอินพุตเปลี่ยนจาก HIGH เป็น LOW เท่านั้น (duration = (micros () - prevmicros); // ความแตกต่างของเวลาระหว่างการปฏิวัติในไมโครวินาที rpm = ((60000000/duration)/3); // รอบต่อนาที = (1/ มิลลิวินาที)*1000*1000*60; prevmicros = ไมโคร (); // เก็บเวลาสำหรับการคำนวณ nect Revolution } } prevstate = currentstate; // เก็บข้อมูลการสแกนนี้ (การสแกนก่อนหน้า) สำหรับการสแกนครั้งต่อไป /////////////////////////////////// /////////////////////////////////////////////// จอแสดงผล LCD ถ้า ((มิลลิวินาที()-lcdrefresh) >= 100) { lcd.clear(); lcd.setCursor(0, 0); lcd.print("ความเร็วของมอเตอร์"); lcd.setCursor(0, 1); lcd.print ("รอบต่อนาที = "); lcd.print(รอบต่อนาที); lcdrefresh = มิลลิวินาที (); } }

ขั้นตอนที่ 4: การจำลองโดยใช้ Proteus

โปรเจ็กต์นี้ทำงานได้ดีอย่างสมบูรณ์เมื่อฉันพยายามจำลองสิ่งนี้ด้วยความช่วยเหลือของโพรทูส

แทนที่จะใช้เซ็นเซอร์ IR ฉันใช้เครื่องกำเนิดพัลส์ DC ซึ่งจะจำลองพัลส์ IR คล้ายกับที่สร้างขึ้นเมื่อรังสีอินฟราเรดกระทบใบพัด

คุณต้องทำการเปลี่ยนแปลงโปรแกรมของคุณขึ้นอยู่กับเซ็นเซอร์ที่คุณใช้

IR sensor กับ LM358 ต้องใช้คำสั่งนี้

if(currentstate == HIGH) // ถ้าอินพุตเปลี่ยนจาก LOW เป็น HIGH

IR sensor กับ LM359 ต้องใช้คำสั่งนี้

if(currentstate == LOW) // ถ้าอินพุตเปลี่ยนจาก HIGH เป็น LOW

ขั้นตอนที่ 5: การดำเนินการฮาร์ดแวร์

สำหรับแผนผังให้ใช้ภาพจำลองหรืออ้างอิงรหัสโปรแกรมและทำการเชื่อมต่อตามลำดับ อัปโหลดรหัสโปรแกรมไปยัง Arduino และวัด RPM ของมอเตอร์ใด ๆ คอยติดตามโพสต์ต่อไปของฉันและดูช่อง YouTube ของฉัน