เครื่องคำนวณแรงขับ: 5 ขั้นตอน

2024 ผู้เขียน: John Day | [email protected]. แก้ไขล่าสุด: 2024-01-30 13:04

ในโครงการนี้ ฉันจะอธิบายวิธีที่ฉันทำการตั้งค่าซึ่งตรวจสอบแรงดัน กระแส แรงขับที่พัฒนาโดยใบพัดและความเร็วของมอเตอร์ ระบบเสียค่าใช้จ่ายน้อยมากในการสร้างและทำงานได้อย่างไม่มีที่ติ ฉันได้เพิ่มแผ่นงาน Excel ที่มีข้อมูลสำหรับการวิ่งที่ประสบความสำเร็จเป็นครั้งแรก ฉันยังเพิ่มกราฟตามที่อธิบายไว้ในครั้งเดียว หวังว่าคุณจะชอบโครงการนี้และหากมีความสับสนหรือคำถามหรือข้อเสนอแนะโปรดแสดงความคิดเห็นด้านล่างหรือส่งข้อความถึงฉัน

ฉันได้เพิ่มเอกสารรายละเอียดของโครงการที่คล้ายกันมากที่ฉันเคยทำมาก่อน ดาวน์โหลดเพื่อดูรายละเอียดเพิ่มเติม

อุปกรณ์เพิ่มเติมจาก ESC และ Motor-

• คณะกรรมการประสิทธิภาพ
• Shunt ตัวต้านทาน
• LM324
• สายไฟ
• ไม้
• บานพับ
• Arduino

ขั้นตอนที่ 1: การสร้างเซ็นเซอร์แรงขับ

เซ็นเซอร์แรงขับที่พื้นฐานเป็นเพียงเซ็นเซอร์แรง วิธีที่นิยมที่สุดในการวัดแรงคือการใช้โหลดเซลล์ อย่างไรก็ตาม ฉันตัดสินใจที่จะล้าสมัยและได้พัฒนาเซ็นเซอร์ของตัวเอง สิ่งนี้เป็นไปได้โดยเฉพาะอย่างยิ่งสำหรับฉันเพราะฉันเพิ่งมีเครื่องพิมพ์ 3 มิติ ดังนั้นการสร้างชิ้นส่วนที่กำหนดเองจึงไม่ใช่ปัญหา

เซ็นเซอร์มีสองส่วนหลักคือสปริงและเซ็นเซอร์ สปริงอย่างที่เราทุกคนทราบกันดีอยู่แล้วว่าจะเกิดการกระจัดกระจายตามสัดส่วนของแรงที่กระทำต่อสปริง อย่างไรก็ตาม เป็นการยากมากที่จะหาสปริงขนาดเล็กที่มีความแข็งและขนาดที่เหมาะสม และแม้ว่าคุณจะพบสปริงตัวหนึ่ง การติดตั้งอย่างเหมาะสมและทำให้มันทำงานได้ตามที่คุณต้องการก็เป็นฝันร้ายอีกเรื่องหนึ่ง ดังนั้นฉันจึงเปลี่ยนสปริงเป็นแถบอะลูมิเนียม หนา 2 มม. และกว้างประมาณ 25 มม. แทนสปริงโดยสิ้นเชิง

ควรยึดคานเท้าแขนไว้อย่างแน่นหนาที่ปลายข้างหนึ่ง มิฉะนั้นค่าจะผิดพลาดแน่นอน ฉันยังทำสิ่งที่แนบมาพิเศษที่ปลายอีกด้านเพื่อให้ง่ายต่อการจับคู่กับส่วนที่เหลือของระบบ

จากนั้นจึงติดคานคานยื่นเข้ากับโพเทนชิออมิเตอร์แบบเลื่อนเชิงเส้นด้วยแกนคัปปลิ้งซึ่งพิมพ์ 3 มิติด้วยเช่นกัน

ฉันพิมพ์รูคัปปลิ้งทั้งหมดที่มีขนาดเล็กกว่าเส้นผ่านศูนย์กลางเกลียวของสกรูที่ฉันมีอยู่เล็กน้อย เพื่อไม่ให้เกิดรอยรั่วในระบบ ขาตั้งโพเทนชิออมิเตอร์เป็นแบบ 3D Printed เช่นเดียวกับส่วนที่เหลือ

ขั้นตอนที่ 2: เซ็นเซอร์ความเร็ว

หนึ่งในสิ่งประดิษฐ์ที่สำคัญในชีวิตของฉัน (จนถึงวันที่) คือเซ็นเซอร์ความเร็วที่มีจุดประสงค์เพื่อวัดความเร็วเชิงมุมของอุปกรณ์ใดๆ หัวใจสำคัญของระบบคือแม่เหล็กและเซ็นเซอร์เอฟเฟกต์ฮอลล์ เมื่อใดก็ตามที่แม่เหล็กข้ามเซ็นเซอร์เอฟเฟกต์ฮอลล์ เอาต์พุตจะลดลงต่ำ สิ่งนี้ต้องการตัวต้านทานแบบดึงขึ้นระหว่างเอาต์พุตและสาย 5V งานนี้ทำโดยตัวต้านทาน pullup ภายในของ Arduino แม่เหล็กถูกจัดเรียงบนวงแหวนที่ขั้วสุดขั้วสองขั้ว ซึ่งจะช่วยในการปรับสมดุลน้ำหนักของระบบ เซ็นเซอร์เอฟเฟกต์ฮอลล์วางในช่องเฉพาะซึ่งพิมพ์ 3 มิติ ขาตั้งได้รับการออกแบบมาเพื่อให้สามารถปรับความสูงและระยะห่างได้

เมื่อใดก็ตามที่แม่เหล็กอยู่ใกล้เซ็นเซอร์ในห้องโถง เอาต์พุตของเซ็นเซอร์จะลดต่ำลง สิ่งนี้ทำให้เกิดการขัดจังหวะบน arudino ฟังก์ชันทริกเกอร์จะบันทึกเวลา

การรู้เวลาระหว่างการข้ามสองทางสามารถกำหนดความเร็วเชิงมุมของวัตถุที่หมุนได้อย่างง่ายดาย

ระบบนี้ทำงานได้อย่างไม่มีที่ติ และฉันได้ใช้ระบบนั้นในโครงการอื่นของฉัน

ขั้นตอนที่ 3: แรงดันไฟฟ้า

โดยทั่วไปจะใช้เพื่อวัดพลังงานที่ใช้โดย esc และด้วยเหตุนี้มอเตอร์ การวัดแรงดันไฟฟ้าเป็นสิ่งที่ง่ายที่สุดที่เรียนรู้เมื่อใช้ Arduino ใช้พินแอนะล็อกเพื่อวัดแรงดันไฟฟ้าที่ไม่เกิน 5 V และใช้ตัวแบ่งแรงดันไฟฟ้าสำหรับแรงดันไฟฟ้าที่สูงกว่า 5V เงื่อนไขดังกล่าวทำให้แบตเตอรี่สามารถเข้าถึงแรงดันไฟฟ้าสูงสุด 27 ish volts ดังนั้นฉันจึงสร้างตัวแบ่งแรงดันไฟฟ้าเพื่อสร้างตัวแบ่งที่ส่ง 5 โวลต์ภายใต้การจ่าย 30 V

ตรวจสอบให้แน่ใจเป็นสองเท่าด้วยว่าคุณไม่ได้ทำให้เส้น + และ - สั้นลงโดยไม่ได้ตั้งใจ ซึ่งอาจส่งผลให้เกิดไฟไหม้ได้ง่าย

ขั้นตอนที่ 4: การวัดกระแส

การวัดกระแสหรือการจัดการกระแสในรูปแบบใด ๆ ต้องใช้ความรู้และประสบการณ์ในสิ่งที่คุณต้องการทำ ตัวแบ่งที่ฉันใช้คือตัวต้านทาน.05 โอห์ม 10W สี่ตัว ซึ่งหมายความว่าพวกเขาสามารถจัดการกับกระแสของ (P/R)^.5 = (40/.0125)^.5 = 56.56A นี้มากเกินพอสำหรับฉัน

ตรวจสอบให้แน่ใจว่าได้ทำการบัดกรีแบบหนาและใช้ลวดหนาเมื่อต้องรับมือกับกระแสขนาดใหญ่เช่นนี้ ลองดูที่ด้านหลังของวงจรของฉันโดยเฉพาะอย่างยิ่งในพื้นที่ shunt ที่ใช้สายไฟที่หนามาก

สิ่งสำคัญคือต้องใช้ฟิลเตอร์กรองความถี่ต่ำบางตัวร่วมกับตัวแบ่ง ฉันได้เพิ่มรูปวาดปัจจุบันของ ESC ตามที่วัดโดย DSO138 ของฉัน นี่เป็นมัมโบ้จัมโบ้ขนาดใหญ่มากสำหรับ Arduino เพื่อประมวลผลและด้วยเหตุนี้ตัวกรองแบบพาสซีฟจึงมีความหมายมากสำหรับ Arduino ฉันใช้ตัวเก็บประจุ 1uF ร่วมกับหม้อ 100k เพื่อสร้างตัวกรอง

โปรดติดต่อฉันหากคุณมีข้อสงสัยในส่วนนี้ สิ่งนี้อาจทำลายแบตเตอรี่ของคุณหากทำไม่ถูกต้อง

ขั้นตอนที่ 5: อัปโหลดโปรแกรมและทำการเชื่อมต่อ

• เอาต์พุตของเซ็นเซอร์เอฟเฟกต์ฮอลล์ = D2
• เอาต์พุตของแอมพลิฟายเออร์ของเซ็นเซอร์แรง = A3
• เอาท์พุทของตัวแบ่งแรงดัน = A0
• เอาต์พุตของแอมพลิฟายเออร์ปัจจุบัน = A1

แถวแรกในโปรแกรมคือเวลาเป็นวินาที เป็นสิ่งสำคัญหากคุณต้องการวัดความเร่งหรือเวลาใดๆ

คุณทำเสร็จแล้วที่นี่ และตอนนี้รวบรวมข้อมูลทุกประเภทจากอุปกรณ์ใหม่ของคุณ