ตัวตรวจสอบ RPM สำหรับ Mini Motor Dc: 11 ขั้นตอน (พร้อมรูปภาพ)

2024 ผู้เขียน: John Day | [email protected]. แก้ไขล่าสุด: 2024-01-30 13:05

รอบต่อนาที สั้น ๆ คือความเร็วของการหมุนที่แสดงเป็นรอบต่อนาที เครื่องมือสำหรับวัด RPM มักจะใช้มาตรรอบ ปีที่แล้วฉันพบโครงการที่น่าสนใจที่ทำโดย electro18 และมันเป็นแรงบันดาลใจของฉันที่สอนได้เขาถูกสร้างขึ้นลิงค์ "Measure RPM - Optical Tachometer" อยู่ด้านล่าง

www.instructables.com/id/Measure-RPM-DIY-P…

โปรเจ็กต์นี้เป็นแรงบันดาลใจอย่างมาก และฉันคิดว่าฉันจะรีมิกซ์และเข้ากันได้ดีกับการวัดมอเตอร์ขนาดเล็กดีซีโดยเฉพาะ

งานอดิเรก Mini 4WD วัด RPM เป็นกิจกรรมประจำเพื่อเตรียมเครื่องก่อนติดในรถ ดังนั้นสิ่งนี้จะกลายเป็นเครื่องมือสำคัญที่พกติดตัวเสมอและสามารถใช้งานได้ทุกที่ที่จำเป็น เรามาสร้างตัวตรวจสอบรอบต่อนาทีของเรากันเถอะ

ขั้นตอนที่ 1: มันทำงานอย่างไร

เครื่องมือนี้ทำงานง่ายมาก ขอบล้อหมุนด้วยมอเตอร์ จากนั้นเซ็นเซอร์จะอ่านจุดสีขาวที่ขอบล้อนั้น สัญญาณจากเซ็นเซอร์ส่งไปยังไมโครคอนโทรลที่คำนวณและแสดงผลรอบต่อนาที นั่นคือทั้งหมด แต่จะทำทุกอย่างได้อย่างไร เรามาเริ่มกันตามขั้นตอนกันเลย

ขั้นตอนที่ 2: วิธีการวัด

มีวิธีการแปรผันในการวัด RPM

1. ด้วยเสียง:

มีคำแนะนำที่ดีเกี่ยวกับวิธีการวัดรอบต่อนาทีของการใช้ซอฟต์แวร์แก้ไขเสียงฟรี https://www.instructables.com/id/How-to-Measure-RP… งานนี้คือการจับความถี่เสียง วิเคราะห์และครอบตัดจังหวะที่ทำซ้ำได้และ คำนวณหารายได้ต่อนาที

2. โดย Magnetic

มีแหล่งคำแนะนำที่ดีเกี่ยวกับวิธีการวัดรอบต่อนาทีด้วยสนามแม่เหล็ก

www.instructables.com/id/RPM-Measurement-U… การทำงานคือการจับชีพจรและแปลงเป็นการปฏิวัติทุกครั้งที่เซ็นเซอร์แม่เหล็กหันไปทางแม่เหล็ก การใช้งานบางส่วน Hall Sensor และแม่เหล็กนีโอไดเมียม

3. โดย Optical

มีที่มาของวิธีการวัดรอบต่อนาทีมากมายโดยใช้แสง

www.instructables.com/id/Measure-RPM-DIY-Portable-Digital-Tachometer/

วิธีนี้ที่ฉันเลือกเพื่อพัฒนาอุปกรณ์เพราะไม่ต้องการสภาพแวดล้อมที่เงียบระหว่างการวัด

ขั้นตอนที่ 3: อิเล็กทรอนิกส์และวิธีการเขียนโปรแกรม

การอ่านออปติคัล

การอ่านด้วยแสงคือการใช้การแผ่รังสีสะท้อนของลำแสงอินฟราเรดไปยังวัตถุและรับโดยโฟโตไดโอดอินฟราเรด วัตถุที่มีสีขาวหรือสีอ่อนจะสะท้อนแสงได้ง่ายกว่าสีดำหรือสีเข้ม ฉันเลือกใช้ TCRT 5000 จาก Vishay บรรจุกล่องพลาสติกแล้วมีขนาดเล็ก

การแปลงสัญญาณ

เซ็นเซอร์อินฟราเรดนี้สามารถเปลี่ยนเป็นเซ็นเซอร์แอนะล็อกหรือเซ็นเซอร์ดิจิทัลได้ ความหมายแบบแอนะล็อกมีค่าช่วง (ตัวอย่างตั้งแต่ 0-100) เหมาะสมกว่าในการตรวจจับระยะห่าง สำหรับกรณีนี้ เราต้องรับสัญญาณดิจิตอล หมายความว่า เปิดหรือปิดเฉพาะ (1 หรือ 0) เท่านั้นจึงจะเหมาะสมที่จะได้รับค่าการนับ ในการแปลงจากแอนะล็อกเป็นดิจิตอล ฉันใช้ IC LM358 โดยพื้นฐานแล้วนี่คือไอซีแอมพลิฟายเออร์ แต่ไอซีนี้สามารถเป็นตัวเปรียบเทียบแรงดันไฟฟ้าได้เมื่อช่วงของอินพุตเป้าหมายสามารถตั้งค่าได้โดยทริมพอต resitor จากนั้นไอซีนี้ให้เอาต์พุตหนึ่งตัว (เปิดหรือปิด)

สูตรคำนวณ RPM

หลังจากทริกเกอร์อินพุตจากสูงไปต่ำ จากนั้นข้อมูลจะคำนวณตามเวลาและการปฏิวัติ

1 รอบต่อนาที = 2π/60 rad/s

สัญญาณจาก IR ติดอินเตอร์รัปต์ 0 เข้ากับอินพุตดิจิตอลพิน 2 บน Arduino เมื่อใดก็ตามที่เซ็นเซอร์เปลี่ยนจาก LOW ถึง HIGH RPM จะถูกนับ จากนั้นฟังก์ชันจะถูกเรียกเพิ่มขึ้นสองครั้ง (REV) ในการคำนวณ RPM จริง เราต้องใช้เวลาในการปฏิวัติหนึ่งครั้ง และ (มิลลิวินาที () - เวลา) คือเวลาที่ใช้สำหรับการปฏิวัติหนึ่งครั้ง ในกรณีนี้ ให้เป็นเวลาที่ใช้สำหรับการปฏิวัติเต็มรูปแบบหนึ่งครั้ง ดังนั้นจำนวนรอบทั้งหมดของ RPM ใน 60 วินาที (60*1000 มิลลิวินาที) คือ: rpm = 60*1000 / t * actualREV => rpm = 60*1000 / (มิลลิวินาที () - เวลา) * REV/2

สูตรได้มาจากลิงค์นี้

แสดง

หลังจากต้องวัดจาก Arduino แล้วต้องเห็นภาพ ฉันเลือกสไตล์ oled 0, 91 ที่ดูทันสมัยกว่าและมีขนาดเล็ก สำหรับ Arduino ฉันใช้ adafruit library ssd1306 มันมีเสน่ห์จริงๆ มีบางอย่างที่ฉันใช้เพื่อป้องกันการกะพริบระหว่างการอ่าน สัญญาณขัดจังหวะใช้ตัวจับเวลามิลลิวินาทีแยกกัน ตัวหนึ่งสำหรับเซ็นเซอร์และอีกตัวสำหรับแสดงข้อความ

ขั้นตอนที่ 4: เค้าโครงสคีมาและ PCB

แผนผังนั้นเรียบง่ายมาก แต่ฉันสร้าง PCB ให้ดูเรียบร้อยและกะทัดรัดยิ่งขึ้น ในระหว่างการทำโครงร่าง pcb ต้องทำงานร่วมกับการออกแบบเคส เลยพิมพ์ลงบนกระดาษแล้วทำโมเดลจากกระดาษแข็งให้รู้สึกได้ถึงขนาด จากมุมมองด้านบน Oled Display ดูเหมือนว่าจะทับซ้อนกับ Arduino nano ในความเป็นจริงตำแหน่งของจอแสดงผล Oled นั้นสูงกว่า Arduino nano

ไฟ LED สีแดงหนึ่งดวงต้องขับให้ sonsor กำลังอ่านอยู่ ดังนั้นฉันจึงใส่ LED สีแดงเล็กๆ ที่ด้านล่างของ trimpot เป็นฟังก์ชันคู่ในหนึ่งรู

ด้านล่างรายการ part

1. เซ็นเซอร์อินฟราเรด TCRT 5000

2. Trimpot 10 K

3. ตัวต้านทาน 3k3 และ 150 โอห์ม

4. LM358

5. แสดง Oled 0, 91

6. Arduino นาโน

7. ไฟ LED สีแดง 3mm

8. สายเคเบิลบางชิ้น

ขั้นตอนที่ 5: ตัวยึดมอเตอร์

ตัวยึดมอเตอร์ได้รับการออกแบบตามฟังก์ชั่น หน้าที่ของตัวเองคือการใส่มอเตอร์ได้ง่าย ปลอดภัย และวัดได้อย่างแม่นยำ ให้พิจารณารูปร่างและมิติแบ่งเป็นสามส่วนดังอธิบายด้านล่าง

ที่วางเซ็นเซอร์

จากเอกสารข้อมูล TCRT 5000 เซ็นเซอร์ IR ระยะทางเมื่ออ่านวัตถุสะท้อนแสงจะอยู่ที่ประมาณ 1 มม. ถึง 2.5 มม. ดังนั้นฉันจึงต้องออกแบบที่ยึดเซ็นเซอร์ ในที่สุดฉันก็เลือกช่องว่างระยะห่างให้มากขึ้นน้อยกว่า 2 มม. ใกล้กับขอบ (ตัวจับเซนเซอร์) 8, 5 มม. - (เซนเซอร์ความสูง) 6, 3 = 2, 2 มม. และยังอยู่ในระยะความสามารถของเซนเซอร์

สิ่งที่สองที่ต้องให้ความสนใจมากขึ้นคือตำแหน่งของเซนเซอร์ หลังจากการเปรียบเทียบหลายๆ ครั้งเพื่อการอ่านที่ดีขึ้นและเร็วขึ้น เซนเซอร์ควรวางขนานกันไม่ใช่กากบาทกับขอบ

ที่ยึดมอเตอร์

ชิ้นส่วนจากตัวยึดมอเตอร์ควรมี Motor dynamo, contactor motor dynamo และ rim จากข้อมูลของ mini motor dc data sheet ความสูงของ motor dynamo คือ 15, 1mm ดังนั้นฉันจึงเอาความลึก 7, 5mm อยู่ตรงกลางพอดีและรูปร่างเหมือนลบ เชื้อรา. รูสำหรับขอบล้อควรใหญ่กว่า 21.50 มม. สำหรับวิธีการเจาะเฉพาะเจาะจงอยู่ในขั้นตอนต่อไป สิ่งสุดท้ายคือคอนแทคเตอร์มอเตอร์ไดนาโม ฉันเอาคอนแทคเตอร์จากที่ใส่แบตเตอรี่ 2302 คัดลอกและวาดรู (สำหรับติดหมุด) และใส่ลงในส่วนล่างของที่ยึดมอเตอร์

ฝามอเตอร์

เพื่อความปลอดภัย ระหว่างการวัดความเร็วของมอเตอร์จะเกิดการสั่นสะท้านและป้องกันความเสียหายของฝามอเตอร์ที่ออกแบบให้มีการเลื่อน

การออกแบบนี้มีปัญหาสำหรับ "เครื่องพิมพ์ 3D บางรุ่น" (ที่ฉันใช้) โดยเฉพาะสำหรับการเลื่อนส่วนประกอบ แต่หลังจากลองสองสามครั้ง ฉันจึงตัดสินใจใช้ไส้หลอด ABS เพื่อให้ได้ผลลัพธ์ที่ใกล้เคียงที่สุด

สิ่งและรายละเอียดทั้งหมดของส่วนการวาดภาพที่แนบมาคุณสามารถศึกษาเพื่อพัฒนาให้ดียิ่งขึ้น

ขั้นตอนที่ 6: กล่อง

การวาดส่วนกล่องโดยการสร้างแบบจำลอง 3 มิติในส่วนบนคือการใส่ตัวยึดมอเตอร์ จอแสดงผลและตัวปรับเซ็นเซอร์ ที่ด้านหน้าหรือด้านหลังมีคอนโซลไฟฟ้า ด้านซ้ายและด้านขวามีช่องระบายอากาศเพื่อป้องกันอุณหภูมิร้อนจากมอเตอร์เมื่อทำงานเป็นเวลานาน และส่วนนี้ทำโดย 3d print

ขั้นตอนที่ 7: คำแนะนำในการประกอบ

ตอนแรกฉันเอาทองเหลืองมาตัดด้วยมือ ผลที่ได้คือความหายนะที่มือของฉันทำงานฝีมือได้ไม่สมบูรณ์แบบ ดังนั้นฉันจึงค้นหาสิ่งเล็กๆ ที่เป็นตัวเชื่อมต่อ ดังนั้นฉันจึงพบชิ้นส่วนของตัวเชื่อมต่อจากที่ใส่แบตเตอรี่ 2302 ซึ่งโค้งมนอย่างสมบูรณ์แบบด้วยรูปทรงของตัวเรือน มอเตอร์ไดนาโม

เมื่อประกอบ PCB ของคอนโทรลเลอร์ควรขันสกรูเข้ากับส่วนบนของเคส แต่ในเคสนี้ ฉันออกแบบผิด รูและส่วนรองรับมีขนาดเล็กเกินไป ดังนั้นจึงหาสกรูขนาดเล็กได้ยาก ฉันจึงใช้กาวร้อนสำหรับการประกอบชั่วคราว

เซ็นเซอร์ IR ห่อและปลอดภัยด้วยท่อหดความร้อนเพื่อป้องกันไฟฟ้าลัดวงจรเมื่อเครื่องมือนี้สั่นสะเทือน

ขั้นตอนที่ 8: The Rim

ขอบล้อมีทางเลือกสองทาง แบบหนึ่งพอดีกับเพลาธรรมดา และอีกแบบหนึ่งพอดีกับปีกนก (เพลาเกียร์ขนาดเล็ก 4wd) บางครั้งการถอดปีกนกออกแล้วใส่ใหม่ก็เจ็บและจะทำให้ด้ามจับหลวมทำให้ผู้ใช้สะดวก สิ่งสุดท้ายที่ขอบล้อทั้งหมดทาสีดำโดยพ่นสี ยกเว้นแถบเล็ก 1 ซม. สำหรับการอ่านเซ็นเซอร์

ขั้นตอนที่ 9: จัดหาพลังงาน

มอเตอร์ไดนาโมกินไฟอย่างหิวโหย ไม่สามารถเชื่อมต่อกับพลังงานจากไมโครคอนโทรลได้ แม้แต่การใช้ชิปขับมอเตอร์ก็ยังดีกว่า แยกไฟสำหรับมอเตอร์และคอนโทรลเลอร์ ในกรณีนี้ ผมใช้แบตเตอรี่สองก้อนในการจ่ายไฟ มอเตอร์ไดนาโมก็เหมือนกับสภาพจริงเมื่อต่อเข้ากับมอเตอร์ไดนาโม รถแล้วใช้ 5v สำหรับ micro control (ใช้ mini usb)

ด้านล่างเป็นรายการ part

1. เต้ารับไฟฟ้าตัวเมีย

2. มินิ USB ตัวเมีย

3. ชิ้นส่วนของรู PCB

4. เปิดปิด

5. แหล่งจ่ายไฟ 5vdc

6. ที่ใส่แบตเตอรี่ 2XAA

ขั้นตอนที่ 10: ทดสอบและสอบเทียบ

หลังจากประกอบชิ้นส่วนอิเล็กทรอนิกส์และกล่องหุ้มทั้งหมดแล้ว เต้ารับไฟฟ้า

ตอนนี้กำลังจะทดสอบและสอบเทียบ

ขั้นแรกให้เปิดเครื่องของอุปกรณ์ ไฟ LED สีเขียวจาก Arduino จะผ่านวัสดุโปร่งแสงนั้น

ประการที่สองให้แน่ใจว่าใช้ขอบที่มีแถบสีขาว หมุน 180 องศาจนแถบสีขาวหันไปทางเซ็นเซอร์ ถ้าเปิดไฟสีแดงแสดงว่าเซ็นเซอร์กำลังอ่านอยู่ ลองหมุนขอบล้อและตรวจสอบให้แน่ใจว่าเซ็นเซอร์หันหน้าไปทางไฟ LED สีแดงสีดำปิดอยู่หรือไม่

ในกรณีที่ตรวจไม่พบเซ็นเซอร์ ให้ปรับ trimpot ด้วยไขควงขนาดเล็ก หลังจากนั้นเปิดสวิตช์ของมอเตอร์และดูการวัด

ขั้นตอนที่ 11: กระบวนการ

วิวัฒนาการของเครื่องมือนี้มาจากการทดลองและการระดมสมองจากชุมชนผู้ใช้ขนาดเล็กมากโดยเฉพาะพี่ชายของฉันในฐานะผู้ใช้คนแรก ประเด็นที่ควรไปถึงคือ

1. วิธีรับการวัดที่แม่นยำของ RPM เปรียบเทียบผลการวัดจาก Giri (แอพ Android)

2. วิธีการจ่ายไฟให้มอเตอร์

3. วิธียึด/ล็อคและรองรับมอเตอร์ไดนาโม

จนถึงตอนนี้เครื่องมือนี้ได้รับการร้องขอจากงานอดิเรกแล้ว (พี่ชายและเพื่อนของฉันถูกต้อง:D) และบางส่วนถูกผลิตขึ้นตามคำขอ ฉันหวังว่าทุกคนสามารถสร้างและพัฒนาได้เช่นกัน ขอบคุณอีกครั้งและ Happy DIY