การควบคุม RPM ของเครื่องยนต์โดยอัตโนมัติโดยใช้ระบบป้อนกลับจากเครื่องวัดความเร็วรอบแบบ IR: 5 ขั้นตอน (พร้อมรูปภาพ)

2024 ผู้เขียน: John Day | [email protected]. แก้ไขล่าสุด: 2024-01-30 13:07

มีความจำเป็นต้องทำให้กระบวนการเป็นอัตโนมัติอยู่เสมอ ไม่ว่าจะเป็นแบบธรรมดาหรือแบบมหึมา ฉันมีความคิดที่จะทำโครงการนี้จากความท้าทายง่ายๆ ที่ฉันเผชิญขณะค้นหาวิธีการรดน้ำ/ชลประทานพื้นที่เล็กๆ ของเรา ปัญหาของการไม่ เส้นอุปทานในปัจจุบันและเครื่องกำเนิดไฟฟ้าราคาแพง (เพื่อใช้งานปั๊มของเรา) เพิ่มความยาก

ดังนั้น สิ่งที่เราตัดสินใจทำคือสร้างวิธีการที่มีราคาถูกและใช้งานง่าย แม้แต่คนงานเอง เราจึงตัดสินใจติดตั้งปั๊มบนสกู๊ตเตอร์เก่าของเรา (สภาพการวิ่ง) และวิ่งโดยใช้เพลาของล้อสกู๊ตเตอร์ ทั้งหมด ดีและดี เราทำการประกอบกลไกและตัวขับสายพานและทดสอบ และมันก็ประสบความสำเร็จ

แต่ปัญหาอีกประการหนึ่งคือ เมื่อมอเตอร์ทำงาน คนจะต้องอยู่ใกล้สกู๊ตเตอร์เสมอเพื่อตรวจสอบ RPM และปรับด้วยตนเองโดยใช้คันเร่ง ดังนั้นโครงการนี้จึงถูกสร้างขึ้นโดยเรา เพื่อให้คนงานสามารถตั้งค่า RPM ที่ต้องการได้ตามต้องการ ต้องการให้เครื่องยนต์ทำงานและทำงานอื่นในฟาร์ม

การตั้งค่าประกอบด้วย:

1. เครื่องวัดวามเร็วแบบ IR (เพื่อวัด RPM)
2. ปุ่มกดเพื่อเข้าสู่รอบต่อนาที
3. จอแสดงผล LCD เพื่อแสดง RPM ที่ตรวจสอบและ RPM ปัจจุบัน
4. สเต็ปเปอร์มอเตอร์สำหรับเพิ่ม/ลดคันเร่ง
5. สุดท้ายไมโครคอนโทรลเลอร์สำหรับจัดการกระบวนการเหล่านี้ทั้งหมด

ขั้นตอนที่ 1: จัดเรียงชิ้นส่วนที่จำเป็น

ก่อนหน้านี้ ฉันเพิ่งให้ภาพรวมว่าส่วนประกอบจะเป็นอย่างไร

ส่วนประกอบจริงที่ต้องการคือ:

1. ไมโครคอนโทรลเลอร์ (ฉันใช้ Arduino Mega 2560)
2. IC ตัวขับมอเตอร์ L293D (หรือบอร์ดฝ่าวงล้อมจะทำ)
3. จอ LCD ขนาด 16 X 2
4. อินฟราเรด/พร็อกซิมิตีเซ็นเซอร์ (หมายเลขรุ่นคือ STL015V1.0_IR_Sensor)
5. สเต็ปเปอร์มอเตอร์แบบขั้วเดียว (ฉันใช้สเต็ปเปอร์มอเตอร์แบบ 5 สาย 12 V)
6. ปุ่มกด A 4 X 4
7. ตัวต้านทานคู่ 220 โอห์ม 1,000 โอห์ม
8. โพเทนชิออมิเตอร์ 10k
9. สายคอนเนคเตอร์, สายไฟสี, สตริปเปอร์.
10. เขียงหั่นขนม
11. แบตเตอรี่ 12V สำหรับจ่ายไฟให้กับสเต็ปเปอร์มอเตอร์
12. แหล่งจ่ายไฟ 5V เพื่อจ่ายไฟให้กับ Arduino

และนั่นคือทั้งหมดที่คุณต้องเริ่มต้น พวกคุณ!

ขั้นตอนที่ 2: ขั้นตอนโดยรวมของกระบวนการ

การไหลของกระบวนการมีดังนี้:

1. การตั้งค่าเปิดอยู่และรอจนกว่าการปรับเทียบอุปกรณ์ทั้งหมดจะเสร็จสิ้น
2. ผู้ใช้จะต้องป้อน RPM ที่จำเป็นโดยใช้ปุ่มกด
3. การกลับบ้านของมอเตอร์เกิดขึ้น โดยปกติจะทำเพื่อให้จุดอ้างอิงคงที่ถูกกำหนดให้กับมอเตอร์ เพื่อที่ว่าเมื่อเปิดการตั้งค่า ตำแหน่งเริ่มต้นของมอเตอร์จะคงที่เสมอและถือเป็นจุดอ้างอิง
4. เปิดเครื่อง/เครื่องใดๆ ที่จะหมุนล้อ
5. การวัด RPM เกิดขึ้นและแสดงบน LCD
6. นี่คือจุดที่ระบบป้อนกลับเข้ามาในรูปภาพ หาก RPM ที่ตรวจพบนั้นน้อยกว่า RPM ที่ต้องการ สเต็ปเปอร์มอเตอร์จะทำตามขั้นตอนเพื่อเพิ่มเค้น
7. หาก RPM ที่ตรวจพบมีค่ามากกว่า RPM ที่ต้องการ สเต็ปเปอร์มอเตอร์จะลดความเร็วลง
8. กระบวนการนี้จะเกิดขึ้นจนกว่าจะถึง RPM ที่ต้องการ เมื่อถึงแล้ว stepper จะยังคงอยู่
9. ผู้ใช้สามารถปิดระบบได้หากต้องการโดยใช้สวิตช์หลัก

ขั้นตอนที่ 3: การสร้างการเชื่อมต่อที่จำเป็น

การเชื่อมต่อสำหรับสเต็ปเปอร์มอเตอร์:

เนื่องจากฉันใช้สเต็ปเปอร์มอเตอร์แบบ 5-Wire จึงมีสายไฟ 4 เส้นสำหรับจ่ายไฟให้คอยล์และอีกสายหนึ่งเชื่อมต่อกับกราวด์ ไม่จำเป็นเสมอไปที่ลำดับของสายไฟ 4 เส้นที่ออกมาจากมอเตอร์จะต้องเหมือนกัน ให้พลังงานแก่ขดลวด คุณต้องค้นหาคำสั่งซื้อด้วยตนเองโดยใช้มัลติมิเตอร์ เว้นแต่จะระบุไว้อย่างชัดแจ้ง หรืออ้างอิงจากแผ่นข้อมูลของมอเตอร์ของคุณ สายไฟทั้ง 4 เส้นเชื่อมต่อกับเอาท์พุตของ L293D IC หรือไดรเวอร์มอเตอร์ของคุณ

2.การเชื่อมต่อสำหรับ L293D IC:

เหตุผลที่คุณจะใช้ไดรเวอร์มอเตอร์เป็นเพราะสเต็ปเปอร์มอเตอร์ 12V ของคุณทำงานไม่ถูกต้องกับแหล่งจ่ายไฟ 5V และคุณจะต้องทอดบอร์ด Arduino เพื่อสูบจ่ายให้กับมอเตอร์ แผนภาพพินของ IC สามารถพบได้บน เว็บเนื่องจากเป็น IC สวิตชิ่งมาตรฐานค่อนข้างมาก หมุดและจุดเชื่อมต่อคือ

• EN1, EN2: เปิดใช้งาน (สูงเสมอหรือ '1') เนื่องจากเป็นตัวถอดรหัสมาตรฐานและโดยทั่วไปจะมีอินพุตเพิ่มเติมที่เรียกว่า Enable เอาต์พุตถูกสร้างขึ้นก็ต่อเมื่ออินพุต Enable มีค่า 1; มิฉะนั้น เอาต์พุตทั้งหมดจะเป็น 0
• พิน 4, 5, 12, 13: เชื่อมต่อกับกราวด์
• พิน 2, 7, 10, 15: พวกมันคือพินอินพุตจากไมโครคอนโทรลเลอร์
• พิน 3, 6, 11, 14: เป็นพินเอาต์พุตที่เชื่อมต่อกับ 4 พินของสเต็ปเปอร์มอเตอร์

3. การเชื่อมต่อกับ LCD:

จอ LCD มี 16 พิน โดย 8 อันสำหรับถ่ายโอนข้อมูล และโดยมากแล้ว คุณสามารถใช้ได้เพียง 4 พินจาก 8 พินเท่านั้น การเชื่อมต่อมีดังนี้:

• Vss: กราวด์
• Vdd: + 5V
• Vo: เป็นโพเทนชิออมิเตอร์ (เพื่อปรับความคมชัด)
• RS: ไปยังขาดิจิตอล 12 ของ Arduino
• R/W: กราวด์
• E: เพื่อปักหมุด 11 บน Arduino
• ดาต้าพิน 4, 5, 6, 7: ถึงพิน 5, 4, 3, 2 บน Arduino ตามลำดับ
• LED+: ถึง +5V พร้อมตัวต้านทาน 220 โอห์ม
• LED-: ลงกราวด์

4. การเชื่อมต่อกับคีย์แพด 4 X 4:

การเชื่อมต่อที่นี่ค่อนข้างตรงไปตรงมา มีทั้งหมด 8 พินที่ออกมาจากปุ่มกดและพวกเขาทั้งหมดไปที่พินดิจิตอลของ arduino โดยตรง 4 สำหรับคอลัมน์มี 4 สำหรับแถว พินบน Arduino มี 46, 48, 50, 52, 38, 40, 42, 44.

5. การเชื่อมต่อเซ็นเซอร์ IR กับ Arduino:

ขั้นตอนนี้ตรงไปตรงมาเช่นกัน เนื่องจากมีเพียง 3 พินที่ออกมาจากพรอกซิมิตี้เซนเซอร์, +5V, เอาต์พุต, กราวด์ พินเอาต์พุตถูกกำหนดให้กับแอนะล็อกในพิน Ao บน Arduino

และนั่นคือทั้งหมด เราทำเสร็จแล้วเล็กน้อยและขั้นตอนต่อไปคือเพียงแค่อัปโหลดรหัสของฉันซึ่งฉันได้แนบมาไว้ที่นี่!

โปรดดูแผนภาพวงจรที่ฉันได้ทำการเดินสายของส่วนประกอบทั้งหมดในรูปด้านบน

ขั้นตอนที่ 4: การเชื่อมต่อทางกลของสเต็ปเปอร์มอเตอร์กับปีกผีเสื้อ

หลังจากทำชิ้นส่วนอิเล็กทรอนิกส์เสร็จแล้ว ส่วนต่อไปคือการต่อเพลาสเต็ปเปอร์กับคันเร่ง

ระบบเป็นแบบที่ว่าเมื่อ RPM ของเครื่องยนต์ลดลง สเต็ปเปอร์มอเตอร์จะก้าวไปทางขวา ดันคันโยกไปข้างหน้า และเพิ่ม RPM ในทำนองเดียวกัน เมื่อ RPM สูงเกินไป จะถอยหลังเพื่อดึงคันโยกไปข้างหลังเพื่อลด RPM

วิดีโอแสดงให้เห็น

ขั้นตอนที่ 5: รหัส

คนเขียน Arduino IDE

โปรดดาวน์โหลดไลบรารีที่จำเป็นสำหรับสิ่งนี้ด้วย

ขอขอบคุณ.