Делаем контроллер своими руками

Сайт про изобретения своими руками

МозгоЧины

Сайт про изобретения своими руками

Как сделать контроллер мотора на основе МОП-транзистора

Как сделать контроллер мотора на основе МОП-транзистора

Приветствую, мозгоизобретатели! Сегодня собираем своими руками полезную вещь — контроллер мотора, который может пригодиться при создании множества самоделок, использующих двигатель под управлением микроконтроллера.

Данная поделка проста по конструкции, может быть использована в качестве электронного контроллера скорости (ESC), и имеет прямое и обратное управление. Спектр ее применения от робототехники, устройств дистанционного управления, портативного транспорта, до других разнообразных проектов, использующих моторы.

Поделка-контроллер состоит из минимума деталей и миниатюрна по размерам, что дает ей возможность легко помещаться в ваши мозгопроекты. Схема контроллера основана на схеме «управления большими нагрузками» из моих предыдущих проектов и содержит только один МОП-транзистор и диод. Это позволяет микроконтроллеру управлять скоростью мотора. А для возможности обратного управления я добавил DPDT реле, еще один МОП-транзистор и диодную пару для контроля смены полярности.

Думаю, что это мозгоруководство будет вам интересно!

Шаг 1: Инструменты и материалы

Как говорилось, эта поделка проста и использует минимум деталей:

• макетная плата — используйте любую вам доступную
• тонкий провод — я взял одиночный 24 калибра
• МОП-ранзистор — 2шт.- я использовал IRF510, но сгодится и любой эквивалентный, например, NTE2382
• DPDT реле 30В — на фото показана не та реле
• выпрямляющий диод — 2шт.
• штырьковые разъемы — лучше взять те, которые можно «отломать» на нужное количество штырьков.

А еще понадобятся некоторые инструменты:

• паяльник и припой
• клеевой пистолет
• изоляционные кусачки
• дремель или что-то подобное для обрезки макетной платы

Шаг 2: Компоновка деталей

На макетную плату помещаем все мозгодетали, причем таким образом, чтобы можно было легко их спаять согласно схеме при наименьших габаритах. От штырьковой полосы отделяем кусочек с 2-мя контактами и кусок с 4-мя контактами (если вы планируете припаять контакты двигателя непосредственно к плате, то 2-х штырьковый разъем не понадобится). На 2-х контактном отрезке укорачиваем штырьки с обоих сторон, а на 4-х контактном загибаем под углом 90 градусов штырьки одной стороны с помощью изоляционных кусачек, либо другого подходящего инструмента.

Шаг 3: Пайка

После того, как детали размещены на плате, проводим пайку согласно схеме представленной выше, и используем для этого любые удобные вам паяльник и припой. В качестве дорожек используйте кусочки провода, для близко стоящих контактов — не изолированные отрезки провода, а для далеко стоящих — изолированные перемычки, зачищенные с обоих концов. Омедненая макетная мозгоплата конечно лучше подойдет для наших целей, но обычная плата дешевле. Так же на этом этапе можно припаять провода мотора или как я, 2-х штырьковый разъем.

Шаг 4:Обрезка платы

Собранную поделку нужно вырезать из листа макетной платы, это позволит использовать ее в небольших устройствах, таких как контроллеры или роботы. Свою я обрезал по минимуму, но вы можете сделать это до необходимых вам размеров и использовать согласно вашим мозгозадумкам. Просто не повредите работоспособность контроллера-самоделки, не нарушайте контактов и дорожек. Используйте для обрезки дремель или небольшую пилку, для меня бормашинка была наиболее удобным вариантом, но вы действуйте по своему усмотрению. И в заключение этого этапа убедитесь в совместимости контактов поделки с другими платами или разъемами.

Шаг 5: Доработка

Осталось добавить несколько штрихов и «защитить» мозгоподелку. Изоляционными кусачками обрезаем торчащие концы проводков, при этом не повреждая целостность схемы. Можно использовать для этих целей и плоскогубцы, раскачивая в стороны проводки пока они не обломятся. Затем зигзагообразными покрываем плату горячим клеем, тем самым защищаем ее от возможного замыкания и повреждений, получится должно примерно как на фото.

Шаг 6: Контроллер готов, используем его!

Самоделка собрана, можно интегрировать ее в другие проекты, но перед этим не мешает разобраться с контактами. Если вы следовали моим мозгоинструкциям, то назначение контактов как на фото, если компоновка ваших деталей отличается, то смотрите схему и выявляйте вашу распиновку.

Подключение к микроконтроллеру:

• Подключаем мотор к контроллеру мотора через соответствующий разъем.
• Вставляем контроллер мотора в макетную плату.
• С помощью разноцветных проводов соединяем Vin поделки с Vin микроконтроллера, GND с GND микроконтроллера.
• Используя еще два провода соединяем контакты «speed» и «reverse» контроллера мотора с двумя контактами микроконтроллера по вашему усмотрению.
• Запрограммируйте микроконтроллер.

• Не превышайте напряжение 30В на Vin.
• Не путайте контакты.
• Если вы используете напряжение выше 15В на Vin, то подключите Vin и GND непосредственно к источнику питания, и заземлите микроконтроллер, соединив его GND и GND источника питания.
• При работе с большими мощностями на МОП-транзистор установите радиатор.
• Применяйте только двухконтактые моторы постоянного тока.На этом все, благодарю за мозговнимание!

( Специально для МозгоЧинов #DIY-MOSFET-Motor-Controller

Источник

Контроллер ШИМ своими руками

Сегодня разберёмся что такое ШИМ и с чем его едят, а также как сделать контроллер в домашних условиях.

Что такое ШИМ?

ШИМ (широтно-импульсная модуляция, англ. pulse—width modulation (PWM)) — это способ управления мощностью путём импульсной подачи питания. Мощность меняется в зависимости от длительности подаваемых импульсов.

ШИМ в современной электронике применяется повсеместно, для регулировки яркости подсветки вашего смартфона, скорости вращения кулера в компьютере, для управления моторами квадрокоптера или гироскутера. Cписок можно продолжать бесконечно.

В любительской электронике ШИМ контроллеры часто используются для управления яркостью светодиодных лент и для управления мощными двигателями постоянного тока.

Принцип работы ШИМ

В отличии от линейных систем, где мощность регулируется путём снижения электрических параметров (тока или напряжения), при использовании ШИМ мощность, передаваемая потребителю, регулируется временем импульсов, что существенно повышает эффективность работы контроллера. В аналоговых системах остаточная мощность рассеивалась в виде тепла, здесь же при снижении потребления остаточная мощность просто не используется.

Основная характеристика ШИМ – СКВАЖНОСТЬ (процент заполнения) – процентное соотношение длительности импульсов к периоду. На рисунке ниже изображено 5 степеней скважности прямоугольного ШИМ сигнала:

Скважность ШИМ

ПЕРИОД — это время за которое происходит полный цикл колебания сигнала. Измеряется в секундах. Он линейно зависит от частоты сигнала и рассчитывается по формуле:

f(частота) = 1/ T(перод)

Частота ШИМ – это количество периодов (или если хотите, циклов колебаний) в единицу времени. Частота измеряется в Герцах (Гц), 1 Гц это одно колебание в 1 секунду.

Если сигнал делает 100 колебаний в секунду, значит частота равняется 100 Гц. Чем выше частота тем меньше период.

Откуда берётся ШИМ

Вариант 1 — аналоговый

ШИМ сигнал создаётся специально сконструированными устройствами – генераторами ШИМ сигнала или генераторами прямоугольных импульсов. Они могут быть собраны как на аналоговой базе, так и на основе микроконтроллеров, как в виде схемы из нескольких транзисторов, так и в виде интегральной микросхемы.

Самый простой вариант это микросхема NE555, собирается всё по схеме:

Схема ШИМ генератора на NE555

Но если лень разбираться и паять, то китайцы за нас всё уже давно сделали.

ШИМ генератор на NE555

Стоит $0,5, работает стабильно при питании от 5 до 16 вольт. Выдаёт ШИМ сигнал амплитудой в 5 вольт, скважность можно менять подстроечным резистором (вон та синяя штуковина с вырезом под отвертку). При желании можно заменить подстроечный резистор на переменный и получим удобную ручку регулировки.

Вариант 2 – цифровой

Более сложный для новичка – использование микроконтроллера, но вместе с тем более интересный и дающий широкие возможности. Звучит страшно, но самом деле реализуется довольно просто.

В качестве микроконтроллера удобнее всего взять отладочную плату ардуино.

Как с ней работать написано вот здесь. Подключаем ардуинку к компьютеру и заливаем в неё вот такой наисложнейший код:

Далее цепляемся осциллографом к пину D3 и видим:

ШИМ скважность 30%

Сигнал частотой (Freq) -526 Гц, амплитудой (Vmax)- 5 вольт и скважностью (duty) – 30.9 %.

Меняем скважность в коде — меняется и скважность на выходе. Добавляем датчик температуры или освещённости, прописываем зависимость скважности на выходе от показаний датчиков и — готова регулировка с обратной связью.

Как подключить к нагрузке

Напрямую генератор ШИМ сигнала к нагрузке подключать не следует, потому как он слаботочный и скорее все сразу же сгорит. Для того, чтобы управлять нагрузкой необходим ключ на мосфет-транзисторе. Берём N-канальный мосфет-транзистор IRF3205 и собираем всё по схеме:

Ардуино ШИМ на IRF3205

Резистор R1 нужен для защиты пина ардуинки от выгорания, а резистор R2 для того, чтобы транзистор полностью закрывался, когда ардуина не даёт выходного сигнала.

Как видно ничего сложного. Четыре элемента и ШИМ-контроллер готов. Он уже может управлять одноцветной светодиодной лентой или каким-нибудь моторчиком.

Если нужна трехцветная лента или больше лент (делаем многоканальный ШИМ), просто добавляем ключи на пины D3, D5, D6, D9, D10, D11 (только на них работает ШИМ). Итого, Ардуина способна управлять мощностью 6-ти устройств одновременно.

IRF3205 способен выдерживать токи до 70 Ампер при напряжении до 55 Вольт, таких характеристик вполне достаточно для решения большинства бытовых задач.

Если нужно управлять плюсовым контактом

В таком случае нам понадобится другой мосфет- транзистор — P-канальный. Схема аналогична, только подтягивающий резистор подключен к плюсу.

Также нужно будет инвертировать сигнал на выходе ардуино, ведь при подаче 5 вольт транзистор будет закрываться, а при 0 — открываться, значит шим скважностью в 30% выдаст 70% мощность на выходе схемы.

ШИМ на irf4905, питание5 v

Стоит оговориться такая схема будет работать только при питании не выше 5 вольт, так как для полного закрытия P-канального транзистора необходимо подтянуть его затвор к плюсу питания, а ардуина способна выдавать на цифровой пин только 5 вольт. Значит, при питании хотя бы чуть-чуть выше напряжения выдаваемого на цифровой пин транзистор будет не полностью закрываться при верхней части импульса ШИМ и БУДЕТ СИЛЬНО ГРЕТЬСЯ. Полностью отключить нагрузку он тоже не сможет.

Если нужно управлять, к примеру,12 -ти вольтовым устройством, то схема немного усложнится. Добавится так называемое «плечо раскачки» или драйвер полевого транзистора. По классике он собирается на двух, а иногда и на трёх транзисторах, но мы есть вариант немного проще, который работает при невысоких частотах:

Ардуино, управление ШИМ по плюсовому проводу IRF4905

Контроллер ШИМ для RGB светодиодной ленты

В качестве примера приведу схему ШИМ контроллера для RGB светодиодной ленты на ардуино. В ней используется трёхканальный ШИМ для управления тремя цветами ленты. Ниже будет ссылка на готовое устройство, собранное на этой схеме управления.

ШИМ контроллер RGB ленты на ардуино

Соединяется всё вот так:

В схеме я добавил ещё кнопку, она нам поможет в будущем переключать цвета и регулировать яркость.

Вот простой код, позволяющий засветить ленту различными цветами. Чтобы изменить цвет подставьте цифры в значения для R, G и B из комментария ниже.

Источник