Home > Technologie > Preiswerte und einfache Tachometer (RPM Sensor) für gebürstete DC-Motoren

Preiswerte und einfache Tachometer (RPM Sensor) für gebürstete DC-Motoren

0
Advertisement

Preiswerte und einfache Tachometer (RPM Sensor) für gebürstete DC-Motoren

Preiswerte und einfache Tachometer (RPM Sensor) für gebürstete DC-Motoren

Ich kam gerade mit einer sehr einfachen, einfach zu implementieren, und sehr billig Weg, um die RPM von gebürsteten DC-Motoren zu überwachen. Es würde auch an bürstenlosen Motoren funktionieren, aber es gibt bessere Möglichkeiten für sie (Zählung Phasenänderungen), so würde ich nur empfehlen dies für Motoren, die sonst keine Möglichkeit zur Bestimmung der Geschwindigkeit haben.

In meinem Fall verwende ich zwei gebürstete DC-Motoren mit Getrieben, die von Harbor Freight schnurlose 18V Bohrer genommen wurden. Ich möchte sie als Antriebsmotoren für einen 2-Rad-Roboter zu verwenden, aber natürlich müssen sie Geschwindigkeit angepasst werden, so dass der Roboter geht geradeaus. Ich dachte mehrere verschiedene Optionen (optischer Encoder um die Welle und magnetischen Sensor gewickelt) und entschied, dass der magnetische Sensor gut funktionieren würde.

Schritt 1: Stückliste

Preiswerte und einfache Tachometer (RPM Sensor) für gebürstete DC-Motoren

Preiswerte und einfache Tachometer (RPM Sensor) für gebürstete DC-Motoren

Preiswerte und einfache Tachometer (RPM Sensor) für gebürstete DC-Motoren

Dieser Entwurf verwendet sehr wenige Bestandteile und Sie können genug aufheben, um viele Motoren für unter $ 5 auf eBay zu tun. Ich zahlte mehr für die SparkFun optischen Sensoren als ich für 10 magnetische Sensoren und 20 Magneten. Dazu benötigen Sie:

- Kleiner runder Neodym-Seltenerd-Magnet (1), der auf das Ende der Motorwelle passt

- Hall-Effekt-Sensor

- 2-teiliges Epoxidharz

- Motor mit freiliegender Hinterachse

Wenn Sie eine Schutzabdeckung bauen möchten, benötigen Sie:

- Flaschenverschluss aus Kunststoff

- Heißkleber (Epoxy arbeitet auch, aber Heißkleber ist leichter zu entfernen, wenn nötig)

- Sprayfarbe (wahlweise freigestellt, wenn Sie nicht die Farbe der Flaschenkapsel mögen, die Sie haben)

Für die Kappe benötigen Sie auch ein Drehwerkzeug (Dremel), um Schlitze in der Kappe für Drähte zu schneiden, und Sie benötigen eine Heißklebepistole für den heißen Kleber außerdem.

Schritt 2: Montieren Sie den Magnet

Preiswerte und einfache Tachometer (RPM Sensor) für gebürstete DC-Motoren

Der Buildprozess könnte nicht einfacher sein. Mischen Sie einen Tropfen oder zwei Epoxy (Sie brauchen nicht viel!) Und tupfen Sie einen kleinen Fleck auf der Spitze der hinteren Motorwelle. Sie wollen nicht, dass es läuft den Schaft und in die Lager so vorsichtig sein! Es könnte am besten sein, warten Sie ein paar Minuten und lassen Sie das Epoxid verdicken, um sicherzustellen, dass es nicht ausgeführt wird. Nachdem der Klecks aufgetragen ist, legen Sie einfach den Magnet seitlich (abgerundete Kante berühren Motorwelle, beide ebenen Flächen ausgesetzt) ​​und tippen Sie es vorsichtig, bis es zentriert ist. Lassen Sie die Epoxidharz für mehrere Stunden kurieren, bevor Sie fortfahren.

Schritt 3: Sensor montieren

Preiswerte und einfache Tachometer (RPM Sensor) für gebürstete DC-Motoren

Preiswerte und einfache Tachometer (RPM Sensor) für gebürstete DC-Motoren

Preiswerte und einfache Tachometer (RPM Sensor) für gebürstete DC-Motoren

Nachdem der Magnet fest eingebettet ist, beginnen Sie mit dem Epoxidieren des Sensors. Sie müssen einen Weg finden, um den Hall-Effekt-Sensor auf den Magneten, vorzugsweise in der gleichen Höhe vom Motor wie der Magnet. Mein Motor hatte eine vorstehende Metall-Lippe halten das Lager, das perfekt war, aber wenn Ihr nicht haben, können Sie Epoxy ein Kunststoff-Riser an Ort und dann Epoxid-Sensor, um die. Stellen Sie sicher, dass der Sensor korrekt ausgerichtet ist. Die Seite mit den abgewinkelten Ecken und das Etikett ist die Vorderseite. Ich zeigte auf den Magneten. Wieder, seien Sie vorsichtig mit dem Epoxy, ich musste einige aus dem Lager zu kratzen. Gehen Sie einfach auf die erste Anwendung, solange der Sensor klebt, können Sie später wieder gehen und füllen Sie die Lücken, wenn Sie nicht bewegen den Sensor herum. Anders als der Magnet, müssen Sie entweder halten Sie den Sensor oder finden Sie einen Weg, um es in Position gehalten zu halten. Mein Sensor hatte bereits Drähte gelötet, so dass ich die Drähte, um es zu unterstützen.

Schritt 4: Testen ...

Preiswerte und einfache Tachometer (RPM Sensor) für gebürstete DC-Motoren

Haken Sie den Sensor nach oben. Von vorne ist die Pinbelegung an meinem Sensor 1: Vcc (5V), 2: GND, 3: Open-Drain-Ausgang. Ihr mag zwar anders sein, aber diese Pinbelegung ist bei vielen Hallsensoren üblich. Der Ausgang ist offen Drain, so müssen Sie einen Pull-up-Widerstand auf Vcc hinzufügen, habe ich 1K Ohm verwendet. Jetzt einen Frequenzzähler oder ein Oszilloskop anschließen und den Motor drehen. Sie sollten einen Impuls für jede Drehung des Motors sehen. Wenn Sie die Getriebeübersetzung Ihres Getriebes kennen, können Sie einfach die Geschwindigkeit Ihres Endausgangs bestimmen, indem Sie die Frequenz und die Getriebeübersetzung multiplizieren und dann mit 60 multiplizieren, um RPM gegen RPS zu berücksichtigen. Beachten Sie, dass es sowohl eine steigende als auch eine fallende Flanke pro Umdrehung gibt, da sie etwa alle 180 Grad übergeht, wenn der Magnet umkippt.

Schritt 5: Bauen Sie die Abdeckung auf

Preiswerte und einfache Tachometer (RPM Sensor) für gebürstete DC-Motoren

Preiswerte und einfache Tachometer (RPM Sensor) für gebürstete DC-Motoren

Preiswerte und einfache Tachometer (RPM Sensor) für gebürstete DC-Motoren

Preiswerte und einfache Tachometer (RPM Sensor) für gebürstete DC-Motoren

Wenn du den Motor in einem offenen Bereich benutzen willst, wo er unter Umwelteinflüssen (z. B. auf dem Boden einer Roboterplattform, wie ich es tue), wäre es ratsam, den Sensor vor Abklopfen zu schützen. Epoxy ist stark, aber ein solider Schlag von einem bouncing Felsen könnte es knacken, senden Sie Ihren Sensor fliegen weg von den Magneten, Feedback zu verlieren, und möglicherweise Ihre Feedback-Schleife, um große Fehler zu entwickeln und senden Sie den Motor in eine rasende Raserei. Das ist schlecht.

Um den Sensor zu schützen, fand ich, dass eine Plastikflaschenkappe von einer 2-Liter-Sodaflasche die Rückseite des Motors gerade ungefähr perfekt passte, also kaufte ich einige köstliche Soda und speicherte die Kappen. Den Deckel mit den Klemmen am Motor aufrichten. Wenn Sie bereits Drähte an Ort und Stelle gelötet haben, ist es am einfachsten, nur schneiden Kerben aus der Kappe, sonst könnten Sie bohren Löcher und lassen Sie die Mütze Wand intakt. Ich habe ein rotierendes Werkzeug mit einem abgeschnittenen Rad für diesen Job und es stellte sich heraus, schön. Dann verwenden Sie ein dünnes Schleif-Bit, um einen Schlitz in der Oberseite der Kappe, etwas von der Mitte, für die Hall-Sensor-Drähte zu schneiden zu schneiden. Versuchen Sie, den Schlitz mit dem Sensor auszurichten.

Als nächstes, wenn Sie kümmern uns um es anständig aussehen, verwenden Sie einige Sprayfarbe zu vertuschen die unansehnlich hellen Farben der Kunststoff-Kappe. Ich benutzte schwarz, da es die Farbe des Motors Getriebe angepasst. Verwenden Sie nach dem Sprühen Klarlack, um die Farbe zu schützen.

Nach dem Löten aller Drähte auf den Motor und den Sensor, schieben Sie den Deckel über die Drähte und richten Sie ihn so aus, dass er die Epoxidbasis des Sensors nicht beschädigt oder den Magneten abschlägt, und verwenden Sie Heißleim, um ihn festzuhalten. Schließlich benutzen Sie den heißen Kleber, um die Drähte an der richtigen Stelle zu versiegeln, um sicherzustellen, einen netten starken Drahtschutz um die Hall-Sensor-Drähte aufzubauen, um Spannung auf dem Sensor und dem Epoxy unten zu entlasten.

Schritt 6: Zusätzliche Gedanken ...

Dieser Sensor gibt nur zwei messbare Ereignisse pro Umdrehung, also, wenn Sie ein niedriges Zahnradverhältnis haben, das möglicherweise nicht ein idealer Sensor für Sie ist. In meinem Fall ist das Bohrgetriebe eine ziemlich hohe Reduktion, so dass eine geringe Auflösung der Motorwelle noch eine angemessene Auflösung am Ausgang ergibt. Sie können das Hinzufügen eines zusätzlichen Hallsensors um 90 Grad versetzen. Ich habe noch nicht getestet, aber ich nehme an, es würde Ihnen eine Quadratur-Ausgang, von dem Sie erhalten konnten zusätzliche Auflösung sowie in der Lage, die Drehrichtung zu lesen. Es bedeutet mehr Verarbeitung auf Ihrem Mikrocontroller, könnte aber bessere Ergebnisse liefern.

Wie für den Code, gibt es viele Möglichkeiten, um eine Motordrehzahl Feedback-Schleife zu tun. Die eine, die ich teste, ist eine einfache Fehlerkorrekturschleife, die die Differenz zwischen der tatsächlichen Geschwindigkeit (gemessen in Hz) und der gewünschten Geschwindigkeit bestimmt. Der Fehler wird mit einem Skalar (0,05 für ein langsameres, weniger aggressives Ansprechen) multipliziert und zu einem Gleitkommawert addiert, der dann in einen uint8-Typ umgewandelt wird und in den OCR0A / OCR0B des AVR-Timers gesetzt wird Ausgabe. Das funktioniert wie erwartet. Ergreifen Sie die Motorwelle und greifen Sie sie fest, um eine Last anzuwenden, und die Geschwindigkeit verringert sich, aber erhöht schnell oben Energie, um sie zu korrigieren. Lassen Sie los und es wird kurz über die Geschwindigkeit drehen, da es Macht sinkt, bis die Geschwindigkeit wieder auf dem gewünschten Niveau sesselt. Trennen Sie den Sensor, und der Fehler sammelt sich kontinuierlich an und steigt bis zum Grenzwert an, bis er wieder anliegt, bis ein Geschwindigkeitssignal wieder angeschlossen ist. Ich benutze Timer / Zähler 1 im Eingangs-Capture-Modus, um die Motordrehzahl mit schnellen Aktualisierungsraten zu messen. Dies ist besser als Zählimpulse pro Sekunde, da es Ihnen viel feinere Auflösung und viel schnellere Updates gibt. Experimentieren Sie mit verschiedenen mathematischen Filtern, wenn Sie eine durchschnittliche RPM-Wert über eine bestimmte Menge Zeit übernommen.

Related Reading