Bezkartáčový motor pre kutilov pomocou fidget spinnera

Rovnako ako šialenstvo pre Pokémonov Choďte z ničoho nič na fidget spinners, ktoré sa stali populárnymi a stalo sa čoraz viac trendom mať jeden z týchto spinningov medzi prstami. Ale ľudia (vrátane mňa) sa to neskoro začali nudiť, a preto nám v tomto projekte priniesli nový účel pre fidget spinner vytvorením jednoduchého motora pomocou Fidget Spinner. S týmto obvodom budete môcť dosiahnuť, aby sa fidget spinner navždy otáčal pomocou základnej fyziky a nemusel sa báť, že bude nečinný v niektorom rohu miestnosti. Dozviete sa tiež základné informácie o tom, ako funguje bezkartáčový jednosmerný motor, pretože koncepcia, ktorú tu používame, je rovnaká ako koncepcia použitá v známych motoroch BLDC. Znie to dosť zaujímavé ??? Začnime…

Potrebné materiály:

1. Fidget spinner
2. 12V elektromagnet
3. Neodymové magnety
4. 12V DC adaptér
5. Regulátor napätia 7805
6. Dióda 1N4007
7. Rezistory (1K a 10K)
8. LED
9. Hallov senzor (US1881)
10. Pripojovacie vodiče
11. Nepál
12. Usporiadanie na uchytenie rozmetávača a elektromagnetu

Ako dosiahnuť, aby sa Fidget Spinner natrvalo otáčal?

Tento projekt je jednoduchý a ľahko sa buduje, ak rozumiete koncepcii jeho fungovania, o ktorej teraz hovoríme. Ako sme už povedali, použijeme rovnaký koncept, aký sa používa v motoroch BLDC. BLDC motory sú veľmi známe a nachádzajú svoje zásadné uplatnenie v dronoch, RC automobiloch a hlavne v elektrických vozidlách. Tieto motory používajú namiesto bežných kefiek Hallove snímače, preto má ikonický názov Brushless DC motor. Nechcem sa príliš venovať jeho fungovaniu, ale tu stručne vysvetľujem, ako funguje motor BLDC. V motore BLDC (nábojový typ) bude stator vinúť vinutia, ktoré tvoria elektromagnet, a rotor bude mať permanentné magnety. Senzor nazývaný Hallov senzor sa používa na snímanie polarity magnetu, ktorý je oproti elektromagnetu, a na základe týchto informácií spúšťa elektromagnet s rovnakou polaritou. Ako vieme, póly odpudzujú, a preto elektromagnet tlačí permanentný magnet preč a spôsobí jeho rotáciu. Táto sekvencia sa bude opakovať a Hallov snímač bude čítať polaritu magnetov a spustí elektromagnet tak, aby sa rotor otáčal.

Teraz prichádzame k nášmu projektu Premeny Fidget Spinner na bezkomutátorový motor. Tu je fidget spinner Rotor. Pretože normálny fidget spinner nemá žiadny magnet, museli by sme magnety pripevniť k fidget spinneru. Uistite sa, že používate iba neodýmové magnety a tiež zaistite, aby všetky magnety smerovali nahor alebo k rovnakému pólu. Môžete to urobiť pomocou iného magnetu, môj spinner mal na konci kovový kúsok, a preto bolo ľahké magnety nalepiť a vyzeralo to takto dole. Tiež som odstránil stredový plášť, aby som odhalil guľkové ložisko.

Rotor je teraz pripravený s magnetmi, budúci musíme elektromagnet byť umiestnený priamo pod cestou magnety, takže môžeme odraziť magnety. Ten môj je elektromagnet 12 V, napájajte svoj a priblížte ho ku všetkým magnetom, aby sa navzájom vlnili. Teraz musíme vycítiť, kedy je magnet na vrchu elektromagnetu, a spustiť ho až potom. Akonáhle sa magnet zvlní, mali by sme vypnúť elektromagnet, aby sa fidget spinner voľne otáčal, a znova zapnúť elektromagnet, keď nad ním zažije neodýmové magnety, a tak získate fidget spinner, ktorý sa otáča pri každej detekcii. Túto detekciu a spustenie je možné dosiahnuť pomocou nižšie uvedeného obvodu.

Schéma zapojenia a vysvetlenie:

Kompletná schéma zapojenia pre Fidget Spinner Motor Project je uvedená nižšie, zodpovednosť jednotlivých komponentov v obvode je vysvetlená ďalej.

Adaptér 12V DC: Potreba 12V v tomto projekte je, že elektromagnet pracuje iba s 12V. Spotrebováva tiež asi 330 mA a preto som si ako zdroj energie vybral 12V 1A DC adaptér.

Regulátor napätia 7805: Zdroj pre tento projekt je 12V, ale potrebujeme regulovaných 5V pre Hallov snímač a modul L293D, preto na konverziu 12V na 5V používame transformátor 7805.

Ovládač motora L293D: Ako už bolo povedané, musíme rýchlo zapnúť a vypnúť elektromagnet na základe polohy magnetu na fidget spinneri. L293D sa zvyčajne používa na pohon motorov, ale môže sa tiež použiť v našej aplikácii na pohon elektromagnetu. Prijíma vstup z Hallovho snímača a na základe tohto vstupu zapína alebo vypína elektromagnet. Budeme používať iba jeden elektromagnet, a preto druhá časť zostane voľná.

Hallov senzor: Hallov senzor sa používa na kontrolu, či je magnet priamo na vrchu elektromagnetu, iba ak je tam, bude elektromagnet elektromagneticky napájať cez L293D; inak bude elektromagnet vypnutý. Získajte viac informácií o Hallovom senzore a jeho prepojení s rozhraním Arduino.

Rezistor 10k: Rezistor 10K sa používa na vytiahnutie výstupného kolíka Hallovho snímača vysoko, tento rezistor je povinný, inak bude výstupný kolík snímača ponechaný plávajúci.

Rezistor 1K a LED: Rezistor v kombinácii s LED sa používa na indikáciu, či halový senzor detekuje magnet alebo nie. Ak je detekovaný magnet, LED dióda zhasne, inak zostane svietiť. Toto môžete skontrolovať vo videu nižšie.

Dióda: Dióda je iba voľnobežná dióda, ktorá chráni L293D pred spätným prúdom elektromagnetu kvôli jeho indukčnej povahe. Toto je voliteľné, ak ho testujete na krátku dobu.

Kondenzátory (C1 a C2): Kondenzátory C1 a C2 sú vyhladzovacie kondenzátory, ktoré cez ňu umožnia prúdiť iba čistý jednosmerný prúd, pretože umožňujú striedavému prúdu prechádzať zemou. Tieto kondenzátory sú tiež voliteľné.

Akonáhle budete hotoví s vašim obvodom, umiestnite Hallov snímač trochu nad elektromagnet a potom umiestnite fidget spinner nad elektromagnet, aby ste udržali minimálnu vzduchovú medzeru. Použil som skrutku a maticu so závitom na vytvorenie požadovaného usporiadania, ktoré môžete použiť vlastnou metódou. Moja vyzerá nižšie asi takto.

Poďme točiť Fidget Spinner:

Akonáhle ste pripravení na okruh a usporiadali ste rozmetávač tak, ako je to uvedené nad jeho časom, aby ste videli, že sa váš fidgetový rozmetávač nachádza ako BLCD Motor. Stačí dať spinneru počiatočný tlak a budete ho mať navždy rotujúci, ako je to znázornené na videu nižšie.

Ak to nefunguje podľa očakávania, použite LED v obvode na kontrolu, či funguje Hallov snímač, a tiež na kontrolu, či je elektromagnet správne napájaný a bez napätia. Uistite sa tiež, že pravá strana Hallovho snímača smeruje nahor a či majú magnety tiež rovnakú polaritu, ako bolo popísané vyššie. Rýchlosť odstreďovania závisí od polohy Hallovho snímača a vzdialenosti vzduchovej medzery. Môžete experimentovať s Hallovým senzorom a skontrolovať, v ktorej polohe dosahujete maximálnu rýchlosť.

Dúfam, že ste pochopili projekt a páčilo sa vám budovanie niečoho podobného. Ak máte problém s prácou, pošlite svoj problém do sekcie komentárov alebo vyhľadajte technickú pomoc vo fóre. Buďte kreatívni a stretneme sa v ďalšom projekte, dovtedy šťastní.