Как работают двигатели постоянного тока с Arduino. Какие бывают типы DC моторов. Как подключить и управлять двигателем постоянного тока через Arduino. Примеры кода для управления скоростью и направлением вращения DC мотора.
Принцип работы двигателя постоянного тока
Двигатель постоянного тока (DC мотор) — это электромеханическое устройство, преобразующее электрическую энергию в механическую работу. Как же он работает?
Основные компоненты DC мотора:
- Статор — неподвижная часть с постоянными магнитами
- Ротор (якорь) — вращающаяся часть с обмотками
- Коллектор — устройство для подачи тока на обмотки ротора
- Щетки — обеспечивают контакт с коллектором
При подаче напряжения на обмотки ротора через щетки и коллектор, возникает магнитное поле. Оно взаимодействует с полем постоянных магнитов статора, создавая вращающий момент. В результате ротор начинает вращаться.
Типы двигателей постоянного тока
Существует несколько основных типов DC моторов:
- Коллекторные — классические двигатели с щетками и коллектором
- Бесколлекторные (BLDC) — без щеток, с электронной коммутацией
- Шаговые — вращаются дискретными «шагами»
- Серводвигатели — с обратной связью по положению
Для проектов с Arduino чаще всего используются коллекторные DC моторы из-за простоты управления.
Подключение двигателя постоянного тока к Arduino
Для управления DC мотором через Arduino нужно использовать драйвер двигателя. Это связано с тем, что:
- Arduino не может обеспечить достаточный ток для питания мотора
- Необходима защита от обратного ЭДС двигателя
- Нужно управлять направлением вращения
Популярные драйверы для Arduino:
- L293D
- L298N
- TB6612FNG
Схема подключения с драйвером L293D:
- VCC драйвера — к 5V Arduino
- GND драйвера — к GND Arduino
- Входы 1A, 2A драйвера — к цифровым пинам Arduino
- Выходы 1Y, 2Y драйвера — к выводам мотора
- VS драйвера — к отдельному источнику питания мотора
Управление скоростью вращения DC мотора
Для регулирования скорости вращения двигателя постоянного тока используется ШИМ (PWM). Как это работает?
- Arduino генерирует ШИМ-сигнал на цифровом выходе
- Драйвер преобразует ШИМ в изменение напряжения на моторе
- Изменение напряжения приводит к изменению скорости вращения
Пример кода для управления скоростью:
int motorPin = 9; // ШИМ-пин для управления скоростью
void setup() {
pinMode(motorPin, OUTPUT);
}
void loop() {
// Плавное увеличение скорости
for(int speed = 0; speed <= 255; speed++) {
analogWrite(motorPin, speed);
delay(20);
}
// Плавное уменьшение скорости
for(int speed = 255; speed > = 0; speed--) {
analogWrite(motorPin, speed);
delay(20);
}
}
Управление направлением вращения DC мотора
Для изменения направления вращения двигателя постоянного тока нужно менять полярность подключения. Как это реализовать программно?
- Используем два цифровых выхода Arduino
- Подключаем их к входам драйвера мотора
- Меняем комбинацию HIGH/LOW сигналов для смены направления
Пример кода для управления направлением:
int in1 = 9;
int in2 = 10;
void setup() {
pinMode(in1, OUTPUT);
pinMode(in2, OUTPUT);
}
void loop() {
// Вращение в одну сторону
digitalWrite(in1, HIGH);
digitalWrite(in2, LOW);
delay(2000);
// Остановка
digitalWrite(in1, LOW);
digitalWrite(in2, LOW);
delay(1000);
// Вращение в другую сторону
digitalWrite(in1, LOW);
digitalWrite(in2, HIGH);
delay(2000);
}
Особенности работы с DC моторами
При использовании двигателей постоянного тока в проектах с Arduino следует учитывать несколько важных моментов:
- Потребление тока может быть значительным, особенно при старте
- Необходима защита от обратного ЭДС при отключении питания
- Желательно использовать отдельный источник питания для мотора
- Коллекторные моторы создают электромагнитные помехи
- При длительной работе щетки изнашиваются
Как избежать проблем при работе с DC моторами?
- Выбирайте мотор с подходящими характеристиками для вашей задачи
- Используйте качественный драйвер двигателя
- Обеспечьте надежное питание системы
- При необходимости применяйте фильтрацию помех
- Следите за состоянием щеточно-коллекторного узла
Применение двигателей постоянного тока в проектах Arduino
DC моторы широко используются в различных проектах на базе Arduino. Вот некоторые популярные области применения:
- Робототехника — приводы колес, манипуляторов
- Умный дом — управление жалюзи, дверями
- Автоматизация — конвейеры, подъемники
- Игрушки — радиоуправляемые модели
- Инструменты — дрели, пилы с регулировкой оборотов
Какие преимущества дает использование Arduino для управления DC моторами?
- Простота программирования
- Гибкость настройки параметров
- Возможность интеграции с датчиками
- Создание сложных алгоритмов управления
- Низкая стоимость реализации
Альтернативы двигателям постоянного тока
Хотя DC моторы очень популярны, в некоторых случаях лучше использовать альтернативные типы двигателей. Какие есть варианты?
- Шаговые двигатели — для точного позиционирования
- Серводвигатели — для управления углом поворота
- Бесколлекторные двигатели — для высокой эффективности
- Линейные актуаторы — для прямолинейного движения
При выборе типа двигателя учитывайте требования вашего проекта:
- Необходимую точность позиционирования
- Требуемую скорость и мощность
- Условия эксплуатации (температура, влажность)
- Габаритные ограничения
- Бюджет проекта
Заключение
Двигатели постоянного тока — отличный выбор для многих проектов с Arduino благодаря простоте управления и широкой доступности. Правильное подключение и программирование DC мотора позволяет легко управлять скоростью и направлением вращения. При этом важно учитывать особенности работы с моторами, чтобы избежать проблем в процессе эксплуатации.
Ключевые моменты при работе с DC моторами и Arduino:
- Используйте драйвер двигателя для корректного управления
- Применяйте ШИМ для регулировки скорости вращения
- Обеспечьте надежное питание системы
- Учитывайте особенности коллекторных двигателей
- Выбирайте мотор в соответствии с требованиями проекта
Освоив работу с двигателями постоянного тока, вы сможете реализовать множество интересных проектов на базе Arduino — от простых игрушек до сложных робототехнических систем.
Arduino Придбати в Києві, Україна
|
Каталог
Arduino Arduino Original ARM AVR bluetooth CPLD dc-dc DISCOVERY DIY ESP32 ESP8266 Ethernet FPGA FPV GPS GSM IR LCD LED LoRa Micro:Bit MSP Nucleo NXP Odroid OrangePi PIC Raspberry Pi RFID RTC SD card servo Sonoff STEM STM32 TFT LCD Wi-Fi WiFi XBee Zigbee Драйвер Зарядное Игрушка измерения инструмент Книги коннекторы Корпус Набор KIT переходник Питание реле Шаговый |
|
Arduino и робототехника в Казахстане — RadioMart.
kz- Популярные
- Новинки
- Скидки
1 010 тг
280 тг
Биполярный NPN транзистор C3246, 30V,…
Транзисторы серии С3246 делятся на несколько групп по коэффициенту усиления. Транзистор С3246 имеет коэффициент усиления — в диапазоне от 400 до 3000.
280 тг
В корзину Еще
В наличии
440 тг
Подшипник 6900/RS
Подшипник — сборочный узел, являющийся частью опоры или упора и поддерживающий вал, ось или иную подвижную конструкцию с заданной жёсткостью. Фиксирует положение в пространстве, обеспечивает вращение, качение с наименьшим сопротивлением, воспринимает и передаёт нагрузку от подвижного узла на другие части конструкции.
440 тг
В корзину Еще
В наличии
9 130 тг
Чёрный PETG пластик 3DN 1 кг (1,75 мм) для.
..Наличие 3D принтера открывает двери во вселенную безграничного творчества. Функциональность готовой продукции может быть различной – от медицинских протезов до сувениров и игрушек. А всё благодаря Filament пластику для 3D принтеров.
9 130 тг
В корзину Еще
В наличии
270 тг
Новые
1 160 тг
Модуль UPS ETA9640, 5V, 1А, с защитой
Компактный UPS модуль источника бесперебойного питания построен на микросхеме ETA9640. Модуль позволит вам просто и быстро собрать компактный ИБП для бесперебойного питания различных USB устройств, напряжение входа которых не превышает 5В и мощности 5Вт.
1 160 тг
В корзину Еще
В наличии
590 тг
1 030 тг
IGBT транзистор KDG15N120H, N-канальный,.
..Транзистор — радиоэлектронный компонент из полупроводникового материала, обычно с тремя выводами, способный небольшим входным сигналом управлять значительным током в выходной цепи, что позволяет использовать его для усиления, генерирования, коммутации и преобразования электрических сигналов.
1 030 тг
В корзину Еще
В наличии
..
..2 510 тг
Новые
Комплект фитингов, удлинительный и угловой…
Фитинги представляют собой важную часть любой трубопроводной системы. Применяются для соединения, разветвления, поворотов трубопровода, для подключения к различным приборам, для перехода на другой диаметр.
2 510 тг
В корзину Еще
Предзаказ
9 130 тг
Новые
Натуральный PETG пластик 3DN 1 кг (1,75.
..Наличие 3D принтера открывает двери во вселенную безграничного творчества. Функциональность готовой продукции может быть различной – от медицинских протезов до сувениров и игрушек. А всё благодаря Filament пластику для 3D принтеров.
9 130 тг
В корзину Еще
В наличии
9 130 тг
Новые
Зелёный PETG пластик 3DN 1 кг (1,75 мм)…
Наличие 3D принтера открывает двери во вселенную безграничного творчества. Функциональность готовой продукции может быть различной – от медицинских протезов до сувениров и игрушек. А всё благодаря Filament пластику для 3D принтеров.
9 130 тг
В корзину Еще
В наличии
9 130 тг
Новые
Красный PETG пластик 3DN 1 кг (1,75 мм)…
Наличие 3D принтера открывает двери во вселенную безграничного творчества.
Функциональность готовой продукции может быть различной – от медицинских протезов до сувениров и игрушек. А всё благодаря Filament пластику для 3D принтеров.9 130 тг
В корзину Еще
В наличии
930 тг
Новые
IRFZ44NPBF, Транзистор, N-канал 55В 41А…
Транзистор – полупроводниковый элемент с тремя выводами (обычно), на один из которых (коллектор) подаётся сильный ток, а на другой (база) подаётся слабый (управляющий ток).
930 тг
В корзину Еще
В наличии
1 430 тг
Новые
MCP6H04-E/SL, Операционный усилитель, 4…
Операционный усилитель, четверной, 4 Усилителя, 1.2 МГц, 0.8 В/мкс, ± 1.75В до ± 8В, SOIC.
1 430 тг
В корзину Еще
В наличии
2 210 тг
Новые
Набор сопел и игл для 3D принтера из.
..Иголки для чистки сопла Ø 0.4 мм 3Д принтера. Изготовлены из нержавеющей стали. Гибкие и не ломаются. Данный набор позволит справиться с застреванием пластика в вашем сопле.
2 210 тг
В корзину Еще
В наличии
410 тг
Новые
..
Функциональность готовой продукции может быть различной – от медицинских протезов до сувениров и игрушек. А всё благодаря Filament пластику для 3D принтеров.
..19 900 тг 24 900 тг
Изучаем Arduino UNO KIT, Расширенный набор
Расширенный набор Arduino KIT разработан для быстрого старта и простого пути в изучении электроники. Получив однажды набор, вы можете сразу начать с малыми знаниями электроники и опыта программирования или вообще без них. К данному комплекту разработан методический комплекс, содержащий примеры и описания устройств. Методический комплекс идет в комплекте…
19 900 тг 24 900 тг
В корзину Еще
Цена снижена!
В наличии
4 418 тг 4 700 тг -6%
Модуль МР3 декодера с микрофоном VS1003B
VS1003 — широко распространенный аппаратный MP3 кодек, позволяющий воспроизводить такие аудиоформаты: MP3, MP3 + V, WMA, WAV, MIDI, SP-MIDI.
4 418 тг 4 700 тг -6%
В корзину Еще
Цена снижена!
В наличии
22 460 тг 27 260 тг
Web-камера Logitech HD Webcam C270
Простые видеовызовы в формате высокой четкости с разрешением 720p через большинство основных клиентов для обмена мгновенными сообщениями, включая Logitech Vid HD. Внимание! Поверхность камеры имеет царапины.
22 460 тг 27 260 тг
В корзину Еще
Цена снижена!
В наличии
186 тг 200 тг -7%
Жесткая пружина для 3D принтера, 8x20mm
Пружина — упругий элемент различных механизмов, накапливающий и отдающий, или поглощающий механическую энергию.
186 тг 200 тг -7%
В корзину Еще
Цена снижена!
В наличии
5 329 тг 5 730 тг -7%
1 150 тг 1 210 тг -5%
Английский алфавит-пазл Зайка
Идеально подходит для развития: — мелкой моторики; — логики; — развития воображения.
— разукрашивания; — изучения алфавита1 150 тг 1 210 тг -5%
В корзину Еще
Цена снижена!
В наличии
7 080 тг 7 280 тг
Корпус для квадрокоптера 4 осевой…
Сборная рама для квадрокоптера, разместите двигатели и плату управление на свои места и квадрокоптер готов для взлета.
7 080 тг 7 280 тг
В корзину Еще
Цена снижена!
В наличии
2 264 тг 2 460 тг -8%
Розетка штепсельная РА16-265, трехместная…
В Казахстане применяется стандарт напряжения сети 220 и 380В. Бытовые розетки рассчитаны на 220В, силовые промышленные на 380В. Бытовые электророзетки рассчитаны на потребителей с мощностью 3,5 кВт и током до 16А. Этих параметров более чем достаточно для приборов начиная от телевизора и заканчивая стиральной машиной и холодильником.
2 264 тг 2 460 тг -8%
В корзину Еще
Цена снижена!
В наличии
— разукрашивания; — изучения алфавита
Главная | Arduino-FOC
Мы живем в очень интересное время 😃! Двигатели BLDC все больше и больше входят в сообщество любителей, и уже появилось много отличных проектов, использующих их гораздо более высокую динамику и мощность. Двигатели BLDC имеют множество преимуществ по сравнению с обычными двигателями постоянного тока, но у них есть один большой недостаток — сложность управления. Несмотря на то, что стало относительно легко проектировать и производить печатные платы и создавать собственные аппаратные решения для управления двигателями BLDC, надлежащие недорогие решения еще впереди. Одной из причин этого является кажущаяся сложность написания алгоритмов управления BLDC, одним из наиболее эффективных из которых является Field-Oriented Control (FOC). Решения, которые можно найти в Интернете, почти исключительно специфичны для определенной аппаратной конфигурации и используемой архитектуры микроконтроллера.
Кроме того, большая часть усилий в настоящее время по-прежнему направлена на мощные приложения двигателей BLDC, а подходящие недорогие и маломощные платы поддержки FOC сегодня очень трудно найти и даже могут не существовать.
Таким образом, это попытка:
- 🎯 Демистифицировать алгоритм FOC и создать надежную, но простую библиотеку Arduino: Arduino SimpleFOClibrary
- Поддерживать как можно больше мотор + датчик + датчик тока + драйвер + микроконтроллер комбинаций
- 🎯 Разработка модульного FOC с поддержкой плат драйверов BLDC:
- NEW 📢: Minimalistic Драйвер BLDC (<3Amps): Simple FOC Mini .
- Маломощный драйвер подвеса (<5А): Arduino Simple FOC Shield .
- Драйвер BLDC средней мощности (<30 А): Arduino Simple FOC PowerShield .
- См. также полностью интегрированную плату @byDagor на базе ESP32: Бесколлекторный контроллер Dagor
Библиотека для управления бесщеточными двигателями постоянного тока (BLDC) и шаговыми двигателями.
А. Скурич, Х.С. Bank, R. Unger, O. Williams, D. González-Reyes
Journal of Open Source Software, 7(74), 4232
НОВЫЙ ВЫПУСК sensing
- g4 supported
- thoroughly tested f1/f4/g4 — #187
- bg431b: added support for VBAT and TEMPERATURE readings #222
bugfixing
- leonardo
- mega2560 #190
- inline current sense without driver #188
- BG431B Поддержка тока. #208, #207
- магнитный датчик пеленгации более надежный #173, #164
StepDirListenerулучшенная синхронизация #169, #209HallSensorисправление расчета скорости #192Изменения API
setPhaseVoltageтеперь общедоступная функцияgetVelocityтеперь можно вызывать столько раз, сколько необходимо — см. в документации по умолчанию 0,1 мсHallSensorУдаление выброса при расчете скорости с использованием максимальной ожидаемой скоростиVelocity_max— см.Плата BG431 может использоваться только с LowsideCurrentSenseкласс! — см. в документахinitFOCзавершается ошибкой, если текущий смысл не инициализирован — см. в документах
- драйвер и текущий смысл должны быть правильно инициализированы для запуска
initFOC— см. в документахcs.init()иdriver.init()return1, если инициализация прошла успешно, и0, если не удалось
в документации0159
В этом видеоролике показано основное использование библиотеки Simple FOC, электронные подключения и показаны ее возможности.
Features
- Easy install :
- Arduino IDE: Arduino Library Manager integration
- PlatformIO
- Open-Source : Full code and documentation available on github
- Goal :
- Support as как можно больше комбинаций датчика + двигателя + драйвера + датчика тока.
- Предоставление актуальной и подробной документации со ссылками на API и примерами )
- Простая настройка контуров управления
- Простой FOC Studio Конфигурация с графическим интерфейсом
- Встроенная связь и мониторинг
- Support as как можно больше комбинаций датчика + двигателя + драйвера + датчика тока.
- Кроссплатформенность :
- Бесшовный перенос кода с одного семейства микроконтроллеров на другое
- Поддерживает несколько архитектур микроконтроллеров:
- Arduino: UNO, MEGA, DUE, Leonardo ….
- STM32
- ESP32
- Teensy
- many more …
Arduino SimpleFOCShield
v2.0.4Features
- Plug & play : In combination with Arduino Simple FOC библиотека — github
- Низкая стоимость : Цена 15 € — Проверьте цену 5AMP — 5V ADC
- Включить/отключить пайку внутреннее сопротивление >10 Ом.
Если вы заинтересованы в этой плате как продукте, найдите дополнительную информацию по этой ссылке: Arduino SimpleFOCShield
Альтернативные проекты поддержки FOC
Это лишь некоторые из альтернативных проектов поддержки FOC, которые предоставляют аппаратные и программные решения .
| Odrive | Trinamic | Infineon | FOC-Arduino-Brushless |
|---|---|---|---|
| 1 | 2 | ||
| ✔️ Open Source | ❌ Open Source | ✔️ Open Source(recently) | ✔️ Open Source |
| ✔️Simple to use | ✔️ Simple to use | ✔️Simple to use | ❌ Простые в использовании |
| ❌ Низкая стоимость (100 долларов США) | ❌ Низкая стоимость (100 долларов США) | ✔ Затраты (40 долларов США) | ✔ Низкая стоимость |
| ✔️ Низкая мощность | ✔️ Low power | ||
| ❌ Stepper support | ❌ Stepper support | ❌ Stepper support | ❌ Stepper support |
В верхней части драйвера двигателя имеется 4-контактный разъем PF. Драйвер совместим со следующими двигателями:
