Etape 11 : Moteur à Induction linéaire - alimentation électrique et commandes
Dans un premier temps nous avons utilisé des boucliers Adafruit contrôleur de moteur pour alimenter les bobines. Les broches de sortie numérique Arduino fournissent 5volts avec un courant relativement faible. Le bouclier de contrôleur de moteur utilise le petit signal numérique pour envoyer jusqu'à 1 ampli de puissance aux moteurs, en l’occurrence nos bobines. Pour utiliser les planches les Adafruit, nous avons également utilisé la bibliothèque de code Arduino qu’ils fournissent. Bien que cela n’a fonctionné et déplacé la voiture, il ne bougeait pas il fortement.
Finalement nous avons opté pour la construction à Conseil propre pilote à l’aide de pièces de récupération électronique magasins dans la région. Avec notre propre Conseil, circuit de chaque bobine peut accueillir un maximum de 8 ampères de courant, et chaque pilote peut alimenter les bobines des deux côtés de la voiture qui sont activées ensemble (câblés en parallèle). Nous avons utilisé une alimentation de 12 volts. Pour augmenter la puissance à des bobines, nous avons acheté une alimentation 10 Amp 24 volts. Ils vendent ces très bon marché en ligne pour bandes de LED de puissance, et ils fonctionnent très bien pour notre but.
Pour l’approche finale pour les contrôles, nous avons utilisé un Arduino Mega car il avait beaucoup de broches analogiques et numériques disponibles. L’esquisse de l’Arduino (programme) est plutôt simple en ce qu’il fait le tour en regardant chaque capteur et décider s’il y a une lecture importante et dans l’affirmative, est-ce au nord ou au sud. Si c' est nord, bobine de ce capteur est activé au sud (donc il va tirer). Et vice versa.
Pour les premiers essais, nous avons utilisé une petite voiture en bois sur roues et un seul ensemble de bobines. À un moment donné car il commençait à travailler, nous avons observé « cogging », bégaiement des bobines en tirant sur les aimants de façon inégale. Dans le sketch Arduino, nous avons eu Serial.print commandes envoyant des lectures à la console pour voir ce qui se passait. Éliminant les déclarations Serial.print accéléré l’esquisse alors c’est la petite voiture en bois joliment.
Un autre point dans les essais, nous mettre en horodateurs au début et la fin de la boucle pour voir combien de temps tout a été prise. La boucle a pris 20 à 25 millisecondes. C’est beaucoup trop lente à réagir à une voiture se déplaçant à notre espérées pour 20 pieds par seconde. J’ai essayé de prendre les appels à la bibliothèque Adafruit et le temps est allé vers le bas à entre 0 et 1 milliseconde. Bon d'accord. Qui a confirmé la décision de faire notre propre pilote de puissance.
Liste des outils et composants
Tools - see general list of Tools Components o 24v 10A Power Supply – Ebay $22 o Arduino Mega – Ebay $20 o Toggle switch o Controller/Driver Board o Part # quantity price cost o TIP122 16 0.59 9.44 o Tip125 16 0.49 7.84 o 1n4148 16 0.05 0.8 o IN5231 16 0.09 1.44 o 2n3904 8 0.12 0.96 o resistors 40 0.04 1.6 o Proto PCB 1 5 5 TOTAL 27.08
C’est le sketch utilisé pour exécuter les moteurs.
/* LinMotorIndepCoil For use with the Adafruit Motor Shield v2 Version 01 - Independent Sensor/Coil sets, up to 4 sets per motor board Assumes car with PMs is pushed into first sensor/coil pair Permanent magnets are spaced w alternating polarity on car so when pulling on one PM, there will be pushing on the previous. Version 02 - abandon resing/falling tests and use static value of sensors to set coils. Use Serial input to adjust sensor sensitivity Version 03 - log times for coils on/off etc and save timings for print later when interrupt tripped Set timeouts to prevent coils from staying on too long Version 04 - no more Adafruit motor shields - 8 coil pairs */ //#include <Wire.h> int hallPin[] = {0,1,2,3,4,5,6,7}; // analog pins for Hall sensors int coilN[] = { 34, 30, 28, 22, 36, 32, 26, 24 }; // digital pins for setting coil to N int coilS[] = { 35, 31, 29, 23, 37, 33, 27, 25 }; // digital pins for setting coil to S #define HowMany 8 // how many sensor/coil pairs we have int hallVal[] = {0,0,0,0,0,0,0,0 }; //saved values for Hall sensors int hallTrim[] = {0,0,0,0,0,0,0,0 }; // value to be subtracted so // "no field detected" will read 0 #define hallThresh 60 // what reading is significant #define coilMaxTime 1000 //one second should be plenty of time long coilHoldTimeS[HowMany] = {0,0,0,0,0,0,0,0}; // to prevent staying on too long long coilHoldTimeN[HowMany] = {0,0,0,0,0,0,0,0}; // to prevent staying on too long long coilOnTimeS[HowMany] = {0,0,0,0,0,0,0,0}; // when coil came on - first S magnet only long coilOffTimeS[HowMany] = {0,0,0,0,0,0,0,0}; // when coil came off long coilOnTimeN[HowMany] = {0,0,0,0,0,0,0,0}; // when coil came on - first N magnet only long coilOffTimeN[HowMany] = {0,0,0,0,0,0,0,0}; // when coil came off volatile boolean printFlag = false; // flag to indicate button pushed to start printing //long testStart = 0; //long testEnd = 0; //String sense = "0"; void setup() { Serial.begin(9600); // set up Serial library at 9600 bps Serial.println("Starting LinMotorIndepCoil04"); for (int i=0; i< HowMany; i++) { //make sure coils are off pinMode(coilN[i], OUTPUT); digitalWrite(coilN[i], LOW); // set N pin to low pinMode(coilS[i], OUTPUT); digitalWrite(coilS[i], LOW); // set S pin to low } for (int i=0; i < HowMany; i++) { //set sensor trim values assuming no field initially hallTrim[i] = analogRead(hallPin[i]); //sb close to 0 if no field } pinMode(2, INPUT); // set up interrupt on pin 2 digitalWrite(2, HIGH); attachInterrupt(0, setPrintFlag, FALLING); //pin 2 is interrupt 0 } void loop() { //testStart = millis(); if (printFlag == true) printStats(); // button pushed, take time to print stats // look at each of the active sensors to see how its coil should be set for (int i=0; i < HowMany; i++) { int testVal = analogRead(hallPin[i]) - hallTrim[i]; //sb close to 0 if no field if (testVal > hallThresh) { // South pole PM detected // sense = "S"; //Serial.print("South testVal=");Serial.print(testVal); //Serial.print(" i=");Serial.println(i); digitalWrite(coilN[i], HIGH); // set N pin to high digitalWrite(coilS[i], LOW); // set S pin to low coilHoldTimeN[i] = 0; // reset N hold time if (coilHoldTimeS[i] == 0) { coilHoldTimeS[i] = millis(); //save the time } if (coilOnTimeS[i] == 0) { coilOnTimeS[i] = millis(); //save the time for 1st magnet only } if (millis()- coilHoldTimeS[i] > coilMaxTime) { turnOffCoils(i); // if coil has been S too long, turn it off } } else if (testVal < -hallThresh) { // North //sense = "N"; //Serial.print("North testVal=");Serial.print(testVal); //Serial.print(" i=");Serial.println(i); digitalWrite(coilN[i], LOW); // set N pin to low digitalWrite(coilS[i], HIGH); // set S pin to high coilHoldTimeS[i] = 0; // reset S hold time if (coilHoldTimeN[i] == 0) { coilHoldTimeN[i] = millis(); //save the time } if (coilOnTimeN[i] == 0) { coilOnTimeN[i] = millis(); //save the time for 1st magnet only } if (millis()- coilHoldTimeN[i] > coilMaxTime) { turnOffCoils(i); // if coil has been N too long, turn it off } } else { // no signigicant reading // sense = "0"; //Serial.print("Neither testVal=");Serial.print(testVal); //Serial.print(" i=");Serial.println(i); turnOffCoils(i); //they get turned off, // but the coilHoldTime doesn't get reset } } //testEnd = millis(); // Serial.print("test ms=");Serial.print(testEnd - testStart);Serial.print(" ");Serial.println(sense); // delay(2000); } void turnOffCoils(int i) { //Serial.println("turnOffCoils"); digitalWrite(coilN[i], LOW); //turn off the coil digitalWrite(coilS[i], LOW); // if (coilOnTimeS[i] > 0 && coilOffTimeS[i] == 0) { //first time S off for this coil coilOffTimeS[i] = millis(); //time stamp it } if (coilOnTimeN[i] > 0 && coilOffTimeN[i] == 0) { //first time N off for this coil coilOffTimeN[i] = millis(); //time stamp it } // leave coilHoldTime as it is until magnet polarity changes } void setPrintFlag() { //interrupt service routine printFlag = true; } void printStats() { //only do this if interrupt happens for (int i=0; i < HowMany; i++) { //for each of 4 coils Serial.print("Coil "); Serial.print(i+1); Serial.print(" S On Time "); Serial.println(coilOffTimeS[i] - coilOnTimeS[i]); Serial.print("Coil "); Serial.print(i+1); Serial.print(" N On Time "); Serial.println(coilOffTimeN[i] - coilOnTimeN[i]); } printFlag = false; for (int i=0; i < HowMany; i++) { //reset counters after printing coilOnTimeS[i] = 0; coilOnTimeN[i] = 0; coilOffTimeS[i] = 0; coilOffTimeN[i] = 0; } } C’est le sketch utilisé pour tester les capteurs et les bobines.
/* CoilTest3 to work with hall sensors and our own motor driver board reads all the sensors and prints the value reads input 1-8 from serial and turns that coil to North for 5 seconds */ int hallsave[8]; //no-reading value for setting sensor reading to zero int halls[8]; int coilN[] = { 34,30,28,22,36,32,26,24}; // digital pins for setting coil to N - arranged for jumper geography int coilS[] = { 35,31,29,23,37,33,27,25}; // digital pins for setting coil to S #define howMany 8 void setup() { //while (!Serial); Serial.begin(9600); // set up Serial library at 9600 bps Serial.println("CoilTest3"); Serial.println("Input 1 thru 8 to run specific coil pair for 5 seconds"); for(int i=0;i<howMany;i++) { // save no-reading values hallsave[i] = analogRead(i); } // make sure all coils are off for(int i=0;i<howMany;i++) { pinMode(coilN[i], OUTPUT); digitalWrite(coilN[i], LOW); pinMode(coilS[i], OUTPUT); digitalWrite(coilS[i], LOW); } } // int i; void loop() { for(int i=0;i<howMany;i++) { halls[i] = analogRead(i) - hallsave[i]; //sb close to 0 if no field Serial.print(halls[i]); Serial.print(" "); // debug value } Serial.println(""); delay(1000); char cmd ; if (Serial.available()) { cmd = Serial.read(); //read character from serial } else return; if (cmd >= '1' && cmd <='8') { int x=cmd-48; digitalWrite(coilN[x - 1], HIGH); // turn on coil set to N Serial.print("testing #"); Serial.println(x); delay(2000); Serial.println("off"); digitalWrite(coilN[x-1], LOW); // turn off both coils of pair } }