Yüksekliği ayarlanabilen bir masayı otomatik olarak kaldırmak / indirmek için bir devre nasıl oluşturulur?
Arka fon
Herkese merhaba, Mikrodenetleyici, MOSFET transistörler ve ultrasonik sensör kullanarak yüksekliği ayarlanabilir bir masanın yüksekliğini kontrol edebileceğim küçük bir proje üzerinde çalışıyorum. Esasen, kullanıcının bir yükseklik girmesini ve masanın otomatik olarak bu yüksekliğe ayarlanmasını istiyorum.
Teknik detaylar
Bu kullandığım masa. Yalnızca yukarı / aşağı düğmeleri vardır ve "bellek" özelliği yoktur.
Bu öğreticiyi kullanmaya çalışıyordum , ancak motora kolay erişimim olmadığından, yukarı / aşağı düğmelerini MOSFET transistörleriyle "değiştirmeye" karar verdim.
Bu , kullandığım bir MOSFET. 5V mikrodenetleyicim için çalışacak olan 2-4 volt arasında bir Vgs eşik voltajına sahiptir.
Düğme kutusunu açtım ve işte göründüğü gibi.
JST konektörüne giden dört kablo var.
- Kırmızı: 30V
- Siyah: GND
- Yeşil: Aşağı
- Beyaz: Yukarı
Bu, Yeşil veya Beyazı Kırmızıya bağlamanın sırasıyla masayı aşağı ve yukarı hareket ettireceği aktif-yüksek bir anahtardır. Anahtarın ( Omron SS-5 ) şemada nasıl yaptığı için aşağıdaki şemaya bakın .
Şimdiye kadar ne yaptım
Masayı yükseltmek için aşağıdaki devreyi oluşturmak için JST konektörünü çıkardım ve jumper kablolarını doğrudan dişi pimlere bağladım.
Sol taraftaki voltaj kaynağı, bir mikro denetleyicinin dijital çıkış pinidir. Pim yüksekti ve ne zaman başarıyla masası yükseltmek başardı durdurmak pimi düşük iken masası yükselterek.
Düzenleme (16 Ağustos 2020): Transistörün kaynağından beyaz kabloya kadar olan akımı ölçtüm ve kısa bir süre için ~ 3A'ya yükseldi ve masa yükselirken (yani motor çalışırken) çıktı ~ 300mA.
MOSFET'in kaynağının Yeşil kabloya bağlanması dışında, masayı indirmek için de aynısını yapabildim.
Benim sorunum:
Hem yükseltmek hem de indirmek için başka bir transistör yerleştirdim:
Düzenleme (15 Ağustos 2020): Kafa karıştırıcı diyagram için üzgünüm. Bu şema iki dijital çıkış pini kullanır. Sol taraftaki voltaj kaynağı MCU'nun D2'sidir ve sağdaki ise MCU'nun D3'üdür. Pimler, aşağıdaki sorundan sorumlu olan ortak bir zemini paylaşır.
Bu açıkça bir sorun yarattı çünkü her iki transistörün kaynağı hem Beyaz hem de Yeşil kabloya bağlı, yani bir transistör her açık olduğunda, her iki Beyaz / Yeşil kablo da YÜKSEK. Bu, her iki düğmeye aynı anda basmaya eşdeğerdir, bu da masayı hiç hareket ettirmez. Transistörlerin iki kaynağı arasına 10k direnç koymayı denedim, ancak bu sorunu çözmedi.
Benim sorum
- Yapmaya çalıştığım şeyi yerine getirmek için devremizi nasıl düzenlemeliyim?
- Bu sadece transistörleri kullanarak yaratabileceğim bir şey mi? veya
- Anahtar olarak transistörün tipik kullanım durumlarını takip etmek için motoru açmam gerekir mi?
Durumumla ilgili tavsiye verebilecek biri varsa çok memnun olurum :)
Herhangi bir karışıklığı açıklığa kavuşturmaktan çok mutluyum.
Teşekkür ederim!
Yanıtlar
Motor çalışırken kısa 3 A, beyaz ve yeşil tellerin motor akımını taşıdığı anlamına gelir. FET'leriniz bu akım için yeterli olmalı ve motor kapandığında voltaj yükselmesine karşı korunmalıdır.
Orijinal anahtar diyagramınız bir H köprüsü yapılandırmasını gösterir. Her iki anahtar da kapalıyken motora akım gelmez. Anahtarlardan biri yukarı çıktığında, her ikisi de motora akım iletir, biri 30 V'tan kaynaklanır, diğeri 0 V'a düşer. FET önerileriniz yalnızca bir pullup gösterir, aşağı indirilmez, böylece motorunuz çalışmaz.
Bu işlevi çoğaltmak için devre dışı bırakılmış bir H köprü sürücüsüne veya iki yarım köprü sürücüsüne ihtiyacınız vardır. İhtiyaç duyulan seviye değişimi vb. Ve elektronik bilginiz göz önüne alındığında, en az 30 V ve 3 A değerinde çıkışlara sahip mantık düzeyinde giriş modülleri satın almaya çalışmak en mantıklı olacaktır.
FET'ler yerine, anahtarların yaptığı şeyi tam olarak yapmak için bir çift c / o rölesi kullanmak da mantıklı olacaktır. En sevdiğiniz çevrimiçi e-ticaret sitesine gidin ve 'Arduino röle modülü' arayın ve 2 kanallı bir tane seçin. 5 V'tan yonga kadar ucuza çalıştırılabilirler, FET'ler gibi patlamazlar (kontaklar sonunda aşınacak olsa da) ve 30 V motorunuz için yeterli DC işleme kapasitesine sahiptirler.
tasarım için varsayımlarla ilgili sorunlar
- SPDT'nin amacını tanımadı.
- Vgs (th) anlamadı
- muhtemelen maksimum yük ağırlığını kullanmadığı için motor 10x nominal akımla veya gerçek yük akımından çok daha fazla dalgalanacaktır.
Örneğin, motor 1A için derecelendirilmiştir, ancak başlangıçta 10x1 = 10A dışında yalnızca 0.3A kullanır.
- Kapatma sırasında, ek yük için kısa devre bobini ile jeneratör ve fren olarak anahtar ve sürtünme freni olarak dişliler olarak işlev gören motorun ark ve geri EMF'si vardır.
- bu nedenle, hareket halindeyken hızlı bir şekilde tersine çevrilirse 10A ani artışları veya 20A ani yükselmeleri işlemek için güç diyotlu 30V çıkış kullanan Mantık seviyelerinde çalışan bir POWER Yarım Köprü'ye ihtiyacınız vardır.
FET tasarımlarıyla ilgili sorunlar
2 ~ 4V'nin çalışan Vgs olduğunu varsaydınız, ancak bu yalnızca eşiktir ve genellikle Vgs = 5, 10 veya 12V olarak belirtilen> 10A'yı işlemek için RdsOn'a yaklaşmak için en az 2,5 ila 3x 100uA eşiğine ihtiyacınız vardır.
"Mantık Seviyesi FET'leri", en iyi performans için 3V'de çalışmak için 1V'ye yakın Vgs (th) kullanır, aksi takdirde ısınırlar.
yüksek taraf sürücüsü yerine, bir SPDT veya yarım Köprü gücü FET'ine ihtiyacınız var
Başlangıç sırasında serin tutmak için yeterince küçük Rdson'a sahip olmak için muhtemelen 30A olarak derecelendirilmiş mantık seviyesi giriş ve çıkışını kullanan bir güç yarım köprüsü gereklidir. Flyback kelepçesi için her raya ters çevrilen güç diyotlarının her ikisi de 10A için derecelendirilmelidir.
- Yarım köprünün, kısa devreyi veya Ateş etme etkisini önlemek için İleri ve Geri Dönme arasında küçük bir ölü zaman olması gerekir. Bu normal. Ama bunu sağlamalısın.
Öneriler
Motor bobini direncini tanımlayın ve 30V / DCR + marjı sürmek için Mantık Seviyesi Yarım Köprü IC'yi seçin
RC diyot gecikmeli veya MCU gecikmeli giriş kontrolleriyle ölü zaman korumasına sahip olduğundan emin olun ve Güç açma sıfırlama durumunun Kapalı olduğunu doğrulayın.
son durdurma koruması ne olacak? Sürücü veya MCU arızasında arıza olması durumunda? Polyfuse'u düşünün.
Soğutucu ve gresli elektrik yalıtım izolatörü için termal direnç hesaplamalarını yapın.
Bu, daha fazla kütle, daha az hız, ancak belki de araba mezarlığından aynı akım (?) Kurtarma haricinde Araba elektrikli cam anahtarı tasarımında yaygındır! Veya Kendin Yap veya Satın Al? bunlar herhangi bir tasarımcının günlük yapma / Satın alma kararlarıdır.
Son olarak, pozisyon sensörü veya? Uzun hareket için konum sensörü, 8 mm CNC veya daha küçük dişli kayış ile Pot'u doğrusal hareketten kasnak redüksiyonuna kadar kullanmak için mekanik bir dahi değilseniz, daha sonra pot voltajını doğrusal konum olarak okuyun, kalibre edin ve servo geri beslemesi için kullanın. Ardından, MCU giriş anahtarlarının konumlar için girdiğiniz durumları hatırlamasına ve sonraki ve aşağı veya 1,2,3 +, - yukarı geçiş yapmasına izin verin. Ama anahtarları kapat. Eksik başka bir şey var mı? Durdurma anahtarları? CNC makineleri için STD uygulaması.
Diğer bir seçenek, temas dereceleri mevcut SS-5 mikro anahtarlar ile aynı olan iki SPDT rölesinin kullanılması olacaktır.
Masa yalnızca kutuplara duyarlı bileşen içermeyen anahtarlar, bir motor ve rölelerden oluşuyorsa, güç kaynağının kutuplarını ters çevirebilirsiniz. O zaman, ortak bir 30v ray yerine ortak bir 0v'ye sahip olursunuz.
Daha sonra 0v'yi beyaz ve yeşil kablolara geçirmek için 2 NPN transistör veya muhtemelen 2 N tipi mosfet kullanabilirsiniz. Yukarı ve aşağı da açıkça tersine çevrilecek.
Transistörlerinizi mevcut röle bobinlerinden ve motordan arka emf'ten korumak için birkaç serbest diyot eklemeniz gerekecektir.