Моторы для ардуино: Arduino и двигатели||Arduino-diy.com

Arduino и двигатели||Arduino-diy.com

Одно из самых интересных в хобби-электронике – это использование двигателей для «оживления» ваших проектов.

Однако добавление мотора в ваш проект может оказаться непростой задачей, особенно, если вы до этого с приводами не работали.

Данная статья даст вам понимание принципов работы двигателей различных типов и пояснит многие необходимые нюансы и их особенности.

Принцип работы двигателей

Перед тем как разбираться, как именно моторы работаю, давайте сосредоточимся на том, для чего они используются. Моторы используют электромагнитные силы для обеспечения движения, преобразования электроэнергии в механическую.

Магнитные поля создают силу, которая может перемещать объекты. Каждый магнит имеет магнитное поле с северным и южным полюсом. Если вы попробуете приблизить два северных полюса двух магнитов, они будут отталкиваться. То же самое произойдет, если вы попытаетесь приблизить два южных полюса. Если полюса одинаковые, они будут отталкиваться друг от друга. Если же вы приблизите северный полюс одного с южному полюсу другого магнита, они притянутся с определенным усилием. То есть, противоположные полюса притягиваются друг к другу.

Электродвигатель использует свойства магнитов отталкиваться и притягиваться для генерации движения. В обычном электродвигателе два магнита: постоянный и переменный. Переменный магнит называется электромагнитом. Электромагнит создается с помощью пропускания электрического тока через проводник. Постоянный магнит постоянно имеет магнитное поле (северный и южный полюса), а электромагнит генерирует магнитное поле только, когда через него пропускают электрический ток. Сила магнитного поля электромагнита может быть увеличена с помощью повышения тока, проходящего через проводник или методом формирования нескольких обмоток проводника.

В электродвигателе электромагнит устанавливается на ось таким образом, что он может свободно вращаться внутри магнитного поля постоянного магнита. В момент, когда через проводник проходит электрический ток, переменное магнитное поле взаимодействует со статическим магнитным полем магнита, возникают силы отталкивания и притяжения. Это заставляет электромагнит вращаться, возникает движение.

Основные узлы электродвигателя:

— Постоянный магнит (магниты), в случае, когда он установлен неподвижно, называется статором;

— внутри статора есть катушка, которая установлена на оси и вращается, называется ротором.

Двигатели постоянного тока

Двигатели постоянного тока (DC motor) во многом являются самыми простыми электродвигателями. Большинство «щеточных» двигателей работают одинаково. Есть ротор и статор. Есть магниты на статоре и катушка на роторе с магнитным полем, которое генерируется с помощью подачи на нее силы тока. Есть щетки внутри мотора, которые заставляют двигаться ротор.

При использовании источника постоянного тока, для управления подобным двигателем практически ничего не надо. Скорость его вращения зависит от силы тока, которая поступает на катушки от источника питания к коммутатору.

Для вращения оси двигателя в противоположном направлении, достаточно подключить контакты от источника питания к двигателю наоборот.

Шаговые двигатели

Как и двигатели постоянного тока, шаговые двигатели состоят из ротора и статора. Но, в отличие от других двигателей, ротор шагового двигателя представляет из себя постоянный магнит, который вращается внутри полей, создаваемых электромагнитами. Статор состоит из нескольких катушек, которые расположены в корпусе мотора. Когда ток проходит через катушки, подвижный вал двигателя (который является, по сути, постоянным магнитом) располагается в соответствии с генерируемым электромагнитной катушкой полем. Когда катушки заряжаются в определенной последовательности, вал двигателя выбирает новые положения и, соответственно, начинает вращаться.

Ротор приводится в движение последовательной подачей напряжения на катушки. Шаговый двигатель имеет возможность проворачивать ротор на определенный шаг в зависимости от разрешения импульса.

Шаговые двигатели являются отличным выбором для проектов на Arduino (и не только) по нескольким причинам. Они стоят относительно недорого, у них маленькая погрешность, следовательно – это идеальный выбор для управления с разомкнутой системой управления (без дополнительных датчиков положения рабочего органа). Шаговые двигатели будут обеспечивать заданное положение ротора исключительно в зависимости от поданной силы тока.

Эти двигатели предназначены для вращения в одном и противоположном направлении. Если вы подключите источник питания к контактам шагового двигателя, вал начнет вращаться. Если вы подключите проводники наоборот, он будет вращаться в противоположном направлении. Правда, стоит учесть, что в некоторых шаговых двигателях вращение в противоположную сторону невозможно. Перед его запуском, уточняйте этот момент.

Серводвигатели

Обычные серводвигатели для моделистов используются для поворота и удерживания определенной позиции в диапазоне от 0 до 180 градусов. Благодаря этому они находят широкое применение в робототехнике, приводах позиционирования. В производстве серводвигатели используются в модулях рулевого управления автомобилями, лодками, в механизмах фокусировки современных видеокамер.

В большинстве случаем серводвигатели имеют три провода: питание, земля и сигнал. Обычно провод питания красного цвета, земля – черного или коричневого. Сигнал – желтый, оранжевый или белый.

В серводвигателях, которые, например, используются в системах управления радиоуправляемых машин, электродвигатель подключен к потенциометру. Стандартный приемник/передатчик посылает ШИМ-сигналы на серву. Электроника (небольшая плата-контроллер) внутри серводвигателя, переводит ширину импульса в положение. Когда на серву поступает сигнал к повороту, питание будет подаваться на мотор до тех пор, пока потенциометр не достигнет положения, которое будет соответствовать заданному предварительно через приемник/передатчик.

Сигнал управления является цифровым ШИМ сигналом с частотой 50 Гц. Каждые 20 миллисекунд подается цифровой импульс управления. Продолжительность (ширина) импульса находится в диапазоне от 1.0 миллисекунды до 2.0 миллисекунд. 1.5 – середина диапазона. Большая ширина импульса может использоваться для дополнительного хода, который выходит за нормальный рабочий диапазон. ШИМ (широтно-импульсная модуляция) сигнал иногда называют ШПМ (широтно-позиционная модуляция), хотя это не корректно.

Импульс шириной 1.5 миллисекунды обычно устанавливает серводвигатель в «нейтральное» положение или 90 градусов. Импульс шириной 1.25 миллисекунд может установить его в 0 градусов, а импульс 1.75 миллисекунды в 180 градусов. Физические ограничения и время для различных серводвигателей могут отличаться, но его нейтральное положение всегда соответствует 1.5 миллисекундам.

Вибрационные двигатели

Вибрационные двигатели часто используются в мобильных устройствах для регистрации наличия движения.

Вибрационные моторы по конструктивному исполнению похожи на большинство шаговых двигателей и двигателей постоянного тока. Отличием является то, что на конце ротора установлен эксцентрик. При движении ротора, эксцентрик заставляет механизм внутри корпуса двигателя вибрировать.
Интенсивность вибрации зависит как от размеров двигателя, так и от размеров эксцентрика.

На видео сверху показан мотор, установленный на металлической основе. Обратите внимание, как лист металла совершает волновые движения под действием вибрации вибрационного мотора.

Как выбрать двигатель для проекта

Выбор типа двигателя для вашего проекта зависит от того, что именно вы собираетесь автоматизировать. Если вы хотите установить камеру и обеспесить ее поворот влево-вправо, идеальным выбором будет серводвигатель. Если вы передаете движение на зубчатые колеса с необходимостью обеспечения реверса, лучшим выбором станет шаговый двигатель.

Естественно, отличным выбором для управления вашим двигателем станет плата Arduino или ее клоны. Отличительной позитивной чертой данных плат является то, что их пины могут быть использованы для комплексных проектов, включая дополнительное подключение к двигателям датчиков, систем контроля и т.п.

Дальше в статье приведена информация о том, как можно быстро «оживить» выбранный вами предварительно двигатель с использованием платы Arduino.

Использование шагового двигателя с Arduino

Стоит отметить, что «оживлять» свои проекты с помощью плат Arduino и оболочки Arduino IDE для их программирования очень легко из-за наличия большого количества уже готовых библиотек. Подключение шагового двигателя к плате Arduino отличается от подключения двигателя постоянного тока. Существует специальная библиотека и функция, встроенные в Arduino IDE. Более детально об этом вы можете почитать здесь.

После открытия Arduino IDE, перейдите в меню во вкладку

File -> Examples -> Stepper -> stepper_oneRevolution

Данная программа дает возможность управлять уни- или биполярным шаговым двигателем после его подключения к цифровым пинам 8-11 на плате Arduino. После загрузки скетча на плату Arduino, шаговый двигатель должен сделать один оборот по часовой стрелке, после этого – один поворот против часовой стрелки.

Данный пример – отличное начало. Естественно, вы можете вносить свои коррективы в программу, подстраивая ее под свои задачи. Задержка указывается в миллисекундах, так что если вы не хотите выдерживать паузу между оборотами, можете выставить задержку delay(10). Или, для того, чтобы замедлить вращение можете изменить stepsPerRevolution и присвоить ему значение, например, (1000000).

Изменения скетча зависят от того, что именно вы хотите реализовать. Для лучшего понимания того, как именно происходит обмен данными между шаговым двигателем и платой Arduino, советую поэкспериментировать с другими примерами.

Использование двигателя постоянного тока / вибрационного двигателя с Arduino

В некоторых проектах нет смысла использовать микропроцессоры вроде Arduino. Например, если вы делаете игрушку для ребенка (или взрослого) и хотите установить в нее вибрационный двигатель, гораздо эффективнее и лучше использовать простую кнопку для запуска двигателя.

В таком случае, мотор будет подключатся непосредственно к вашему источнику питания через выключатель, который соединен с позитивным коннектором вашего двигателя.

Использование серводвигателя с Arduino

Так же как и шаговые двигатели, для работы серводвигателей в оболочке Arduino IDE есть встроенная библиотека.

После открытия Arduino IDE, перейдите в меню во вкладку

File -> Examples -> Servo -> Knob

Данная программа обеспечивает управление серводвигателем, который подключен к 9-му ШИМ пину платы Arduino. Потенциометр, в свою очередь, подключен к аналоговому пину 0 и обеспечивает управление положением серводвигателя, посылая напряжение, пропорциональное сопротивлению на пин А0 платы Arduino. Скетч, который «залит» в плату Arduino, интерпретирует сигнал в импульсы, которые посылаются на серводвигатель. Двигатель обеспечивает поворот вала в соответствии с положением «крутилки» потенциометра.

Двигатели, моторы и детали для машин Arduino


Фильтры

Хиты продаж

Цена товара

Р

 – 

Р

• ‎50Р

• ‎1140Р

Бренд

• • iSmart

  По этим критериям поиска ничего не найдено



Наши магазины

Адлер

Астрахань

Волгоград

Волжский

Воронеж

Екатеринбург

Иваново

Ижевск

Казань

Кемерово

Кострома

Краснодар

Красноярск

Москва

Набережные Челны

Нижний Новгород

верхняя — нижняя-

Новокузнецк

Новосибирск

Омск

Пенза

Пермь

Похвистнево

Ростов-на-Дону

Рязань

Самара

Санкт-Петербург

Саратов

Смоленск

Ставрополь

Стерлитамак

Сызрань

Тольятти

Тюмень

Уфа

Чебоксары

Челябинск

Череповец

Ярославль

В городе действует бесплатная курьерская доставка при покупке на сумму от 1 000 р.

В городе действует бесплатная курьерская доставка при покупке на сумму от 500 р.

В магазине есть платная доставка транспортной компанией по всей Российской Федерации.

В городе магазина ‘ПРОФИ’ пока нет, но есть пункт выдачи заказов.

Ардуино — Мотор | Arduino Tutorial

Мы изучим:

• Какие типы двигателей можно использовать с Arduino

• Чем отличаются типы двигателей

• Как управлять каждым типом двигателей

В Arduino широко используются три типа двигателей:

• Серводвигатель

• Шаговый двигатель

• Двигатель постоянного тока

Серводвигатель включает два основных типа: серводвигатель с углом поворота 180° и серводвигатель с углом поворота 360°. На самом деле, большинство людей неявно понимают «серводвигатель» как «серводвигатель на 180°».

Серводвигатель с углом поворота 360° аналогичен двигателю постоянного тока, за исключением того, что для него не требуется аппаратный драйвер.

• Поворот ограничен от 0° до 180°

• Направление вращения: по часовой стрелке, против часовой стрелки

• Положение вращения: можно управлять поворотом на определенный угол от 0° до 180°

• Скорость вращения: можно регулировать, но не плавно

• Дополнительный аппаратный драйвер: НЕ требуется. Просто управляйте напрямую с контакта Arduino

.

• Дополнительный источник питания: требуется

• Как управлять: легко, просто используйте ШИМ-сигнал

Arduino — руководство по серводвигателю

• Вращение не ограничено

• Направление вращения: по часовой стрелке, против часовой стрелки

• Положение вращения: можно контролировать точное вращение в любом угловом положении.

• Скорость вращения: точно регулируется. Более того, ускорение и торможение можно точно контролировать

• Дополнительный драйвер оборудования: требуется

• Дополнительный источник питания: требуется

• Как управлять: сложно, новичкам следует пользоваться библиотекой

• Автоматика и робототехника

• Принтеры, 3D-принтер, ЧПУ, X-Y плоттер,

• Автомат для коктейлей

Arduino — руководство по шаговому двигателю

Arduino — руководство по шаговому двигателю с драйвером L298N

Arduino — руководство по шаговому двигателю 28BYJ-48

• Вращение не ограничено

• Направление вращения: по часовой стрелке, против часовой стрелки

• Положение вращения: очень трудно точно повернуть на определенный угол

• Скорость вращения: легко контролировать, насколько быстро, но очень трудно точно контролировать определенное значение скорости.

• Дополнительный драйвер оборудования: требуется.

• Дополнительный источник питания: требуется

• Как управлять: легко, просто используйте высоковольтный ШИМ-сигнал

※ ПРИМЕЧАНИЕ:

• Для управления положением двигателя постоянного тока нам потребуется дополнительное оборудование, называемое энкодером, а затем использовать метод управления с обратной связью, такой как метод ПИД-регулирования. Это очень сложно для начинающих.

• Для контроля скорости мы можем легко контролировать скорость, например, медленную, среднюю, быструю, очень быструю, сколько процентов от полной скорости. Однако, чтобы контролировать количество циклов в секунду, нам нужно дополнительное оборудование, называемое энкодером, а затем использовать метод управления с обратной связью, такой как метод ПИД-управления. Это очень сложно для начинающих.

• Некоторые двигатели постоянного тока на рынке имеют встроенный энкодер

• Используется для управления чем-то, что должно вращаться непрерывно, но скорость указывать не нужно. Например, вентилятор, насос, радиоуправляемая машинка, дрель…

※ ПРИМЕЧАНИЕ:

Существует два основных типа двигателей постоянного тока: коллекторные двигатели постоянного тока и бесщеточные двигатели постоянного тока. Коллекторный двигатель постоянного тока широко используется в проектах «сделай сам»

Arduino — руководство по двигателю постоянного тока

Выбор двигателя для проекта в зависимости от многих факторов, таких как переносимый вес, источник питания, характеристики приложения…

• Если ваш проект необходимо повернуть в угловое положение между 0° и 180°, найти подходящий серводвигатель на 180°

• Если в вашем проекте необходимо точное вращение в любое положение, найдите подходящий шаговый двигатель

• Если в вашем проекте требуется точное непрерывное вращение без какой-либо позиции, найдите подходящий двигатель постоянного тока или серводвигатель с поворотом на 360°

Обратите внимание: это партнерские ссылки. Если вы покупаете компоненты по этим ссылкам, мы можем получить комиссию без каких-либо дополнительных затрат для вас. Мы ценим это.

• Посмотрите лучший комплект Arduino для начинающих

※ НАШИ СООБЩЕНИЯ

• МОЖНО АРЕНДА. Узнайте, как нанять нас для создания вашего проекта

• Если этот урок полезен для вас, пожалуйста, мотивируйте нас сделать больше уроков.

• Вы можете поделиться ссылкой на это руководство где угодно. Однако, пожалуйста, не копируйте контент для публикации на других сайтах. Мы потратили много времени и сил на создание содержания этого урока, пожалуйста, уважайте нашу работу!

Подписывайтесь на нас

Поделись с друзьями!

Tech Explorations

Подходящие курсы, книги и сообщество для серьезных создателей программируемой электроники и Интернета вещей.

Наша распродажа «Черная пятница 2022» началась!

Оставшееся время:

Минуты

Секунды

Пока не истечет время, используйте код купона
BF2022
для 25% скидки на
любой курс или подписка.

Проект обновления полного стека Raspberry Pi

Поднимите приложение полного стека Raspberry Pi на новый уровень.

Узнайте, как обновить аппаратное и программное обеспечение исходного приложения Full Stack, а также свои навыки и знания Maker.

KiCad Like a Pro, 3-е издание

Книга и видеокурс по самой популярной в мире программе для проектирования печатных плат с открытым исходным кодом.
Перезаписано и переписано для KiCad 6.0.

Наши последние записи в блоге

Опубликован наш новый курс «Проект полного обновления стека Raspberry Pi»! См. наше предложение Черной пятницы в нижней части этого

Читать далее

Raspberry Pi Full Stack, курс, который знакомит студентов с разработкой веб-приложений с полным стеком на Raspberry

Читать далее

Эта статья была написана Стефаном Кальдерони и размещена на дискуссионной площадке Tech Explorations для курса «Осциллографы для занятых людей».

Читать далее

Курсы для мастеров

Наши курсы разработаны таким образом, чтобы быть подробными, всеобъемлющими и описательными. Изучите новые навыки, которые особенно применимы к вашим проектам.

Коснитесь нашей базы знаний, Справочного центра и сообщества Facebook, чтобы получить поддержку, когда она вам понадобится.

Вы работаете с такими инструментами, как Arduino, Raspberry Pi, KiCad, Design Spark Mechanical?

Круто, можно перестать искать на YouTube и в Google. У нас есть один из лучших материалов в Интернете прямо здесь, готовый к погружению.

Учить больше

Учебный курс Arduino для учителей

Преподавателям STEM необходимо специализированное, быстро развивающееся обучение, подходящее для требовательных классов, рабочих мест или других условий группового обучения.

Наш учебный курс Arduino для учителей предназначен для обучения учителей, чтобы они могли быть уверенными и компетентными наставниками для своих учеников. Наш инструктор Bootcamp будет работать с вами, чтобы разработать индивидуальный график обучения, а затем поможет вам достичь мастерства в учебной программе.

Возьмите эти знания, нашу учебную программу и учебные материалы и научите своих учеников.

Учить больше

Почему учиться у нас?

Мы занимаемся образованием.

Это так просто.

Сосредоточенность и спокойствие

Мы создали спокойную и благоприятную онлайн-среду для наших студентов, где вы можете сосредоточиться, подумать и учиться. Это противоположно тому, что вы найдете на гигантских видеохостингах и социальных платформах.

Качество

Студенты приходят в Tech Explorations, потому что серьезно относятся к обучению. Мы поддерживаем вас через наш качественный контент, взаимодействие с преданными инструкторами.

Инструменты

Для всех наших курсов предусмотрено специальное пространство для обсуждения. Каждая лекция имеет специальный инструмент вопросов и ответов. Когда вы застряли, мы можем помочь.

Вот некоторые из наших курсов

Arduino Шаг за шагом

Начало работы

Оригинальный всеобъемлющий курс, разработанный для новых производителей Arduino. Он научит вас пользоваться Arduino и узнать об электронике и программировании. Мы разработали этот курс для тех, кто только начинает. Это идеальное начало для нового Arduino Maker.

Учить больше

Arduino шаг за шагом

Серьёзно

Создавайте гаджеты Arduino, которые могут общаться, перемещаться, взаимодействовать, измерять и обнаруживать. Этот курс начинается с того места, где остановился Arduino Step by Step Getting Started, и показывает, как использовать десятки внешних компонентов и расширенные встроенные функции.

Учить больше

Raspberry Pi Full Stack Raspbian

Raspberry Pi: Full Stack — это всеобъемлющий проектный курс, который научит вас создавать современное приложение для Интернета вещей, которое включает в себя приложение для локального веб-сервера, написанное на Python и JavaScript, датчики , кнопки и светодиоды, а также облачные онлайн-сервисы, такие как If This Then That, Google Sheets, Google Charts и Plotly.

Учить больше

ESP32 Для занятых людей

Используйте этот мощный микроконтроллер для ускорения ваших проектов Arduino. Если вы уже используете Arduino в своих проектах, вам понравятся возможности ESP32. Этот курс поможет вам быстро начать работу с ESP32.

Учить больше

Arduino IoT Cloud

Изучите Arduino IoT Cloud для создания приложений IoT на основе Arduino MKR1010, Arduino Nano 33 IoT и ESP32.