Czujnik prędkości przekładni ślimakowej Tamiya 72004: 5 kroków (ze zdjęciami)

2024 Autor: John Day | [email protected]. Ostatnio zmodyfikowany: 2024-01-30 11:33

Chciałem dokładnie kontrolować prędkość silnika w przekładni ślimakowej Tamiya 72004 dla budowanego przeze mnie robota. Aby to zrobić, musisz mieć jakiś sposób na zmierzenie aktualnej prędkości. Ten projekt pokazuje ewolucję czujnika prędkości. Jak widać na zdjęciu, silnik napędza przekładnię ślimakową bezpośrednio przymocowaną do wału wyjściowego, a następnie serię trzech biegów, aby zmniejszyć prędkość końcowego wału wyjściowego.

Krok 1: Sprawdź swoje opcje

Ogólnie rzecz biorąc, do pomiaru prędkości silnika potrzebny jest jakiś czujnik. Opcji jest kilka, ale prawdopodobnie najczęstszą jest czujnik optyczny, który można zrealizować na dwa sposoby: refleksyjny lub transmisyjny.

W przypadku czujnika refleksyjnego tarcza z naprzemiennymi czarnymi i białymi segmentami jest przymocowana do silnika lub gdzieś wzdłuż układu napędowego. Dioda LED (czerwona lub podczerwona) rzuca światło na dysk, a fotodioda lub fototranzystor wykrywa różnicę między jasnymi i ciemnymi segmentami na podstawie ilości światła LED odbitego podczas obracania silnika. W przypadku czujnika transmisyjnego stosuje się podobny układ, ale dioda LED świeci bezpośrednio na fotoczujnik. Nieprzezroczysta łopatka przymocowana do silnika lub przekładni zębatej (lub otwór wywiercony w jednym z kół zębatych) przerywa wiązkę, umożliwiając czujnikowi wykrycie jednego obrotu. Linki do kilku przykładów dodam później. Ten projekt wykorzystywał konstrukcję czujnika transmisyjnego, ale wypróbowałem kilka odmian, jak zobaczysz.

Krok 2: Fotoprzerywacz MK I

Pierwsza metoda, którą wypróbowałem, wykorzystywała czerwoną diodę LED o dużej intensywności i fototranzystor. Wywierciłem dwa otwory w przedostatnim biegu w przekładni i dwa otwory w obudowie skrzyni biegów. Dało mi to około 5 impulsów na obrót wału wyjściowego. Cieszyłem się, że się udało.

Krok 3: Fotoprzerywacz MK II

Nie byłem zadowolony z liczby impulsów, które otrzymałem z pierwszego projektu. Myślałem, że trudno będzie dodać czujnik do samego silnika, więc wywierciłem otwór w pierwszym biegu napędzanym ślimakiem i przesunąłem diodę LED i fototranzystor. Tym razem czujnik generowałby około 8 impulsów na obrót wału wyjściowego.

Krok 4: Fotoprzerywacz MK III

Postanowiłem, że muszę umieścić czujnik na samym silniku, przed jakąkolwiek przekładnią redukcyjną, abym mógł wychwycić wiele impulsów na obrót wyjścia i okazało się, że nie jest tak trudne, jak myślałem. Ostateczna konstrukcja wykorzystuje łopatkę zamontowaną bezpośrednio na wale wyjściowym silnika. Znalazłem mały szczelinowy przełącznik optyczny w starym napędzie dyskietek 3,5 cala i zamontowałem go nad wałem silnika. Przykleiłem nakrętkę M2,5 do przekładni ślimakowej w szczelinie między kołem zębatym a powierzchnią silnika, a następnie przykleiłem kawałek czarnego plastiku ok. 4mm x 5mm do jednego z spłaszczeń nakrętki. Gdy silnik się obraca, czujnik generuje serię impulsów.

Krok 5: Wniosek

Nie trzeba kupować gotowego, szczelinowego przełącznika optycznego – wystarczy dioda LED i fototranzystor zamontowane w linii. W zależności od aplikacji możesz potrzebować więcej lub mniej impulsów na obrót wyjściowy, co wpłynie na lokalizację czujnika. Do tego projektu zdałem sobie sprawę, że potrzebuję jak najwięcej impulsów, ale trudno byłoby zainstalować diodę LED i fototranzystor obok wału silnika, więc miałem szczęście odkryć maleńki szczelinowy przełącznik optyczny w stacji dyskietek.

Ostatnim krokiem jest podłączenie diody LED i fototranzystora do mikrokontrolera lub innych obwodów. Użyłem rezystora 150R do ograniczenia prądu do diody LED i rezystora podciągającego 10K na kolektorze fototranzystora. Poniższe zdjęcie przedstawia silnik napędzany pojedynczą baterią AA i jego prędkość mierzoną na zbudowanym przeze mnie obrotomierzu. 6142 obr./min to prędkość, jakiej bym się spodziewał, biorąc pod uwagę typowe specyfikacje Tamiya. Każdy silnik będzie inny, ale mierząc aktualną prędkość i zmieniając napięcie zasilania, można dokładnie kontrolować prędkość silnika.