DIY bezszczotkowy silnik za pomocą fidget spinner

Podobnie jak szaleństwo na Pokémon Go nie wiadomo skąd, fidget spinners zyskały popularność i stało się bardziej modne, aby jeden z nich obracał się między palcami. Ale ostatnio ludzie (w tym ja) w końcu się tym znudzili i dlatego w tym projekcie pozwoliliśmy nam wprowadzić nowy cel dla fidget spinner, budując prosty silnik za pomocą Fidget Spinner. Dzięki temu obwodowi będziesz w stanie obracać fidget spinner w nieskończoność za pomocą podstawowej fizyki i nie martwić się, że będzie bezczynny w jakimś rogu pokoju. Dowiesz się również podstaw działania bezszczotkowego silnika prądu stałego, ponieważ koncepcja, której tutaj używamy, jest taka sama, jak w słynnych silnikach BLDC. Brzmi wystarczająco interesująco ??? Zacznijmy…

Wymagane materiały:

1. Fidget spinner
2. Elektromagnes 12V
3. Magnesy neodymowe
4. Adapter 12V DC
5. 7805 Regulator napięcia
6. Dioda 1N4007
7. Rezystory (1K i 10K)
8. DOPROWADZIŁO
9. Czujnik Halla (US1881)
10. Przewody łączące
11. Płytka prototypowa
12. Układ do trzymania błystki obrotowej i elektromagnesu

Jak sprawić, by Fidget Spinner obracał się w nieskończoność?

Ten projekt jest prosty i łatwy do zbudowania, jeśli zrozumiesz koncepcję jego działania, którą teraz omówimy. Tak więc, jak powiedzieliśmy wcześniej, będziemy używać tej samej koncepcji, która jest używana w silnikach BLDC. Silniki BLDC są bardzo znane i znajdują zastosowanie w dronach, pojazdach RC, a głównie w pojazdach elektrycznych. Silniki te wykorzystują czujniki Halla zamiast zwykłych szczotek, stąd kultowa nazwa Bezszczotkowy silnik prądu stałego. Nie chcę zagłębiać się w jego działanie, ale tutaj krótko wyjaśniam, jak działa silnik BLDC. W silniku BLDC (typ piasty) stojan będzie uzwojenia, które tworzy elektromagnes, a wirnik będzie miał magnesy trwałe. Czujnik zwany czujnikiem Halla jest używany do wykrywania biegunowości magnesu, który jest przeciwny do elektromagnesu i wykorzystuje tę informację do wyzwalania elektromagnesu o tej samej biegunowości. Jak wiemy, jak bieguny odpychają i dlatego elektromagnes odpycha magnes stały, powodując jego obrót. Sekwencja ta zostanie powtórzona, a czujnik Halla odczyta polaryzację magnesów i uruchomi elektromagnes w uporządkowany sposób, aby utrzymać rotację wirnika.

Teraz przechodzimy do naszego projektu przekształcenia Fidget Spinner w silnik bezszczotkowy. Tutaj fidget spinner to Rotor. Ponieważ zwykła przędzarka typu fidget nie ma magnesu, musielibyśmy przymocować magnesy do przędzarki typu fidget. Upewnij się, że używasz tylko magnesów neodymowych, a także upewnij się, że wszystkie magnesy są skierowane do góry lub na ten sam biegun. Możesz to zrobić za pomocą innego magnesu, moja błystka miała na końcu metalowy kawałek, dzięki czemu łatwo było przykleić magnesy i wyglądało to tak poniżej. Zdjąłem również środkową obudowę, aby odsłonić łożysko kulkowe.

Wirnik jest już gotowy z magnesami, obok musimy elektromagnes być umieszczone bezpośrednio pod ścieżką magnesów tak, że możemy odpychać magnesy. Mój jest elektromagnesem 12 V, zasilaj go i zbliż go do wszystkich magnesów, aby upewnić się, że falują się nawzajem. Teraz musimy wyczuć, kiedy magnes znajduje się na górze elektromagnesu i dopiero wtedy go uruchomić. Gdy magnes jest pofałdowany, powinniśmy wyłączyć elektromagnes, aby fidget spinner mógł się swobodnie obracać i ponownie włączyć elektromagnes, gdy napotka magnesy neodymowe nad nim, iw ten sposób otrzymasz fidget spinner, który obraca się przy każdym wykryciu. To wykrywanie i wyzwalanie można uzyskać za pomocą poniższego obwodu.

Schemat obwodu i wyjaśnienie:

Pełny schemat obwodu dla projektu silnika Fidget Spinner przedstawiono poniżej, odpowiedzialność każdego komponentu w obwodzie została wyjaśniona poniżej.

Adapter 12V DC: W tym projekcie potrzeba 12V DC: elektromagnes działa tylko z 12V. Zużywa również około 330mA prądu, dlatego jako źródło zasilania wybrałem adapter 12V 1A DC.

Regulator napięcia 7805: Źródło dla tego projektu to 12 V, ale potrzebujemy regulowanego 5 V dla czujnika Halla i modułu L293D, dlatego używamy 7805 do konwersji 12 V na 5 V.

Sterownik silnika L293D: Jak powiedziano wcześniej, musimy szybko włączać i wyłączać elektromagnes w zależności od położenia magnesu na przędzarce typu fidget. L293D jest zwykle używany do napędzania silników, ale może być również używany w naszej aplikacji do napędzania elektromagnesu. Pobiera sygnał z czujnika Halla i na podstawie tego wejścia włącza lub wyłącza elektromagnes. Będziemy używać tylko jednego elektromagnesu, a zatem druga sekcja będzie wolna.

Czujnik Halla: Czujnik Halla służy do sprawdzania, czy magnes znajduje się bezpośrednio na elektromagnesie, tylko jeśli tam jest, zasila elektromagnes przez L293D; w przeciwnym razie elektromagnes pozostanie wyłączony. Dowiedz się więcej o czujniku Halla i jego połączeniu z Arduino.

Rezystor 10k: Rezystor 10K jest używany do podwyższenia styku wyjściowego czujnika Halla, rezystor ten jest obowiązkowy, w przeciwnym razie pin wyjściowy czujnika pozostanie pływający.

Rezystor 1K i dioda LED: Rezystor w połączeniu z diodą LED służy do wskazywania, czy czujnik Halla wykrywa magnes, czy nie. Jeśli magnes zostanie wykryty, dioda LED wyłączy się, w przeciwnym razie pozostanie włączona. Możesz to sprawdzić na poniższym filmie.

Dioda: Dioda jest po prostu diodą gaszącą, która chroni L293D przed prądem wstecznym elektromagnesu ze względu na jego charakter indukcyjny. Użycie tego jest opcjonalne, jeśli testujesz go przez krótki czas.

Kondensatory (C1 i C2): Kondensatory C1 i C2 są kondensatorami wygładzającymi, które pozwalają na przepływ wyłącznie czystego prądu stałego, ponieważ umożliwiają przejście prądu przemiennego przez uziemienie. Te kondensatory są również opcjonalne.

Gdy skończysz z obwodem, umieść czujnik Halla nieco powyżej elektromagnesu, a następnie umieść fidget spinner nad elektromagnesem, zachowując minimalną szczelinę powietrzną. Użyłem śruby gwintowanej i nakrętki, aby wykonać wymagane ustawienie, możesz użyć własnej metody. Mój wygląda mniej więcej tak poniżej.

Let's Spin The Fidget Spinner:

Gdy jesteś już gotowy z obwodem i ustawisz pokrętło, jak pokazano powyżej, nadszedł czas, aby zobaczyć swój fidget spinner jako silnik BLCD. Po prostu popchnij pokrętło początkowo, a będziesz go obracać na zawsze, jak pokazano na poniższym filmie.

Jeśli nie działa zgodnie z oczekiwaniami, użyj diody LED w obwodzie, aby sprawdzić, czy czujnik Halla działa, a także sprawdź, czy Elektromagnes jest prawidłowo zasilany i odłączony od napięcia. Upewnij się również, że prawa strona czujnika halla jest skierowana do góry, a magnesy również mają taką samą biegunowość, jak opisano wcześniej. Prędkość błystki zależy od położenia czujnika Halla i odległości szczeliny powietrznej. Możesz poeksperymentować z czujnikiem halla i sprawdzić, w której pozycji osiągasz maksymalną prędkość.

Mam nadzieję, że zrozumiałeś projekt i podobało Ci się budowanie czegoś podobnego. Jeśli masz jakiś problem z uzyskaniem tej pracy, skorzystaj z sekcji komentarzy, aby opublikować swój problem lub skorzystaj z forum, aby uzyskać pomoc techniczną. Bądź kreatywny, a spotkamy się w następnym projekcie, do tego czasu szczęśliwego kręcenia.