2016年5月30日 星期一
Arduino UNO學習262.螢幕轉接板IIC/I2C
2017年5月15日 星期一
Arduino170513.對射式光電感應模塊FC33測馬達轉速計數器
在學習按鍵計數器完成後,要搭配光電感應模塊來測馬達電機轉速,
此模塊主晶片為LM393,響應時間約10uS,腳位為訊號/GND/VCC,
內建帶燈,在有物件遮蔽時輸出高電位內建燈熄,
反之無遮蔽時輸出低電位內建燈亮↓

準備以下硬體並安裝↓
Arduino UNO R3
對射式光電感應模塊FC33
公對母杜邦線
馬達(最好RPM1000以下,此篇安裝TT馬達)
光柵輪盤或風扇片
此篇單純測試轉速,所以馬達另外供電啟動,和Arduino無直接連接↓

和學習"按鍵計數器"一樣的拼圖程式,將閃燈去除,時間修改為10ms,
此模塊反應時間為10us,而1000000us=1秒,即1秒可達100000次,
理論上應可測試RPM60萬轉速,但需Arduino及程式等搭配,
在網上有許多換算過直接顯示RPM的程式,但每個程式測試後的誤差很大,
所以此用簡單的計數程式,不換算轉速,用手動計時的方式,減少UNO板的計算負擔↓
bool _ABVAR_1_BTS= false ;
bool _ABVAR_2_BTL= false ;
int _ABVAR_3_count = 0 ;
void setup()
{
pinMode( 2 , INPUT);
Serial.begin(9600);
}
void loop()
{
_ABVAR_1_BTS = digitalRead(2) ;
if (( ( _ABVAR_1_BTS ) != ( _ABVAR_2_BTL ) ))
{
if (( ( _ABVAR_1_BTS ) == ( HIGH ) ))
{
_ABVAR_3_count = ( _ABVAR_3_count + 1 ) ;
Serial.print(_ABVAR_3_count);
Serial.println();
}
}
_ABVAR_2_BTL = _ABVAR_1_BTS ;
delay( 10 );
}
上傳後打開電腦的監視小窗,啟動馬達就會開始計數,除以20格後約180RPM,
為了測試模塊反應時間,將光柵輪盤換成了風扇片,由20格降低為3次,
並接上外接顯示LED,另參考學習螢幕轉接板IIC/I2C↓

因Block積木沒有完美對應外接I2C螢幕,所以手寫修改程式↓
#include <Wire.h>
#include <LiquidCrystal_I2C.h> //務必先安裝資料庫
LiquidCrystal_I2C lcd(0x3F, 2, 1, 0, 4, 5, 6, 7, 3, POSITIVE); //注意0x3F螢幕位址
bool _ABVAR_1_BTS= false ;
bool _ABVAR_2_BTL= false ;
int _ABVAR_3_count = 0 ;
void setup()
{
pinMode( 2 , INPUT);
Serial.begin(9600);
lcd.begin(16, 2); //初始化16字元2行
for(int i = 0; i < 2; i++) {
lcd.backlight();
delay(200);
lcd.noBacklight();
delay(200);
}
lcd.backlight(); //閃爍2次後點亮背光
lcd.setCursor(0, 0); //第一行顯示
lcd.print("0");
}
void loop()
{
_ABVAR_1_BTS = digitalRead(2) ;
if (( ( _ABVAR_1_BTS ) != ( _ABVAR_2_BTL ) ))
{
if (( ( _ABVAR_1_BTS ) == ( HIGH ) ))
{
_ABVAR_3_count = ( _ABVAR_3_count + 1 ) ;
Serial.print(_ABVAR_3_count);
Serial.println();
lcd.clear();
lcd.print(_ABVAR_3_count);
}
}
_ABVAR_2_BTL = _ABVAR_1_BTS ;
delay( 5 );
}
經過測試20格的光柵輪盤或3葉風扇片,換算為RPM後誤差不大,
而外接I2C螢幕後計數變慢了,誤差變大,
所以建議還是用電腦監視小窗會較理想,不要再增加程式的負擔,
影片
測試過幾種不同馬達後發現,由於Arduimo的通信速率為9600,
1分鐘為60秒=60000ms/9600=6.25ms,
因此只要快於該速度回傳到電腦監控螢幕就會漏數,
若要測高轉速馬達,建議過減速齒輪或減少轉盤空格,
或是修改程式不要每次高低訊號都回傳電腦螢幕,
www.ee543.com
2020年9月16日 星期三
測試馬達轉速與繞線關係
測試馬達轉速與繞線關係
此不說明馬達轉動的原理,但需知道電力與馬達的關係,
右手安培定律,電流通過方向,決定磁場方向,決定馬達轉動方向,
電流由正極流向負極,即右手姆指向負,電流朝4手指方向,
將右手的大拇指指向電流I方向,再將四根手指握緊電線,
則彎曲的方向決定磁場B的方向, 資料圖片來源~維基百科
https://zh.wikipedia.org/wiki/%E5%AE%89%E5%9F%B9%E5%AE%9A%E5%BE%8B
圖↓
DC有刷馬達只要改變正負電流的輸入端,就可改變馬達轉動的方向,
相同電力條件下,影響馬達效能的,就是馬達的繞線,
繞圈數,材料,粗細,方式等,另外就是磁鐵的磁性強度及軸承等,
線圈繞在轉子上,定子在線圈外無直接接觸,
轉子銅線固定在轉軸上,轉軸一端由碳刷電刷接過電,
圖↓
轉速越高一般來說力矩越低,就像汽車低速爬坡檔有力但轉速慢,
而跑車高速轉但無法載重爬坡力低,
繞線越短電流通速度越快,馬達轉速越快,扭力越低,耗電越高,
試想將電池一條電線短路,會耗盡電池電力並電線發燙燒斷,
線圈越長電流越慢,轉速越慢,越省電,
繞線越粗電阻越低,通過電流越大,產生磁性就越強,轉速越快
在有限的繞線範圍內,要高轉速又要高扭力還要低耗電,
就要改善定子的磁力,及電刷和軸承等等條件,
圖↓
以下測試拆解普遍使用在玩具車的130馬達,
外觀尺寸都相同,內部和外觀顏色無關,
圖↓
先以18650電池4.3v測試啟動及空轉及堵轉電流,
就可明顯知道差異,
啟動瞬間電流大,空轉時最低,堵轉為受力致馬達停止,
圖↓
馬達透過計數設備,過48比齒輪盒測2葉片計數,
圖↓
各馬達測試電壓電流轉速完後拆殼比較
圖↓
電科同學可找翻課本資料公式,
課本是專人審核的,網路資料很多不正確,
圖↓w=2Pi*RPM/60,
角速率=2*3.14*轉速/60秒
以及另一公式
T=P*E/w
轉矩=功率*效能/角速率
由於無法取得馬達效能及輸出功率,以下帶耗電瓦數計算,
則可簡化公式為
轉矩N.m=(電流A*電壓V)/(0.105*轉速RPM)
將各馬達測4.2v過48齒輪比時數據記錄並計算
G款=0.17A,0.7W,12000轉,0.00055N.m
D款=1A,4.2w,38400轉,0.00104N.m
W款=0.3A,1.26w,18000轉,0.00069N.m
B款=0.12A,0.5w,11000轉,0.00043N.m
Y款=0.02A,0.08w,2460轉,0.00031N.m
得轉矩單位N.m,可轉換成公制Kgf.cm,參考馬達廠的自動轉換程式
https://www.orientalmotor.com.tw/om/support_tool_tw/torque/
將得到的轉矩/耗電瓦數,計算出每瓦耗電的效率比較
G款=0.0008=繞線徑0.16mm,轉子16片,定子磁力強
D款=0.00025=繞線徑0.16mm,轉子10片,定子磁力弱
W款=0.00039=繞線徑0.16mm,轉子16片,定子磁力中
B款=0.00087=繞線徑0.10mm,轉子16片,定子磁力中
Y款=0.0039=繞線徑0.10mm,轉子16片,定子磁力強
可看出每瓦效能,繞線細長+強磁的效率是最高的,
一般來說售價也最高,
而繞線粗短是最快最耗電效率是最低的,
在應用上,若是要接太陽能板低耗能用,
則需選擇細長線的,低壓低流,
若是要逆向作發電的也是要選細長線的,
高壓低流低速,逆向達轉速時才發出低壓低流,
若是接電池不考慮耗電要快轉的可選粗短線,
要快轉又要載重車用就要粗長線,
影片↓
另篇相關參考
TT馬達測試器 轉速功率轉矩
https://ee543.blogspot.com/2019/12/tt.html
將原本的UNO單片機,改用Nano,
程式是一樣的,稍作修改,顯示在外接螢幕上,
i2c接腳SDA=A4,,SCL=A5,參考另篇螢幕轉接板,
https://ee543.blogspot.com/search?q=i2c
在程式介面要記得選擇到nano在能正常上傳,
圖↓
#include <SCoop.h>
bool BTS= false ;
bool BTL= false ;
int count = 0 ;
#include <Wire.h>
#include <LiquidCrystal_I2C.h> //務必先安裝資料庫,SDA=A4,SCL=A5
LiquidCrystal_I2C lcd(0x3F, 2, 1, 0, 4, 5, 6, 7, 3, POSITIVE); //注意0x3F螢幕位址
void setup()
{
pinMode( 2 , INPUT); //P2入光電計數器訊號
Serial.begin(38400);
mySCoop.start();
pinMode( 7 , OUTPUT); //P7出高電繼電器控制
lcd.begin(16, 2); //初始化16字元2行
for(int i = 0; i < 2; i++) {//閃爍後亮背光
lcd.backlight();
delay(200);
lcd.noBacklight();
delay(200);
}
lcd.backlight();
lcd.setCursor(0, 0); //第一行顯示
lcd.print("0");
}
void loop()
{
BTS = digitalRead(2) ;
if (( ( BTS ) != (BTL ) ))
{
if (( (BTS ) == ( HIGH ) ))
{
count = (count + 1 ) ;
Serial.print(count);
Serial.println();
}
}
BTL =BTS ;
delay( 3 );
}
defineTaskLoop(scoopTask2)
{
digitalWrite( 7 , LOW );
delay( 3000 );
digitalWrite( 7 , HIGH );
delay( 60000 );
digitalWrite( 7 , LOW );
lcd.clear();
lcd.print(count);
delay( 7000 );
lcd.noBacklight();
delay(200);
lcd.backlight();
count = 0 ;
lcd.clear();
lcd.print("0");
}
https://www.ee543.com
2018年5月5日 星期六
UNO學習18042.自製電子尺
請參考及學習250超音波倒車雷達電子尺
及學習262螢幕轉接板IIC/I2C
準備以下硬體並安裝
Arduino UNO
超音波模組HC-SR04
IIC1602螢幕
7~12V電池或5v移動電源接方USB
雷射頭-非必要
接線
硬體連接如下↓
UNO的A4接螢幕轉接板SDA
UNO的A5接螢幕轉接板SCL
UNO的P2接超音波模塊Trig
UNO的P3接超音波模塊Echo
#include <Wire.h>
#include <LiquidCrystal_I2C.h> //務必先安裝資料庫
LiquidCrystal_I2C lcd(0x3F, 2, 1, 0, 4, 5, 6, 7, 3, POSITIVE); //設定位址或0x27或0x20
unsigned long _ABVAR_1_SR = 0UL ;
int ardublockUltrasonicSensorCodeAutoGeneratedReturnCM(int trigPin, int echoPin)
{
long duration;
pinMode(trigPin, OUTPUT);
pinMode(echoPin, INPUT);
digitalWrite(trigPin, LOW);
delayMicroseconds(2);
digitalWrite(trigPin, HIGH);
delayMicroseconds(20);
digitalWrite(trigPin, LOW);
duration = pulseIn(echoPin, HIGH);
duration = duration / 59;
if ((duration < 2) || (duration > 400)) return false;
return duration;
}
void setup()
{
Serial.begin(9600); //通訊速率
lcd.begin(16, 2); //初始化16字元2行
lcd.backlight();
}
void loop()
{
_ABVAR_1_SR = ardublockUltrasonicSensorCodeAutoGeneratedReturnCM( 2 , 3 ) ;
Serial.println(_ABVAR_1_SR); //在電腦監控視窗顯示
lcd.clear();
lcd.print(_ABVAR_1_SR); //在IIC螢幕顯示
delay( 1000 ); //每秒取一次數據顯示
}
注意該超音波模組HC-SR04最大量測距離為400公分,超過顯示0,
IIC1602螢幕若無法顯示則需再確認該模組的通訊位址,
測試OK後要裝成移動式,但麵包板太大,又想裝上紅雷射來定位,
此時發現SMD貼片板本的CH340機板,有提供2個5V和1個3.3V的接口,
因此移裝到該機板,如此就不需要麵包板了↓
測試OK要開始安裝,又發現超音波模塊的安裝孔太小,需再加大,
並把紅雷射頭裝在底下,各部分螺絲及支架等組裝完成↓
窮則變,變則通,世界不斷變化前進,唯一不變的只有變
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