Sähkömoottori tarjoaa
uudenlaista liikettä. Aiemmin ”kaiuttimen” kalvo värähteli, mutta liike oli
niin pieni, että sitä oli mahdoton nähdä. Sen ainoastaan kuuli ”musiikkina”.
Tämä kokeilusarjaan kuuluva sähkömoottori on kooltaan suuri (teholtaan pieni). Moottorin
rakenne on helppo nähdä. Akselissa on kaksi pyörivää, toisilleen vastakkaista
napaa, jotka magnetoidaan sähkövirralla. Tämän osan nimi on roottori. Se pyörii
kahden kiinteän kaaren välissä. Sen nimi on staattori. Sekin on magneettinen. Se
magnetoidaan näiden staattoriosien välissä olevalla kestomagneetilla. Roottorin
pyöriminen perustuu siihen, että erinimiset magneettinavat vetävät toisiaan
puoleensa ja samannimiset hylkivät toisiaan. Kun rootorin navat pyöriessään
vaihtavat puolta, on napojen magneettikentän suuntakin vaihdettava. Samalla
akselillä roottorin kanssa pyörii kaksi puolipyöreää kupariliuskaa. Ne
muodostavat virran kääntäjän eli kommutaattorin. Siihen nojaa kaksi kupariliuskaa,
eli moottorin harjat. Niiden kautta roottorin käämit saavat magnetointivirtansa.Roottori
toimii toisin sanoen sähkömagneettina. Jokaisen puolikierroksen jälkeen vaihtuu
sähkövirran suunta roottorin käämeissä. Samalla vaihtuu roottorin
magneettinapojen suunta.
Siinäpä olikin tämän
moottorin hyvät puolet. Jos kokeilee kahdella magneetilla tuoden niitä
lähemmäksi toisiaan, voi huomata että mitä lähempänä ne ovat, sitä
voimakkaammin ne joko vetävät tai hylkivät toisiaan. Tässä moottorissa
staattorin ja roottorin väli on varsin suuri. Magneettinen kenttä ei voi kasvaa
kovin suureksi, joten vetovoimakin jää heikoksi. Moottori on hyvin
heikkotehoinen. Hyvä että jaksaa itsekseen pyöriä.
Toinen ongelma on
kaksinapaisuus. Jos navat ovat vaakasuorassa, irrottaa kommutaattorin liuskojen
välissä olevat kohokkeet harjat irti kommutaattorista, joten virran kulku
katkeaa. Jos näin ei olisi, syntyisi oikosulku ja sulake kärähtäisi. Tämä on
tietysti sulakkeen tehtäväkin — suojella virtalähdettä. Tämä tarkoittaa sitä,
että pyörijän ollessa vaakasuorassa, moottori ei lähde käyntiin ilman apua. Se
näkyy selvästi myös oheisessa videossa. AntinArdubitit19.youtube.com (vahingossa väärällä nimellä,
mutta kopiomalla tuo gogleen, tuntuu kuitenkin löytyvän. Kesto 22s).
Moottoria ohjataan
releyksikön kautta. Näitä yksiköitä on saatavilla valmiina yhdelle tai
useammalla releellä (4 Relay Module).
Olen tässä käyttänyt nelireleistä, koska niitä sattuu laatikosta löytymään.
Kaksi relettä jää siis vapaaksi. Rele vetää, kun sen käämiin johdetaan sopiva
sähkövirta. Tämän moduulin releet syötetään 5V:in jännitteellä. Koska rele
vaatii vetääkseen tehoa, on, johtuen tuosta melko pienestä jännitteestä, virran
oltava melko suuri. Siksi en syötä relemoduulia Arduiinosta, vaan erillisestä
virtalähteestä. Kun rele vetää, syntyy siihen magneettikenttä. Mutta kun ohjaus
loppuu, se päästää. Sen käämissä on kuitenkin edelleen magneettikentä, jonka
pitää purkautua. Nyt kuitenkin ohjauksen loputtua, piirin vastus kasvaa oleellisesti.
Ohmin lain mukaan jännite on virran ja vastuksen tulo (U = I * R). Nyt virta ei
kuitenkaan pääse mihinkään, koska syöttöpiiri katkaistiin (vastus lähes
ääretön), pyrkii jännite kasvamaan hyvin suureksi. Syntyy häiriöpiikki, mikä
aiheuttaa mikrokontrollerissa ongelmia jos tähän ei varauduta. Relelevyllä on
releiden rinnalla diodit, jotka purkavat ja vaimentavat tämän poistuvan
magneettikentän aiheuttaman jännite- ja virtapiikin. Toinen suojaustoimenpide
on optoerottimien käyttö ohjauspuolella. Arduinon lähdöt eivät ohjaa suoraan
releitä, vaan välissä on galvaaninen erotin. Toisin sanoen Arduinon ja releyksikön
välillä ei ole sähköisesti johtavaa yhteyttä, vaan ohjaus muutetaan välillä
valoksi. Huomattava on myös, että releet vetävät silloin, kun digitaalilähtö
menee nollaan (0 = LOW) ja päästää kun lähtö on yksi (1 = HIGH). Muutoin
ohjelma on varsin yksinkertainen. Ensin moottoria pyöritetään yhteen suuntaan,
pieni tauko, sitten toiseen suuntaan, tauko ja hyppy alkuun. Kolmannessa
kuvassa näkyy osien keskinäinen kytkentä ja lopuksi kytkennän kaavio.
/***************************************
*
Ohjelma 19
*
09.05.2016
*
Sähkömoottorin ohjaus
**************************************/
// MÄÄRITTELYT:
const int Con_MoEteen = 2;
const int Con_MoTaakse = 3;
const int Con_ViiKay = 2500;
const int Con_ViiSeis = 50;
int Int_ViiKay = Con_ViiKay;
int Int_ViiSeis = Con_ViiSeis;
int Seq_Ohjaus = 1;
// ASETUKSET:
void setup(){
Serial.begin(9600);
pinMode(Con_MoEteen, OUTPUT);
pinMode(Con_MoTaakse, OUTPUT);
}// Asetuksen loppu
// PÄÄLOOPPI
void loop(){
switch (Seq_Ohjaus) {
case 1:
digitalWrite(Con_MoEteen, LOW);
Int_ViiKay--;
if
(Int_ViiKay == 0){
Int_ViiKay = Con_ViiKay;
Seq_Ohjaus = 2;
}
break;
case 2:
digitalWrite(Con_MoEteen, HIGH);
Int_ViiSeis--;
if (Int_ViiSeis == 0){
Int_ViiSeis = Con_ViiSeis;
Seq_Ohjaus = 3;
}
break;
case 3:
digitalWrite(Con_MoTaakse, LOW);
Int_ViiKay--;
if (Int_ViiKay == 0){
Int_ViiKay = Con_ViiKay;
Seq_Ohjaus = 4;
}
break;
case 4:
digitalWrite(Con_MoTaakse, HIGH);
Int_ViiSeis--;
if (Int_ViiSeis == 0){
Int_ViiSeis = Con_ViiSeis;
Seq_Ohjaus = 1;
}
break;
}
delay(1);
} // Pääohjelma LOPPU
Ei kommentteja:
Lähetä kommentti