środa, 15 stycznia 2014

Temat 5 - Silniki elektryczne dla konstruktorów modeli i robotów

Zadaniem silników jest zamiana energii elektrycznej na ruch obrotowy. Jeżeli do wyprowadzeń silnika podłączymy źródło zasilania to jego wał zacznie się obracać. Najczęściej silnik modelarski zasilany jest napięciem stałym od 4 do 8 Voltów i wygląda podobnie jak ten na zdjęciu.
[ Dioda LED służy tylko do porównania wielkości silnika ]
Silniki mają wysokie obroty wynoszące ponad 3000 obrotów na minutę. To za dużo do napędu np. kół samochodu. Dlatego też będziemy stosować przekładnie zębate, które zmniejszą obroty. W budowie przekładni zębatych obowiązuje zasada, że jeżeli koło napędzające ma małą ilość zębów, a odbierające dużą to obroty ulegną zmniejszeniu. Tak może wyglądać przekładnia, służąca do napędu modelu pojazdu, która zmniejszy obroty silnika około 300 razy.

A teraz trochę poeksperymentujemy. Podłącz silnik za pomocą płytki stykowej tak jak na rysunku.


Przy podłączeniu baterii pamiętaj o biegunowości - przewód czerwony to plus. Przytrzymaj silnik jedną ręką, a drugą naciśnij przycisk. Przez silnik zaczyna płynąć prąd i silnik się obraca. A teraz zamień miejscami przewody doprowadzające prąd z baterii i powtórz to samo. I co zauważyłeś różnicę? Silnik będzie się teraz obracał w drugą stronę. Tak więc aby zmienić kierunek obrotów silnika prądu stałego należy zamienić bieguny źródła prądu.
A teraz będziemy sterować silnikiem za pomocą Raspberry Pi, czyli "malinki". Ta czarna kosteczka na płytce stykowej, która ma 16 nóżek, to jest układ scalony. W jego wnętrzu znajduje się wiele podzespołów elektronicznych. Tworzą one wzmacniacz sygnałów komputera do wartości pozwalającej zasilić silnik.
Nie wolno podłączać silnika bezpośrednio do wyprowadzeń "malinki" bo można ją w ten sposób zniszczyć!
Połącz elementy na płytce stykowej według przedstawionego schematu, a potem podłącz do "malinki".

Sprawdź dokładnie to co połączyłeś i włącz zasilanie malinki, a potem uruchom program SCRATCH GPIO4. Do sterowania silnikiem wykorzystamy wyjścia (określane jako piny) 12 i 16.
Jeżeli chcemy aby silnik kręcił się w prawo to wysyłamy polecenie: pin12high, a pin16low. Przy obrotach w lewo powinno być pin16low, pin12low. Aby zatrzymać silnik wysyłamy na oba piny sygnał off.

Ćwiczymy.
Ułóż program, który będzie obracał silnikiem w LEWO przez 3 sekundy, a potem po jednosekundowej przerwie przez 3 sekundy w PRAWO.