Controllo della velocità e della direzione del motore CC di Arduino tramite relè e mosfet

In questo progetto controlliamo la direzione e la velocità di un motore ad alta corrente da 24 V utilizzando Arduino e due relè. Non sono necessari interruttori di alimentazione per questo circuito, solo due pulsanti e nel potenziometro per controllare la direzione e la velocità del motore CC. Un pulsante ruoterà il motore in senso orario e l'altro lo ruoterà in senso antiorario. È necessario un MOSFET a canale n per controllare la velocità del motore. I relè vengono utilizzati per cambiare le direzioni del motore. Assomiglia al circuito H-Bridge.

Componenti richiesti:

1. Arduino Uno
2. Due relè 12v (è possibile utilizzare anche relè 5v)
3. Due transistor; BC547
4. Due pulsanti
5. IRF540N
6. Resistenza da 10k
7. Sorgente a 24 volt
8. Potenziometro 10K
9. Tre diodi 1N4007
10. Cavi di collegamento

Schema del circuito e spiegazioni:

Lo schema del circuito di questo progetto di controllo del motore bidirezionale è mostrato nell'immagine sotto. Effettua i collegamenti in base ad esso:

• Collegare il terminale normalmente chiuso di entrambi i relè al terminale positivo della batteria.
• Collegare il terminale normalmente aperto di entrambi i relè al terminale di drenaggio del MOSFET.
• Collegare la sorgente del MOSFET al terminale negativo della batteria e al pin di massa di Arduino UNO.
• Collega il terminale al pin 6 PWM di Arduino.
• Collegare una resistenza da 10k dal gate alla sorgente e il diodo 1N4007 dalla sorgente allo scarico.
• Collegare il motore tra il terminale centrale dei relè.
• Dei due terminali rimanenti, uno va al pin Vin di Arduino Uno e l'altro al terminale del collettore del transistor (per ogni relè).
• Collega il terminale dell'emettitore di entrambi i transistor al pin GND di Arduino.
• I pin digitali 2 e 3 di Arduino, ciascuno in serie con il pulsante, vanno alla base dei transistor.
• Collegare il diodo attraverso il relè esattamente come mostrato in figura.
• Collega il terminale del potenziometro al pin 5v e al pin Gnd di Arduino rispettivamente. E il terminale del tergicristallo al pin A0.
• ** se si dispone di due batterie da 12 V separate, collegare il terminale positivo di una batteria al terminale negativo di un'altra batteria e utilizzare i due terminali rimanenti come positivo e negativo.

Scopo dei transistor: i

pin digitali di Arduino non possono fornire la quantità di corrente necessaria per accendere un normale relè 5v. Inoltre stiamo usando il relè 12v in questo progetto. Il pin Vin di Arduino non può fornire facilmente così tanta corrente per entrambi i relè. Quindi i transistor vengono utilizzati per condurre la corrente dal pin Vin di Arduino al relè che è controllato utilizzando un pulsante collegato dal pin digitale al terminale di base del transistor.

Scopo di Arduino:

• Per fornire la quantità di corrente necessaria per attivare il relè.
• Per accendere il transistor.
• Per controllare la velocità dei motori CC con potenziometro utilizzando la programmazione. Controlla il codice Arduino completo alla fine.

Scopo del MOSFET:

MOSFET è necessario per controllare la velocità del motore. Il MOSFET si accende e si spegne alla tensione ad alta frequenza e poiché il motore è collegato in serie con il drain del MOSFET, il valore PWM della tensione determina la velocità del motore.

Calcoli attuali:

La resistenza della bobina del relè viene misurata utilizzando un multimetro che risulta essere = 400 ohm

Vin pin di Arduino dà = 12v

Quindi la corrente deve accendere il relè = 12/400 Amp = 30 mA

Se entrambi i relè sono eccitati, corrente = 30 * 2 = 60 mA

** Vin pin di Arduino può fornire corrente massima = 200mA.

Quindi non ci sono problemi attuali in Arduino.

Funzionamento del motore bidirezionale controllato da Arduino:

Il funzionamento di questo circuito di controllo del motore a 2 vie è semplice. Entrambi i pin (2, 3) di Arduino rimarranno sempre alti.

Quando non viene premuto alcun pulsante:

In questo caso nessuna corrente fluisce alla base del transistor, quindi il transistor rimane spento (agisce come un interruttore aperto) a causa del quale nessuna corrente fluisce alla bobina del relè dal pin Vin di Arduino.

Quando si preme un pulsante:

In questo caso una certa corrente fluisce alla base del transistor tramite il pulsante premuto che lo accende. Ora la corrente scorre facilmente alla bobina del relè dal pin Vin attraverso questo transistor che accende questo relè (RELAY A) e l'interruttore di questo relè viene portato in posizione NO. Mentre l'altro relè (RELÈ B) è ancora in posizione NC. Quindi la corrente fluisce dal terminale positivo della batteria al terminale negativo attraverso il motore, cioè la corrente scorre dal relè A al relè B. Ciò provoca la rotazione in senso orario del motore.

Quando viene premuto un altro pulsante:

Questa volta si attiva un altro relè. Ora la corrente scorre facilmente alla bobina del relè dal pin Vin attraverso il transistor che accende questo relè (RELAY B) e l'interruttore di questo relè viene portato in posizione NO. Mentre l'altro relè (RELÈ A) rimane in posizione NC. Quindi la corrente scorre dal terminale positivo della batteria al terminale negativo della batteria attraverso il motore. Ma questa volta la corrente scorre dal relè B al relè A. Ciò provoca la rotazione in senso antiorario del motore

Quando vengono premuti entrambi i pulsanti:

In questo caso la corrente fluisce alla base di entrambi i transistor a causa della quale entrambi i transistor si accendono (agisce come un interruttore chiuso). E quindi entrambi i relè sono ora in posizione NO. Quindi la corrente non fluisce dal terminale positivo della batteria al terminale negativo attraverso il motore e quindi non ruota.

Controllo della velocità del motore CC:

Il gate del MOSFET è collegato al pin 6 PWM di Arduino UNO. Mosfet viene acceso e spento ad alta tensione di frequenza PWM e poiché il motore è collegato in serie con lo scarico del mosfet, il valore PWM della tensione determina la velocità del motore. Ora la tensione tra il terminale del tergicristallo del potenziometro e Gnd determina la tensione PWM sul pin n. 6 e quando il terminale del tergicristallo viene ruotato, la tensione sul pin analogico A0 cambia causando un cambiamento nella velocità del motore.

Il funzionamento completo di questo controllo della velocità e della direzione del motore bidirezionale basato su Arduino è mostrato nel video qui sotto con il codice Arduino.