سرگرمی

چگونه یک ربات بسازیم؟ درس پنجم

نوشته شده توسط اروند طباطبایی

حالا که شکل کلی، محرک ها (یا موتورها) و مغز ربات انتخاب شدند، زمان آن است که اجسام را به حرکت درآوریم. اولین سوالی که مبتدیان در هنگام ساختن اولین ربات خود دارند این است که “چگونه موتور را کنترل کنم؟” که پس از کمی تحقیق به کلمه موتور کنترل می‌رسند. در ادامه با دیجی اسپارک همراه باشید.

 

یک موتور کنترل چیست و چرا به آن نیاز داریم؟

موتورکنترل یک دستگاه الکتریکی است (معمولا به شکل یک مدار ساده بدون محفظه می باشد) که به عنوان یک دستگاه واسطه میان یک میکروکنترل، یک منبع تغذیه یا باتری و موتور عمل می کند.

اگرچه میکروکنترل ها در رابطه با سرعت و جهت موتور ها تصمیم می گیرند، به علت خروجی کم (ولتاژ و جریان) نمی توان آنها را به صورت مستقیم بکار برد. موتورکنترل از سوی دیگر جریان مورد نیاز ولتاژ را فراهم می نماید اما نمی تواند تصمیم بگیرد که موتور با چه سرعتی باید بچرخد.

بنابراین میکروکنترل ها و موتور کنترل ها باید با همدیگر کار کرده تا بتوانند یک حرکت مناسب را برای موتو فراهم کنند. معمولا میکروکنترل می تواند موتور کنترل را در مورد چگونگی قدرت گرفتن موتور بر اساس روش های ارتباطی استاندارد و ساده  همچون UART یا PWM راهنمایی کند. همچنین برخی موتور کنترل ها می توانند به صورت دستی با ولتاژ آنالوگ (معمولا با یک پتانسیومتر ایجاد می شود) کنترل شوند.

اندازه فیزیکی و وزن یک موتور کنترل به طور قابل توجهی می تواند متفاوت باشد، از دستگاهی کوچکتر از نوک انگشتتان که برای کنترل ربات sumo استفاده می شود تا یک کنترل کننده بزرگ به وزن چند کیلوگرم. وزن و اندازه موتور کنترل ها حداقل تاثیر را بر ربات ها دارند تا زمانی که شما در مبحث رباتیک های کوچک و هواپیماهای بدون سرنشین باشید. اندازه موتور کنترل ها به حداکثر جریانی که میتوانند ارائه دهند بستگی دارد. زیاد بودن مقدار جریان بدان معنی است که باید از سیمی با قطر بیشتر استفاده کرد.

 

انواع موتور کنترل‌ها

از آنجا که انواع مختلفی از محرک ها وجود دارند (همانطور که در درس۳ مورد بحث قرار دادیم)، انواع مختلفی از موتور کنترل ها هم موجود هستند.

· موتور کنترل های DC همراه با جاروبک: با جاروبک موتور کنترل DC، موتور دنده های DC و بسیاری از محرک های خطی استفاده می شود.

· موتورکنترل های DC بدون جاروبک

· موتور کنترل های فرمان یار: برای موتورهای فرمان یار سرگرمی استفاده می شود.

· موتورکنترل های پله ای: همراه با موتور پله ای یک قطبی یا دو قطبی متصل به خود استفاده می شود.

 

انتخاب موتور کنترل

موتور کنترل ها را تنها می توان بعد از انتخاب موتور و محرک مناسب انتخاب کرد. همچنین جریان یک موتور به گشتاوری که می تواند تولید کند بازمی گردد. یک موتور DC کوچک، جریان زیادی را مصرف نمی کند، اما نمی تواند گشتاور بزرگی تولید کند. درحالی که یک موتور بزرگ می تواند گشتاور زیادی را تولید کند، اما برای انجام این کار نیاز به جریان بسیاری دارد.

 

موتور کنترل‌های DC:

۱٫ در نظر اول ولتاژ اسمی موتور می باشد. موتور کنترل های DC تمایل به ارائه طیف ولتاژ دارند. به عنوان مثال اگر موتور شما در ولتاژ ۳v شروع به کار میکند، شما نباید موتور کنترلی را انتخاب کنید که تنها بین ۶v تا ۹v می تواند موتور را کنترل کند. همین مسئله کمک می کند که برخی از موتور کنترل ها را از لیست خود حذف کنیم.

۲٫ هنگامی که شما طیف وسیعی از کنترل ها را که می توانند با تنظیم ولتاژ مناسب به موتور قدرت دهند، پیدا می کنید، مسئله بعدی این است که باید تداوم جریان کنترلر را تامین کرد. شما باید موتور کنترلی بیابید که جریان را برابر و یا بالاتر از مصرف جریان مداوم تحت بار الکتریکی تامین کند. آیا باید برای یک موتور ۳A، موتور کنترل ۵A را انتخاب کرد؟ موتور ها تنها مقدار جریانی را که نیاز دارند استفاده می کنند، از سوی دیگر یک موتور ۳A می تواند موتور کنترل ۵A را بسوزاند. بسیاری از تولید کنندگان موتور های Dc را به جایگاه جریان مجهز می کنند که به شما ایده روشنی از موتور کنترلی که نیاز دارید نمی دهد.

۳٫ روش کنترل، نکته مهم دیگری است. روش های کنترل شامل ولتاژ آنالوگ، ۱۲C، PWM، R/C، UART. اگر شما از یک میکروکنترل استفاده می کنید، بررسی کنید که چه نوعی از پین را در دسترس دارید و کدام یک از موتور ها مناسب برای انتخاب شما هستند. اگر میکروکنترل شما دارای پین ارتباطی سریالی است، شما می توانید یک موتور کنترلر سریالی را انتخاب کنید. برای PWM شما به احتمال زیاد به یک کانال PWM در موتور نیاز خواهی داشت.

۴٫ بررسی نهایی به صورت کاربردی می باشد: تنها در مقابل دو موتور کنترل. موتور کنترل دوگانه DC می تواند سرعت و جهت دو موتور کنترل DC را به طور مستقل کنترل کند و اغلب موجب صرفه جویی در پول و زمان شما می شود. نیازی نیست که موتور ها شبیه به هم باشند، هرچند برای یک ربات سیار درایو موتور ها باید در اکثر موارد مشابه باشند. شما باید موتور کنترل دوگانه خود را بر اساس یک موتور DC قدرتمند انتخاب کنید. توجه داشته باشید که موتور کنترل دوگانه تمایل دارد که تنها یک ورودی برق داشته باشد. پس اگر شما قصد دارید که از طرفی موتور را در ۶v و از طرف دیگر موتور را در ۱۲v کنترل کنید، این امر غیرممکن می باشد. در نظر داشته باشید که مقدار جریانی که ارائه می شود تقریبا همیشه در هر کانال موجود است.

 

موتور کنترل فرمان یار

از زمانی که موتورهای فرمان یار سرگرمی استاندارد به منظور استفاده از ولتاژهای خاص بکار می روند (برای افزایش بهره وری)، بیشتر در ۴٫۸v-6v عمل می کنند و مصرف جریان آن ها مشابه می باشد. این مراحل برای انتخاب تا حدودی ساده می باشند. با این حال شما ممکن است یک موتور فرمان یار را بیابید که در ۱۲v عمل کند. اگر موتور فرمان یار شما به صورت “استاندارد” در نظر گرفته نشده است، مهم است که شما به تحقیقات بیشتری در رابطه با موتورهای فرمان یار بپردازید.

همچنین بیشتر موتورهای فرمان یار سرگرمی از ورودی استاندارد فرمان یار R/C استفاده می کنند (سه سیم که متصل به زمین، ولتاژ و سیگنال هستند).

۱٫روش کنترل را انتخاب کنید. برخی از موتور کنترل های فرمان یار به شما این اجازه را می دهند که موقعیت فرمان یار را با استفاده از صفحه مدرج ، دکمه ها و سوئیچ به صورت دستی کنترل کنید در حالی که دیگران از فرمان های UART و یا وسایل دیگر برای برقراری ارتباط استفاده می کنند.

۲٫ مشخص کردن تعداد فرمان یارهایی که باید کنترل شوند. کنترلرهای فرمان یار می توانند بسیاری از فرمان یارها را کنترل کنند (معمولا ۸، ۱۶، ۳۲، ۶۴ و بالاتر). مطمئنا شما می توانید موتور کنترل فرمان یاری را انتخاب کنید که قادر باشد بیشتر از تعداد فرمان یارهایی که شما نیاز دارید را کنترل کند.

۳٫ همانند موتور کنترل های DC، درنطر گرفتن روش کنترل، مهم می باشد.

 

موتور کنترل پله‌ای

۱٫ موتوری که شما انتخاب کردید، قطبی است یا دوقطبی؟ انتخاب کردن نوع موتور کنترل پله ای بر این اساس است که هرچه تعداد رو به رشد باشد، قادر به کنترل کردن هر دونوع خواهند بود. تعداد هدایت کننده ها معمولا به نوع موتور بستگی دارد: اگر موتور داری ۴ هدایت کننده باشد، دوقطبی می باشد و در واقع باید ۶ هدایت کننده و یا بیشتر وجود داشته باشد تا تک قطبی شود.

۲٫ موتور کنترل طیف ولتاژ را انتخاب کنید تا بتوانید آن را با ولتاژ اسمی مطابقت دهید.

۳٫ دریابید که هر یک از سیم پیچ های موتور شما چه مقدار جریان نیاز دارند و چه مقدار از جریان را موتور کنترل پله ای می تواند تامین کند. اکثر تولیدکنندگان امپدانس (R) سیم پیچ ها را توسط قانون اهم (V=RI) بدست می آورند، اگر شما در پیدا کردن جریان سیم پیچ ها به مشکل برخوردید، می توانید از این قانون برای بدست آوردن جریان استفاده کنید.

۴٫ همانند موتور کنترل های DC، درنطر گرفتن روش کنترل، مهم می باشد.

 

محرک کنترل خطی

محرک های خطی در رابطه با روش کنترل دارای سه بخش اصلی می باشند: DC، R/C و بازخورد موقعیت.

اکثر محرک های خطی DC، از یک موتور DC گیربکس استفاده می کنند، پس معمولا استفاده از موتور کنترل DC مناسب است. با این حال برخی از محرک های خطی ورودی فرمان یار R/C را دارند، بنابراین می توان در اینگونه موارد از موتور کنترل فرمان یار استفاده کرد. یک کنترلر محرک خطی R/C باید در ولتاژی بالاتر از محدوده ولتاژ موتور کنترل فرمان یار عمل کند. محرک ممکن است شامل سیم های جداگانه ای برای ولتاژ تغذیه بیشتری که مورد نیاز است، باشد.

 

دیگر محرک‌ها

بسیاری از دستگاه های الکترومکانیکی مانند: سیم عضله ای، مارپیچ و یا حتی چراغ های قدرتمند، برای کنترل به موتور کنترل نیازمند هستند. در زیر برخی سوالات مطرخ شده است که بیان می کند آیا محرک شما یه موتور کنترل نیاز دارد یا نه.

نیازمند جریان بالا: هر دستگاهی که به جریان بیش از ۰٫۱A نیازمند است، به طور معمول باید از موتور کنترل استفاده کند.

نیازمند ولتاژ بالا: اگر محرک بالاتر از ولتاژ میکروکنترل (اغلب ۳٫۳v یا ۵v) عمل کند، معمولا نمی تواند به طور مستقیم به میکروکنترل متصل شود.

درباره نویسنده

اروند طباطبایی

بنیانگذار دیجی اسپارک: اولین مرجع تخصصی امبدد سیستم به زبان فارسی / کارشناس سئو و تولید محتوا

هرچه می آموزم میبینم که خیلی کم آموختم. در حال حاضر مدیریت تولید مقطع کارشناسی ارشد هستم. علاقه به رباتیک و تکنولوژی دارم. امیدوارم بتونم دانشی را که آموخته‌ام، به روش‌های مختلفی به کاربران علاقمند منتقل کنم.

تبادل نظر و رفع عیب با ثبت دیدگاه