Учитывая ваши пожелания и еще один очень не маловажный фактор, заключающийся в широком распространении шаговых двигателей и возможность их свободного приобретения, включая барахолки и места для мусора, я решил разработать автомат для переворачивания яиц с использованием данного двигателя.
Я уже писал об автомате для переворачивания яиц в инкубаторе в статье «Автоматика для инкубатора», но в ней речь шла об автомате, в котором использовался двигатель постоянного тока Д-5тр. Применение этого двигателя делает необходимым использование редуктора, что намного усложняет конструкцию. Готовые редукторы стоят не так уж и дешево. Применение шаговых двигателей, имеющих малую скорость вращения и достаточный крутящий момент на валу, позволяет достаточно просто преобразовать вращательное движение в возвратно-поступательное. Ниже показана схема кинематики устройства поворота лотков. На стенке инкубатора бирюзового цвета, на оси 2 может двигаться платформа 1, на которой закреплен шаговый двигатель 3. К валу двигателя крепится длинный винт 4 с резьбой М6, которая имеет шаг 1мм. Таким образом, при скорости вращения винта 1 оборот в секунду, линейное перемещение будет равно 1 мм. Длина винта 160мм. По этому винту линейно двигается резьбовая втулка 5, которая припаяна к трубке 6, в данном случае медной трубке. Трубка через ось 7 соединена с рычагом 8, который в свою очередь жестко соединен с осью поворота лотков 9.
Таким образом, при вращении двигателем винта 4, например, по часовой стрелке, винтовая втулка начнет накручиваться на него, что в свою очередь заставит двигаться вправо рычаг 8. Поступательное движение рычага 8 переходит во вращательное движение оси 9, на которой закреплен лоток с яйцами. В программу микроконтроллера заложено 150 оборотов вращения вала двигателя. Таким образом, длина перемещения резьбовой втулки L будет равна 150мм. Для того чтобы лотки поворачивались на 90 градусов, расстояние между центрами осей 7 и 9 рычага 8 – R, должно быть равно:
R = L/1,4142 ≈ 106 мм.
Таким образом, при таких данных время поворота лотка с яйцами из одного положения в другое будет составлять 150 секунд или 2,5 мин. Я думаю яйцам спешить некуда.
Основой схемы управления двигателем является дешевый микроконтроллер PIC12F675. В качестве ключей переключения обмоток шагового двигателя используются составные транзисторы КТ829А. Но лучше использовать полевые транзисторы с n каналом, например, IRLR2905, VDSS = 55V Rds (on) = 0.027Ω Id = 42A. Эти транзисторы адаптированы к уровням управления ТТЛ логики. В качестве демпфирующих диодов можно так же применить КД221 с любой буквой. Схема включения обмоток двигателя показана на рисунке 1. Марку двигателя я не знаю, его вид можно посмотреть на фото.
На фото показана и собранная печатная плата. Правда на плате вместо микросхемы стабилизатора 78L05, стоит микросхема LM7805, за неимением первой. После подачи на схему напряжения питания начинает моргать индикаторный светодиод HL1. Время свечения светодиода и паузы примерно равно одной секунде. Начинается отсчет двухчасового промежутка времени. За тридцать секунд до конца этого промежутка светодиод начинает светиться постоянно, извещая о том, что скоро начнется движение лотка. Введение в схему светодиода, чисто психологический ход. Без его моргания создается впечатление, что все система находится в зависшем состоянии. Для большей наглядности можно в схему ввести еще один светодиод, индицирующий присутствие напряжения питания схемы. Для принудительного поворота лотка в схему введена кнопка SB1. При нажатии на кнопку программа контроллера дает команду двигателю на совершение 75 оборотов, это соответствует горизонтальному положению лотка, при этом светодиод прекращает моргание. В этом состоянии программа не контролирует двухчасовой промежуток времени и лотки, находящиеся в горизонтальном положении могут находиться сколь угодно долго. При повторном нажатии на кнопку лоток продолжит перемещение в том же направлении до соответствующего крайнего положения. С этого момента начнется следующий отсчет двух часов. Начнет моргать светодиод. Есть один нюанс, когда лотки находятся в горизонтальном положении, программа не обнуляет вывода контроллера соответствующие базовым цепям. Вследствие этого через некоторые транзисторы может протекать ток, что ведет к их небольшому нагреву. Поэтому, когда поворот лотка становиться не нужен, его ставят в среднее положение, а блок управления лучше выключить. Для отсчета временных интервалов в программе использован TMR0, это упрощает программу, но увеличивает неточность временных интервалов. Поэтому два часа – это примерно два часа, через которые будет двигаться лоток в ту и другую сторону. И еще, не каждый шаговый двигатель, имеющий такую схему обмоток, будет работать по данному алгоритму, заложенному в программу контроллера.
Скачать “Скачать проект” Avtomat_dly_incub_na_shagovom_dvig.rar – Загружено 1 раз – 171 KB
Просмотров:5 171
www.kondratev-v.ru
В этой статье приводится электрическая схема контроля трехфазным двигателем произвольной мощности, подключенным в однофазную сеть. Она может быть использована в инкубаторах частных хозяйств с закладкой яиц от пятисот штук (инкубатор из холодильника) до пятьдесят тысяч штук (промышленные инкубаторы марки «Универсал»).
Эта электрическая схема у автора проработала без поломок одиннадцать лет в инкубаторе, сделанным из холодильника. Электрическая схема (рис. 1.5) состоит из генератора и делителей частоты на микросхемах DD2, DD4, DD5, формирователя включения двигателей на микросхемах DD6.1, DD1.1 — DD1.4, DD3.6, интегрирующей цепочки R4C3, ключей на транзисторах VT1, VT2, электрореле К1, К2 и силового блока на электрореле К3, К4 (рис. 1.6).
рис.1.5
Сигнализация состояния лотков (верх, низ) обеспечивается светодиодами НL1, НL2. Делитель и генератор делитель частоты до минутных сигналов изготовлен на микросхеме DD2 (К176ИЕ12). Для деления до одного часа применяется делитель на 60 в микросхеме DD4 (К176ИЕ12). Триггера на DD5 (К561ТМ2) исполняют деление периода до 2, 4 часов.
Переключателем SA3 избирают нужное время, в течении которого будут поворачиваться лотки, от 4 часов до полной остановки. На выходах 1, 2 триггера DD6.1 избранный интервал времени преобразуется в длительность импульса. Передние фронты этих импульсов, сквозь электрические схемы совпадения DD1.1 — DD1.3 подключают двигатель поворота лотков.
Передний фронт сигнала с вывода 1 триггера DD6.1 вкл реверс двигателя, сквозь электрические схемы совпадения DD7.4, DD7.2. Элементы DD4.1, DD3.6 необходимы для переключения порядка работы «ручной — автоматический» и установки лотков в горизонтальное положение «центр». Для активации режима реверса двигателя раньше, чем случится подключение вращения двигателя, предназначена интегрирующая цепочка R4, С3, VD1.
Момент задержки включения двигателя, при указанных на схеме номиналах, составляет примерно 10 мс. Это момент может изменяться в зависимости от порога срабатывания примененной микросхемы. Сигналы управления сквозь транзисторные ключи VT1, VT2 включают электрореле пуска двигателя К2 и электрореле реверса Kl. При включении напряж. Uпит. на одном из выходов триггера DD6.1 появится высокий потенциал, допустим это контакт 1. Если концевой выключатель SFЗ не замкнут, то на выходе элемента DD1.3 будет высокое напряжение и активируются электрореле Kl, К2.
При следующем переключении триггера DD6.1 электрореле реверса Kl не включается, поскольку на ввод микросхемы DD7.4 будет подан запрещающий нулевой уровень. Слаботочные электрореле Kl, К2 включаются быстро лишь на момент поворота лотков, поскольку при активации концевых выключателей SF2 или SFЗ на выходе микросхемы DD1.3 появится запрещающий нулевой уровень. Индикация состояния выводов 1, 2 DD6.1 выполнена инверторами DD3.4, DD3.5 и светодиодами НL.1, НL.2. Подпись «верх» и «низ» указывают на положение переднего края лотка и являются условными, так как направление вращением двигателя несложно поменять подходящим включением его обмоток. Электрическая схема силового модуля показана на рис. 1.6.
Попеременное подключение электрореле KЗ, К4 выполняют коммутацию обмоток двигателя и, следовательно, управляет направлением вращения ротора. Так как электрореле Kl (если нужно) срабатывает раньше чем электрореле К2, то и подключение двигателя выводами К2.1 случится после выбора выводами Kl.l соответствующего электрореле КЗ или К4. Кнопки SA4, SA5, SA6 дублируют выводы К2.1, Кl.l и определены для ручного выбора положения лотков. Кнопку SA4 устанавливают между кнопками SA5 и SA6 для удобства одновременного нажатия двух кнопок. рекомендуется под верхней кнопкой написать «верх».
Передвижение лотков в ручном режиме осуществляют при выключенном авторежиме переключателем SA2. Величина фазосдвигающей емкости С6 зависит от типа включения двигателя (звезда, треугольник) и его мощности. Для двигателя, подключенного:
по схеме «звезда» — С = 2800I/U,
по схеме «треугольник» — С = 48001/U,
где I = Р/1,73Uhcosj,
Р паспортная мощность двигателя в Вт,
cos j — коэффициент мощности,
h — КПД,
U — сетевое напряжение в вольтах.
Печатная плата со стороны проводников показана на рис. 1.7, а со стороны установки радиоэлементов — на рис. 1.8. Электрореле К3, К4 и емкость С6 располагают в непосредственной близости от двигателя. В приборе применены переключатели SA1, SA2 марки П2К с независимой фиксацией, SA3 — марки ПГ26П2Н.
Концевые выключатели SF1 — SF3типа МП1105, электрореле К1, К2 — РЭС49 паспорт РФ4.569.426. Электрореле К3, К4 возможно использовать любой марки на переменное напряжение 220 В.
Трехфазный двигатель М1 с редуктором возможно использовать любой с необходимой мощностью на валу для поворота лотков. Для расчета следует брать массу одного куриного яйца примерно равным 70 гр, утиного и индейки — 80 гр, гусиного — 190 гр. В данной конструкции использован двигатель марки ФТТ — 0,08/4, мощностью 80 Вт. Электрическая схема силового узла для однофазного двигателя показана на рис. 1.9.
Номиналы фазосдвигающей цепочки R1, С1 для каждого двигателя свои и, обычно, пишуться в паспорте двигателя (см. шильдик на двигателе).
Концевые выключатели размещают вокруг оси вращения лотков под определенным углом. На оси крепят втулку с резьбой М8, в которую накручен болт, замыкающий концевые выключатели.
fornk.ru
Здравствуйте. Наконец-то закончил работу с механизмом переворота лотков с яйцами для инкубатора. Все обязанности по управлению двигателем данного устройства, формированием временных интервалов возложены на микроконтроллер DD1 PIC12F675. В качестве исполнительного устройства применен готовый редуктор с двигателем Д5-ТР. Схема подключения обмоток этого двигателя рассмотрена в статье «Коллекторный двигатель постоянного тока Д5-ТР». Схема блока управления механизмом переворота показана на рисунке 1.
Это полностью законченный независимый блок, что позволяет его использование в любых конструкциях инкубаторов, в моем случае он предназначен для работы инкубатора, питающегося от напряжения 12В, что дает возможность во внештатных ситуациях использовать для питания инкубатора автомобильный аккумулятор. Схема работает следующим образом. При первом включении, даже если лоток находится в промежуточном положении, программа определит, что ни один из концевых контактов не разомкнут (концевые контакты в данной схеме работают на размыкание) и переведет лоток в положение соответствующее разомкнутому контакту SA1. При этом сразу же начинается отсчет временного интервала в два часа. У некоторых посетителей сразу возникнет вопрос, почему именно два. Потому, что ничего конкретного по этому промежутку времени я нигде не нашел. Около моего места жительства есть ферма по разведению куриц, индюшек, перепелов, гусей, уток и цесарок. Интересовался у птицевода данного предприятия по данному вопросу, он сказал, что каких-то определенных и жестких временных границ нет. Короче два и все. По истечению двух часов контроллер даст команду, и двигатель переместит лоток с яйцами в другое положение, когда разомкнется концевик SA2. Лоток можно перевести в противоположное положение с помощью кнопки SB1. При этом сбрасываются все данные счетчиков времени в программе контроллера, и начинается новый отсчет времени. В схему введен индикаторный светодиод HL2, который начинает светиться за тридцать секунд до начала движения лотка. Светодиод HL1 индицирует присутствие напряжение 5В. Концевые контакты SB2 и SB3, это дополнительные дублирующие контакты, обесточивающие весь блок в случае сбоя программы или возникновения неисправности в схеме. Это особенно актуально, если соединение лотка и редуктора жесткое, а двигатель мощный. В качестве концевых контактов можно применить оптотранзисторы, а дублирующие контакты можно вообще удалить из схемы, если для питания данного устройства применить блок питания с триггерной защитой от превышения тока нагрузки. Напряжение питания двигателя Д5-ТР равно 24… 27 В, но в данном случае для поворота одного лотка и имеющегося двойного червячного редуктора, для питания хватает и 12В. При необходимости напряжение можно увеличить с помощью DC-DC преобразователя. Схему и описание такого преобразователя можно посмотреть в статье «Импульсный повышающий стабилизатор на 24В». Это типовая схема повышающего стабилизатора напряжения, взятая из документации на микросхему UC3843. Внешний вид устройства показан на фото 1.
Все детали, кроме контактов SA1,SA2, конденсаторов С6, С7 и диодов VD1, VD2 , установлены на печатной плате, рисунок, которой ниже. Диоды 1N4002 или наши КД208.
Вот вроде и все, что не понятно пишите. К.В.Ю.
Скачать “Скачать файл прошивки” Avtomatika_dly_incubatora.rar – Загружено 347 раз – 153 KB
Просмотров:6 987
www.kondratev-v.ru
