電動(dòng)電位器構(gòu)建

描述

*有關(guān)構(gòu)建過程、我遇到的問題等的所有詳細(xì)信息，請參閱下面的視頻。

理念

基本上，我希望能夠使用微控制器控制電位器。有幾個(gè)選項(xiàng)可以實(shí)現(xiàn)這一點(diǎn)。

• 數(shù)字電位器 IC。這里的問題是，除了數(shù)字控制之外，我還想要一個(gè)用戶可以轉(zhuǎn)動(dòng)的物理旋鈕。
• 現(xiàn)成的電動(dòng)電位器。它們確實(shí)存在，但我只能以 1 的價(jià)值在庫存中找到它們，這不是很有用。

我決定我需要想出自己的解決方案 - 將標(biāo)準(zhǔn)電位器連接到電機(jī)并旋轉(zhuǎn)它。但同樣，有一些考慮。

首先，控制電位器位置的最佳方法是什么？您可能首先會想到伺服，它可以工作，但同樣，它并沒有達(dá)到我想要的效果。當(dāng)伺服器通電時(shí)，它總是試圖保持一個(gè)位置，這意味著用戶將無法違背伺服器的意愿轉(zhuǎn)動(dòng)旋鈕。

當(dāng)然，您可以連接一個(gè)開關(guān)電路以在伺服達(dá)到目標(biāo)后禁用它。但是你有另一個(gè)問題。微控制器如何知道現(xiàn)在有人轉(zhuǎn)動(dòng)了電位器？默認(rèn)情況下，伺服系統(tǒng)不提供有關(guān)其位置的反饋。

因此，考慮到這一切，我開始設(shè)計(jì) - 將 2 個(gè)電位器連接到直流電機(jī)。一個(gè)可用于模擬電路，另一個(gè)可用作分壓器，提供位置反饋。然后你堅(jiān)持PID控制，瞧，你可以把罐子送到你想要的任何位置，你可以讀取手動(dòng)控制設(shè)置的位置。

機(jī)械設(shè)計(jì)

我決定使用齒輪來連接電機(jī)和兩個(gè)電位器。我為每個(gè)鍋使用了 42 個(gè)齒輪，為電機(jī)使用了 10 個(gè)齒輪。因此，電機(jī)大約旋轉(zhuǎn) 4 圈等于電位器旋轉(zhuǎn) 1 圈。事實(shí)證明，我選擇的廉價(jià)電機(jī)很難轉(zhuǎn)動(dòng)這個(gè)負(fù)載（稍后會詳細(xì)介紹），但事實(shí)證明，4:1 的比例是我能用我現(xiàn)有的零件得到的最好的。

現(xiàn)在，您可能在想 -等一下，沒有辦法將齒輪連接到電位計(jì)上。嗯，這是正確的。所以我不得不即興發(fā)揮。我從電位器上取下底部外殼并粘上 10 齒齒輪，它恰好幾乎完全適合鍋底的塑料。然后我在金屬外殼上切了一個(gè)孔，讓這個(gè)齒輪穿過并放回原處。不過，這個(gè)齒輪不是用來轉(zhuǎn)動(dòng)?xùn)|西的。它幾乎沒有穿過基地。相反，它提供了一個(gè) 2 毫米的孔來添加軸，這是您實(shí)際用于旋轉(zhuǎn)的其他塑料齒輪的標(biāo)準(zhǔn)尺寸。

用兩個(gè)罐子都這樣做，然后將所有東西安裝在一個(gè)盒子里，這樣齒輪就可以互鎖了。注意：我用它來將電機(jī)安裝到外殼的側(cè)面。我還制作了一個(gè)角支架，將其中一個(gè)鍋安裝在箱子內(nèi)——如果外面有 2 個(gè)旋鈕做同樣的事情，用戶會感到困惑！

接線

我使用 Sparkfun 電機(jī)驅(qū)動(dòng)器雙向驅(qū)動(dòng)電機(jī)。見下圖。

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軟件

在 git 存儲庫中找到代碼。我編寫了自己的 PID 庫，您可以免費(fèi)使用，盡管我知道人們喜歡使用其他可用的庫。

我寫了一個(gè)簡單的程序來讀取控制鍋的位置。用戶可以通過串口發(fā)送字符's'，當(dāng)前位置將被保存。然后用戶可以根據(jù)需要再次手動(dòng)移動(dòng)花盆。他們還可以發(fā)送字符“a”，然后鍋將被電機(jī)移回保存的位置。一旦達(dá)到設(shè)定范圍內(nèi)，電機(jī)將停止并再次進(jìn)行手動(dòng)控制。

我提到電機(jī)很難轉(zhuǎn)動(dòng)這個(gè)負(fù)載。因此，我硬編碼了轉(zhuǎn)動(dòng)電機(jī)所需的最小 PWM 值。當(dāng)然，PID 控制器有時(shí)會計(jì)算出低于此最小值的值。這意味著我破壞了 PID 計(jì)算。因此，在這個(gè)系統(tǒng)中，一定量的過沖是不可避免的。我嘗試進(jìn)行一些機(jī)械更改，如下面的視頻中所述，以克服這個(gè)問題，但我無法成功使用可用的部件。最后，我決定就我的目的而言，過沖不是什么大問題。

更新的機(jī)械設(shè)計(jì)

我發(fā)布這個(gè)項(xiàng)目已經(jīng)有幾個(gè)星期了，我決定重新審視它并改進(jìn)設(shè)計(jì)。我記得那里已經(jīng)有雙聯(lián)電位器了——兩個(gè)電位器連接到一個(gè)軸上。使用其中之一消除了我最初設(shè)計(jì)的 1/3。我只需要一個(gè)雙聯(lián)鍋和一個(gè)馬達(dá)。

選了Bourns牌的鍋，發(fā)現(xiàn)底部是一個(gè)六角孔。

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所以我建模并 3D 打印了一塊適合該孔的部件，并且它有自己的固定裝置，可以插入一個(gè) 2mm 的軸來添加齒輪。

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