Motor sense escombretes de bricolatge amb giravolts fidget

Igual que la moda de Pokémon Go for of nowhere, els fidget spinners es van popularitzar i va esdevenir més tendència tenir un d’aquests girs entre els dits. Però, darrerament, la gent (inclòs jo) es va acabar avorrint d’això i, per tant, en aquest projecte ens permetem introduir un nou propòsit per a l’agent spinner construint un motor senzill amb Fidget Spinner. Amb aquest circuit podreu fer girar el giravolts per sempre amb l'ajut de la física bàsica i no us preocupeu de tenir-lo inactiu en algun racó de la vostra habitació. També aprendreu el bàsic de com funciona un motor de corrent continu sense escombretes, ja que el concepte que estem utilitzant aquí és el mateix que el que s’utilitza en els famosos motors BLDC. Sona prou interessant ??? Comencem…

Materials necessaris:

1. Fidget Spinner
2. Electroimant de 12V
3. Imants de neodimi
4. Adaptador de 12V CC
5. Regulador de voltatge 7805
6. 1N4007 Diodo
7. Resistències (1K i 10K)
8. LED
9. Sensor Hall (US1881)
10. Connexió de cables
11. Taula de pa
12. Disposició per subjectar el filador i l’electroimant

Com fer que Fidget Spinner giri de forma indefinida?

Aquest projecte és senzill i fàcil de construir si enteneu el concepte que hi ha darrere del seu funcionament, que parlarem ara. Per tant, com hem dit anteriorment, farem servir el mateix concepte que s’utilitza en els motors BLDC. Els motors BLDC són molt famosos i troben la seva aplicació vital en Drones, cures RC i principalment en vehicles elèctrics. Aquests motors utilitzen sensors de sala en lloc de raspalls normals, d’aquí el nom icònic de motor CC sense escombretes. No vull aprofundir en el seu funcionament, però aquí us explico breument sobre com funciona el motor BLDC. En el motor BLDC (tipus hub) l'estator realitzaria bobinatges que formen l'electroimant i el rotor tindrà imants permanents. Un sensor anomenat sensor de sala s’utilitza per detectar la polaritat de l’imant que és oposada a l’ electroimant i utilitzar aquesta informació per activar l’electroimant amb la mateixa polaritat. Com ja sabem, els pols es repel·leixen i, per tant, l’electroimant apartarà l’imant permanent fent que giri. Aquesta seqüència es repetirà i el sensor del vestíbul llegirà la polaritat dels imants i activarà l'electroimant de manera ordenada per mantenir el rotor girant.

Ara, arribant al nostre projecte de convertir un Fidget Spinner en motor sense escombretes. Aquí, el girador inquiet és el Rotor. Com que un filador normal no té cap imant, hauríem de fixar els imants al filador. Assegureu-vos que només utilitzeu imants de neodimi i també assegureu-vos que tots els imants cap amunt o del mateix pol. Podeu fer-ho utilitzant un altre imant, la meva filadora tenia una peça de metall al final i, per tant, era fàcil enganxar els imants i semblava a continuació. També he retirat la carcassa central per exposar el coixinet de boles.

El rotor ja està llest amb imants, a continuació necessitem un electroimant que es col·loqui directament sota el recorregut dels imants per poder repel·lar-los. El meu és un electroimant de 12V, alimenteu el vostre i acosteu-lo a tots els vostres imants per assegurar-vos que s’estan arruïnant. Ara hem de detectar quan l’imant es troba a la part superior de l’electroimant i activar-lo només llavors. Una vegada que l’imant s’arrossega, hauríem d’apagar l’electroimant perquè el giravoltes girés lliurement i tornés a engegar-lo quan experimenta uns imants de neodimi a sobre, i així obtindreu un giravolts que girarà per cada detecció. Aquesta detecció i activació es pot aconseguir utilitzant el circuit següent.

Diagrama del circuit i explicació:

A continuació es dóna el diagrama complet del circuit per al Fidget Spinner Motor Project, la responsabilitat de cada component del circuit s’explica més endavant.

Adaptador de 12V CC: la necessitat de 12V en aquest projecte és que l’Electroimant només funcioni amb 12V. També consumeix aproximadament 330 mA de corrent i, per tant, he triat un adaptador de 12 V 1A CC com a font d'alimentació.

Regulador de voltatge 7805: la font d’aquest projecte és de 12V, però necessitem un regulador de 5V per al sensor Hall i el mòdul L293D, per tant, fem servir un 7805 per convertir el 12V a 5V.

Controlador de motor L293D: Com es va dir anteriorment, hem d’encendre i apagar l’electroimant ràpidament en funció de la posició de l’imant en el filador. Normalment s’utilitza un L293D per accionar motors, però també es pot utilitzar a la nostra aplicació per accionar l’electroimant. Pren entrada del sensor de sala i, en funció d’aquesta entrada, activa o apaga l’electroimant. Utilitzarem només un electroimant i, per tant, l’altra secció queda lliure.

Sensor Hall: el sensor Hall s’utilitza per comprovar si l’imant es troba directament a la part superior de l’electroimant, només si hi és, activarà l’electroimant mitjançant L293D; en cas contrari, l’electroimant es mantindrà apagat. Obteniu més informació sobre el sensor Hall i la seva interfície amb Arduino.

Resistència 10k: la resistència 10K s’utilitza per tirar el pin de sortida del sensor Hall de manera elevada, aquesta resistència és obligatòria, en cas contrari, el pin de sortida del sensor es quedarà flotant.

Resistència 1K i LED: la resistència en combinació amb LED s’utilitza per indicar si el sensor de sala està detectant o no l’imant. Si es detecta un imant, el LED s’apagarà si no es mantindrà encès. Podeu comprovar-ho funcionant al vídeo següent.

Díode: el díode és només un díode de roda lliure que protegeix el L293D del corrent invers de l’electroimant a causa de la seva naturalesa inductiva. És opcional utilitzar-lo si el proveu poc temps.

Condensadors (C1 i C2): els condensadors C1 i C2 són condensadors suavitzants que permetran que només circuli CC pur a través d’ell, ja que permetran que el corrent altern passi per terra. Aquests condensadors també són opcionals.

Un cop hàgiu acabat el circuit del sensor, col·loqueu-lo una mica per sobre de l’electroimant i, a continuació, col·loqueu el girador sobre l’electroimant mantenint un espai d’aire mínim. He utilitzat un cargol i una rosca roscats per fer la disposició necessària i podeu utilitzar el vostre propi mètode. El meu té un aspecte semblant a continuació.

Fem girar el filador Fidget:

Una vegada que estigueu llest amb el circuit i hàgiu disposat la filadora tal com es mostra a sobre del seu temps per veure el vostre filador fidget com BLCD Motor. Simplement doneu una volta a la filadora i la girareu per sempre, tal com es mostra al vídeo següent.

Si no funciona com s'esperava, utilitzeu el LED del circuit per comprovar si el sensor de sala funciona i comproveu si l'electroimant està activat i desactivat correctament. Assegureu-vos també que el costat dret del sensor del vestíbul estigui cap amunt i que els imants tinguin la mateixa polaritat que la descrita anteriorment. La velocitat de la filadora depèn de la posició del sensor de sala i de la distància de la bretxa. Podeu experimentar amb el sensor de sala i comprovar en quina posició obteniu la màxima velocitat.

Espero que hagueu entès el projecte i us hagi agradat construir alguna cosa similar. Si teniu algun problema per obtenir aquest treball, utilitzeu la secció de comentaris per publicar el vostre problema o utilitzeu el fòrum per obtenir més ajuda tècnica. Seguiu creatius i ens trobarem en el proper projecte, fins aleshores feliç girant.