如何使用Arduino在正向和反向泵送中控制蠕动泵

步骤1：背景

如果您已经知道所有这些东西或只是不在乎，请跳至下一部分。

对于其他。..

反电动势：当您突然停止在任何螺线管（继电器，电动机，泵，电磁体，电感器或其他任何东西）中流动的电流时（其中带有线圈），磁场将崩溃并产生相反的电流（方向错误），其电压是原始电压的许多倍。尽管电压尖峰的持续时间很短，但很可能会炸掉任何IC。

通常，在没有反电动势的某种保护的情况下，切勿将任何电路直接连接到任何电感负载。您可以在这里找到更详细的说明。

飞轮二极管：避免由反电动势引起的损坏的一种技术是使用飞轮二极管，它将使脉冲从您的IC分流（返回到线圈）

实际上，您不能将飞轮二极管与蠕动泵一起使用，因为有人必须将二极管反向，这取决于是将泵用于正向泵还是反向泵。

您也许可以使用MOV（金属氧化物压敏电阻）代替飞轮二极管，但是说实话，我没有任何测试，我只是在开始编写本文后才想到的。..

如果我能得到其中的一些，我会做一些测试，然后发布和更新。如果有的话，尝试一下并分享您的结果！

蠕动泵：像您的肠子一样工作，挤压管子将东西取出。但是，与您的肠道不同的是，当您反转极性（将泵上的正极和负极连接颠倒）时，它们中的大多数将简单地反向工作，因此您可以使用同一泵填充或清空容器。在插入之前（最好在购买之前！），请务必先检查其特性。同样，某些泵可能会或可能不会被“干式泵送”破坏（用于泵送空管）。

电流消耗：也称为浪涌电流，上电浪涌等。这就是为什么要对泵使用基于PWM的控制的另一个原因。每个电动机都不喜欢两件事：启动和停转。当他们这样做时，他们将汲取的电流主要限于（很小的）内部电阻。

避免反电动势：

更多电流的突然变化（如果您突然“拔下插头”），您的反电动势将更加严重（现在对此有一个限制，但是对于您的珍贵IC而言，它太高了……）

秘密在于缓慢地减小/增大电流。

在这里缓慢地意味着几毫秒而不是几分钟。..

现在，如果您有一个Arduino是使用2个PWM引脚来缓慢增加和减少线圈中的能量，从而避免了反电动势问题，因为我们没有突然切断电源（实际上总会有一些反电动势，但这它在IC公差范围内的方式）。顺便说一下，这是给电源变压器或超级电容器充电或断电的好方法，因为这些小东西渴求电流，并且表现得像短路一样。但是，这是一个完全不同的故事（和 Instructable ）。我只是把它扔在这里来逗您的智慧。

现在，由于一些出色的教程已经在等您，我将不再开始解释PWM的所有工作原理。

步骤2：获取资料。..

该项目只需要几个基本部分。..

硬件

1- Arduino

我使用了Arduino UNO R3（但您可能可以使用其中任何一个。..只要2个PWM引脚空闲并且可以输出5V）

2- TA7291P

这是一个0- 20V 1A（峰值2A）桥驱动器。它很便宜。我使用了通孔10引脚版本。在我当地的电子剩余处可用，价格为3.98美元加元，但在Digikey处接近2美元。..

数据表：TA7291P

与Digikey链接：部件号TA7291PO-ND

3- 12V蠕动泵

我选择Adafruit的12V蠕动泵的原因有两个：

1-我真的需要蠕动泵

2-仅消耗300-400mA

它并不便宜，但可以像宣传的那样工作。您可能可以在Ebay上花更少的钱。..只是不要在这里使用任何重型12V泵。..记住，您的电桥的额定电流为1A 。..

4- LED （您选择的颜色）

完全可选。..仅用于调试。绝对没有其他用途，如果要减少能源消耗，请删除它。您还可以使用Arduino上已经存在的LED 。..

5-电阻

如果使用外部LED，则必须使用电阻。值并不重要，只要确保LED不会流过20mA以上的电流即可。我使用了330欧姆电阻。

6-一堆电线

用于连接所有东西。..

7- 12V电池

8- USB电缆，用于上传草图并为Arduino供电

9-显然，

软件

1- Arduino IDE

我是假设它已经安装，正在运行，并且您知道如何上传草图。..如果没有，请直接访问www.arduino.cc，您将获得一些很棒的教程！

步骤3：连接所有东西。..

在面包板上，将TA7291P放在任何方便的位置。

根据以下说明进行连接：

Arduino GND（任意一个）到TA7291P引脚1 和 12V GND

Arduino（+）5V至TA7291P引脚7（Vcc）

Arduino D5至TA7291P引脚5（IN1）

Arduino D6至TA7291P引脚6（ IN2）

Arduino D13到R1（如果使用了可选的外部LED）

R1到LED的（+）脚

（-）LED的脚到GND

TA7291P引脚2（OUT1）到泵的（+）端子

TA7291P引脚4（Vref）和引脚8（Vs）到（+）12V

TA7291P针10（OUT2）至泵的（-）端子

TA7291P针3和9 未使用

步骤4：上传草图。..

这是一个（非常）基本的草图，用于测试您的泵。没有库，没有什么复杂的代码是不言自明的，只需阅读注释即可。

您应该得到的是一个启动的泵，以最大速度保持十秒钟，然后减速至完全停止，然后反转泵送动作以泵回流体。

如果安装了可选的LED，您将看到它增加/减小其光度，从而遮盖了泵的速度。

第5步：最终。..要散热还是不散热。..这是个问题！

我最大的担忧更多与为泵供电几分钟甚至几小时的热效应有关。对于100ml/min的泵送速度，我实际上需要为我的项目一次（最长的几个小时，在最坏的情况下，通常是隔天一次）供电长达10-15分钟。不使用它们时，泵和桥都将有足够的时间冷却至室温。

由于泵可以连续使用，因此10-15分钟不是问题，但这确实是您必须检查的内容，尤其是对于继电器，螺线管和泵！真正的问题是TA7291P发热。..

根据数据表，我使用的P版本在室温（25摄氏度）下的功耗为12.5W。现在，这称为实验室条件，它依赖于一个有趣的概念，即无限散热片。它不会以任何方式反映现实生活，在该环境中环境温度，湿度，空气流通，明确的散热能力，月相等等都会影响您的电路。但是，由于我们的泵仅消耗300-400 mA，因此我们就坐在这里舒适区域的中间，距离最大1 A远。但是，根据数据表，当不使用散热器使用电桥时，功耗会降至2.5 W以下（仅200 mA），但是并没有说明是否用于爆裂（少于1分钟），使用时间短（1-5分钟）或长期（超过一个小时）。安全的设计将增加一个散热器。但是我想知道是否可以不用一个。

当我得到两个TA7291P时，不带散热器测试一个就值得一试。..由于绝对工作温度为75摄氏度，我决定将测试推至最高65度，并在两次实验之间完全冷却。

很容易修改草图以使泵工作更长的时间。使用红外测温仪（顺便说一句，它是一个不错的小工具，将其放在生日礼物的愿望清单上！），我能够验证在18.5摄氏度的环境中且仅在自然对流情况下没有散热器的情况（ （无风扇）在抽25摄氏度的水10分钟后，桥梁的温度将保持在20摄氏度以下。这使您对实际性能有所了解，但是这些数字可能会根据您当地的温度而变化，并且如果将桥封闭在外壳中，则会减少自然对流。

这是《在两个不同的实验中，电桥的强度》温度与时间。

对我而言，最后似乎没有必要添加散热器。时间会证明我是否正确。我会及时通知您！

顺便说一句，不，该图没有被错误地逆转。在两个实验中，温度似乎都在缓慢下降。这没有任何意义，但是由于它在红外温度计的误差范围内，因此我将其视作噪音，直到我有更多的时间进行调查为止！

步骤6：哪里会出问题？

常见错误（至少我犯了这些错误）。..

1-您必须将Arduino GND连接到PIN的1您的桥接器 AND 和12V电池GND。

2- 不要同时增加PIN 5和PIN 6的值。应该保持在0。否则，就好像在推动泵上的制动器一样。查看数据表第3页上的表FUNCTION。

3-桥接器上的PIN 2（OUT1）进入泵的（+）端子，而PIN 10（OUT2）进入（-）负极端子。 不要将第二个泵端子连接到GND ！但是，您可以切换端子。至少对于我测试的型号，泵将反向工作。

4- 请勿使用飞轮二极管，除非您不使用反向泵。当将泵切换为反向泵时，使用一个会造成短路。这就是为什么您要使用PWM引脚缓慢增加/减少电流以减少反电动势的负面影响。

5- 不要突然拔出插头。这样做会创建一个反电动势，它可能会炸掉您的电桥和/或Arduino。始终使泵完全停止（PIN 5和PIN 6 LOW，而不是HIGH，这是完全制动！）。这就是为什么我在草图中插入了一个暂停，以便您可以在这段时间内插入或拔出所有内容的原因。