电动电位器构建

描述

*有关构建过程、我遇到的问题等的所有详细信息，请参阅下面的视频。

理念

基本上，我希望能够使用微控制器控制电位器。有几个选项可以实现这一点。

• 数字电位器 IC。这里的问题是，除了数字控制之外，我还想要一个用户可以转动的物理旋钮。
• 现成的电动电位器。它们确实存在，但我只能以 1 的价值在库存中找到它们，这不是很有用。

我决定我需要想出自己的解决方案 - 将标准电位器连接到电机并旋转它。但同样，有一些考虑。

首先，控制电位器位置的最佳方法是什么？您可能首先会想到伺服，它可以工作，但同样，它并没有达到我想要的效果。当伺服器通电时，它总是试图保持一个位置，这意味着用户将无法违背伺服器的意愿转动旋钮。

当然，您可以连接一个开关电路以在伺服达到目标后禁用它。但是你有另一个问题。微控制器如何知道现在有人转动了电位器？默认情况下，伺服系统不提供有关其位置的反馈。

因此，考虑到这一切，我开始设计 - 将 2 个电位器连接到直流电机。一个可用于模拟电路，另一个可用作分压器，提供位置反馈。然后你坚持PID控制，瞧，你可以把罐子送到你想要的任何位置，你可以读取手动控制设置的位置。

机械设计

我决定使用齿轮来连接电机和两个电位器。我为每个锅使用了 42 个齿轮，为电机使用了 10 个齿轮。因此，电机大约旋转 4 圈等于电位器旋转 1 圈。事实证明，我选择的廉价电机很难转动这个负载（稍后会详细介绍），但事实证明，4:1 的比例是我能用我现有的零件得到的最好的。

现在，您可能在想 -等一下，没有办法将齿轮连接到电位计上。嗯，这是正确的。所以我不得不即兴发挥。我从电位器上取下底部外壳并粘上 10 齿齿轮，它恰好几乎完全适合锅底的塑料。然后我在金属外壳上切了一个孔，让这个齿轮穿过并放回原处。不过，这个齿轮不是用来转动东西的。它几乎没有穿过基地。相反，它提供了一个 2 毫米的孔来添加轴，这是您实际用于旋转的其他塑料齿轮的标准尺寸。

用两个罐子都这样做，然后将所有东西安装在一个盒子里，这样齿轮就可以互锁了。注意：我用它来将电机安装到外壳的侧面。我还制作了一个角支架，将其中一个锅安装在箱子内——如果外面有 2 个旋钮做同样的事情，用户会感到困惑！

接线

我使用 Sparkfun 电机驱动器双向驱动电机。见下图。

 

软件

在 git 存储库中找到代码。我编写了自己的 PID 库，您可以免费使用，尽管我知道人们喜欢使用其他可用的库。

我写了一个简单的程序来读取控制锅的位置。用户可以通过串口发送字符's'，当前位置将被保存。然后用户可以根据需要再次手动移动花盆。他们还可以发送字符“a”，然后锅将被电机移回保存的位置。一旦达到设定范围内，电机将停止并再次进行手动控制。

我提到电机很难转动这个负载。因此，我硬编码了转动电机所需的最小 PWM 值。当然，PID 控制器有时会计算出低于此最小值的值。这意味着我破坏了 PID 计算。因此，在这个系统中，一定量的过冲是不可避免的。我尝试进行一些机械更改，如下面的视频中所述，以克服这个问题，但我无法成功使用可用的部件。最后，我决定就我的目的而言，过冲不是什么大问题。

更新的机械设计

我发布这个项目已经有几个星期了，我决定重新审视它并改进设计。我记得那里已经有双联电位器了——两个电位器连接到一个轴上。使用其中之一消除了我最初设计的 1/3。我只需要一个双联锅和一个马达。

选了Bourns牌的锅，发现底部是一个六角孔。

 

所以我建模并 3D 打印了一块适合该孔的部件，并且它有自己的固定装置，可以插入一个 2mm 的轴来添加齿轮。