انکودر چرخشی ارزون با سنسور هال و آهنربا

+4

واسه شروع، یه دیسک لازم داریم که آهنرباهای 3 میلی‌متری رو روی پولی نگه داره. یه پایه هم برای نصب سنسورهای هال می‌خوایم. پس اول ابعاد پولی و سنسورها رو دقیق اندازه می‌گیریم تا همه‌چیز فیکس بشه.

من فایل‌های آماده پرینت رو واست گذاشتم، ولی اگه دوست داری خودت همه‌چیز رو از صفر طراحی کنی، نرم‌افزار Fusion 360 رو باز کن. طراحیش خیلی ساده‌ست و تو چند تا قدم کوتاه انجام می‌شه: مراحل طراحی دیسک نگهدارنده:

1. یه اسکچ جدید تو نرم‌افزار باز کن و دو تا دایره با قطرهای 45 و 60 میلی‌متر بکش.
2. دایره بیرونی رو انتخاب کن و با ابزار اکسترود (Extrude)، بهش ضخامت 3 میلی‌متر بده.
3. روی سطح بالایی دیسک یه اسکچ جدید باز کن و یه دایره به قطر 52٫5 میلی‌متر بکش.
4. روی خط همین دایره، یه دایره کوچیک 3 میلی‌متری بکش (اینجا جای آهنرباست).
5. با ابزار Circular Pattern، این دایره 3 میلی‌متری رو انتخاب کن و 20 تا ازش دور تا دور دیسک بساز (نقطه مرکز دیسک رو به عنوان مرکز الگو در نظر بگیر).
6. حالا دایره 52٫5 میلی‌متری رو پاک کن و بقیه صفحه رو 3 میلی‌متر اکسترود کن تا جای آهنرباها خالی بمونه.
7. روی مدلی که ساختی کلیک راست کن و با انتخاب Save as Mesh، فایلت رو با فرمت STL یا 3MF برای پرینت سه‌بعدی ذخیره کن.

به همین راحتی می‌تونی ایده‌هات رو تو فیوژن 360 به واقعیت تبدیل کنی و قطعه‌ای بسازی که دقیقا به پولی خودت بخوره.

بعد از اینکه دیسک رو پرینت گرفتی، باید 20 تا آهنربا رو داخل سوراخ‌های 3 میلی‌متری جا بزنی. نکته خیلی مهم اینه که قطب‌های آهنرباها رو باید یکی‌درمیون (شمال و جنوب) بذاری. واسه جا زدن راحت‌ترشون می‌تونی از یه انبردست یا گیره کمک بگیری. وقتی همه آهنرباها محکم سر جاشون نشستن، دیسک رو روی پولی سوار کن.

تو این مرحله باید سنسورهای اثر هال رو تو ارتفاع و جای مناسب روی یه پایه نگهدارنده فیکس کنی. واسه اینکه سنسورها بدون خطا کار کنن، حتما به این دو تا نکته دقت کن:

1. فاصله سنسور تا آهنرباها باید جوری باشه که سنسور بتونه با دقت کامل تغییرات میدان مغناطیسی رو بخونه و خروجی رو درست قطع و وصل کنه.
2. دو تا سنسور باید طوری کنار هم باشن که موقع چرخیدن دیسک، روشن و خاموش شدنشون با هم یه فاصله زمانی (تأخیر) داشته باشه؛ این تأخیر واسه تشخیص جهت چرخش واجبه.

حالا پایه‌های سنسورها رو به شکل L یا Z خم کن و اونا رو روی پایه محکم کن (من با آب کردن یکم فیلامنت PLA ثابتمشون کردم، ولی چسب حرارتی هم جواب می‌ده). دقت کن که قسمت تخت سنسور باید دقیقا روبه‌روی آهنرباها باشه. از طرفی سنسورها نباید به دیسک گیر کنن؛ حتما حداقل 5 میلی‌متر فاصله بینشون رو رعایت کن.

بریم سراغ اتصالات. طبق نقشه مدار پیش برو و واسه اینکه نویز نگیری، حتما یه خازن 0٫1 میکروفاراد نزدیک پایه‌های VCC و GND سنسورها بذار. برای اینکه سیگنال‌ها تر و تمیز به میکروکنترلر برسن، می‌تونی از یه کابل فلت 4 رشته استفاده کنی و اونو با نوار چسب عایق (مثل نوار چسب کاپتون) روی بدنه محکم کنی.

واسه تست انکودری که ساختیم، باید خروجی‌هاش رو به برد آردوینو وصل کنیم. پایه‌ها رو این‌طوری ببند:

• پایه VCC (مثبت) سنسورها رو بزن به 5 ولت آردوینو
• پایه GND (منفی) سنسورها رو بزن به GND آردوینو
• خروجی سنسور اول (A) رو بزن به پین D2 آردوینو
• خروجی سنسور دوم (B) رو بزن به پین D3 آردوینو

بعد از اینکه کدها رو روی آردوینو آپلود کردی، سریال مانیتور رو باز کن. وقتی پولی رو در جهت عقربه‌های ساعت می‌چرخونی، عددها باید زیاد بشن و اگه برعکس بچرخونی، عددها باید کم بشن. اگه دیدی موقع چرخش ساعت‌گرد، مقادیر منفی می‌شن و پایین میان، کافیه جای پین‌های A و B رو روی آردوینو با هم عوض کنی تا جهت درست بشه.

با همین اصول ساده تونستی یه انکودر مغناطیسی خفن بسازی! این سیستم پایه و اساس خیلی از تجهیزات اندازه‌گیری دقیقه. اگه تو پروژه‌های بعدی خواستی دقت کارت بالاتر بره، فقط کافیه قطر دیسک و تعداد آهنرباها رو بیشتر کنی.

حتی می‌تونی از سنسورهای SMD استفاده کنی تا ابعاد پروژه‌ت خیلی کوچیک‌تر و حرفه‌ای‌تر بشه. امیدوارم از ساخت این گجت تو آیسی‌مدار حسابی لذت برده باشی. اگه موقع طراحی سه‌بعدی یا تنظیم سنسورها سؤالی داشتی یا حتی ایده باحالی به ذهنت رسید، حتما تو بخش نظرات برامون بنویس. دمت گرم و موفق باشی!