Исследование электрической схемы при создании лодки на дистанционном управлении

Автор: Попов Егор,

обучающийся МБОУ ДО ЦДО "Аэрокосмическая школа

имени Героя Социалистического Труда Гупалова В.К."

города Красноярска

Научный руководитель: Кузнецов Арсений Васильевич,

педагог дополнительного образования

МБОУ ДО ЦДО "Аэрокосмическая школа

имени Героя Социалистического Труда Гупалова В.К."

города Красноярска

Исследование электрической схемы при создании лодки на дистанционном управлении

Введение

Электрическая схема — это документ, составленный в виде условных изображений или обозначений составных частей изделия, действующих при помощи электрической энергии, и их взаимосвязей. Электрические схемы являются разновидностью схем изделия и обозначаются в шифре основной надписи буквой Э. Они бывают структурными и принципиальными.  

Цель: исследование электрической схемы для лодки на дистанционном управлении.  

Задачи: 

•общий разбор схемы (структурная схема);  

•обзор решений;  

•конечное решение и его обоснование.

Актуальность

 Актуальность исследования электрической схемы лодки на дистанционном управлении является важным аспектом для развития науки и технологий в области робототехники и управления механизмами. В современном мире существует множество различных видов лодок, и все они требуют определенного уровня управления. Электрическая схема лодки на дистанционном управлении позволяет управлять лодкой на расстоянии, что обеспечивает безопасность и удобство для пользователя.

Исследование электрической схемы лодки может дать возможность улучшить существующие технологии и разработать новые, более эффективные и безопасные. Это также может помочь в понимании принципов работы таких систем, что важно для обучения и развития молодых специалистов. Кроме того, исследование электрической схемы лодки поможет снизить риск возникновения аварий и улучшить качество продукции на рынке.

В целом, исследование электрической схемы лодки является актуальным и важным направлением в науке и технике, так как оно способствует развитию новых технологий, улучшению безопасности и качества продукции, а также обучению молодого поколения специалистов в данной области.

Общий разбор схемы (структурная схема)  

В данной электрической схеме были использованы: 

• провода; 

• моторы; 

• блок питания; 

• конденсатор;  

• стабилизатор напряжения; 

• микроконтроллер; 

• драйвер; 

• конденсатор.

                 Структурная схема данного проекта выглядит так: 

Рисунок 1 – Общая структурная схема

Обзор решений

Драйвер 

1. Драйвер для двух моторов на L298N: 4- 50V, 1A (2A) – это самый большой драйвер из всех обозреваемых в моём проекте. Эта плата позволяет легко управлять 4,8-46В электромоторами благодаря используемой микросхеме драйвера моторов L298N 

Рабочий ток: 1А 

Максимальный ток: 2А 

1. Драйвер для двух моторов на MX1508: 2- 9.6V, 1.5A (2.5A). Он эффективен при использовании в портативных механических устройствах, так как напряжение питания находится в широком диапазоне и может составлять от 2В до 10В, а потребляемый ток в режиме ожидания составляет менее 0.1мкА. 

Рабочий ток: 1,5 А 

Максимальный ток: 2,5 А 

1. Драйвер для двух моторов на L9110S: 2.5-12V, 0.8A (1.5A). Драйвер работает по классической схеме Н-мост, по два пина управления на каждый мотор. Это позволяет подключать к нему как обычные коллекторные моторы, так и двухфазные шаговые моторы, а также обычные RGB светодиодные ленты.  

Рабочий ток: 0,8А

Максимальный ток: 1,5А 

1. Драйвер для двух моторов на VNH2SP30: 4.5-13.5V, 1.2A (3A). Мощный драйвер шаговых двигателей, рабочий ток –1,2А, и до 3А краткосрочно (продолжительность зависит от качества охлаждения). 

Модуль имеет защиту от перегрева, защиту от перенапряжения, и защиту по току, что делает модуль гораздо надежнее. Тем не менее, при высоких нагрузках рекомендуется ставить на микросхему радиатор, или даже небольшой кулер. 

Рабочий ток: 1.2А 

Максимальный ток: 3А  

Микроконтроллеры  

1. Wemos D1 miniESP8266. Новая версия платы Wemos d1 mini с более удобным разъёмом USB Type-C, но также на базе полноценного модуля ESP-8266 (что дает полную совместимость со всеми готовыми проектами). 

Wemos d1 mini это плата, позволяющая управлять различными модулями вместо Arduino, но в отличии от большинства плат Arduino, у платы WeMos D1 mini больший объем памяти программ и памяти ОЗУ, она построена на базе 32 разрядного микроконтроллера с большей тактовой частотой и оснащена встроенным WiFi модулем, который можно настроить как клиент (STA), точка доступа (AP), или клиент точка доступа (STA+AP). 

Рабочее напряжение: 3,3В. 

Входное напряжение: 7-12В. 

Оперативная память 64кБ. 

Частота процессора: 80 МГц. 

1. Esp32 wroom 32. Модуль ESP-32 WROOM-32 – это dual-core контроллер, со встроенным Wi-Fi и Bluetooth. Процессор ESP-WROOM-32 изготовлен по технологии 40nm, поэтому имеет низкое энергопотребление и минимальный нагрев. Представленный контроллер имеет очень много преимуществ перед ESP8266, большая скорость передачи по WiFi, встроенный Bluetooth, большое количество портов GPIO и интерфейсов, он мощнее и при этом потребляет меньше энергии. ESP32 поддерживает языки программирования Lua и Arduino IDE. 

Рабочее напряжение:5В 

Входное напряжение:14В 

Оперативная память:64кБ 

Частота процессора:240МГц 

1. Arduino Nano. Платформа Nano, построенная на микроконтроллере ATmega328 (Arduino Nano 3.0) или ATmega168 (Arduino Nano 2.x), имеет небольшие размеры и может использоваться в лабораторных работах. Она имеет схожую с Arduino Duemilanove функциональность, однако отличается сборкой. Отличие заключается в отсутствии силового разъема постоянного тока и работе через кабель Mini-B USB. Nano разработана и продается компанией Gravitech. 

Рабочее напряжение:5В 

Входное напряжение:7-12В 

Оперативная память:32кБ 

Частота процессора:16 МГц 

Конечное решение и его обоснование

Выбор микроконтроллера пал на Wemos D1 miniESP8266 благодаря его многофункциональности и крайне низкой цене. Для обеспечения питания двигателей был выбран драйвер L298N - самый популярный на местном рынке и простой в поиске. Кроме того, его свойство обеспечивать питание микроконтроллера позволяет избежать использования дополнительного стабилизатора напряжения и конденсатора. Тем не менее, в будущих проектах планируется переход на драйвер TA6586, отличающийся низкой стоимостью, компактностью и способностью обеспечивать больший запас по току в сравнении с L298N. Компактность и низкая масса крайне важны в радиоуправляемых моделях.

Используемые Интернет-ресурсы

1. https://aliexpress.ru/item/1005006496402447.html?sku_id=12000037417196698

2. https://kit.alexgyver.ru/tutorials/esp8266/?ysclid=lt58asqyhn433481232

Адрес публикации: https://www.prodlenka.org/metodicheskie-razrabotki/576664-issledovanie-jelektricheskoj-shemy-pri-sozdan