Oppgave

NDLA-Boksen: Motorer

Det fins ulike elektriske motorer, for eksempel DC-motorer, servomotorer og stepmotorer. I denne oppgava skal du programmere en Arduino slik at den kan styre en DC-motor og en servomotor ved hjelp av to potensiometre.

Grå boks med to tilkoplinger på den ene sida og to vribrytere og to visere på den andre sida. Illustrasjon. — Denne NDLA-boksen har to potensiometre og to typer motorer. Hva kan du bruke den til?

Potensiometer

Et potensiometer er en resistor med variabel motstand. Potensiometre blir for eksempel brukt til volumkontroller eller hastighetsbrytere.

I denne oppgava skal du benytte det ene potensiometeret til å justere rotasjonshastigheten på en DC-motor. Det andre potensiometeret skal du programmere slik at en servomotor endrer posisjon når du dreier på potensiometeret.

Elektrisk komponent med en vribryter og tre tilkoplinger. Foto — Et potensiometer er en variabel motstand. Du kjenner kanskje slike komponenter som volumkontroll på en forsterker?

En elektrisk motor innkapsla i blå plast og med tilkoplingsledninger. Foto — En servomotor kan brukes som en aktuator for en mikrokontroller. Den roterer vanligvis kun 180 grader.

Servomotor

En servomotor er en elektrisk motor som vanligvis bare kan rotere ei halv omdreining, det vil si 180 grader. Servomotorer vet til enhver tid hvilken posisjon de har, og de kan bevege seg til og stoppe på hvilken som helst posisjon innenfor bevegelsesområdet.

DC-motor

En DC-motor er en motor som går på likestrøm, på engelsk Direct Current (DC). En slik motor roterer så lenge den får tilført energi. Du kjenner kanskje denne motortypen fra vifter, pumper og andre elektriske komponenter.

DC-motoren har ingen kontroll på hvor i rotasjonen den er, den bare roterer. Du kan regulere hastigheten på en slik motor ved å endre spenninga den blir tilført.

Kollasj av fire bilder av en DC-motor. På første bilde er motoren sammensatt, på bilde to er den demontert i tre deler, nemlig bakplate, rotor og statorhus. Bilde tre viser rotor, mens bilde fire viser bakplate med lager. — De ulike komponentene i en børsteløs DC-motor: statorhus, bakplate (med lager) og rotor.

Programmering

Når du skal programmere Arduinoen i boksen, kan du gå fram stegvis.

Steg 1: Instruks

Du kan starte med å instruere prateroboten i hvilken rolle den skal ha, og hva den skal hjelpe deg med.

Eksempel på instruks

Jeg vil at du skal være min digitale veileder og hjelpe meg med oppkopling og programmering av en Arduino Uno R3.

Du skal bruke faguttrykk og ellers et språk og forklaringer som er tilpassa elever i videregående skole.

Først skal du forklare hvordan systemet jeg spør om, virker.

Så vil jeg ha en oversikt over komponentene jeg har bruk for når jeg bygger dette systemet. Gi meg både navn og bruksmåter.

Jeg trenger også forslag til hvordan systemet skal koples sammen. Gi meg instruksjoner om hvilke pinner som skal benyttes på komponentene og Arduinoen, og om det er behov for resistorer i kretsen.

Du skal lage en programkode som kan benyttes på systemet. Først forklarer du godt hver enkelt del av programmet. Så skriver du en komplett programkode.

Lag ei liste over eventuelle vanskelige fagbegreper og forklar dem enkelt, men presist.

Du skal også lage ei liste med praktiske eksempler på bruk av et slikt system i det virkelige liv.

Steg 2: DC-motor og potensiometer

Du må nå fortelle prateroboten at du skal ha en DC-motor, og at du skal styre denne motoren med et potensiometer. For å få et presist svar er det lurt å fortelle den hvilken type potensiometer og DC-motor du har. Du kan også spørre om det er behov for en motordriver, for eksempel en L298N eller en transistor.

Hvis du skriver en god instruks, vil du få tilstrekkelig informasjon til å kunne kople opp og programmere Arduinoen slik at systemet fungerer. Du vil få informasjon om komponentene du trenger, kanskje også om hvordan de fungerer.

Eksempel på instruks

Jeg skal bygge et Arduino-prosjekt der jeg skal kontrollere en DC-motor med et potensiometer. Jeg har en ##### DC-motor, og et ##### potensiometer. Jeg vil bruke en NPN-transistor til å styre motoren.

Steg 3: Servomotor og potensiometer

Når du har fått DC-motoren til å fungere sammen med potensiometeret, er du klar til å kople opp og programmere Arduinoen slik at det andre potensiometeret kan styre servomotoren. Du spør da prateroboten om hjelp til å utvide programmet. Med en god instruks vil du også her få ei god forklaring og et forslag til kode. Du kan gjøre endringer i koden, for eksempel endre på hvor langt servomotoren skal bevege seg.

Eksempel på instruks

Jeg vil utvide dette prosjektet med et ekstra potensiometer som skal styre posisjonen på en servomotor. Jeg har en ##### servomotor og et ##### potensiometer.

Ulike muligheter for oppkopling

Oppsettet kan koples på ulike måter. Du kan bruke et koplingsbrett, lodde ledninger direkte på komponenter eller bruke jumper-ledninger. Du kan også benytte ulike pinner på Arduinoen.

Koplingsskjema

Nedenfor ser du et koplingsskjema for prosjektet. Klarer du å tolke skjemaet og kople ut fra det?

Skjematisk diagram som viser ulike komponenter kopla sammen. De ulike koplingspunktene er merka med tall eller symboler. Illustrasjon.

Kopling uten koplingsbrett

Illustrasjonen under viser et eksempel på hvordan du kan kople opp dette oppsettet uten å benytte koplingsbrett. Kjenner du igjen komponentene?

Arduino, to potensiometre, en DC-motor og en servomotor kopla sammen med ledninger og resistorer. Illustrasjon

Ulik utforming av NDLA-boksen

NDLA-boksen kan skrives ut på en 3D-printer. Du finner alle nødvendige filer og tegninger vedlagt nederst på sida. Du kan også skifte ut lokk eller sidevegger på boksen og lage ditt eget prosjekt. Her noen eksempler til inspirasjon: