Sau khi đã hoàn thành phần cơ khí và hiểu nguyên lý hoạt động của trục xoắn, bước tiếp theo là lựa chọn động cơ và bộ điều khiển phù hợp.
Đây là phần quyết định chiếc máy của bạn có hoạt động ổn định hay không.
Mục tiêu
Sau bài này bạn sẽ:
Phân biệt động cơ DC, Servo và Stepper.
Biết loại nào phù hợp nhất cho máy bán nước.
Hiểu cách chọn mô-men xoắn.
Điều khiển một động cơ bằng ESP32.
Nhấn một nút và nhả đúng một lon nước.
Máy bán nước thật dùng động cơ gì?
Hầu hết máy bán hàng hiện nay sử dụng:
Động cơ DC giảm tốc 24V
Có hộp số
Mô-men xoắn lớn
Tốc độ chậm
Ví dụ:
Motor
──────
Gearbox
──────
Spiral
Không phải động cơ quay nhanh.
Mà là động cơ quay rất khỏe.
So sánh các loại động cơ
1. Động cơ DC
Ưu điểm
✅ Giá rẻ
✅ Dễ mua
✅ Lực mạnh
✅ Dễ điều khiển
Nhược điểm
❌ Không biết chính xác đã quay bao nhiêu độ.
2. Servo
Ưu điểm
✅ Quay đúng góc
✅ Điều khiển đơn giản
Nhược điểm
❌ Lực yếu
❌ Khó kéo nhiều lon nước
❌ Không phù hợp máy lớn
3. Động cơ bước (Stepper)
Ưu điểm
✅ Chính xác
✅ Quay đúng số bước
✅ Không cần encoder
Nhược điểm
❌ Driver đắt hơn
❌ Tiêu thụ điện lớn
Nên chọn loại nào?
Đối với phiên bản mini:
| Động cơ | Đánh giá |
|---|---|
| DC giảm tốc | ⭐⭐⭐⭐⭐ |
| Stepper NEMA17 | ⭐⭐⭐⭐☆ |
| Servo MG996R | ⭐⭐☆☆☆ |
Khóa học này sẽ sử dụng:
Motor DC giảm tốc 12V
Lý do:
Rẻ
Mạnh
Dễ thay thế
Chọn mô-men xoắn
Nhiều bạn chỉ nhìn điện áp.
Đây là sai lầm.
Điều quan trọng hơn là:
Torque (Mô-men xoắn)
Ví dụ:
Motor A
100 RPM
0.3 kg.cm
và
Motor B
30 RPM
8 kg.cm
Motor B khỏe hơn rất nhiều.
Tính mô-men xoắn
Ví dụ:
6 lon Coca
mỗi lon khoảng 350g
Tổng:
6 × 0.35
≈ 2.1kg
Để đẩy được toàn bộ hàng nước, nên chọn động cơ có dự phòng lực kéo. Thực tế, bạn sẽ phải tính đến ma sát giữa lon, trục xoắn và khay đỡ.
Mô-men xoắn phụ thuộc vào lực và bán kính tác dụng:
genui{"physics_motion_forces":{"type_id":"TORQUE"}}
Đối với mô hình mini, bạn không cần tính chính xác đến từng đơn vị. Một động cơ giảm tốc có mô-men xoắn khoảng 5–10 kg·cm thường đủ để thử nghiệm một ngăn chứa vài lon nước.
Chọn tốc độ
Không nên quá nhanh.
Ví dụ:
| RPM | Đánh giá |
|---|---|
| 300 | Quá nhanh |
| 100 | Hơi nhanh |
| 30 | Tốt |
| 20 | Rất tốt |
Khuyến nghị:
20–40 RPM
ESP32
Chúng ta sẽ dùng:
ESP32 DEVKIT V1
Ưu điểm:
WiFi
Bluetooth
Nhiều GPIO
Giá rẻ
Có thể mở rộng:
QR
Web Server
OTA
MQTT
Driver điều khiển
ESP32 không thể cấp điện trực tiếp cho động cơ.
Cần dùng Driver.
Ví dụ:
ESP32
↓
L298N
↓
Motor
Sơ đồ đấu dây
ESP32
GPIO18 ------------ IN1
GPIO19 ------------ IN2
GND --------------- GND
L298N
OUT1 ------------ Motor
OUT2 ------------ Motor
12V ------------- Adapter
Nút bấm
Kết nối:
Button
Một chân → GND
Một chân → GPIO4
ESP32 sẽ sử dụng điện trở kéo lên (INPUT_PULLUP), nên khi nhấn nút, chân GPIO sẽ đọc mức LOW.
Chương trình đầu tiên
Ý tưởng rất đơn giản:
Nếu nhấn nút
↓
Motor quay
↓
1 giây
↓
Dừng
Ví dụ chương trình trong Arduino IDE:
const int BUTTON = 4;
const int IN1 = 18;
const int IN2 = 19;
void setup() {
pinMode(BUTTON, INPUT_PULLUP);
pinMode(IN1, OUTPUT);
pinMode(IN2, OUTPUT);
}
void loop() {
if (digitalRead(BUTTON) == LOW) {
digitalWrite(IN1, HIGH);
digitalWrite(IN2, LOW);
delay(1000);
digitalWrite(IN1, LOW);
digitalWrite(IN2, LOW);
delay(300);
}
}
Điều gì xảy ra?
Nhấn nút
↓
ESP32
↓
Driver
↓
Motor quay
↓
Spiral quay
↓
Lon rơi
Đây chính là nguyên lý hoạt động của máy bán hàng tự động.
Hạn chế của chương trình
Nếu:
điện áp yếu
motor cũ
tải nặng
Thì:
1 giây
không còn tương ứng với một vòng quay như mong muốn.
Do đó máy thương mại thường dùng:
Encoder
Hall Sensor
Optical Sensor
để biết chính xác trục đã quay bao nhiêu.
Ở các bài sau, chúng ta cũng sẽ bổ sung cảm biến để tăng độ chính xác.
Bài tập
Chuẩn bị:
ESP32 DevKit.
Driver L298N.
Động cơ DC giảm tốc 12V.
Nút nhấn.
Adapter 12V.
Đấu dây theo sơ đồ trong bài.
Nạp chương trình và kiểm tra:
Nhấn nút → động cơ quay khoảng 1 giây → dừng.
Thử thay đổi
delay(1000)thành500hoặc1500để quan sát sự khác biệt về góc quay.
Tổng kết
Sau bài này, bạn đã hoàn thành phần điện tử đầu tiên của dự án:
Hiểu ưu và nhược điểm của từng loại động cơ.
Biết vì sao mô-men xoắn quan trọng hơn tốc độ.
Điều khiển động cơ bằng ESP32 thông qua driver.
Viết chương trình đầu tiên để điều khiển cơ cấu nhả sản phẩm.
Bài tiếp theo
🥤 Bài 5 — Điều khiển chính xác: Cảm biến và Encoder
Trong bài này, chúng ta sẽ biến chiếc máy từ một mô hình "quay theo thời gian" thành một hệ thống có khả năng quay đúng vị trí và nhả chính xác một lon nước, giống cách các máy bán hàng tự động thương mại vận hành.
Không có nhận xét nào:
Đăng nhận xét