ම‍ෝටරයක වේගය පාලනය කරමු (PWM)

රොබෝ කෙනෙක් නිර්මාණය කරද්දී රොබෝගේ මෝටර්වල වේගය අඩු වැඩි කරන්න අවශ්‍ය වෙනවා. මේ ලිපියෙන් විස්තර කරන්නේ ඒ සදහා පාවිච්චි කරන්න පුළුවන් මූලධර්මයක් ගැනයි.

‍මෝටරයක් කැරකෙන වේගය, ඊට බාහිරව ලැබෙන වෝල්ටීයතාව අනුව තමයි මූලිකව රදාපවතින්නේ. මේ ප්‍රස්ථාරයෙන් ඒක පැහැදිලි වෙනවා. 

V_max කියන්නේ මෝටරයක් පිච්චෙන්නේ නැතිව සපයන්න පුළුවන් උපරිම වොල්ටීයතාවයි. V_min කියන්නේ මෝටරයක් කැරකෙන්න අවශ්‍ය කරන අවම වෝල්ටීයතාවයි.

සාමාන්‍ය ඇනලොග් පරිපථයක නම් අපිට අවශ්‍ය විචල්‍ය වෝල්ටීයතාවක් පහසුවෙන් හදාගන්න පුළුවන්. හැබැයි ඩිජිටල් පරිපථයක පාවිච්චි වෙන්නේ වෝල්ටීය අවස්ථා 2 ක් (High, Low) පමණක් නිසා අපිට ඕන වොල්ටීයතාවක් කෙලින්ම ලබාගන්න බෑ. ඉතින් මේකට පොඩි උපක්‍රමයක් පාවිච්චි කරන්න වෙනවා.

12 V බැටරියකින් මෝටරයක් කරකවන අවස්ථාවක් සලකමු.

12 V දිගටම ලබාදුන්නොත් මෝටරය එහි උපරිම වේගයෙන් කැරකෙනවා. දෙවන සටහනේ විදිහට කඩින් කඩ විදුලිය ලබාදෙන අවස්ථාවක් සලකමු. මෝටරයට 12 V, ලබාදුන්නාම මෝටරය කැරකෙන්න පටන්ගන්නවා. හැබැයි මෝටරය එහි උපරිම වේගයට එන්න කලින් ආයෙත් විදුලි බලය කපා හැරෙනවා. ඒ නිසා ආයෙත් වේගය අඩු වෙනවා. හැබැයි සම්පූර්ණයෙන්ම අඩුවෙන්න කලින් ආයෙත් විදුලිය ලැබෙන නිසා ආයෙත් වේගය වැඩි වෙනවා. මේ ක්‍රියාවලිය ඉතා වේගයෙන් සිදුකලොත් මෝටරයේ වේගය අඩු වැඩිවීම අපිට නොදැනෙන තරම් ඉක්මණින් සිදුවෙනවා. ඒ නිසා මෝටරය නියත වේගයකින් කැරකෙනවා වගේ පේනවා.

මෝටරය කැරකෙන වේගය තීරණය වෙන්නේ ඊට වෝල්ටීයතාව ලැබෙන හා නොලැබෙන කාල අතර අනුපාතය අනුවයි. උදාහරණයක් විදිහට මේ කාල අනුපාතය 1:1 නම් මෝටරය කැරකෙන්නේ එහි උපරිම වේගයෙන් 50% ක වේගයකින්. අනුපාතය 2:3 නම්  වේගය 40% වෙනවා. ( 2/(2+3) * 100% = 40%, 3 සටහන) 

මේ කාල පරාස අතර අනුපාතය, Mark Space Ratio නමින් හදුන්වනවා. කැමති නම් මෝටරයට ලැබෙන වෝල්ටීයතාවයේ සාමාන්‍යය අගය (Average Voltage) ගණනය කරලා මෝටරයට ලැබෙන වෝල්ටීයතාව හොයන්න පුළුවන්. 

මේ මූලධර්මයේදී සංඥා පළල අනුව ප්‍රතිදානය සැකසෙන නිසා මේ ක්‍රමයට හදුන්වන්නේ Pulse width modulation කියනවා. කෙටියෙන්; PWM

ආර්ඩියුනෝ වලදී අපිට හමුවෙන analogWrite() කියන function එකෙන් සිද්ධවෙන්නේ මේ ක්‍රියාවලියම තමයි. ඒ නිසා අපි හදන රොබෝගේ මෝටර්වල වේග පාලනයට මේ PWM ක්‍රමය කෙලින්ම හා පහසුවෙන්ම භාවිතා කරන්න පුලුවන්.

මේ වෙනකොට මෝටර් සම්බන්ධයෙන් න්‍යායාත්මක කරුණු ගොඩක් සාකච්ඡා කරලයි තියෙන්නේ. මීළග ලිපියෙන් මෝටර් පාලන පරිපථ (Motor Drive Circuit) ගැන තමයි කථා කරන්නේ.

Motor Drive එකක් හදන්න බලාපොරොත්තු වෙන අය මේ දේවල් ටික දැන්ම ලෑස්ති කරගෙන තියාගන්න.

• Vero board / Breadboard 
• L298 IC
• Terminal Headers
• 4 x Diodes 
• Circuit wires

මීළග ලිපියෙන් හමුවෙමු. සුබ සතියක්....

DC Gear Motors හදුනාගනිමු

කලින් ලිපියක සදහන් කරපු DC Motors වලම වැඩි දියුණු කළ අවස්ථාවක් තමයි මේ තියෙන්නේ. මේ මෝටර් ඇතුලේ තියෙන්නේ සාමාන්‍ය DC මෝටරයක් තමයි. හැබැයි මෝටරයේ අක්ෂය (ඉංග්‍රිසියෙන් Shaft) ගියර් පද්ධතියකට සම්බන්ධ කරලයි තියෙන්නේ. ඒ නිසා මේ මෝටර්වල වේගය අඩුයි. හැබැයි මෝටරයෙන් ලබාදෙන බලය (ව්‍යාවර්තය/Torque) වැඩියි.

රෝද වලින් ගමන්කරන ර‍ොබෝලා හදද්දී වැඩිපුරම පාවිච්චි වෙන්නේ මේ වර්ගයට අයිති මෝටර් තමයි. ලංකාවේ පහසුවෙන්ම හොයාගන්න පුළුවන් මෝටර් කිහිපයක් මම හදුන්වාදෙන්නම්. ඔයාලා හදන්න ඉන්න රොබෝ වෙනුවෙන් ඒ මෝටර් අතරින් කැමති වර්ගයක් තෝරගන්න.


Smart Car Robot  DC Gear Motor

වේගය සාමාන්‍යයි. බලයත් සාමාන්‍යයයි. මෝටරයත් එක්ක රෝදයත් ගන්න තියෙනවා. මිලෙන් අඩුයි වගේම ගොඩක් කඩවල මේ මෝටර් එක ගන්න තියෙනවා. මේ මෝටර් වල තියෙන ප්‍රධානම අවාසිය තමයි ප්‍රතිචාර දක්වන්න ගතවන ප්‍රමාදය. ඒ කියන්නේ අපි මෝටරයේ වේගය වෙනස් කරන්න කියලා උපදෙස් දුන්නත්, මෝටරයට තමන්ගේ වේගය වෙනස් කරගන්න පොඩි වෙලාවක් ගතවෙනවා. (Line following රොබෝලා හදද්දී මේ අවාසිය ගොඩක් බලපානවා.) අනිත් කාරණය මේකට පාවිච්චි කරලා තියෙන ප්ලාස්ටික් ගියර් ඉතා ඉක්මණන් ගෙවෙනවා. මෝටරයෙන් ගන්න පුළුවන් උපරිම වේගය 120rpm ට සීමා වෙනවා.

Micro Metal Motors

Line following රොබෝලා හදද්දී වැඩිපුරම පාවිච්චි වෙන්නේ මේ මෝටර් වර්ගයයි. 60 rpm ඉදලා 1200 rpm වගේ ලොකු වේග පරාසයක මෝටර් වෙලද පොළෙන් හොයාගන්න පුළුවන්. 6V හා 12V කියන වර්ග දෙකකුත් තියෙනවා. (මෝටරේ voltage එක ‍තෝරගන්න ඕන, පාවිච්චි කරන්න බලාපොරොත්තු වෙන බැටරි වර්ගය අනුවයි. මම ඒ ගැන ඉදිරි ලිපියකින් කියාදෙන්නම්.)

මේ මෝටර් බරින් අඩුයි වගේම බොහොම කුඩායි. ගන්න පුළුවන් උපරිම බලයත් අඩුයි. කුඩා ප්‍රමාණයේ රොබෝලට තමයි මේ මෝටර් වර්ගය ගැලපෙන්නේ.

මේ මෝටර් වලට පාවිච්චි කරන Tire එක තමයි මේ තියෙන්නේ. 

(Small Smart car model tire D hole)

Heavy Gear Head Motors

මේවා Micro Gear Head Motor වලට වඩා ප්‍රමාණයෙන් හා විශාලත්වයෙන් වැඩියි. ඒ වගේම වැඩි බලයක් ගන්න පුළුවන්. වේගය නම් ටිකක් අඩුයි. ප්‍රමාණයෙන් ලොකු රොබෝලා හදද්දී මේ මෝටර් තමයි පාවිච්චි කරන්න වෙන්නේ.

මේ මෝටර් වලටපහත රූප සටහනේ තියෙන Tire එකයි, Connector එකයි පාවිච්චි කරන්න පුළුවන්. (මේ  Tire නම් ටිකක් හොයාගන්න ආමාරුයි. )

RC Car wheel and tire 68mm

5mm Shaft Brass Coupler with 12mm Hex connector end

-- Next Post --
අපිට ඕන විදිහට මෝටර් කරකවන්නේ කෙහොමද ? (H-Bridge)

DC Motor ගැන හැදින්වීමක්

රොබෝ කෙනෙක් කිව්වම මෝටර් ගැන කථා නොකරම බෑ. මොකද රොබෝ කෙනෙක්ගේ ක්‍රියාකාරීත්වයෙන් වැඩි කොටසක් තීරණය වෙන්නේ මේ කියන ම‍ෝටර් අනුවයි.

Robotics වලදී වැඩිපුරම පාවිච්චි වෙන මෝටර් වර්ග කීපය තමයි පහත සදහන් වෙන්නේ.

1. DC motors
2. DC Gear head motors 
3. Servo motors
4. Stepper motors
5. Brush less motors

DC Motors

DC Motor

මේ මෝටර් ගැන නම් නොදන්න කෙනෙක් ඉන්න බෑ. හැමෝම වගේ පොඩිකාලේ මේ ම‍ෝටර් එක්ක ඇති තරම් සෙල්ලම් කරලා ඇති.

විද්‍යුත් චුම්භක (හා ස්ථිර චුම්බක) වලින් තමයි මෝටරය වැඩ කරන්නේ. ඉස්කොලෙදී ඒ ගැන කියාදෙන හින්දා මෝටරයේ විද්‍යාත්මක ක්‍රියාකාරීත්වය ගැන නම් දැන්ම කියාදෙන්නේ නෑ. 

මේ මෝටර් ක්‍රියාකරන්නේ කොහොමද කියලා වැඩි විස්තර දැනගන්න කැමති අය, David Cook ගේ Robot Building for Beginners කියන පොතේ 17වන පරිච්ඡේදය කියවලා බලන්න.

eBook එක මෙතනින් download කරගන්න.

‍මේ මෝටර්, වෙළදපොලෙන් පහසුවෙන්ම හොයාගන්න පුළුවන්. කඩෙන් ගන්නවට අමතරව පරණ සෙල්ලම් බඩු, කැඩිච්ච කැසට්, CD/DVD ROM,  ප්‍රින්ටර් වගේ ඒවායෙනුත් ගලවගන්න පුළුවන්.

Robotics වලදී කෙලින්ම මේ මෝටර් පාවිච්චි කරන්නේ නම් බොහොම අඩුවෙනුයි. ඒත් ‍මේවා ගැන දැනගෙන ඉන්න එක ප්‍රයෝජනවත්.

ඉතිරි මෝටර් ගැන වෙන වෙනම ලිපි ඉදිරිපත් කරන්නයි මම බොපොරොත්තු වෙන්නේ. මේ ලිනක් වලින් අදාල ලිපි වලට යන්න පුළුවන්.

1. DC Gear head motors 
2. Servo motors
3. Stepper motors
4. Brush less motors

(දැනට හදලා තියෙන්නේ DC Gear Head motor ගැන ලිපිය විතරයි. ඉතිරි ලිපිත් අවශ්‍ය කාලයේදී පලකරන්නම්.)