Motor sem escova DIY usando fidget spinner

Assim como a mania de Pokémon Saia do nada, os spinners de fidget ficaram populares e tornou-se mais tendência ter um deles girando entre seus dedos. Mas, ultimamente, as pessoas (incluindo eu) eventualmente se cansaram disso e, portanto, neste projeto, vamos trazer um novo propósito para o spinner de fidget ao construir um motor simples usando o Fidget Spinner. Com este circuito, você poderá fazer o girador de agitação girar para sempre com a ajuda da física básica e não se preocupar em deixá-lo ocioso em algum canto do seu quarto. Você também aprenderá o básico de como funciona um motor DC sem escova, já que o conceito que estamos usando aqui é o mesmo usado nos famosos motores BLDC. Parece interessante o suficiente ?? Vamos começar…

Materiais requisitados:

1. Fidget Spinner
2. 12V eletroímã
3. Ímãs de neodímio
4. Adaptador 12V DC
5. 7805 Regulador de Tensão
6. Diodo 1N4007
7. Resistores (1K e 10K)
8. CONDUZIU
9. Sensor Hall (US1881)
10. Fios de conexão
11. Tábua de pão
12. Arranjo para segurar o spinner e o eletroímã

Como fazer o Fidget Spinner girar indefinidamente?

Este projeto é simples e fácil de construir se você entender o conceito por trás de seu funcionamento, o qual discutiremos agora. Como dissemos antes, vamos usar o mesmo conceito que está sendo usado nos motores BLDC. Os motores BLDC são muito famosos e encontram sua aplicação vital em Drones, carros RC e principalmente em veículos elétricos. Esses motores usam sensores Hall em vez de escovas normais, daí o nome icônico motor DC sem escova. Não quero me aprofundar muito em seu funcionamento, mas aqui estou explicando brevemente sobre como funciona o motor BLDC. No motor BLDC (tipo cubo), o estator terá os enrolamentos que formam o eletroímã e o rotor terá ímãs permanentes. Um sensor chamado sensor Hall é usado para detectar a polaridade do ímã que é oposta ao eletroímã e usar essa informação para acionar o eletroímã com a mesma polaridade. Como sabemos, os pólos se repelem e, portanto, o eletroímã empurrará o ímã permanente para longe, fazendo-o girar. Esta sequência será repetida e o sensor Hall fará a leitura da polaridade dos ímãs e acionará o eletroímã de maneira ordenada para manter o rotor girando.

Agora, voltando ao nosso projeto de Transformar um Fidget Spinner em Motor Brushless. Aqui, o girador de agitação é o Rotor. Uma vez que um girador de agitação normal não tem nenhum ímã, teríamos que consertar os ímãs no girador de agitação. Certifique-se de usar apenas ímãs de neodímio e certifique-se também de que todos os ímãs voltados para cima ou do mesmo pólo. Você pode fazer isso usando outro ímã, meu botão giratório tinha uma peça de metal no final e, portanto, era fácil colar os ímãs e era assim abaixo. Também removi a caixa central para expor o rolamento de esferas.

O rotor está pronto com ímãs, em seguida, precisamos de um eletroímã a ser colocado diretamente sob o caminho dos ímãs para que possamos repelir os ímãs. O meu é um eletroímã de 12 V, ligue o seu e aproxime-o de todos os ímãs para garantir que eles se ondulem. Agora precisamos sentir quando o ímã está no topo do eletroímã e acioná-lo somente então. Uma vez que o ímã esteja ondulado, devemos desligar o eletroímã para que o girador de agitação gire livremente e ligue novamente o eletroímã quando ele experimentar ímãs de neodímio acima dele, e é assim que você obterá um girador de agitação que gira para cada detecção. Essa detecção e acionamento podem ser obtidos usando o circuito abaixo.

Diagrama de circuito e explicação:

O diagrama completo do circuito para o projeto do motor Fidget Spinner é fornecido abaixo, a responsabilidade de cada componente no circuito é explicada mais adiante.

Adaptador 12V DC: A necessidade para 12V neste projeto é que o Eletroímã funcione apenas com 12V. Ele também consome cerca de 330mA de corrente e, portanto, escolhi um adaptador DC 12V 1A como fonte de alimentação.

Regulador de tensão 7805: A fonte para este projeto é 12V, mas precisamos de 5V regulado para o sensor Hall e o módulo L293D, portanto, usamos um 7805 para converter 12V em 5V.

Driver do motor L293D: Como dito anteriormente, temos que ligar e desligar o eletroímã rapidamente com base na posição do ímã no botão giratório de fidget. Um L293D é normalmente usado para acionar motores, mas também pode ser usado em nosso aplicativo para acionar o eletroímã. Ele recebe a entrada do sensor Hall e, com base nessa entrada, liga ou desliga o eletroímã. Estaremos usando apenas um eletroímã e, portanto, a outra seção será deixada livre.

Sensor Hall: O sensor Hall é usado para verificar se o ímã está diretamente em cima do eletroímã, somente se estiver lá irá energizar o eletroímã através do L293D; caso contrário, o eletroímã será mantido desligado. Saiba mais sobre o sensor Hall e sua interface com o Arduino.

Resistor 10k: O resistor de 10K é usado para puxar para cima o pino de saída do sensor Hall, este resistor é obrigatório, caso contrário, o pino de saída do sensor ficará flutuando.

Resistor 1K e LED: O resistor em combinação com LED é usado para indicar se o sensor Hall está detectando o ímã ou não. Se o ímã for detectado, o LED apagará, caso contrário, permanecerá aceso. Você pode verificar isso funcionando no vídeo abaixo.

Diodo: O diodo é apenas um diodo de giro livre que protege o L293D da corrente reversa do eletroímã devido à sua natureza indutiva. É opcional usar isso se você estiver testando por um curto período.

Capacitores (C1 e C2): Os capacitores C1 e C2 são capacitores de suavização que permitirão que apenas DC puro flua através deles, pois eles permitirão que o AC passe pelo solo. Esses capacitores também são opcionais.

Quando terminar de usar o sensor do local do circuito um pouco acima do eletroímã e, em seguida, coloque o botão giratório de agitação sobre o eletroímã mantendo um espaço de ar mínimo. Usei um parafuso e uma porca roscados para fazer o arranjo necessário, você pode usar o seu próprio método. O meu se parece com isso abaixo.

Vamos girar o Fidget Spinner:

Quando você estiver pronto com o circuito e tiver organizado o spinner conforme mostrado acima, é hora de ver seu spinner de agitação como Motor BLCD. Basta dar um empurrão inicial no botão giratório e ele girará para sempre, conforme mostrado no vídeo abaixo.

Se não funcionar como esperado, use o LED no circuito para verificar se o sensor Hall está funcionando e também se o Eletroímã está energizado e desenergizado corretamente. Certifique-se também de que o lado direito do sensor Hall está voltado para cima e que os ímãs também têm a mesma polaridade descrita anteriormente. A velocidade do girador depende da posição do sensor Hall e da distância do entreferro. Você pode experimentar com o sensor Hall e verificar em que posição está obtendo velocidade máxima.

Espero que você tenha entendido o projeto e gostado de construir algo semelhante. Se você tiver qualquer problema em obter este trabalho, use a seção de comentários para postar seu problema ou use o fórum para obter mais ajuda técnica. Seja criativo e nos encontraremos no próximo projeto, até então feliz girando.