Понадобилась мне как то для будущих самоделок водяная помпа. Да не простая — с ограничениями по габаритам — толщина до 25мм, ширина до 50мм (длина — уже можно варьировать). Из желаемых характеристик — напор 1м и расход 100л/ч. Не найдя в продажах желаемого (в основном — по габаритам), по своей упоротойупорной натуре приступил к реализации своего решения данного вопроса!
Внимание — много фото!
«Мозги» и немного предыстории:
Строго говоря, идея использовать для помп моторчики HDD не нова. C 2009 года ведётся целая ветка на одном известном форуме. Так что изначально был нацелен на изготовление помпы из «ноутбучного» жёсткого диска и поиска подходящего драйвера c интегрированными силовыми ключами и безсенсорным управлением.
Но «из коробки» перенять опыт мне не удалось. Череда тестов с разными драйверами (MTD6501C, DRV11873 и ряда прочих китайских поделок) давали неутешительный итог: более крупные моторы от 3.5 дисков работают идеально. А вот с мелкими моторами в лучшем случае удается запустить единицы, и те работают крайне нестабильно. С таким неутешительным результатом давняя идея была заброшена и находилась на грани забвения.
Но относительно недавно наткнулся на довольно любопытный драйвер от TI — DRV10987. При своих скромных габаритах обладает довольно внушительным потенциалом:
— Рабочее напряжение от 6v до 28v
— Интегрированный понижающий преобразователь на 5v (можно запитать МК для управления)
— Постоянный рабочий ток до 2А (пиковый — 3А)
— Огромное число программно определяемых параметров (задание значений конфигурационных регистров по шине I2C) для управления работой мотора
Вооружившись ардуинкой (да простят меня за это ругательное слово местные электронщики) для задания параметров и изготовленной ЛУТом платой для данного драйвера углубился в опыты. Что же, данный контроллер меня не разочаровал! Не смотря на примененный метод «научного тыка» при подборе параметров удалось найти подход к любому мотору от HDD!
Помог мне в этом самописный онлайн-конфигуратор настроек. Пользуйтесь на здоровье!)
#include #include #define I2C_DRV10983_Q1_ADR 0x52 #define Fault_Reg 0x00 #define MotorSpeed_Reg 0x01 #define DeviceIDRevisionID_Reg 0x08 #define SpeedCtrl_Reg 0x30 #define EEPROM_Access_Code_Reg 0x31 #define EEPROM_EeReady_Reg 0x32 #define EEPROM_Iindividual_Access_Adr_Reg 0x33 #define EEPROM_Individual_Access_Data_Reg 0x34 #define EEPROM_Access_Reg 0x35 #define EECTRL_Reg 0x60 void setup() { Serial.begin(9600); Wire.begin(); } byte readByAdress(byte reg_adr, unsigned int &result) { //I2C write 2-byte register byte i = 0, err = 0; byte bytes[2] = {0, 0}; Wire.beginTransmission(I2C_DRV10983_Q1_ADR); Wire.write(reg_adr); err = Wire.endTransmission(); if(err!=0) return err; Wire.requestFrom(I2C_DRV10983_Q1_ADR, 2); while(Wire.available()) { bytes[i] = Wire.read(); i++; } result = ((bytes[0] << 8) | bytes[1]); return 0; } byte writeByAdress(byte reg_adr, unsigned int value) { //I2C read 2-byte register byte bytes[2]; bytes[1] = value & 0xFF; bytes[0] = (value >> 8) & 0xFF; Wire.beginTransmission(I2C_DRV10983_Q1_ADR); Wire.write(reg_adr); Wire.write(bytes,2); return Wire.endTransmission(); } boolean flag = true; void loop() { if(flag){ unsigned int onReady = 0; writeByAdress(EECTRL_Reg, 0xFFFF); writeByAdress(EEPROM_Access_Code_Reg, 0x0000); //Reset EEPROM_Access_Code_Reg writeByAdress(EEPROM_Access_Code_Reg, 0xC0DE); //Set EEPROM_Access_Code_Reg while(onReady == 0){ // Wait EEPROM ready readByAdress(EEPROM_EeReady_Reg, onReady); } Serial.println("EEPROM_Access."); onReady = 0; //Write values on shadow registers //writeByAdress(EEPROM_Access_Reg, 0x1000); //Not use EEPROM storage. Store values in shadow registers writeByAdress(0x90, 0x154F); writeByAdress(0x91, 0x042C); writeByAdress(0x92, 0x0090); writeByAdress(0x93, 0x09EA); writeByAdress(0x94, 0x3FAF); writeByAdress(0x95, 0xFC33); writeByAdress(0x96, 0x016A); writeByAdress(EEPROM_Access_Reg,0x0006); //EEPROM mass access enabled && update while(onReady == 0 ){ // Wait EEPROM ready readByAdress(EEPROM_EeReady_Reg, onReady); } Serial.println("EEPROM_Update."); writeByAdress(EECTRL_Reg, 0x0000); //Run motor flag = false; } } Затем уже были заказаны в поднебесной более презентабельные платки:
О «пересадке сердца»:
Осталось дело за малым — достать из корпуса HDD мотор, который кстати говоря, в 2.5 дисках (и в большинстве 3.5) является его неотъемлемой частью. Вкратце можно процесс описать известной фразой «Пилите, Шура, пилите!«:
Из фанеры изготавливается внешняя направляющая под коронку по металлу с креплением к корпусу диска. для сохранности шлейф мотора приклеивается к его основанию, что бы не был срезан коронкой
После высверливания получаем кругляшки с моторчиком. После обработки напильником получаем диаметр основания около 25мм.
Подготовка реципиента к трансплантации:
Мозги и сердце будущей помпы отлично ладят друг с другом и готовы обрести новое место обитания. Так что самое время подумать о корпусе и крыльчатке.
Так как нужно получить при малом рабочем объеме высокое давление, крыльчатку спроектировал с 7 лучами:
Печать на 3D принтере поликарбонатом
3D модель
Поликарбонат — вещь для корпуса отличная. Но печатать целый корпус им дорого. Куски толстых листов очень трудно найти да и фрезеровка не бесплатна (для меня). Зато у рекламщиков за спасибо можно выпросить обрезки от листов толщиной 4мм и 2мм. Так что корпус проектировался для последующего нарезания лазером деталей и их склейкой в единое целое без необходимости фрезеровки. Потребуется разве что высверливание отверстий под фитинги и гайки.
Вид 3D модели
3D модель
Набор деталей для склейки «топа» помпы. В местах сопряжения каналов притока и оттока срезаны грани
Ход операции:
Тут хотелось бы сделать лирическое отступление и напомнить желающим повторить и не только, что дихлорэтан, которым проводилась склейка — содержит мало витаминов и вдыхать нужно больше довольно токсичное и летучее вещество. Работы с ним нужно проводить или на открытом воздухе или в хорошо вентилируемом помещении.
Стек деталей «топа» на сушке после склейки — верх-приток-сепаратор-крыльчатка-ротор. Аналогично склеивается основание для мотора (или изготовить из 6мм куска поликарбоната целиком)
После склейки высверливаются отверстия для фитинга — 8мм латунной трубки по насечкам на детали «сепаратор»
Старый добрый состав БФ-4 как по мне дает надежную склейку латуни и поликарбоната
Тем же клеем приклеивается основание мотора в нижней части помпы. В верхней части рассверливаются (не на сквозь!) отверстия под вклейку гаек-заклепок М3. И на фото видна прокладка из тонкого силикона
Тестирование:
Вот и пришла пора проверить в работе самоделку. Для этого был наскоро собран тестовый стенд. Так как Хабр читают дети серьезные разработчики, у которых внешний вид и состав стенда может вызвать приступы паники, ужаса и дезориентации, хотел его спрятать под спойлер… но надеюсь всё обойдётся и потом не говорите, что я Вас, уважаемые читатели, не предупреждал!
Ардуинка подаёт управляющий сигнал PWM, скважность которого задается вручную переменным резистором, считывает значение конфигурационных регистров, а так же определяет скорость вращения как через внутренние регистры драйвера (RPMrg), так и по сигналу FG (RPMfg). Питание мотора — 12v
Запуск мотора без нагрузки. Регулировка оборотов и замер энергопотребления
Мотор успешно стартует от 6% управляющего PWM сигнала. А в конце видео видно, как на высоких оборотах значения скорости во внутреннем регистре «подвисают» на интервале от 10к до 13к оборотов, хотя через выход FG частота фиксируется без изменений.
С холостым ходом всё понятно — получили 13к оборотов при напряжении 12v и потреблении 0.16A. Но собиралась водяная помпа, а я тут воздух гоняю. Так что следующий этап — сопровождение домочадцев на улицу, дабы не мешались, и оккупация ванной комнаты!
Делать замеры и снимать видео у меня, увы, не получилось. Так что обойдемся фото общего плана. К измерительному оборудованию добавились секундомер и банка на 3л
По итогам замеров получилась вот такая таблица
График расхода
Как итог — данная поделка целиком удовлетворяет моим требованиям. А в случае поломки, благодаря разборной конструкции и наличию в любых ремонтных мастерских / сервисных центрах ящиков с дохлыми 2.5HDD — починить не составит труда. И путь к дальнейшему построению СВО открыт! Так что, продолжение следует!
Источник
