Посоветуйте маломощный бесшумный исполнительный механизм (актуатор)

Привет всем!

Микроконтроллер должен управлять воздушной заслонкой размером с почтовую открытку, поворачивать её в 2 положения направляя воздух по одному из путей. Воздушные каналы и заслонка будут самодельными, расход воздуха невелик, не более 150 кубов в час (обычно много меньше), но вот условие бесшумности привода напрягает.
Желательно что бы в тишине работа механизма если и была бы слышна, то не привлекала бы внимания, если специально не прислушиваться. Бюджет на этот узел, ну 10 килорублей максимум, хотя хотелось бы иметь решение дешевле, конечно.
Рассматривал варианты:
1. Коллекторным двигателем постоянного тока через редуктор. Коллекторные все жужжат (?), не годится.
Дешёвые редуктора шумят тоже. Может быть и бывают малошумящие редуктора, но, подозреваю, они будут стоить немало.
2. Двигать заслонку соленоидом поставив на его ось резиновые ограничители. чтобы не стучал. Смотрел на али и озоне, максимум хода 10 мм. А высота заслонки где то 80. Это нужно очень близко к оси заслонки точку приложения силы от соленоида делать, там и нагрузка на соленоид возрастёт и люфты в элементах соединяющих соленоид с заслонкой станут играть значительную роль.
Делать самодельный соленоид? Как вариант. Хотя я не знаю как его рассчитать, из чего и кто будет делать.
3. Шаговый двигатель на валу заслонки? А бывают ли бесшумные? Я с ними немного дело имел, они ещё как шумели при вращении. Но, может быть, есть и бесшумные? Не знаю.
4. Использовать двигатель переменного тока на валу заслонки. С микроконтроллера через ЦАП и усилитель подавать на него две фазы со сдвигом низкой частоты. Подобрать такой, что провернётся не быстро. Окончание поворота контролировать концевыми выключателями. Как то завирально. Можно вместо генерации НЧ подавать ~230 и ШИМить, но, те же вопросы, что за двигатель должен быть чтобы стронуться медленно, провернуться на 90 и остановиться.

По специальности я программист, так что в вопросе выбора хотя бы типа актуатора запутался.

0

Curry, В качестве бредовых идей:
Устройство, перемещающее головку в флопиках/cd-приводах знаете?
Если двигатель медленно вращать то будет не так и громко(возможно)
Поставить 2 заслонки - с синхронным управлением в разные стороны.

А так наверное стоит искать "шток с электродвигателем" / "линейный привод".
Они бывают разных размеров.
Конкретных моделей не подскажу.

1

На каком оно принципе не знаю. Когда сd-рамка привода выезжает, это довольно шумно, но там всякие пластмассовые детальки гремят.

А вот в автомобилях с климат контролем как раз воздушные заслонки "мозгами" в движения приводятся, и в дорогих машинах совершенно бесшумно. Вот, на каком там приводе, интересно.

Добавлено через 2 минуты
Линейные приводы что я видел это тот же мотор с редуктором и червячной или реечной передачей, они шумят по той же причине. Есть ли какие то другие, не знаю.

0

Curry, еще чуточку бреда:
Мотор наматывает трос/леску - тянет заслонку.
В обратную сторону - пружина.

Либо по принципу автоматических ворот, которые в рулон сворачиваются

Но вот это все обслуживать, чистить...
Замучаешься.

1

Я об этом думал. Но что за мотор, который бы при этом не шумел?
И, при снятии напряжения пружиной бы не раскручивался бы обратно. Редуктора то нет.

0

Бесщеточный (BLDC) двигатель бесшумен, плюс ременная передача со шкивами разного диаметра, играющая роль редуктора. Или волновой редуктор.
Редуктор можно 3D-напечатать:


Размеры заслонки озвучены, но не озвучены размеры самого устройства. Если особых ограничений нет - можно сделать в виде двух соосных дисков, один с двумя отверстиями и второй с одним.

1

Спасибо. Поиск "BLDC двигатель" на маркетплейсах успешен, но это же знать надо. А я то мучался. больную голову нагружал.
Отличная идея.

Добавлено через 7 минут
Как это?

0

Поворачивая диск с одним отверстием совмещаете его с одним или другим отверстием второго диска, таким образом открываете один или другой канал.

1

Dushevny, аха, диск с двумя отверстиями это часть воздуховода. Ну, как вариант. Недостаток - большие зазоры по периметру, достоинство - меньше нагрузка на привод.

0

использовать механизм управления головками от HDD

1

Почитал. Вы имеете ввиду привод коромысла. В принципе там электромагнит и вряд ли он сможет поворачивать заслонку, слишком коромысло тонкое и нежное. Но за попытку спасибо.

0

Curry, не электромагнит, а электроагнит и ну очень сильный самарий-кобальтовый магнит. Для обеспечения буквально филигранной точности позиционирования механизм перемещения головок HDD сделан с гигантским (нет, пожалуй, колоссальным) запасом по усилию. Что ему Ваша заслонка весом, например, несчастных 10 грамм? Не пробовал, но, думаю, и 200 грамм переместит как не фиг делать.

1

Что за электроагнит? Даже св. Гугол не знает.
Точность точностью, а момент вращения совсем другой параметр. При попытке закрыть канал может быть усилие на заслонку от потока воздуха. Dushevny правда предложил вариант где это усилие в прямом смысле перпендикулярно направлению движения заслонки.
Как бы там ни было, критерий истины практика. Я не сисадмин и не ремонтник компьютеров, у меня сломанных винтов с рабочими коромыслами нет. Может достану. Ещё б знать как этим коромыслом управлять. По идеи на катушку постоянный ток подавать нужно, может что и получится.

Меня бы и бесщёточные моторы бы устроили, но я пока вижу в продаже только уж очень высокоскоростные, от 3000 об/мин и выше, для такой скорости много ступеней ременной передачи понадобится, а как там эти моторы ведут себя на низких оборотах кто их знает. Ищу.

0

Опечатался, бывает.

Там одна катушка, в Вашем случае можно просто менять направление тока в катушке. Подал на концы катушки +-, коромысло прыгнуло в одну сторону, подал -+, прыгнуло в другую сторону.

Нужно только катушку не спалить, кто ж знает, какое там у неё рабочее напряжение и рабочий ток. Можно, например, последовательно с катушкой поставить ограничительный резистор, или питать катушку источником тока.

Есть у механизма позиционирования и некоторый для Вас недостаток: никак это коромысло не фиксируется, придётся либо делать заслонку с некоторым трением, либо после перемещения заслонки подавать на катушку достаточно малый ток для поддержания коромысла в крайнем положении.

Ну, это дело (BLDC) работает только со схемой управления (контроллером), и, как правило, контроллер этот обеспечивает работу мотора и в заторможенном режиме. Фактически, BLDC у Вас будет работать как шаговый двигатель, но не слишком точный и бесшумный. Если взять двигатель с хорошим усилием на валу, то можно обойтись и без редуктора.

Недостаток: контроллером нужно управлять, просто подачей напряжения вряд ли обойдёшься.

1

Ну, это не проблема, в принципе. можно и так и эдак.

Вика говорит нам
Вентильный двигатель (ВД, BLDC) следует отличать от бесколлекторного двигателя постоянного тока (БДПТ), который имеет трапецеидальное распределение магнитного поля в зазоре и характеризуется прямоугольной формой фазных напряжений. Структура БДПТ проще, чем структура ВД (отсутствует преобразователь координат, вместо ШИМ используется 120- или 180-градусная коммутация, реализация которой проще ШИМ).
Dushevny, предлагал именно BLDC, надеюсь что и БДПТ бесшумны так же.
На маркетплейсах продают и те и эти, как и платы драйверов к ним, только обороты там высокие.
Может быть, для низкой скорости, придётся сделать управление от своего микроконтроллера. Контроллер в проекте всё равно будет, правда, для остальных задач нужен менее быстродействующий чем такой, который ШИМом будет три фазы генерировать.

Программу для uC я напишу, я этим на основной работе, в основном и занимаюсь. Правда, этот проект для себя.
Вот в аналоговой электронике я слабо разбираюсь, да.

0