直流电机(PWM)

本文介绍了直流电机的工作原理,包括其正反转机制,以及步进电机和舵机的特点。重点讲解了电机电路中的驱动方式,如大功率器件直接驱动和H桥驱动,涉及MOS管和续流二极管的作用。此外,还讨论了电机调速技术,尤其是PWM及其重要参数,如频率和占空比对电机性能的影响。

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1.直流电机简介

直流电机是一种将电能转换为机械能的装置。一般直流电机有两个电极,当电极正接时,电机正转,电极反接时,电机反转。

步进电机:外壳上面覆盖一圈电磁体,中间一个永磁体。不断地旋转的将电磁铁依次通电,会由于吸引左右,使得中间磁铁旋转!!!而且旋转的速度会和脉冲的速度一致,我们可以设定旋转速度(修改通电时间)

舵机:长条形的,中间有一个转轴(连着外面称作旋转臂)引出来三根线:电源正极,电源负极,中间线接一个编码:输出电平进行控制(根据电平持续的时间,来控制旋转臂固定在某个角度)

比如:给高电平5ms,固定在0° 而给15ms高电平,固定在180°的位置(扭到哪个地方,就直接固定不动)适用于小车转向

N20电机:直流电机+减速箱

选择不同减速比来配置转速和扭矩,减速比越大,最终输出的转轴扭矩越大,力量会越大!!!

2.电机电路

电机属于功率较大的负载,直接接在单片机I/O口上面(弱上拉)驱动能力是不够的,而且可能损坏单片机,需要驱动电路。

驱动电路:(1)大功率器件直接驱动 (2)H桥驱动

(1)大功率器件直接驱动:不具备调换电机正反方向的功能

MOS管(电子开关)用在电机驱动上面很多;PNP型三极管,是IN电流越小,输出的电流越大,所以给低电平,使得三极管导通;下面加一个续流二极管进行电路保护,然后驱动电机,让电机旋转。

续流二极管的作用:电机,继电器是感性负载元件(线圈)电感会出现很高的电压。因为电感在电路断开一瞬间,不会让电流突变,仍会补充使得电流尽力维持(和原来的电流同向),如果没有通路的话,就会对电路造成损害,加入续流二极管,使之形成通路,从而慢慢将电流缓解掉!!!!(维系不变的电流持续时间极短)

电感维持流过电流不变

电容可以在断电的时候当成电池使用

PNP型三极管:流入;NPN型三极管:流出;芯片就是一个驱动电路的集成

步进电机:给低电平,是导通;高电平是断开(PNP型的三极管)

(2)H桥驱动:可以控制电机正反转

将对角的三极管连接,然后再将另一对焦的三极管连接,实现电机的反向(电流是相反的)

一般电能转换为热能

3.电机调速

电机在很短时间内断电不会立马停止,(由于有惯性)会慢慢停止;我们通过脉冲,一段时间通电,一段时间不通电,进行速度的调配

PWM(脉冲宽度调制)

PWM重要参数

频率:1/Ts    频率比较低,电机可能会出现抖动情况,频率比较高,电机就会比较平缓的旋转

占空比:Ton / Ts   打开时间比一个周期时间(占空比高,转速快;占空比低,转速慢)

精度:占空比变化的步距(占空比变化10% 到20%到30%这样变化)

占空比变化:10%到11%到12%    精度高于上面

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