直流电机内部有磁铁、转子和碳刷等组件组成,将电机的+、-极和电池相连,即可正转或逆转。
电机在运转时,碳刷和整流子之间会产生火花,进而引发干扰,影响到微处理器或无线遥控器的运行。为了消除噪声,通常在碳刷电机的+、-极之间焊接一个0.01~0.1uF的电容。
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设计电机的晶体管控制电路时,最重要的两个参数是**工作电压和堵转电流**。堵转代表电机轴心受到外力卡住而停止,此时电机线圈形同短路状态,电机的负荷越重,电流越大,发热量也就增加。 3.2 认识晶体管元器件
是最基本的驱动接口,微处理器只需要送出微小的信号,即可通过它控制外部装置。它很像水管中的阀门,平时处于关闭状态,但只要稍微施力,就能启动阀门,让大量水流通过。
晶体管有三只引脚,分别叫做B(基极)、C(集电极)和E(发射极),集电极(Collector) 代表收集电流,发射极(Emitter)
代表射出电流,基极(Base) 相当于控制台。
3.3 控制电机正反转的H桥式电机控制电路
L298内部包含两组H桥式电路,可以驱动并控制电机的正反转,
有两组电源输入脚,一个用于IC本身(芯片电源,5V),另一个用于电机;有两个使能引脚,用于决定是否供电给电机。L298N
有检测电机是否处于“堵转”状态,原理是:“当电机的负荷增加时,消耗的电流量也跟着增加,因此,从电流的消耗量,可得知电机是否运行平顺。”如果要启用这项功能,必须在“电流监测”脚位连接电阻;若不适用“电流监测”功能,请将电流监测的1和15脚位接地。
一组电机都有三个控制引脚,使能、输入A和输入B,这三个引脚和电机的运转关系:
在需要精确定位的场合,可以将两个输入信号反转,造成“刹车”效果
有些L298N电机控制器,使用另一个IC(型号:74HC14)来简化电机正反转控制,每个输入端只有使能和正反转两个引脚
这种控制器的输入输出关系表
活动一:自动回避障碍物的自走车
采用一个L298N控制器以及超声波传感器,制作一个遇到前方有障碍物时,能自动转向的自走车。
L298N电机控制模块 |
电机(请在小电机的电源焊接一个0.1uF(104)电容,避免电机的噪声干扰处理器 |
实验结果: 编译与下载程序之后,两个电机将开始正转,若超声波传感器感知到遮挡,两个电机首先暂停0.5秒,接着,A电机将持续正转,B电机则会反转;若前方无障碍物,两个电机首先暂停0.5秒,再一起正转。每次在切换电机状态之前先暂停0.5秒,可以避免电机频繁地正、反转而导致寿命降低。
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国内的电动自行车的发展,把相关器件的成本降低的无法相信。一个250瓦的轮毂电机100多元,一个控制器20多元。 用这种方法,电机自带霍尔,就是所谓磁编码器,可以检测到电机的转速和步数,通过PID算法,可以实现定速驱动,也能实现运行指定距离。我觉得不错。 1:电机的三根相线,直接与控制器相对应连接。可以另外用两只单片机控制的继电器,在必要的时候把三根相线短接在一起,实现强制刹车,锁车的功能。继电器如果用长通接点,还能实现失电驻车制动。 2:电机另一组霍尔线,一般红黑两根是霍尔工作电源,另外三根是信号线。与控制器连接好后,另外取其中的任意两根信号线,并接出来,接到单片机的两个IO口上,并把其中一个口设置成外部中断。这样在中断发生的时候,读取另一根信号线的高低电平,可以用来判断旋转方向。另外中断触发的间隔,可以用来测量速度,也可以判断运行距离。 3:电动车的油门信号一般是0-5v的电压信号,我直接用Arduino的PWM输出驱动的时候,高速的时候没问题,低速的时候,电机跳动运行。后来买了一片MCP4725 数模转换模块,用IIC接口写入油门的大小,由这个模块输出电压接油门信号,就可以稳定控制了。 4:20多元的控制器,一般倒车线没有接出来,需要自己拆开,找到“DC”的标识,接出来之后,接到单片机输出口,就能切换旋转方向。 注意电动车控制器倒车功能一般是限速的,不能全速运转。 5:刹车信号,也可以接到单片机的输出口,可以作为对油门信号的“禁止”信号,也有一点点电子刹车的作用,但是没有直接短接相线的刹车力度大。 我下面就准备利用这套系统,做一个1米×0.6米大的平板电动车,先做成遥控的。然后看看能不能搞成自动跟随,再然后看看能不能搞成自动驾驶,这都是远期计划了。 |
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