STM32循迹小车系列教程(一)—— 使用PWM控制电机
本章节主要讲解直流减速电机控制原理,电机驱动电路,以及如何使用PWM控制直流减速电机
前言
1.软件准备:STM32CubeMx、Keil5_ MDK
2.硬件准备:STM32F103C8T6核心板、TB6612电机驱动模块/L298N电机驱动、18650锂电池3节/3S航模电池、杜邦线若干
直流减速电机
图2-1为市场上常用的直流减速电机的图片,减速电机由直流电机加上减速齿轮构成。减速齿轮决定减速电机的减速比,减速比越大电机转速越慢,力矩越大。减速电机一般驱动电压有 12V 和 24V 的,驱动电压越大同样减速比减速电机对应的力矩也就越大,同时耗电电流也会增加。
下图为某厂家 370减速电机的参数表,我们可以从表中看出与减速电机减速比和驱动电压相对应的力矩、电流等参数的相关关系。
直流电机有两个引脚,当我们正向给电机正向通电时电机正转,当我们反向给电机通电时电机反转。如图 2-3 所示为,当电机的 1 脚施加正极,2 脚施加负极时电机正转;电机的 2 脚施加正极,1 脚施加负极电机反转。
直流电机调速
对于电机的调速我们需要通过脉冲宽度调制(Pulse width modulation,PWM)来实现,PWM 的占空比为高电平占整个调制周期的时间比例。
如图 2-4 所示为脉冲宽度调制的的原理图示,比如高电平时间为 8ms,低电平时间为 2ms时,这是整个脉宽周期是为 10ms,占空比即为 80%。我们通过此波形来控制电机即可实现电机的速度控制,且占空比越高的话,高电平的比例越高,则电机速度就会越快,反之就越慢,一般PWM的频率应大于 1KHZ。当然单片机引脚产生的这个 PWM 波形肯定是不可能直接驱动电机的,中间需要使用驱动电路。
图 2-5 左为单向电机驱动电路,PWM 引脚为高电平时 N 沟道 MOS 管导通,如果把电机看成电阻的话,这是电机两端电压应该为 12V,PWM 引脚为低电平时 N 沟道 MOS管截止,电机两端电压应该为 0V。但实际电机并不能看成电阻。
图 2-5 右的电路等效为右边的电路,我们可以把电机看成一个电感,我们知道电感有储能的作用,所以当 MOS管截止电感会释放能量,所以电机两端电压并不是 0V。
同样当 MOS 管导通时电感会吸收能量,所以电机两端电压也并不是 12V。而是与 PWM 占空比相关,电机两端电压应该为
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