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 12VPWM 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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