直流电机简介

直流电机是指能将直流电能转换成机械能(直流电动机)或将机械能转换成直流电能(直流发电机)的旋转电机。它是能实现直流电能和机械能互相转换的电机。当它作电动机运行时是直流电动机，将电能转换为机械能；作发电机运行时是直流发电机，将机械能转换为电能。

直流电机的工作原理是里边固定有环状永磁体，电流通过转子上的线圈产生安培力，当转子上的线圈与磁场平行时，再继续转受到的磁场方向将改变，因此此时转子末端的电刷跟转换片交替接触，从而线圈上的电流方向也改变，产生的洛伦兹力方向不变，所以电机能保持一个方向转动。

直流发电机的工作原理就是把电枢线圈中感应的交变电动势，靠换向器配合电刷的换向作用，使之从电刷端引出时变为直流电动势的原理。

感应电动势的方向按右手定则确定(磁感线指向手心，大拇指指向导体运动方向，其他四指的指向就是导体中感应电动势的方向)。

导体受力的方向用左手定则确定。这一对电磁力形成了作用于电枢一个力矩，这个力矩在旋转电机里称为电磁转矩，转矩的方向是逆时针方向，企图使电枢逆时针方向转动。如果此电磁转矩能够克服电枢上的阻转矩(例如由摩擦引起的阻转矩以及其它负载转矩)，电枢就能按逆时针方向旋转起来。

直流电机控制原理

对于普通直流电机。其控制方法比较简单。只需给电机的两根控制线加上适当的电压即可使电机转动起来，电压越高则电机转速越高。对于直流电机的速度调节。可以采用改变电压的方法，也可采用PWM调速方法。PM调速就是使加在直流电机两端的电压为方波形式，加在电机两端的电压就在VLoad和OV之间不停的跳变，对应的电机电压波形如图1所示：

此时加在电机两端的平均电压Uo=Th/ (Th+T1)*VLoad，可以通过调整PWM的占空比来改变Th和T1的比值。这样就可以通过PWM调节加在电机两端的平均电压，从而改变电机的转速。与步进电机类似。不能将单片机的I.O直接与直流电机的引线相接，而要在二者之间增加驱动电路。也可利用L298N电机驱动芯片实现直流电机驱动。

L298N芯片资料

恒压恒流桥式2A驱动芯片L298N ：L298是SGS公司的产品。比较常见的是15脚Mult iwatt封装的L298N.内部同样包含4通道逻辑驱动电路。可以方便的驱动两个直流电机或一个两相步进电机。

l298N芯片可以驱动两个二相电机。也可以驱动一个四相电机。输出电压最高可达50V.可以直接通过电原来调节输出电压：可以直接用单片机的IO口提供信号：而且电路简单，使用比较方便。

L298N可接受标准TTL逻辑电平信号VSS，VSS可接4.5一7 V电压。4脚VS接电源电压，VS电压范围VIH为+2.5一46 V 输出电流可达2.5A，可驱动电感性负载。1脚和15脚下管的发射极分别单独引出以便接入电流采样电阻。形成电流传感信号。L298可驱动2个电动机。OUT1，OUT2和OUT3，OUT4之间可分别接电动机。本实验装置我们选用驱动一台电动机。5，7，10.12脚接输入控制电平。控制电机的正反转。EnA，EnB接控制使能端，控制电机的停转。表1是L298N功能逻辑图。

In3.In4的逻辑图与表1相同。由表1可知EnA为低电平时。输入电平对电机控制起作用，当EnA为高电平，输入电平为一高一低。电机正或反转。同为低电平电机停止。同为高电平电机刹停。

下面是L298N的系统结构图

用L298N实现控制直流电机正反转和调速

int in1=13;

int in2=12;

int in3=11;

int in4=10;

//上面定义了板上的4个控制端，12一组，34一组

int speedPinA=6;

int speedPinB=5;

//上面定义了PWM引脚

void setup()

{

pinMode(in1，OUTPUT);

pinMode(in2，OUTPUT);

pinMode(in3，OUTPUT);

pinMode(in4，OUTPUT);

//下面程序开始时让控制端都为高电平，电机保持不动。

digitalWrite(in1，HIGH);

digitalWrite(in2，HIGH);

digitalWrite(in3，HIGH);

digitalWrite(in4，HIGH);

}

void loop()

{

//电机正转

_mRight(in1，in2);

_mRight(in3，in4);

//读入电位器的值，然后通过PWM输出，控制电机转速

int n=analogRead(A0)/4;

_mSetSpeed(speedPinA，n);

_mSetSpeed(speedPinB，n);

}

void _mRight(int pin1，int pin2)//电机右转，电机到底是右转还是左转取决于电机端的接线和控制脚的顺序

{

digitalWrite(pin1，HIGH);

digitalWrite(pin2，LOW);

}

void _mLeft(int pin1，int pin2)//同上

{

digitalWrite(pin1，LOW);

digitalWrite(pin2，HIGH);

}

void _mStop(int pin1，int pin2)//紧急制动，实际就是将电机两个端短接了

{

digitalWrite(pin1，HIGH);

digitalWrite(pin2，HIGH);

}

void _mSetSpeed(int pinPWM，int SpeedValue)//控制速度，实际上就是断断续续的控制298N的使能端，手抖的厉害的可以用个按钮自己尝试一下，估计也能实现对电机速度的控制，O(∩_∩)O~

{

analogWrite(pinPWM，SpeedValue);

}