一、直流电机驱动电路图及设计思路
改变直流电机的电流方向就可以转变转向
想实现直流电机的转向控制,需要设计一个电流换向电路,可以用继电器、三极管、MOS管或者直流电机驱动芯片设计直流电机控制电路。
继电器控制直流电机转向
两个单刀双制的继电器就可以组成直流电机正反转控制电路,SW1和SW2都断开时,直流电机的两个电极都通过继电器的触点连接到GND,直流电机停止转动。
直流电机正转
闭合开关SW1,继电器K3工作,直流电机上方的电极通过继电器K3连接到VCC,电流从上往下流过直流电机,直流电机正转
闭合开关SW2,继电器K4工作,直流电机下方的电极通过继电器K4连接到VCC,电流从下往上流过直流电机,直流电机反转。
如果SW1和SW2都闭合,直流电机的两个电极通过继电器K3和K4都连接到VCC,直流电机停止转动。
三极管或者MOS管控制直流电机转向
两个NPN三极管和两个PNP三极管(或者两个N MOS管和两个P MOS管)可以组成H桥电路(组成电路很像字母“H”),控制直流电机的正、反转。
当H1为低电平,H2为高电平,PWM1为高电平,PWM2为低电平时,Q1和Q4导通,Q2和Q3截止,电流从左往右流过直流电机,实现电机正转。此时通过改变PWM1的占空比还可以控制直流电机的转速。
当H2为低电平,H1为高电平,PWM2为高电平,PWM1为低电平时,Q2和Q3导通,Q1和Q4截止,电流从右往左流过直流电机,实现电机反转。此时通过改变PWM2的占空比还可以控制直流电机的转速。
电机驱动芯片控制直流电机转向
只需要给芯片的控制引脚提供电平信号就可以控制直流电机的转向
其实电机驱动芯片内部也是集成了H桥电路,驱动芯片还集成了过流、过温等保护电路,我们只需要给两个控制引脚信号就可以了,使用起来更加简单,效率更高。
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二、直流电动机驱动电路设计
全桥电路是一种常用于直流电机控制的电路,它由4个MOS管组成,其中两个MOS管接在电机的正极和负极上,另外两个MOS管接在电机的中点上。通过控制4个MOS管的导通和截止,可以实现电机的正反转和速度控制。
下面是4个MOS管驱动的全桥电路的原理:
1. 工作状态
在工作状态下,两个MOS管Q1和Q4导通,两个MOS管Q2和Q3截止。此时,电机的正极和中点连接在一起,负极与中点连接在一起,电机会正转。
2. 反转状态
在反转状态下,两个MOS管Q2和Q3导通,两个MOS管Q1和Q4截止。此时,电机的负极和中点连接在一起,正极与中点连接在一起,电机会反转。
3. 制动状态
在制动状态下,四个MOS管Q1、Q2、Q3、Q4均截止。此时,电机的两端会短路,电机会受到制动力矩。
4. 刹车状态
在刹车状态下,两个MOS管Q1和Q3导通,两个MOS管Q2和Q4截止。此时,电机的正极和负极连接在一起,电机会快速刹车停止。
需要注意的是,为了控制4个MOS管的导通和截止,需要使用特定的控制电路。控制电路可以根据需要采用不同的控制方式,如PWM调速、直接控制等。同时,为了保护电路和电机,需要设计相应的保护电路,如过流保护、过压保护等。
三、直流电机控制与驱动
如果是同时驱动四个直流电机,要注意总的电流值因为L298N每个桥的驱动电流为2A(峰值为3A)。这样单个直流电机的工作电流最好不要超过1.3A,另外还要注意电压4.5--46V。
如果是第二种情况,试试加锁存器。只要在编程方面注意一下电机的驱动顺序和占空比应该没问题的。因为电机全速运行的情况不多,保证每个电机安各自周期和占空比运行并且保证每个驱动桥不过载是有些难度的。我觉得应该从程序和硬件电路同时入手。
四、直流电动机电路控制驱动原理
直流电机是根据通电流的导体在磁场中会受力的原理来工作的。既电工基础中的左手定则。电动机的转子上绕有线圈,通入电流,定子作为磁场线圈也通入电流,产生定子磁场,通电流的转子线圈在定子磁场中,就会产生电动力,推动转子旋转。转子电流是通过整流子上的碳刷连接到直流电源的。
直流电动机是将直流电能转换为机械能的电动机。因其良好的调速性能而在电力拖动中得到广泛应用。直流电动机按励磁方式分为永磁、他励和自励3类,其中自励又分为并励、串励和复励3种。
当直流电源通过电刷向电枢绕组供电时,电枢表面的N极下导体可以流过相同方向的电流,根据左手定则导体将受到逆时针方向的力矩作用;电枢表面S极下部分导体也流过相同方向的电流,同样根据左手定则导体也将受到逆时针方向的力矩作用。
这样,整个电枢绕组即转子将按逆时针旋转,输入的直流电能就转换成转子轴上输出的机械能。由定子和转子组成,定子:基座,主磁极,换向极,电刷装置等;转子(电枢):电枢铁心,电枢绕组,换向器,转轴和风扇等。
五、直流电机驱动电路的工作原理
直流电动机转动起来的原理:当电枢转了180°后,导体 cd转到 N极下,导体ab转到S极下时,由于直流电源供给的电流方向不变,仍从电刷 A流入,经导体cd 、ab 后,从电刷B流出。这时导体cd 受力方向变为从右向左,导体ab 受力方向是从左向右,产生的电磁转矩的方向仍为逆时针方向。因此,电枢一经转动,由于换向器配合电刷对电流的换向作用,直流电流交替地由导体 ab和cd 流入,使线圈边只要处于N 极下,其中通过电流的方向总是由电刷A 流入的方向,而在S 极下时,总是从电刷 B流出的方向。这就保证了每个极下线圈边中的电流始终是一个方向,从而形成一种方向不变的转矩,使电动机能连续地旋转。
六、直流电机驱动电路原理图
上万转的直流电动机的工作原理是将直流电源通过电刷接通电枢绕组,使电枢导体有电流流过。
电机内部有磁场存在,载流的转子(即电枢)导体将受到电磁力 f 的作用 f=Blia (左手定则)。
所有导体产生的电磁力作用于转子,使转子以n(转/分)旋转,以使拖动机械负载。
由于电机电枢回路电阻和电感都较小,而转动体具有一定的机械惯性,因此当电机接通电源后,起动的开始阶段电枢转速以及相应的反电动势很小,起动电流很大。最大可达额定电流的15~20倍。
这一电流会使电网受到扰动、机组受到机械冲击、换向器发生火花。
因此直接合闸起动只适用于功率不大于4千瓦的电动机(起动电流为额定电流的6~8倍)。
为了限制起动电流,常在电枢回路内串入专门设计的可变电阻。
在起动过程中随着转速的不断升高及时逐级将各分段电阻短接,使起动电流限制在某一允许值以内。
七、直流电动机电路控制驱动方式
直流电机的启动原理基于法拉第电磁感应定律和洛伦兹力的作用。下面是直流电机启动的简要步骤:
1. 建立电磁场:通过直流电源将电流提供给电机的定子(静转子),在定子上形成一个恒定的磁场。
2. 制动开关:在电机的电路中,使用一个制动开关来控制电流的流动。在启动时,制动开关是关闭状态,使电流无法通过电机。
3. 初始转矩:通过其他方法(如手动旋转或外部助力)使转子(动转子)开始旋转,并获得一定的初始转矩。
4. 制动开关切换:当转子开始旋转时,制动开关打开,允许电流流经电机。
5. 洛伦兹力作用:由于转子中的电流与定子磁场相互作用,产生洛伦兹力。这个力会产生一个扭矩,将电机继续驱动并加速转子的旋转。
6. 自我激励:一旦电机开始运转,它将自我激励。这是因为电流通过转子线圈时,转子本身也产生磁场,与定子磁场相互作用,继续产生扭矩并驱动电机转动。
7. 稳定运行:一旦电机达到稳定的运行速度,它将保持转子和定子的相对位置,并以恒定的转速运行。
需要注意的是,直流电机的启动过程可以通过使用外部的启动装置(如启动电阻、电容器等)来辅助实现。这样可以控制启动过程中的电流和起动转矩。启动装置通常在达到所需转速后由电路自动断开或切换。
八、直流电机的驱动电路
直流电机是使用直流电源驱动,如果想要使用市电的话,需要整流之后使用。直流电机一般有这几种:
1、直流碳刷电机使用碳刷换向,一般内部有永磁体作为定子,线圈作为转子;
2、直流无刷电机永磁体作为定子,内部有特殊的换向电路,一般使用霍尔元件判断电机当前的状态,原理上类似于交流电机。