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遥控小车第二步

 quasiceo 2015-08-09

   第一篇教程里介绍了驱动步进电机的方法,不知大大家还记得不。这篇要来介绍介绍直流电机的驱动,直流电机在这个遥控小车里的作用是用来驱动齿轮组,然后驱动两个后轮,使小车能够向前走。由于选材比较简单,所以小车只能前进不能后退。  

1、直流电机的工作原理     

        直流电机是指能将直流电能转换成机械能的机械设备。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、它励和自励三类,其中自励又分为并励、串励和复励3种。由于这篇帖子不做直流电机原理的深入研究,只是大概介绍一下。其实在做小车的时候主要是关注直流电机是有刷还是无刷电机,因为无刷电机干扰很大,会对Arduino以及其它外围芯片造成干扰,甚至会导致芯片复位。所以只从有刷和无刷这两类大致的进行介绍。

        有刷直流电动机:有刷电动机的2个刷(铜刷或者碳刷)是通过绝缘座固定在电动机后盖上直接将电源的正负极引入到转子的换相器上,而换相器连通了转子上的线圈,3个线圈极性不断的交替变换与外壳上固定的2块磁铁形成作用力而转动起来。由于换相器与转子固定在一起,而刷与外壳(定子)固定在一起,电动机转动时刷与换相器不断的发生摩擦产生大量的阻力与热量。所以有刷电机的效率低下损耗非常大。但是,他同样具有,制造简单,成本及其低廉的优点。

        无刷直流电动机:无刷直流电动机是将普通直流电动机的定子与转子进行了互换。其转子为永久磁铁产生气隙磁通:定子为电枢,由多相绕组组成。在结构上,它与永磁同步电动机类似。无刷直流电动机定子的结构与普通的同步电动机或感应电动机相同.在铁芯中嵌入多相绕组(三相、四相、五相不等).绕组可接成星形或三角形,并分别与逆变器的各功率管相连,以便进行合理换相。转子多采用钐钴或钕铁硼等高矫顽力、高剩磁密度的稀土料,由于磁极中磁性材料所放位置的不同.可以分为表面式磁极、嵌入式磁极和环形磁极。由于电动机本体为永磁电机,所以习惯上把无刷直流电动机也叫做永磁无刷直流电动机。

        所以从上边就可以看出,有刷电机在转动时需要不停的切换线圈,电刷和链接线圈的铜圈不停的摩擦,就会产生电磁干扰和电火花以及产生反向电动势,导致电压波动。如果电机电源和Arduino的驱动电源没有分开,那必然会影响芯片的工作。

2、驱动芯片

        上一个教程中,驱动步进电机试用的是ULN2003,由于只用了4个引脚,ULN2003还有3个空闲的驱动引脚。另外为了电路的简单,就直接用剩余的一个引脚来驱动ULN2003了。ULN2003的工作原理就不做介绍了,可以参考上一个教程,当然由于电路很简单只能驱动电机朝一个方向转动了。

3、驱动电路

        由于使用的是直流电机,干扰较大,驱动电路这里就要多做一些消除干扰的电路,常用的有在电机两端串联电感,加电容等方法。由于没有电感,所以只加了续流二极管和电容。如下图:

        其中Arduino的12脚接ULN2003的第七脚。

4、代码

        同样代码还是不多介绍,自己去读吧。由于太简单,我就不上传工程了,自己敲吧。另外13脚是来驱动Arduino自带的LED,这样能看出驱动的频率。

 

以下是代码片段:
void setup() {               
  // initialize the digital pin as an output.
  pinMode(13, OUTPUT);
  pinMode(12, OUTPUT);
}
void loop() {

       digitalWrite(13, HIGH);   // turn the LED on (HIGH is the voltage level)
       digitalWrite(12, HIGH);
      delay(50);
      digitalWrite(13, LOW);    // turn the LED off by making the voltage LOW
      digitalWrite(12, LOW);
      delay(200);
 
}

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