在機(jī)器人技術(shù)中,有不同類型的電動機(jī)可用:有刷電動機(jī)、無刷電動機(jī)、步進(jìn)電動機(jī)和伺服電動機(jī)??梢酝ㄟ^各種方法來控制電動機(jī)。一些電動機(jī)可以直接連接到電源,而另一些電動機(jī)(例如伺服電動機(jī))則需要來自控制器的信號才能運(yùn)行。當(dāng)我們需要使用控制器來控制電機(jī)時,我們需要一個電機(jī)驅(qū)動器。
電動機(jī)驅(qū)動器電路獲取控制器施加的低電流信號,并將其轉(zhuǎn)換為驅(qū)動電動機(jī)的較高電流信號?;旧希妱訖C(jī)驅(qū)動器充當(dāng)電動機(jī)和控制電路之間的接口。電機(jī)驅(qū)動器使您可以從小信號控制更大的負(fù)載。它們可以在處理高壓和大電流,某些電動機(jī)最適合這種工作。
電機(jī)驅(qū)動器電路由可處理大功率的IC或分立JFET組成。電機(jī)驅(qū)動器IC是電流放大器IC,它們充當(dāng)控制器和電機(jī)之間的橋梁。驅(qū)動器IC包括一些電路,有助于在H橋(控制電動機(jī))和告知H橋如何控制電動機(jī)的信號之間進(jìn)行接口連接。但是,不同的芯片提供不同的接口。一些常見的電機(jī)驅(qū)動器IC包括L293D和L298N。
該示意圖顯示了將L298電動機(jī)驅(qū)動器安裝到項目中的示例
H橋電路
H橋(如下圖所示)是一種非常簡單的電路,它允許DC電動機(jī)前進(jìn)或后退-換句話說,該電路可切換施加到負(fù)載的電壓的極性。
基本的H橋電路圖。 H橋根據(jù)兩條電流路徑形成的熟悉形狀恰當(dāng)?shù)孛?/p>
當(dāng)Q1和Q4閉合時,Vbat連接到電動機(jī)的左端子,GND連接到右端子,這使電動機(jī)沿一個方向移動。當(dāng)Q2和Q3閉合時,將Vbat施加到電動機(jī)的右側(cè)端子,將GND施加到左側(cè),以使電動機(jī)沿另一個方向移動。
可以使用四個晶體管輕松構(gòu)建H橋:兩個PNP和兩個NPN。 PNP晶體管用于切換Vcc,NPN晶體管用于切換GND連接。
選擇電機(jī)驅(qū)動器
那么,如何為您的項目選擇最佳的電機(jī)驅(qū)動器?以下是選擇電動機(jī)驅(qū)動器時要考慮的一些重要標(biāo)準(zhǔn)。
兼容電機(jī)
選擇電動機(jī)驅(qū)動器時首先要查找的是電動機(jī)驅(qū)動器的兼容電動機(jī)列表。
大多數(shù)電動機(jī)驅(qū)動器與無刷直流電動機(jī)、齒輪電動機(jī)和步進(jìn)電動機(jī)兼容,但某些電動機(jī)驅(qū)動器與基于角度的電動機(jī)(例如伺服電動機(jī))兼容。因此,有必要根據(jù)您的電動機(jī)選擇驅(qū)動器。
接口
您應(yīng)根據(jù)您的應(yīng)用來設(shè)計電動機(jī)驅(qū)動器及其接口。大多數(shù)電機(jī)驅(qū)動程序與Arduino和其他TTL輸入兼容。但是,如果要通過藍(lán)牙控制板等無線方式控制電動機(jī),請考慮使用遙控器。
此外,還必須考慮通道數(shù)。當(dāng)需要通過16個外部信號控制16個電機(jī)時,如果電流和電壓正確,則必須選擇16通道電機(jī)驅(qū)動器。
電壓電流
接下來,查看電壓和電流處理能力。根據(jù)您的應(yīng)用找到合適電壓范圍的電動機(jī)驅(qū)動器。
找到合適的電壓范圍并不困難。電機(jī)驅(qū)動器具有很寬的電壓范圍(例如4.5V – 36V)。而且,尋找具有足夠電流處理能力的驅(qū)動器相對簡單,因為市場上有可用的驅(qū)動器具有大電流處理能力。
導(dǎo)通電阻(On-state Resistance)
電機(jī)驅(qū)動器IC中的電流流過橋式晶體管的導(dǎo)通狀態(tài)電阻。因此,大電流將引起功耗。
功耗可以表示為P = I2R,其中R是導(dǎo)通電阻。功耗以熱量的形式發(fā)生。以其峰值電流容量運(yùn)行的驅(qū)動器IC會迅速升高內(nèi)部溫度,并可能導(dǎo)致熱關(guān)斷。
知道這一點(diǎn)后,您需要選擇一種具有足夠電流處理能力的IC,如果該IC有過熱的可能性,則必須合并一個機(jī)械散熱器。
然而,很多時候,PCB上沒有足夠的空間放置此類物品,因此,請嘗試選擇通態(tài)電阻較低的IC,以將功耗降至最低。
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