微型直流电机的工作原理与控制方式
直流电动机的启动、调速、反转与制动(一)

直流电动机的启动、调速、反转与制动(一)摘要本文介绍了直流电动机的启动、调速、反转和制动等方面的基础知识和实际操作技巧。
通过了解直流电动机的工作原理,我们能够更好地掌握如何实现电动机的启动、调速、反转和制动控制。
一、直流电动机的基本原理直流电动机是应用广泛、使用最为普及的一类电动机,它利用直流电的力线作用于定子和转子中导体的电流而产生旋转力矩。
直流电动机的基本构成包括:定子、转子、集电环、电枢、永磁体等部分,其中电枢是电机的主要转换元件。
当电机通电后,电枢内的导体会在磁场作用下受到力矩而旋转,从而带动转子旋转。
电枢外接电源,因此电流方向不断变化,导致电枢上每一根导体均不断变化着受到力矩的方向,当导体在磁场中转到过渡点时,力矩的作用方向就会随之改变,从而形成电枢稳定旋转,并实现电机的工作。
二、直流电动机的启动直流电动机的启动方式主要有自激励式启动和外激励式启动两种。
1. 自激励式启动自激励式启动是最常见的直流电动机启动方式,它是通过电枢产生的反电动势和自感作用来实现电机的启动的。
在自激励式启动过程中,需要使用一个发电机将直流电源产生的电流输出到电机的电枢上,此时,电枢上的导体会产生高速旋转,并在磁场作用下产生反电动势。
当电枢转速达到某一值时,反电动势的大小会超过电源电压,从而达到自我激励的目的,实现电机的启动。
2. 外激励式启动外激励式启动采用较大的磁场励磁电源来励磁电机的励磁绕组,使电机初期转矩增大,将电机启动起来。
外励磁通常使用同步电动机、串联机等至少具有较强磁场特性的电动机来实现。
三、直流电动机的调速1. 电枢调速电枢调速是一种常见的简单调速方式,它通过改变电枢电压的大小,控制电动机的转速。
具体来说,通过调节电枢上电流的大小和方向,可以实现电枢中磁通的改变,从而改变电机的转速。
但是,电枢调速方式容易产生调速失速现象,同时,由于电机负载的变化,需要不断调节电机的电压,使得调速操作比较麻烦。
2. 电阻调速电阻调速是通过在电机电路中加入电阻,从而改变电路阻抗大小,从而实现电机的转速调节。
直流无刷电动机工作原理与控制方法

直流无刷电动机工作原理与控制方法直流无刷电动机(Brushless DC Motor,简称BLDC)是一种基于电磁力作用实现机械能转换的电机。
与传统的有刷直流电动机相比,BLDC 电机不需要传统的用于换向的有刷子和槽型换向器,具有寿命长、效率高和维护方便等优点。
BLDC电机广泛应用于工业自动化、电动车辆、航空航天等领域。
BLDC电动机的工作原理如下:1.结构组成:BLDC电动机主要由转子、定子和传感器组成。
2.定子:定子是由硅钢片叠压而成,上面布置有若干个线圈,通电后产生磁场。
3.转子:转子上布置有磁铁,组成多个极对,其中每个极对由两个磁体构成。
4.传感器:BLDC电机中通常搭配有霍尔传感器或者编码器,用于检测转子位置,实现无刷电机的精确控制。
BLDC电动机的控制方法如下:1.转子位置检测:通过霍尔传感器或编码器检测转子位置,以便控制电机的相电流通断和电流方向。
2.电流控制:根据转子位置信息,利用控制算法控制电机的相电流,将电流引导到正确的相位上以实现电机的转动。
3.电压控制:根据电机转速需求,控制电机的进给电压,调整电机转速。
4.速度控制:通过调整电机的进给电压和相电流,使电机达到所需的速度。
5.扭矩控制:通过控制电机的相电流大小,控制电机的输出扭矩。
BLDC电机的控制可以分为开环控制和闭环控制两种方式:1.开环控制:根据电机的数学模型和控制算法,在事先给定的速度范围内,根据转子位置信息和电机参数计算出合适的相电流和电压进行控制。
开环控制简单,但无法实现高精度的转速和位置控制。
2.闭环控制:通过传感器实时检测转子位置和速度,在控制算法中进行比较,调整相电流和电压,使电机输出所需的速度和扭矩。
闭环控制可以实现高精度的转速和位置控制,但相对于开环控制,需要更多的硬件和软件支持。
总结起来,BLDC电动机通过转子位置检测和电流控制实现高精度的转速和位置控制。
在控制方法上,可以采用开环控制或闭环控制,根据具体应用的需求选择合适的控制方式。
直流电机的结构和控制原理

直流电机的结构和控制原理参考资料:/s/blog_71facf000100pyy4.html一、直流电机的结构和控制原理1、直流电机的工作原理概述:在电力拖动领域,随着变频器的出现形成交流调速技术的日渐成熟和低成本化,在不断侵蚀着直流调速的“地盘”,但直到今天,直流调速仍固守着日渐缩小的“阵地”。
直流电机具有调速性能好、调速方便平滑,调速装置简单、调范围广等特点,能承受频繁冲击负载、过载能力强(由变频器和交流电机构成的交流调速系统,还有一定差距),能实现频繁速启、制动及逆向旋转,能满足各种机械负载的特性要求。
直流电机的最大缺点,是因碳刷换向器的滑动电接触方式和整体结构交流电动机更为复杂等原因造成的维护工作量较大,需定期更换碳刷等。
二、直流电机的结构比交流电动机复杂得多,主要由:1)主磁极。
由主磁极铁芯及套装在铁芯上的励磁线圈构成,作用是建立主磁场;2)机座。
为主磁路的一部分,同时构成电机的结构框架,由厚钢板或铸钢件构成;3)电枢铁芯。
为电枢绕组的支撑部件,也为主磁路的一部分,由硅钢片叠压而成;4)电枢绕组。
直流电机的电路部分,由绝缘的圆形或矩形截面的导线绕成;5)换向器。
由许多鸽形尾的换向片排列成一个圆筒、片间用V形云母绝缘,两端再用两个形环夹紧而构成。
用作直流发电机时,称整流子,起整流作用;用于直流电动机时,用于(逆变)换向;6)电刷装置。
由电刷、刷盒、刷杆和连线等构成,是电枢电路的引出(或引入)装置。
7)换向极。
由铁芯和绕组构成,起改善换向,气隙磁场匀称等作用。
直流电机是将电源电能转变为轴上输出的机械能的电磁转换装置。
由定子绕组通入直流励磁电流,产生励磁磁场,主电路引入直流电源,经碳刷(电刷)传给换向器,再经换向器将此直流电转化为交流电,引入电枢绕组,产生电枢电流(电枢磁场),电枢磁场与励磁磁场合成气隙磁场,电枢绕组切割合成气隙磁场,产生电磁转矩。
这是直流电机的基本工作原理。
上图为简单的两极直流电机模型,由主磁极(励磁线圈)、电枢(电枢线圈)、电刷和换向片等组成。
微型电机种类及工作原理

微型电机种类及工作原理微型电机是一种小型电机,可以在极小的空间内工作。
它们可以通过直流或交流电源工作,可以用于各种应用,如机器人、自动化、医药设备等等。
微型电机根据其工作原理可分为几种类型,常见的有以下几种。
1. 直流电机直流电机是一种最常见的微型电机,它由电枢和永磁体组成。
电磁力作用于电枢上的导线,导致电枢旋转。
在直流电机中,电源提供的直流电流是被控制的。
2. 步进电机步进电机是另一种常见的微型电机。
它们由多个电磁铁组成,并受到一个专用控制器的控制。
步进电机可以以微小的步进方式移动,精确的定位位置,它们用于精密控制设备,如机器人制造和医药设备。
3. 交流电机交流电机将交流电转换为机械能。
这些电机常用于电动玩具和其他小型设备中。
它们可以以使用时进行调节的不同速度运行。
4. 马达马达是将电能转化为机械能的一种设备,它们常用于电子设备、电动汽车、医疗设备等各种工业领域中。
马达可以使用交流电源或直流电源。
以上是微型电机主要的四种类型。
它们都有各种各样的应用。
下面介绍微型电机的工作原理,以直流电机为例子。
直流电机的工作原理如下:1. 把电机和电源连接起来,在电枢和电磁铁之间产生电流。
2. 电枢上的电流通电磁铁并生成一个磁场,这个磁场会引起电枢旋转。
3. 电枢旋转的时候,电磁铁的极性会发生变化,从而反转磁场,这个过程会周期性重复。
4. 然后重复这个过程,使电机旋转并产生动力。
在微型电机领域,这只是一个简单的例子,每种类型的微型电机工作原理都有所不同。
但是,了解每种类型的微型电机的工作原理是设计和应用这些设备的基础,可以更好的应用于各种领域。
无刷直流电机运行原理与基本控制方法

无刷直流电机运行原理与基本控制方法无刷直流电机(Brushless DC motor,BLDC)是一种通过电子器件进行电动势控制的电机。
它与传统的有刷直流电机相比,无需换向器,具有体积小、寿命长、效率高等优点。
本文将介绍无刷直流电机的运行原理以及基本控制方法。
无刷直流电机由定子和转子两部分组成。
定子部分是由若干个绕组组成的,每个绕组分别位于电机的不同位置上,并通过适当的方式连接到驱动电子装置上。
转子部分是一个由磁铁组成的旋转部件。
当绕组首先通电时,电流产生的磁场将影响转子上的磁铁,使其始终追随绕组的磁场运动。
由于转子上有多个磁铁,每个磁铁都可能受到不同的绕组的影响,因此能够实现高效的力矩输出。
1.传感器反馈控制:传感器反馈控制是一种常用的无刷直流电机控制方法。
这种方法通过在电机上安装霍尔传感器或编码器等反馈装置,实时获取电机的位置信息。
控制器根据这些信息,采用恰当的算法控制电机的相序和电流大小以使电机达到所需的速度和位置。
2.电子换向:电子换向是指通过改变电流的方向和大小来实现电机转子上的磁场方向的变化。
具体地,通过控制器引入恰当的电流波形,使得转子上的磁铁始终与绕组的磁场保持正交关系,从而实现电机的正常运转。
3.空载检测:空载检测是一种无刷直流电机常用的控制方法。
当电机不承受负载时,转子的转速会比正常情况下更高。
通过监测电机的转速,控制器可以判断电机是处于空载还是负载状态,并相应地调整电流的大小和方向,以达到所需的控制效果。
4.PID控制:PID控制是一种常用的控制方法,适用于无刷直流电机的速度和位置控制。
PID控制器根据电机的速度或位置误差计算出一个调整量,然后通过调整电流和相序来实现电机的控制。
PID控制器的输出可以根据需求进行调整,从而实现不同的电机运行模式。
总结无刷直流电机是一种通过电子器件进行电动势控制的电机,具有高效、寿命长等优点。
其运行原理是通过控制电流的大小和方向,使得转子上的磁铁与绕组的磁场保持正交关系,从而实现电机的正常运转。
直流无刷电机工作原理与控制方法ATE33035(MC33035)

直流无刷电机工作原理与控制方法用A TE33035(替代MC33035)可以很方便的控制直流无刷电机。
直流无刷电机既具有交流电机的结构简单、运行可靠、维护方便等优点,又具备直流电机的运行效率高、无励磁损耗以及调速性能好等优点。
由于传统的直流电机均采用电刷以机械方法进行换向,因而存在相对的机械摩擦,由此带来了噪声、火化、无线电干扰以及寿命短等缺点。
随着电力电子工业的飞速发展,许多高性能半导体功率器件,如GTR、MOSFET、IGBT、IPM 等相继出现,以及高性能永磁材料的问世,均为直流无刷电机的广泛应用奠定了坚实的基础。
直流无刷永磁电机的基本组成:主要由电机本体、位置传感器和电子开关电路三部分组成。
其定子绕组一般制成多相(三相、四相、五相不等),转子由永久磁钢按一定极对数(p=2,4,…)组成。
图1. 三相两极直流无刷电机组成三相定子绕组分别连接到电子开关线路中相应的功率开关器件,A、B、C相绕组分别与功率开关管V1、V2、V3相接。
位置传感器跟踪与电机转子转轴相连接的部件。
此处采用光电器件作为位置传感器,以三只功率晶体管V1、V2和V3构成功率逻辑单元。
三只光电器件VP1、VP2和VP3的安装位置各相差120度,均匀分布在电动机一端。
借助安装在电机轴上的旋转遮光板的作用,使从光源射来的光线依次照射在各个光电器件上,并依照某一光电器件是否被照射到光线来判断转子磁极的位置。
常见的位置传感器有以下几种:电磁式位置传感器、光电式位置传感器、磁敏式位置接近传感器。
当定子绕组的某一相通电时,该电流与转子永久磁钢的磁极所产生的磁场相互作用而产生转矩,驱动转子旋转,再由位置传感器将转子磁钢位置变换成电信号,去控制电子开关线路,从而使定子各项绕组按一定次序导通,定子相电流随转子位置的变化而按一定的次序换相。
由于电子开关线路的导通次序是与转子转角同步的,因而起到了机械换向器的换向作用。
图2. 各相绕组的导通示意图三相永磁无刷直流电机转子位置传感器输出信号VP1、VP2、VP3在每360 电角度内给出了6个代码,按其顺序排列,6个代码是101、100、110、010、011、001。
最全直流电机工作原理与控制电路解析(无刷+有刷+伺服+步进)

最全直流电机工作原理与控制电路解析(无刷+有刷+伺服+步进)直流电动机是连续的执行器,可将电能转换为(机械)能。
直流电动机通过产生连续的角旋转来实现此目的,该角旋转可用于旋转泵,风扇,压缩机,车轮等。
与传统的旋转直流电动机一样,也可以使用线性电动机,它们能够产生连续的衬套运动。
基本上有三种类型的常规电动机可用:AC 型电动机,(DC)型电动机和步进电动机。
典型的小型直流电动机交流电动机通常用于高功率的单相或多相(工业)应用中,需要恒定的旋转扭矩和速度来控制大负载,例如风扇或泵。
在本(教程)中,我们仅介绍简单的轻型直流电动机和步进电动机,这些电动机用于许多不同类型的(电子),位置控制,微处理器,(PI)C和(机器人)类型的电路中。
基本直流电动机该直流电动机或直流电动机,以给它的完整的标题,是用于产生连续运动和旋转,其速度可以容易地控制,从而使它们适合于应用中使用是速度控制,伺服控制类型的最常用的致动器,和/或需要定位。
直流电动机由两部分组成,“定子”是固定部分,而“转子”是旋转部分。
结果是基本上可以使用三种类型的直流电动机。
有刷(电机)–这种类型的电机通过使(电流)流经换向器和碳刷组件而在绕线转子(旋转的零件)中产生磁场,因此称为“有刷”。
定子(静止部分)的磁场是通过使用绕制的定子励磁绕组或永磁体产生的。
通常,有刷直流电动机便宜,体积小且易于控制。
无刷电动机–这种电动机通过使用附着在其上的永磁体在转子中产生磁场,并通过电子方式实现换向。
它们通常比常规的有刷型直流电动机更小,但价格更高,因为它们在定子中使用“霍尔效应”开关来产生所需的定子磁场旋转顺序,但是它们具有更好的转矩/速度特性,效率更高且使用寿命更长比同等拉丝类型。
伺服电动机–这种电动机基本上是一种有刷直流电动机,带有某种形式的位置反馈控制连接到转子轴。
它们连接到PWM型控制器并由其控制,主要用于位置(控制系统)和无线电控制模型。
普通的直流电动机具有几乎线性的特性,其旋转速度取决于所施加的直流电压,输出转矩则取决于流经电动机绕组的电流。
微型直流电机降低电流的方法_概述及解释说明

微型直流电机降低电流的方法概述及解释说明1. 引言1.1 概述本文旨在探讨微型直流电机降低电流的方法。
微型直流电机由于其小巧灵活的特点,在众多应用领域中得到广泛应用,但其高电流消耗是使用过程中常见的问题之一。
因此,深入了解和研究降低微型直流电机电流的方法对于提高其性能、延长使用寿命以及提升能源利用效率具有重要意义。
1.2 文章结构本文按照如下结构进行组织:首先在引言部分对本文的目的和内容进行概述;接着阐述微型直流电机降低电流的三种方法;然后针对每种方法进行详细解释说明,包括原理解释、实施步骤和效果评估;最后给出全文总结和结论。
1.3 目的本文旨在探索和介绍微型直流电机降低电流的方法,并通过实例说明每种方法的原理、实施步骤以及效果评估。
通过阐述不同方法之间的优缺点,希望读者可以根据实际需求选择适合的方法来降低微型直流电机的电流消耗,从而提高其性能和可靠性。
此外,本文也为微型直流电机在各种应用场景中的进一步优化和发展提供了参考依据。
2. 微型直流电机降低电流的方法在微型直流电机的使用过程中,高电流会导致电机过热、功耗增大以及寿命缩短等问题。
因此,为了解决这些问题,有必要采取一些方法来降低微型直流电机的电流。
本节将介绍三种常见的降低微型直流电机电流的方法。
2.1 方法一:优化供电系统通过优化供电系统,可以有效地降低微型直流电机的工作电流。
具体来说,可以采取以下措施:1)选择合适的供电电压:根据微型直流电机的额定工作电压范围,在供应电源中选择合适的工作点,以尽量减少额外的功率损耗。
2)减小内阻:在供应系统中使用低阻抗元件或线路设计,可以降低线路内部阻碍电荷传输和减少能量损耗。
3)添加滤波元件:通过在供应系统中添加滤波元件,如滤波器或者稳压器等,可以进一步平稳输出功率,并减少突变与噪声。
2.2 方法二:优化驱动控制策略通过改进微型直流电机的驱动控制策略,可以达到降低电机电流的目的。
以下是一些常见的优化方法:1)PWM调速技术:采用脉冲宽度调制(PWM)技术可以有效地调节微型直流电机的输出功率以及工作状态,从而降低总体工作电流。
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性,平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益,请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间:9:00-18:30)。
微型有刷电机具有价格便宜、容易操控的特点应用在各个领域,如电动玩具、美容产品、个人护理产品、医疗器械等等大多用到的都是微型有刷直流电机。
有刷直流电机的工作原理是怎样的呢?下面天孚微电机就来带大家来了解:微型直流电机(有刷)的工作原理。
首先我们来了解电机的结构,几乎所有的有刷直流电机组件都是一样的,定子+电刷+换向器如下图所示。
1.定子定子能在转子的周围产生固定的磁场,磁场可以是永磁体或者电磁绕组产生,微型有刷直流电机的分类是由定子或者电磁绕组链接到电源的方式来区别。
2. 转子转子是由一个或者多个绕组构成,当绕组受到激励时,就会产生磁场,转子磁场的磁极和定子的磁场磁极相反,互相吸引,从而使转子旋转。
在旋转过种中,转子会按照不同的顺序持续激励绕组,因此转子产生的磁极绝不会与定子产生的磁极重叠,这个过种叫做换向。
3. 电刷与换向器微型有刷直流电机与无刷微型电机不同,不需要控制器来切换绕组的电流方向,遥是直接通过换向器进行换向。
在微型有刷直流电机的转轴上有安装一个分片式铜套,这个就是换向器,电机在运转过程中,电刷会沿着换向器滑动,和换向器不同分片接触。
这些分片与不同的转子绕组连接,当电刷通电时就会在电机内部产生动态磁场。
也是这种原因,导致微型有刷直流电机磨损较为严重,导致电机使用寿命无法太长,这也是微型有刷直流电机的缺陷所在。
微型有刷直流电机的类型1. 微型永磁体有刷直流电机这种微型有刷直流电机是最常见的有刷电机,采用永磁体产生磁场,微型电机通的永磁体比绕组定子具有更高的效益,不过永磁体的磁性会随着时间衰退(永磁体只是一个名字,并不是真正的永磁)。
有的永磁体微型直流电机还会加上绕组,防止磁性丢失。
由于定子磁场的恒定的,所以永磁体有刷直流电机对电压变化响应非常快(下图为永磁体直流电机原理图)。
2. 并激有刷直流电机微型电机的励磁线圈与电枢并联,励磁线圈中的电流与电枢中的电流相互独立(如图)。
因此,这类电机具有卓越的速度控制能力,并激有刷直流电机不会出现磁性丢失的现象,因此比永磁体电机更加可靠。
3. 串激有刷直流电机即励磁线圈与电枢串联,定子和电枢中的电流均随负载的增加而增加,因此这类电机是大转矩应用的理想之选。
但是对速度不能实现精确控制。
4. 复激有刷直流电机这种微电机是并激和串激电机的结合体,可产生串激和并激两种磁场。
综合了并激和串激电机的性能,它具有大转矩与精准的速度控制优势。
微型有刷直流电机基本驱动电路驱动电路用在使用了某类控制器并且要求速度控制的应用中。
驱动电路的目的是为控制器提供改变微型有刷直流电机中绕组电流的方法,就功耗来说,这样的速度控制方法在改变直流电机的速度方面比起传统的模拟控制方法效率要高很多。
传统的模拟控制要求与电机绕组串联一个额外的变阻器,这样会降低效率。
驱动直流电机的方法多种多样。
有些应用场合仅要求电机往一个方向运转。
如下图,向一个方向驱动直流电机的电路。
前者采用低端驱动,后者采用高端驱动。
使用低端驱动的优点是可以不必使用FET驱动器。
在每个电路中,直流电机的两端都跨接有一个二极管,目的是防止反电磁通量电压损坏晶体管。
BEMF是在直流电机转动过程中产生的。
当MOSFET关断时,电机的绕组仍然处于通电状态,会产生反向电流。
D1必须具有合适的额定值,以能够消耗这一电流。
从上图可以看出,电阻R1和R2对于每个电路的工作很重要。
R1用于保护单片机免遭电流突增的破坏,R2用于确保在输入引脚处于三态时,Q1关断。
直流电机的双向控制需要一个称为H桥的电路。
H桥的得名缘于其原理图的外观,它能够使电机绕组中的电流沿两个方向运动。
要理解这一点,H桥必须被分为两个部分,或两个半桥。
Q1和Q2构成一个半桥,而Q3和Q4构成另一个半桥。
每个半桥都能够控制直流电机一端的导通与关断,使其电势为供应电压或地电位。
当Q1导通,Q2关断时,直流电机的左端将处于供电电压的电势。
导通Q4,保持Q3关断将使电机的相反端接地。
标注有箭头的IFWD显示了该配置下电流的流向。
每个MOSFET的两端都跨接有一个二极管(D1-D4)。
这些二极管保护MOSFET免遭MOSFET关断时由BEMF产生的电流尖峰的破坏。
只有在MOSFET内部的二极管不足以消耗BEMF电流时,才需要这些二极管。
电容(C1-C4)是可选的。
这些电容的值通常不大于10 pF,它们用于减少由于换向器起拱产生的RF辐射。
在前向和后向模式中,桥的一端处于地电势,另一端处于VSUPPLY。
IFWD和IRVS箭头分别描绘了前向和后向运行模式的电路路径。
在惯性滑行模式中,电机绕组的接线端保持悬空,电机靠惯性滑行直至停转。
刹车模式用于快速停止直流电机。
在刹车模式下,直流电机的接线端接地。
当直流电机旋转时,它充当一个发电机。
将电机的引线短路相当于电机带有无穷大负载,可使电机快速停转。
设计H桥电路时,必须要考虑到一个非常重要的事项。
当电路的输入不可预测(比如单片机启动过程中)时,必须将所有的MOSFET偏置到关断状态。
这将确保H桥每个半桥上的MOSFET绝不会同时导通。
同时导通同一个半桥上的MOSFET将导致电源短路,最终导致损坏MOSFET,致使电路无法工作。
每个MOSFET驱动器输入端上的下拉电阻将实现该功能。
微型有刷直流电机速度控制直流电机的速度与施加给电机的电压成正比。
当使用数控技术时,脉宽调制(PWM)信号被用来产生平均电压。
电机的绕组充当一个低通滤波器,因此具有足够频率的PWM信号将会在电机绕组中产生一个稳定的电流。
平均电压、供电电压和占空比的关系由以下公式给出:公式1:VAVERAGE= D ×VSUPPLY速度和占空比之间成正比关系。
例如,如果额定直流电机在12V时以转速7000 RPM旋转,则当给电机施加占空比为50%的信号时,则电机将(理想情况下)以3500 RPM的转速旋转。
PWM信号的频率是考虑的重点。
频率太低会导致电机转速过低,噪音较大,并且对占空比变化的响应过慢(关于速度控制前面已有文章描述过,这时再重复下)。
频率太高,则会因开关设备的开关损耗而降低系统的效率。
经验之谈是在4 kHz至20 kHz范围内,调制输入信号的频率。
这个范围足够高,电机的噪音能够得到衰减,并且此时MOSFET(或BJT)中的开关损耗也可以忽略。
一般来说,针对给定的电机用实验的办法找到满意的PWM频率是一个好办法。
如何使用PIC单片机来产生控制直流电机速度的PWM信号通过编写专门的汇编或C代码来交替翻转输出引脚的电平。
另一个方法是选择带有硬件PWM模块的PIC单片机。
Microchip提供的具有该功能的模块为CCP和ECCP模块。
许多PIC单片机都具有CCP和ECCP模块。
CCP模块能够在一个I/O引脚上输出分辨率为10位的PWM信号。
10位分辨率意味着模块可以在0%至100%的范围内实现210(即1024)个可能的占空比值。
使用该模块的优点是它能在I/O 引脚上自主产生PWM信号,这样解放了处理器,使之有时间完成其他任务。
CCP模块仅要求开发者对模块的参数进行配置。
配置模块包括设置频率和占空比寄存器。
ECCP模块不仅能提供CCP模块的所有功能,还可以驱动全桥或半桥电路。
ECCP模块还具有自动关断功能和可编程死区延时。
微型有刷直流反馈机制虽然直流电机的速度一般与占空比成正比,但不存在完全理想的电机。
发热、换向器磨损以及负载均会影响电机的速度。
在需要精确控制速度的系统中引入某种反馈机制。
速度控制可以两种方式实现。
第一种方式是使用某种类型的速度传感器。
第二种方式是使用电机产生的BEMF电压。
传感器反馈有多种传感器可用于速度反馈。
最常见的是光学编码器和霍尔效应传感器。
光学编码器由多个组件组成。
在电机非驱动端的轴上安装一个槽轮。
一个红外LED在轮的一侧提供光源,一个光电晶体管在轮的另一侧对光线进行检测(如图)。
通过轮中槽隙的光线会使光电晶体管导通。
转轴转动时,光电晶体管会随着光线通过轮槽与否导通和关断。
晶体管通断的频率表征电机的速度。
在电机发生移位的应用中,还将使用光学编码器来反馈电机位置。
霍尔效应传感器也被用来提供速度反馈。
与光学编码器类似,霍尔效应传感器需要电机上连有一个旋转元件,并且还需要一个静止元件。
旋转元件是一个外缘安装有一个或多个磁体的转轮。
静止的传感器检测经过的磁体,并产生TTL脉冲。
反电磁通量提供直流电机的快速反馈的另一种形式是BEMF电压测量。
BEMF电压和速度成正比。
下图显示,在双向驱动电路中测量BEMF电压的位置,一个分压器用于使BEMF电压下降到0-5V范围内,这样才能被模数转换器读取。
BEMF电压是在PWM脉冲之间,当电机的一端悬空而另一端接地时测量的。
在这种情况下,电机充当发电机,并且产生与速度成正比的BEMF电压。