直流电机的正反转控制 全国一等奖

单片机控制技术知识点：直流电机的正反转控制123认识直流电机直流电机结构及原理

PWM信号与直流电机

目录单片机控制技术直流电机的正反转控制4

直流电机正转与反转看看小时候玩过的“迷你四驱车”?直流电机提供动力一、认识直流电机单片机控制技术直流电机的正反转控制直流电机——是电机的主要类型之一，是一种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。——直流电机作为发电机使用：可以得到直流电源，也可以用作直流测速发电机进行转速信号测试。

——直流电机作为电动机使用：具有良好的调速性能，在许多调速性能要求较高的场合，仍得到广泛使用。单片机控制技术直流电机的正反转控制一、认识直流电机直流电机外形结构

单片机控制技术直流电机的正反转控制一、认识直流电机图1直流电机外形结构图2无刷直流电机直流电机的分类一、认识直流电机单片机控制技术直流电机的正反转控制直流电动机无刷直流电动机有刷直流电动机电磁直流电动机永磁直流电动机稀土永磁直流电动机铁氧体永磁直流电动机铝镍钴永磁直流电动机串励直流电动机并励直流电动机他励直流电动机复励直流电动机直流电机的主要参数额定功率：指直流电机在名牌规定下运行时的输出功率；额定电压：指额定状态下直流电机输出线性的电压；额定电流：指直流电机在额定电压和额定功率时的电流值；额定转速：指额定状态下运行时转子的转速；额定激励电流：指直流电机在额定状态时的励磁电流值。一、认识直流电机单片机控制技术直流电机的正反转控制单片机控制技术直流电机的正反转控制主磁极换向磁极电刷装置机座端盖电枢绕组电枢铁心换向器转轴磁极铁心励磁绕组电刷刷握绝缘支架压紧力调整装置定子转子直流电机（产生磁场）（产生电动势，流过电流，产生电磁转矩）二、直流电机结构及原理NS············NS图3直流电动机的磁极和磁路直流电动机的构造二、直流电机结构及原理单片机控制技术直流电机的正反转控制极掌极心励磁绕组机座转子直流电机由定子(磁极)、转子(电枢)和机座等部分构成。二、直流电机结构及原理单片机控制技术直流电机的正反转控制2.转子(电枢)

由铁心、绕组（线圈）、换向器组成。1.磁极永磁式:由永久磁铁做成。励磁式:

磁极上绕线圈，线圈中通过直流电，形成电磁铁。励磁:磁极上的线圈通以直流电产生磁通，称为励磁。电枢铁心：由硅钢片叠装而成。电枢绕组：由结构、形状相同的线圈组成——用来在电机中产生磁场。直流电动机的物理模型二、直流电机结构及原理单片机控制技术直流电机的正反转控制直流电机由定子(磁极)、转子(电枢)和机座等部分构成。图4直流电动机的物理模型直流电动机的构造二、直流电机结构及原理单片机控制技术直流电机的正反转控制1.他励电动机（励磁绕组和电枢绕组分别由两个直流电源供电）直流电机按照励磁方式分为他励、并励、串励和复励电动机四种。2.并励电动机（励磁绕组和电枢绕组并联，由一个直流电源供电）4.复励电动机

(励磁线圈与转子电枢的联接有串有并，接在同一电源上)3.串励电动机

(励磁线圈与转子电枢串联接到同一电源上)图5

直流电动机各种励磁方式接线图二、直流电机结构及原理单片机控制技术直流电机的正反转控制二、直流电机结构及原理单片机控制技术直流电机的正反转控制图7直流电机的剖面图图6直流电机的结构图直流电机的工作原理单片机控制技术直流电机的正反转控制二、直流电机结构及原理

由换向器配合电刷对电流的换向作用，保证每个磁极下线圈边中的电流始终是一个方向，使电动机能连续地旋转，这就是直流电动机的工作原理。注意：电刷上加的是直流电压线圈流过的是交流电流图8直流电机的工作原理直流电机的通断控制单片机控制技术直流电机的正反转控制二、直流电机结构及原理

需要根据电机的功率设计三极管开关电路。三极管TIP110最大可驱动额定电压60V、额定电流2A的直流电机，并且在大电流工作状态中三极管需要添加散热器。图9三极管控制直流电机的通断PWM概念——PWM（PWM---PulseWidthModulation）即脉冲宽度调制，简单的描述就是一些矩形脉冲波形，PWM波形最重要的三个参数是周期、频率和占空比。图10为PWM波形和参数说明。图10PWM波形示意图单片机控制技术直流电机的正反转控制三、PWM信号与直流电机把PWM信号应用到直流电机的转速控制中，如果PWM信号发生器输出的矩形波信号为12V、且占空比为50%，于是得到PWM信号的平均电压为6V，这与电池所提供的电压相同。所以在PWM信号平均电压为6V时电机无论使用电池供电还是PWM信号发生器其转速是相同的。单片机控制技术直流电机的正反转控制三、PWM信号与直流电机图11PWM信号与直流电机单片机控制技术直流电机的正反转控制三、PWM信号与直流电机图12PWM与直流电机转速的关系PWM与转速电机的两个管脚（+、-）和电源之间由4个开关A、B、C、D控制。图（a）中，开关A和D闭合，开关B和C断开，这样电流从直流电机的+极流向-极，于是电机正转。图（b）中，开关A和D断开，而B和C闭合，则电流的方向与刚才正好相反，从电机的-极流向+极，于是电机反转。转速控制——在图（a）中，利用开关A、D的闭合与断开给电机提供PWM信号，就可以控制正转的转速（同理，利用开关B、C产生PWM信号可控制反转转速）。单片机控制技术直流电机的正反转控制四、直流电机正转与反转图13直流电机正反转示意图转向控制这4个开关在实际当中由场效应管充当。如图（a）所示，场效应管Q1与Q4共G极，被置高电平，同时场效应管Q2与Q3共G极，被置0，于是Q1、Q4导通而Q2、Q3截止，于是电流从直流电机的+极流向-极，于是电机正转。给场效应管的D极和S极之间并联一个二极管，当直流电机的电感产生高压而形成电流时，可以通过二极管放电而保护场效应管。单片机控制技术直流电机的正反转控制四、直流电机正转与反转图14直流电机场效应管正反转控制示意图场效应管转向控制电路在图（b）中场效应管Q1与Q4截止而Q2与Q3导通，于是电机反转。单片机的I/O口直接去操作场效应管的G极有些“力不从心”，可在G极前添加一个驱动电路；三极管Q5和Q7驱动场效应管Q2与Q3的共G极，而Q6和Q8驱动场效应管Q1与Q4的共G极；只要把单片机的I/O口分别接到三极管Q7和Q8就可以用程序控制电机的转速与转向了。单片机控制技术直流电机的正反转控制四、直流电机正转与反转图15单片机控制直流电机正反转示意图单片机转向控制电路直流电机的全面控制B0=B1=B2=B3=0时，4个场效应管全部截止时，直流电机两端就好像悬空一样，可以自由地转动，此时为空转状态（电机因惯性而自由转动，不久由于摩擦阻力而渐渐停止）。如果B1=B3=1且B0=B2=0，场效应管Q3和Q4导通。这样，电机两端好像短路一样，如果电机因为惯性还在转动，则在两端所产生的电动势在电机线圈中产生电流及反向电磁力，从而阻止电机继续转动，起到了刹车的作用。单片机控制技术直流电机的正反转控制四、直流电机正转与反转图15直流电机控制示意图在实际应用中，可用直流电机控制芯片L298，电源端+Vs的供电与电机的额定电压相同，最大不超过46V。L298已经集成了场效应管和相应的驱动电路，只要操作其控制端就可实现直流电机的控制。在使能端ENB（11管脚）