在机器人领域,有不同类型的电机可用:有刷电机、无刷电机、步进电机和伺服电机。电动机可以通过多种方式进行控制。有些电机可以直接连接到电源,而另一些电机(例如伺服电机)则需要来自控制器的信号才能运行。当我们需要使用控制器来控制电机时,我们就需要电机驱动器。
什么是电机驱动电路?
电机驱动电路接收控制器施加的低电流信号,并将其转换为驱动电机的较高电流信号。基本上,电机驱动器充当电机和控制电路之间的接口。电机驱动器允许您通过小信号控制更大的负载。它们可以处理高电压和电流,某些电动机最适合这种工作。
电机驱动电路由可处理高功率的IC 或分立JFET 组成。电机驱动器IC 是电流放大器IC,充当控制器和电机之间的桥梁。驱动器IC 包含有助于H 桥(控制电机)和告诉H 桥如何控制电机的信号之间的接口的电路。然而,不同的芯片提供不同的接口。一些常见的电机驱动器IC 包括L293D 和L298N。
该示意图显示了将L298 电机驱动器安装到项目中的示例
H桥电路
H 桥(如下图所示)是一个非常简单的电路,允许直流电机向前或向后移动- 换句话说,该电路切换施加到负载的电压的极性。
基本H 桥电路图。 H 桥以其由两条电流路径形成的熟悉形状而得名。
当Q1和Q4闭合时,Vbat连接到电机的左端子,GND连接到右端子,这使得电机朝一个方向运动。当Q2和Q3闭合时,将Vbat施加到电机的右侧端子,并将GND施加到左侧,以使电机向另一个方向移动。
使用四个晶体管可以轻松构建H 桥:两个PNP 和两个NPN。 PNP 晶体管用于切换Vcc,NPN 晶体管用于切换GND 连接。
选择电机驱动器
那么,如何为您的项目选择最佳的电机驱动器呢?以下是选择电机驱动器时需要考虑的一些重要标准。
适配电机
选择电机驱动器时首先要考虑的是电机驱动器的兼容电机列表。
大多数电机驱动器与无刷直流电机、齿轮电机和步进电机兼容,但某些电机驱动器与基于角度的电机(例如伺服电机)兼容。因此,有必要根据您的电机选择驱动器。
界面
您应该根据您的应用设计电机驱动器及其接口。大多数电机驱动器与Arduino 和其他TTL 输入兼容。但是,如果您想通过蓝牙控制面板无线控制电机,请考虑使用遥控器。
此外,还必须考虑通道的数量。当需要16个外部信号控制16个电机时,在电流和电压正确的情况下,必须选择16通道电机驱动器。
电压和电流
接下来,看看电压和电流处理能力。找到适合您应用的电压范围电机驱动器。
找到合适的电压范围并不困难。电机驱动器具有较宽的电压范围(例如4.5V 36V)。此外,找到具有足够电流处理能力的驱动器相对简单,因为市场上有具有高电流处理能力的驱动器。
通态电阻
电机驱动IC中的电流流过桥式晶体管的导通电阻。因此,大电流会造成功耗。
功耗可以表示为P=I2R,其中R 是导通电阻。功率耗散以热量的形式发生。驱动器IC 在其峰值电流能力下工作将迅速增加内部温度,并可能导致热关断。
了解这一点后,您需要选择具有足够电流处理能力的IC,如果IC 有可能过热,则必须采用机械散热器。
然而,很多时候,PCB上没有足够的空间来容纳这些物品,因此尽量选择通态电阻较低的IC,以最大限度地降低功耗。
编辑:hfy5