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微型直流電機在日常生生活中應(yīng)用廣泛,如電動螺絲刀、電動玩具汽車、電動牙刷、剃須刀、美容儀等都會用到微型直流電機,直流電機能通過把電能轉(zhuǎn)化為機械能來驅(qū)動電子產(chǎn)品運轉(zhuǎn)。在微型直流電機應(yīng)用中,有的產(chǎn)品需要對直流電機轉(zhuǎn)速控制調(diào)節(jié),有的需要正反轉(zhuǎn),它人是如何實現(xiàn)這些控制的呢?下面我們來了解微型直流電機的轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)與正反轉(zhuǎn)原理。
直流電機連接上直流電源之后,便會開始轉(zhuǎn)動,電源反接便會反向轉(zhuǎn)動,這些都是基本常識,但是在微型直流電機應(yīng)用中,需要直流電機在不同的轉(zhuǎn)速下工作,這樣該如何操作?
首先,我們先了解微型直流電機的調(diào)速原理,以12V微型直流電機為例,我們在直流電機上接入12V的直流電,電機便會滿速度轉(zhuǎn)動,在以前的文章中我們提過,電壓越大轉(zhuǎn)速就會越快,反之就會越慢,同理,我們?nèi)绻麑?/span>12V的電壓降至6V,那么直流電機就會已1/2的速度運轉(zhuǎn)(例如:12V轉(zhuǎn)速為7000轉(zhuǎn),那么6V為3500轉(zhuǎn))。所以想要控制直流電機的轉(zhuǎn)速只需要控制電壓即可
我們把三極管做為驅(qū)動器來驅(qū)動微型直流電機,那么,微型電機作為負載接在三極管的集電極上,基極由單片機控制。如圖所示(M代表電機)
當三極管導通,電壓輸出高時,直流電機通電時,便高速運轉(zhuǎn),當輸出電壓低時,三極管便會截止,直流電機兩端就沒有電壓,電機便會停止轉(zhuǎn)動。我們可以利用PWM信號即可控制直流電機電壓,可實現(xiàn)控制直流電機的轉(zhuǎn)速。
PWM:脈沖寬度調(diào)制技術(shù),頻率與占空比是非常重要的兩個參數(shù)。
頻率:周期的倒數(shù);
占空比:高電壓在一個周期內(nèi)所占的比例。
從圖中可以看出,頻率(F)的值為1/(T1+T2),占空比(D)的值為T1/(T1+T2),可以通過改變脈沖個數(shù)調(diào)頻,改變占空比來調(diào)壓。因為占空比越大,平均電壓也會越大,幅度也越大,同理,占空比越小,所得到的平均電壓就越小,幅度也越就會越小。
所以我們只要改變PWM的占空比就能改變微型直流電機兩端的平均電壓,這樣就實現(xiàn)了對直流電機的調(diào)速。
除了調(diào)速之外,像汽車玩具、電動螺絲刀等工具需要進行正反轉(zhuǎn)調(diào)速,前面提過直流電機線路反接就可進行反轉(zhuǎn),但是在實際應(yīng)用中,就需要通過H橋電路的方法來實現(xiàn)正反轉(zhuǎn)調(diào)速。電路原理如圖所示
從上圖中可以看到,H橋電路是由4個功率電子開關(guān)組成(可以為晶體管或MOS管),電子開關(guān)兩兩構(gòu)成橋臂,在同一時間,只要對角的兩個電子開關(guān)導通另外兩個截止,且每個橋臂的上下管不能同時導通。通過這個電路就可以實現(xiàn)電機的正反轉(zhuǎn)調(diào)速。
如果要實現(xiàn)直流電機正反轉(zhuǎn)調(diào)速,需要設(shè)置
A控制端:高電平,控制三極管R4導通;
B控制端:高電平,控制三極管R3截止;
C控制端:低電平,控制三極管R1導通;
D控制端:低電平,控制三極管R2截止;
通過以上操作,即實現(xiàn)三極管R2和R3截止,三極管R1和R4導通,電流的流向為:VCC→R1→直流電機→R4→GND,實現(xiàn)直流電機的正轉(zhuǎn)。如圖
只需要給R4加載PWM信號即可實現(xiàn)電機轉(zhuǎn)速的調(diào)節(jié)
同理,直流電機反轉(zhuǎn)調(diào)速設(shè)置
A控制端:低電平,控制三極管R4截止;
B控制端:低電平,控制三極管R3導通;
C控制端:高電平,控制三極管R1截止;
D控制端:高電平,控制三極管R2導通;
通過以上操作,即實現(xiàn)三極管R1和R4截止,三極管R2和R3導通,電流的流向為:VCC→R3→直流電機→R2→GND,實現(xiàn)電機的反轉(zhuǎn)。
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