直流電機驅(qū)動模塊

一 方案論證由于使用的是永磁式直流電機，因此只能對電樞電壓進行控制來實現(xiàn)電機轉速和方向的控制，因此電機驅(qū)動模塊要能方便的實現(xiàn)對輸出電壓的大小和極性控制?？梢钥紤]的方案有：方案一：采用繼電器對電動機的開或關進行控制，通過開關的切換對小車的速度進行調(diào)整。這個方案的優(yōu)點是電路比較簡單，缺點是繼電器的響應時間慢、機械結構易損壞、壽命較短可靠性不高。 方案二：采用功率管組成橋型電機驅(qū)動電路，并利用PWM波來實現(xiàn)對輸出電壓的有效值大小和極性進行控制。這種調(diào)速方式具有調(diào)速特性優(yōu)良、調(diào)整平滑、調(diào)速范圍廣、過載能力大，能承受頻繁的負載沖擊，能耗小等優(yōu)點，還可以實現(xiàn)頻繁的無級快速啟動和反轉等優(yōu)點。方案三：采用L298專用芯片進行驅(qū)動。L298芯片的工作原理和方案二一致，但是其工作時較方案二穩(wěn)定，且編程較為簡單，便于調(diào)試。另外L298內(nèi)部集成了兩個H橋，能同時驅(qū)動兩個電機，硬件實現(xiàn)較方案二簡單?；谏鲜隼碚摲治?，擬定方案三，為了防止電機驅(qū)動電路對控制模塊的影響，采用光電耦合進行隔離。二 電路原理分析圖E.1 電機驅(qū)動電路(注：圖見智能小車論文模塊)圖E.2 L298內(nèi)部結構圖由于系統(tǒng)有兩個電機時使用PWM信號控制直流電機電樞電壓有效值來改變電機速度和方向，所以需采用L298芯片來控制兩個電機，引腳6，11用來PWM控制，將5，7和7，12分別接高低電平，僅用單片機的兩個端口輸出PWM控制6，11引腳就可以實現(xiàn)直行，轉彎和后退，由于前輪的驅(qū)動能力較大，提高控制的可靠性，縮短導通時間；六個光耦器件起到隔離作用，將單片機發(fā)出的控制與電機驅(qū)動電路隔離(起來)，防止干擾，在電機的兩端并聯(lián)一個104的小電容。濾去高頻諧波信號。其工作原理如下：當P10和P11的信號輸入為高電平和PWM電平時，L298的2和3引腳分別輸出高低電平，電機正傳，如果改變P10和P11信號，則L298的2和3引腳分別輸出低高電平，電機反轉。因此電路的有效值功率其中為PWM波的占空比，U為電機的供電電壓，I為流過電機的電流，通過改變占空比就能方便的改變電機的驅(qū)動功率。若左邊為點電平，右邊為高電平，則電機反轉。光耦的工作原理是：它的內(nèi)部是一個二極管和一個光電三極管組成，當二極管通電導通是發(fā)出紅外光，是光電三極管導通；二極管的導通一定的電流，所以電阻R的值不能過大，VCC=5V,選取R=330歐姆,=15mA 圖中的電容都是起濾波的作用，八個二極管都是當電機反轉是起泄流的作用。圖E.3 電機驅(qū)動電路圖圖E.4 電機驅(qū)動電路頂層PCB圖圖E.5 電機驅(qū)動電路頂層絲印圖圖E.6 電機驅(qū)動電路底層絲印圖注：圖詳見“直流電機調(diào)速1”程序清單：/本設計中采用的脈沖頻率為25Hz，可得hlt+llt=100，#include#ifndef _DEFINE_#define _DEFINE_#define uchar unsigned char#define uint unsigned int#endif/電機IO說明sbit fwd=P10;sbit rwd=P11;sbit en=P12;bit turnflag;/正反轉標志uchar hlt,llt;void delayrun(unsigned char dlylevel)/約產(chǎn)生 DLYLEVEL*400us 的延時 int i=50*dlylevel;while(-i);void motorrun()if(turnflag=1)/正轉afwd=1;arwd=0;aen=1;/bfwd=1;/brwd=0;/ben=1;delayrun(hlt);/可以測試一下fwd=0;rwd=0;aen=0;/arwd=0;/aen=0;/ben=0;delayrun(llt);else/反轉afwd=0;arwd=1;aen