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电机驱动模块详解-01,电机驱动模块详解-01

电机驱动模块详解-01,电机驱动模块详解-012.2 H桥驱动控制电机旋转方向在上图中,四个开关和电机构成了一个驱动电路,因为形状像字母“H”,所以称作 H桥驱动。通正向电压电机正转,反向电压电机反转2. H桥驱动2.1 H桥驱动名称的由来

1. 基本原理

1.1 控制电机转速

在电机两端施加电压,电机就会旋转,而且电压越大,转速越快

电机驱动模块详解-01,电机驱动模块详解-01(1)

1.2 控制电机旋转方向

通正向电压电机正转,反向电压电机反转

电机驱动模块详解-01,电机驱动模块详解-01(2)

2. H桥驱动

电机驱动模块详解-01,电机驱动模块详解-01(3)

2.1 H桥驱动名称的由来

在上图中,四个开关和电机构成了一个驱动电路,因为形状像字母“H”,所以称作 H桥驱动。

2.2 H桥驱动控制电机旋转方向

在本篇博客中,当电机两端的电压方向为从左到右时,电机的旋转方向为正向.

电机驱动模块详解-01,电机驱动模块详解-01(4)

2.2.1 如上图,闭合开关 S1 和 S4,电机两端的电压方向为从左到右,电机正转

电机驱动模块详解-01,电机驱动模块详解-01(5)

2.2.1 如上图,闭合开关 S2 和 S3,电机两端的电压方向为从右到左,电机反转

2.3 H桥驱动

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在实际的应用中,并不会使用开关去驱动电机,而是一种类似开关的元器件–MOS管。

MOS管的导通条件比较繁琐,我们可以简单的认为:

接入高电平,MOS管导通

接入低电平,MOS管断开

电机驱动模块详解-01,电机驱动模块详解-01(7)

所以,实际应用中的 H桥驱动 是下面的样子

电机驱动模块详解-01,电机驱动模块详解-01(8)

3. 电机驱动模块

3.1 两个控制引脚的电机驱动

电机驱动模块详解-01,电机驱动模块详解-01(9)

当 IN1 = 0,IN2 = 1

M2 和 M5 导通,电机两端的电压方向为从左到右,电机正转

当 IN1 = 1,IN2 = 0

M3 和 M4 导通,电机两端的电压方向为从左到右,电机反转

当 IN1 = 0,IN2 = 0

M2、M3、M4、M5 全部断开,电机不转

当 IN1 = 1,IN2 = 1

M2、M3、M4、M5 全部导通,电机不转(电机驱动模块中s包含保护电路,所以在这种情况下并不会发生短路)

3.2 三个控制引脚的电机驱动

三个控制引脚的电机驱动是在 IN1、IN2 控制脚的基础上,增加了一个控制 IN1 和 IN2 通断的管脚 ENA(如下图)。

电机驱动模块详解-01,电机驱动模块详解-01(10)

当 ENA = 1

控制方式与 3.1 的控制方式相同

当 ENA = 0

电机停止转动

3.3 电机驱动模块的组成

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电机驱动模块除了内部的 H桥驱动 ,还由 保护电路、上下拉电阻、MOS管驱动芯片(单片机不能直接控制MOS管) 等组成。

4. 使用单片机控制电机驱动

4.1 三个控制引脚的电机驱动

4.1.1 接线

ENA <-> PWM引脚

IN1 <-> 普通IO口

IN2 <-> 普通IO口

电机驱动模块详解-01,电机驱动模块详解-01(12)

4.1.2 控制方式

控制转速

调节 ENA 引脚 PWM 的占空比

当 PWM = 0,电机停止转动

当 PWM = 100%,电机转速达到最大

控制转向

请参考 3.1

4.2 两个控制引脚的电机驱动

Tip:三个控制引脚的电机驱动也可以使用下面的控制方式,但是需要将其中的 ENA脚 接 VCC。

4.2.1 方式1 - 两路PWM

4.2.1.1 接线

IN1 <-> PWM1

IN2 <-> PWM2

要保证 PWM1 和 PWM2 的频率相同(通常为 10k HZ),频率与电机驱动模块和电机的规格有关,具体控制频率需要参考相关规格书。

4.2.1.2 控制方式 1

电机驱动模块详解-01,电机驱动模块详解-01(13)

PWM1 占空比 > PWM2 占空比(如上图)

电机正转

电机的转速与 PWM1 占空比 - PWM2 占空比 有关

PWM1 占空比 < PWM2 占空比

电机反转

电机的转速与 PWM2 占空比 - PWM1占空比 有关

PWM1 占空比 = PWM2 占空比

电机停止转动

4.2.1.3 控制方式 2

PWM1 占空比 = 0,PWM2 占空比 不为 0

电机反转

电机的转速与 PWM2 占空比 有关

PWM2 占空比 = 0,,PWM1 占空比 不为 0

电机正转

电机的转速与 PWM1 占空比 有关

PWM2 占空比 = PWM1 占空比

电机停止转动

建议此时的占空比为 0 或 100%

4.2.2 方式2 - 一路PWM,一路 GPIO

4.2.2.1 接线

IN1 <-> PWM (通常为 10k HZ)

IN2 <-> DIR (普通GPIO引脚)

4.2.2.2 控制方式

电机驱动模块详解-01,电机驱动模块详解-01(14)

DIR = 0(见上图)

电机正转

转速与 PWM 的正向占空比有关

PWM = 100% 时,电机正向转速最大

PWM = 0 时,电机停止转动

电机驱动模块详解-01,电机驱动模块详解-01(15)

DIR = 1 (见上图)

电机反转

转速与 PWM 的反向占空比有关

PWM = 0 时,电机反向转速最大

PWM = 100% 时,电机停止转动

5. 实战 - 使用 Arduino 控制电机

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使用的电机驱动是 L298N

它的原理图如下

电机驱动模块详解-01,电机驱动模块详解-01(17)

L298N是一个双路驱动,它可以同时驱动两个电机

ENA,IN1,IN2 控制左边的电机

ENB,IN2,IN3 控制右边的电机

使用的控制方式是 4.1 的控制方式。

接线如下:

ENA <-> D11 (注意:一定要接PWM引脚)

IN1 <-> D10

IN2 <-> D9

代码:

电机驱动模块详解-01,电机驱动模块详解-01(18)

电机驱动模块详解-01,电机驱动模块详解-01(19)

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