機器人教程3:直流電機驅動及L298N模塊

2021-01-08 電子產品世界

1、直流電機簡介

2、設計中的三個關注點

本文引用地址：http://www.eepw.com.cn/article/201612/324317.htm

3、H橋電路

4、驅動晶片選擇時考慮的問題

5、L298晶片及驅動模塊

6、電機正反轉程序

7、雙電機差速轉向的原理

8、利用差速實現小原原地打轉程序

1、直流電機簡介

直流電機是智能小車及機器人製作必不可少的組成部分，它主要作用是為系統提供必須的驅動力，用以實現其各種運動。目前市面的直流電機主要分為普通電機和帶動齒輪傳動機構的直流減速電機。如圖1和圖2所示。

圖1日本馬步奇高速電機RS380圖2 N20減速直流電機

對於不太追求速度的場合應優先選用減速直流電機，如足球機器和滅火機器人等追求功能而對速度要求不高的場合，如圖3，此車的傳動比通常為幾十到幾百左右。一般對同一型號的減速電機，廠家都會提供多種傳動比的產品提供給用戶，應根據需要加以選擇。



圖3普通減速電機應用

而對於普通直流電機，由於轉速比較高，具體應用時應加齒輪傳動機構，當然也可以直接選擇減速直流電機，但如果對於一些速度要求比較高的應用，如飛思卡爾智能車車模，由於該比賽屬於競速賽，對速度要求比較高，市面上一般很難找到合適的減速電機，此時就需要自己設計減速機構，如圖4為飛思卡爾的電機和減速機構圖，此傳動機構傳動比為1：10左右，使得小車在空載的情況下可達到上千轉。



圖4飛思卡爾智能車B車模

無論是普通直流電機還是減速電機，其電機部分目前基本都是無刷直流電機，關於什麼叫無電機以及內部結構如何，這裡我們不去深究，下面重點介紹一下直流電機在實際使用過程在硬體的設計及軟體的編寫中應當關注的三個方面，這裡的前提是你已經根據需要選擇好了合適傳動比的電機。

2、設計中的三個關注點

1）如何增大驅動

2）如何實現換向

3）如何實現調速

對於第一個問題，主要原因是電機屬於大功率的器件，而單片機的I/O口所提供的電流往往十萬有限，所以必須外加驅動電路，比如說由三極體組成放大電路。

對於第二個問題，直流電機的方向改變需要改變電機的極性，即正負反接，但目前大多數機器人製作中使用的是直流無刷電機，由於沒有電刷，而供電電源通常又為單電源，所以需要設計一個電子開關以實現換向功能。

對於第三個問題，機器人是一個需適應不同環境的智能體，其運動速度需要不斷的改變，此時就需要想法設計相應電路以實現調速度。

上面的三個問題是電機控制中必須要考慮的問題，可以通過硬體的方法實現，也可以通過軟體的方法實現，當然也可以採取硬軟結合的方法解決。目前比較通用的方法是，設計H橋電路和利用單片機產生PWM波信號。

H橋電路是用硬體的方法設計一個電路，它可以解決前面兩個問題。而第三個問題速度的調節則是通過軟體的方法，利用單片機I/O口生產PWM波信號加以實現。


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