电机介绍与选型

电机,就是通常所说的马达,小时候玩的四驱车上的马达也是电机(直流电机),从电机的控制角度来说,有直流电机、步进电机、交流电机(这里特别解释下,步进电机有的是交流控制,有的是直流控制,但是都是使用驱动控制的,所以相同的功率的电机,步进电机一定是大于直流或者交流电机,因为你买一个步进电机,实际上已经买了一个控制器了,可能你还需要一个驱动器)。

  1. 直流电机

就是最常见的电机,那种没有正负极,两根线,通上电就可以转的电机。直流电机的功率是P=U*I,也就是直流电机的功率是由供给其的电压和电流决定的。一般来说,直流电机的功率越大,转的越快。一般我们说机械硬盘的转速,就是指机械硬盘核心的电机的转速,使用的单位是转/min 一般的机械硬盘是5400转/min,蓝盘是7400转/min,听说有9600转/min的,我没见过。但是我们一般是使用电机来驱动一些东西,并不是所有东西都能做的像硬盘的臂那么轻,所以并不是转的越快就越好,我们选用直流电机的时候,还需要考虑一个问题,扭矩,就是大学物理上的N*m的东西。现在,假如我们手里有了一个直流电机了,那么我们发现我们需要让电机带动一个东西,加上这个东西时,电机转不动了(千万不要这么实验,烧电机的可能性高达90%以上,不确定的时候,找个学自动化的人帮你算下,有了功率他们就可以算出来一个扭矩)。那么你需要增大其扭矩,这个时候,你就需要一个减速机构。这个减速机构叫做减速器,淘宝上卖减速器的卖家可以提供定值服务,有点小贵,反正比去船舶买带减速的电机便宜。

但是,如果你找了个人,帮你算了下,说非得减速到200倍才能驱动(减速比越多越贵,轴承减速器比行星轮减速器贵点……具体情况问下学机械的同学,我机械学的渣),这个时候你发现转速太慢,不符合自己的意愿了,那么你有两种选择,一种增大功率,另一种换个电机。

先说增大功率。根据公式,无非两种方式,一种增大电流,也就是换个更强力的电池,这里插点闲话,锂电池上边标的5c,10c,20c的含义就是,充放比的含义,5c就是充电时假如是1000mA的话,放电时可以最大以5000mA的方式放电。这样的话,会面临一个比较的问题,电机是有电阻的,根据电热公式,电机内阻产生的热I*I*R,就是原来的25倍,这个会导致电机急速变热,然后,可能就烧掉了。毕竟直流电机上有一个石墨转子,石墨转子太热容易烧,再说直流电机都是用铜线缠的,细的铜线经过大电流也容易烧毁。

再说增大电压,增大电压方式同样可以增大功率。但是增大电压有一个好处就是,电压增大是可控的,你可以选择增大1.1倍,或者1.2倍,而不像电流增大基本很难控。同样的,增大电压同样可能会导致通过石墨转子或者铜线烧,但是稍微增大一点是可以的。功率不够,最好的办法还是换个大功率的直流电机。

简单的说下直流电机的控制方式,直流电机是两根线控制,无所谓哪根正哪根负,只要一根正一根负接上 ,就可以转,但是电机转的方向是与接线方式相关的。如果需要用控制板控制电机,请查下你电机所需的标准电压和电流。假如是一个9V的电机,一般来说,7V甚至5V也可以转。但是转速一定不同的。一般来说,51单片机每个管脚的电流驱动能力,就是能输出的最大电流是40mA,而stm32的管教输出能力是2-10mA,全部管脚不超过200mA,所以指望STM32驱动电机,是完全没有可能的。这个时候就需要一种低电流控制大电流的工具。学过初中物理的人喜欢使用继电器,但是继电器是一种低电压控制高电压的工具,注意,它没有电流控制能力,它所谓的电流控制能力是通过控制电压实现的,而且继电器有个很恶心的问题是延迟,你能容忍你的电机在发出信号0.5秒后才响应的话,就使用继电器吧,同时,因为不是立即响应,使用继电器调速是天方夜谭。

控制直流电机,最好的使用直流电机驱动,比如最常见的L298,L298模块最大能驱动的电机是12V的,功率也很小。直流电机驱动的使用方式就是在INT1-4给对应的高电平,那么,OUT1-4就可以输出大电流的高电平。注意,如果你的电机是单向的话,请将直流电机的另一根线接在L298的GND上,不要接在板子上,所有的板子都很脆弱,电机是靠磁效应转动的,电机转动产生的电流就足够击穿板子的芯片了,而且不要让电机的正极接在板子上,电机转动所需的大电流会拉低整个板子的电压,很可能导致板子烧毁和莫名其妙的重启。

2. 步进电机

    步进电机上边说了,是一种自带控制器的电机,控制方式很多,大部分需要通过驱动器来控制,具体使用,看淘宝相关页面。

3. 交流电机

所谓无人机上的无刷电机就是一种交流电机。交流电机的好处是不需要石墨电刷,这样可以提供更高的电压,更高的电流,同时石墨是不耐磨的,没有石墨电刷,可以提高更高的转速(据我所知,无人机上使用的普遍是15000转/min以上的无刷电机)。具体控制方式,我们一般解除到的都是用一种电调的东西来将直流转换为交流,同时提供调速功能,其实调速比较简单,既然能将直流转换为交流,那么改变频率即可实现调速。

4.  舵机

    舵机是一种特殊的电机,是一种带控制器,将运动限制在180°或者360°的直流电机,注意:舵机在通电时,是提供扭矩的,不可以带电扳舵机。舵机的价格主要决定其是否是数字的。数字舵机的好处是自带一个小板子,给一个控制信号即可保持状态的舵机,模拟舵机想要保持一个状态需要持续给其对应信号。

posted @ 2017-03-22 20:56  转换无极限  阅读(797)  评论(0编辑  收藏  举报