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    微型直流電機調速原理及正反轉原理


      微型直流電機在日常生生活中應用廣泛,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化為機械能來驅動電子產品運轉。在微型直流電機應用中,有的產品需要對直流電機轉速控制調節,有的需要正反轉,它人是如何實現這些控制的呢?下面我們來了解微型直流電機的轉速調節與正反轉原理。


    微型直流電機 


      直流電機連接上直流電源之后,便會開始轉動,電源反接便會反向轉動,這些都是基本常識,但是在微型直流電機應用中,需要直流電機在不同的轉速下工作,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,電機便會滿速度轉動,在以前的文章中我們提過,電壓越大轉速就會越快,反之就會越慢,同理,我們如果將12V的電壓降至6V,那么直流電機就會已1/2的速度運轉(例如:12V轉速為7000轉,那么6V3500轉)。所以想要控制直流電機的轉速只需要控制電壓即可

     

      我們把三極管做為驅動器來驅動微型直流電機,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


    直流電機調速原理圖 


      當三極管導通,電壓輸出高時,直流電機通電時,便高速運轉,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,電機便會停止轉動。我們可以利用PWM信號即可控制直流電機電壓,可實現控制直流電機的轉速。

     

      PWM:脈沖寬度調制技術,頻率與占空比是非常重要的兩個參數。


      頻率:周期的倒數;


      占空比:高電壓在一個周期內所占的比例。


    PWM基本參數圖 


      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調頻,改變占空比來調壓。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,這樣就實現了對直流電機的調速。

     

      除了調速之外,像汽車玩具、電動螺絲刀等工具需要進行正反轉調速,前面提過直流電機線路反接就可進行反轉,但是在實際應用中,就需要通過H橋電路的方法來實現正反轉調速。電路原理如圖所示

     

    H橋驅動電機電路 



      從上圖中可以看到,H橋電路是由4個功率電子開關組成(可以為晶體管或MOS管),電子開關兩兩構成橋臂,在同一時間,只要對角的兩個電子開關導通另外兩個截止,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電機的正反轉調速。

     

      如果要實現直流電機正反轉調速,需要設置


      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,即實現三極管R2R3截止,三極管R1R4導通,電流的流向為:VCCR1直流電機→R4GND,實現直流電機的正轉。如圖


    H橋驅動電機正轉調速電路 


      只需要給R4加載PWM信號即可實現電機轉速的調節

     

      同理,直流電機反轉調速設置

      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,即實現三極管R1R4截止,三極管R2R3導通,電流的流向為:VCCR3直流電機→R2GND,實現電機的反轉。


    H橋驅動電機反轉調速電路 


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