⑴ 單片機能不能同時連接步及電動機和直流電動機
如果單片機的IO口線足夠的話,是可以同時連接步進電機和直流電機的。但是由於單片機的埠驅動能力有限,所以往往不能提供足夠大的功率去驅動電機,必須要外加驅動電路。常用的驅動電路有H橋驅動電路等,直流電機要用一組H橋電路,而步進電機要同時使用兩組H橋驅動電路。
電機的H橋驅動電路圖如圖所示。
⑵ PWM調速,三極體組成的H橋電路
一、電機調速模塊. 我們的設計思路是先產生占空比可調的方波(方法有多種,一是用555構成多諧振盪器。
二、可以利用單片機產生PWM方波)+4功率器件構成的H橋電路,用以驅動直流電機轉動.當然還許多驅動方案,比如三極體-電阻作柵極驅動\低壓驅動電路的簡易柵極驅動,還有可以直接用個MCU產生PWM外加一個MOS管驅動也可以。
1.1直流電機驅動電路的設計目標 在直流電機驅動電路的設計中,主要考慮一下幾點: 1. 功能:電機是單向還是雙向轉動?需不需要調速?對於單向的電機驅動,只要用一個大功率三極體或場效應管或繼電器直接帶動電機即可,當電機需要雙向轉動時,可以使用由4個功率元件組成的H橋電路或者使用一個雙刀雙擲的繼電器。如果不需要調速,只要使用繼電器即可;但如果需要調速,可以使用三極體,場效應管等開關元件實現PWM(脈沖寬度調制)調速。
2. 性能:對於PWM調速的電機驅動電路,主要有以下性能指標。
1)輸出電流和電壓范圍,它決定著電路能驅動多大功率的電機。
2)效率,高的效率不僅意味著節省電源,也會減少驅動電路的發熱。要提高電路的效率,可以從保證功率器件的開關工作狀態和防止共態導通(H橋或推挽電路可能出現的一個問題,即兩個功率器件同時導通使電源短路)入手。
3)對控制輸入端的影響。功率電路對其輸入端應有良好的信號隔離,防止有高電壓大電流進入主控電路,這可以用高的輸入阻抗或者光電耦合器實現隔離。
4)對電源的影響。共態導通可以引起電源電壓的瞬間下降造成高頻電源污染;大的電流可能導致地線電位浮動。
5)可靠性。電機驅動電路應該盡可能做到,無論加上何種控制信號,何種無源負載,電路都是安全的。 考慮到以上的因素我們採用555多諧振盪器產生占空比可調的方波+4功率器件構成的H橋來驅動直流電機.電路圖如下:
1.2、電機調速模塊的電路圖功能分析 555通過可調電阻可以實現占空比可調的方波,即組成占空比可調的多諧振盪器。 多諧振盪器實現占空比可調的方波的功能分析: 電源接通瞬間,電容C2上的初始電壓為0,施密特觸發器輸出電壓為U為高電平,與此同時由於集電極開路輸出端(7腳)對地斷開,電源通過R5、R7開始對電容C充電,電路進入暫穩態I狀態。此後電路按下列四個階段周而復始地循環,產生周期性的輸出脈沖。
(1) 暫穩態I階段,VCC通過R5。R7向電容C充電,電容C的電壓Uc按指數上升,在UC高於2/3VCC之前,定時器暫時維持『1』的狀態,輸出為高電位。
(2) 翻轉I階段,電容C繼續充電,當Uc高於2/3VCC後,定時器翻轉為『0』的狀態,輸出為低電位。此時,集電極開路輸出端(7腳)由對地斷開變為導通。
(3) 暫穩態II階段,電容C開始經歷R7、R6對地(7腳)放電,Uc按照指數下降,在Uc低於1/3VCC之前,定時器依然維持『0』的狀態。輸出為低電位。
(4) 翻轉II階段,電容C繼續放電,當Uc低於1/3VCC後,定時器翻轉為『1』狀態,輸出為高電位。此時,集電極開路輸出端(7腳)由對地導通變為對地斷開。此後,振盪器又回復到暫穩態I狀態。
(5) 可以通過調節R6的大小來調節定時器輸出方波的占空比。 Uln2003晶元是16腳七路電機驅動晶元,這塊晶元在這里可以看作是七非門晶元,作用是保證10腳和14腳的輸出SINGLE1和SINGLE2的輸出為一高一低。晶元中的二極體起到分流的作用。電路圖的右部分的作用是通過調節電機的正轉與反轉來調節電機的轉速,當SINGLE1為高 SINGLE2為低時,三極體Q2,Q3,Q5導通,Q1,Q4,Q6截止,電機1端通過Q5接地,Vcc通過Q2直接押在電機2端,此時電機2端電位高於1端,電機反轉;當SINGLE1為低SINGLE2為高時,電機正轉。當某一時刻占空比大於50%時,電機呈現正轉加速或是反轉減速狀態;某一時刻占空比小於50%時,電機呈現正轉減速或是反轉加速狀態。電機就是通過矩形波占空比的不同來調節轉速的,電機呈現出來的轉速是平均速度。
三、電機測速模塊電路以及功能分析 我們的設計思路是利用光電隔離器件以及BCD計數器實現直流電機測速模塊電路.利用電機轉動時帶動紙片遮擋光耦,使其發光二極體發出的紅外光被其中的。
⑶ 干貨 | 4個MOS管驅動的全橋電路原理講解
電機驅動主要採用N溝道MOSFET構建H橋驅動電路,電機驅動板主要採用全橋驅動HIP4082或半橋驅動IR2104晶元。全橋電路由四個MOS管組成,而半橋電路由兩個MOS管組成,半橋電路的IR2104晶元具備驅動大電流、硬體死區、防同臂導通等優點,因此在電機驅動領域應用廣泛。為避免驅動電路的回灌電流對單片機產生影響,通常使用隔離晶元,這些晶元可以提高驅動能力並實現數據單向傳輸。
H橋驅動電路因其外形酷似字母H而得名。電路由四個三極體組成H的四個垂直腿,電機則位於H的橫杠位置。要使電機運轉,需使對角線上的一對三極體導通。具體而言,當Q1和Q4導通時,電流從電源正極經Q1從左至右穿過電機,再經Q4回到電源負極,電機順時針轉動;當Q2和Q3導通時,電流從右至左流過電機,電機逆時針轉動。在實際操作中,保證H橋上兩個同側的三極體不會同時導通是至關重要的,否則可能導致電流過大,燒壞三極體。
為了簡化電路控制,基於基本H橋電路增加四個與門和兩個非門,通過「使能」信號控制整個電路的開關,提供方向輸入,確保任何時刻在H橋的同側腿上只有一個三極體導通。這樣,電機的運轉只需通過三個信號控制:兩個方向信號和一個使能信號。在實際應用中,市面上已有封裝好的H橋集成電路,只需連接電源、電機和控制信號即可使用,操作簡便且可靠性高。