直流電機(jī)簡(jiǎn)介

直流電機(jī)是指能將直流電能轉(zhuǎn)換成機(jī)械能（直流電動(dòng)機(jī)）或?qū)C(jī)械能轉(zhuǎn)換成直流電能（直流發(fā)電機(jī)）的旋轉(zhuǎn)電機(jī)。它是能實(shí)現(xiàn)直流電能和機(jī)械能互相轉(zhuǎn)換的電機(jī)。當(dāng)它作電動(dòng)機(jī)運(yùn)行時(shí)是直流電動(dòng)機(jī)，將電能轉(zhuǎn)換為機(jī)械能；作發(fā)電機(jī)運(yùn)行時(shí)是直流發(fā)電機(jī)，將機(jī)械能轉(zhuǎn)換為電能。

直流電機(jī)的工作原理是里邊固定有環(huán)狀永磁體，電流通過轉(zhuǎn)子上的線圈產(chǎn)生安培力，當(dāng)轉(zhuǎn)子上的線圈與磁場(chǎng)平行時(shí)，再繼續(xù)轉(zhuǎn)受到的磁場(chǎng)方向?qū)⒏淖?，因此此時(shí)轉(zhuǎn)子末端的電刷跟轉(zhuǎn)換片交替接觸，從而線圈上的電流方向也改變，產(chǎn)生的洛倫茲力方向不變，所以電機(jī)能保持一個(gè)方向轉(zhuǎn)動(dòng)。

直流發(fā)電機(jī)的工作原理就是把電樞線圈中感應(yīng)的交變電動(dòng)勢(shì)，靠換向器配合電刷的換向作用，使之從電刷端引出時(shí)變?yōu)橹绷麟妱?dòng)勢(shì)的原理。

感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的方向按右手定則確定（磁感線指向手心，大拇指指向?qū)w運(yùn)動(dòng)方向，其他四指的指向就是導(dǎo)體中感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的方向）。

導(dǎo)體受力的方向用左手定則確定。這一對(duì)電磁力形成了作用于電樞一個(gè)力矩，這個(gè)力矩在旋轉(zhuǎn)電機(jī)里稱為電磁轉(zhuǎn)矩，轉(zhuǎn)矩的方向是逆時(shí)針方向，企圖使電樞逆時(shí)針方向轉(zhuǎn)動(dòng)。如果此電磁轉(zhuǎn)矩能夠克服電樞上的阻轉(zhuǎn)矩（例如由摩擦引起的阻轉(zhuǎn)矩以及其它負(fù)載轉(zhuǎn)矩），電樞就能按逆時(shí)針方向旋轉(zhuǎn)起來。

直流電機(jī)控制原理

對(duì)于普通直流電機(jī)。其控制方法比較簡(jiǎn)單。只需給電機(jī)的兩根控制線加上適當(dāng)?shù)碾妷杭纯墒闺姍C(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)起來，電壓越高則電機(jī)轉(zhuǎn)速越高。對(duì)于直流電機(jī)的速度調(diào)節(jié)。可以采用改變電壓的方法，也可采用PWM調(diào)速方法。PM調(diào)速就是使加在直流電機(jī)兩端的電壓為方波形式，加在電機(jī)兩端的電壓就在VLoad和OV之間不停的跳變，對(duì)應(yīng)的電機(jī)電壓波形如圖1所示：

此時(shí)加在電機(jī)兩端的平均電壓Uo=Th/ （Th+T1）*VLoad，可以通過調(diào)整PWM的占空比來改變Th和T1的比值。這樣就可以通過PWM調(diào)節(jié)加在電機(jī)兩端的平均電壓，從而改變電機(jī)的轉(zhuǎn)速。與步進(jìn)電機(jī)類似。不能將單片機(jī)的I.O直接與直流電機(jī)的引線相接，而要在二者之間增加驅(qū)動(dòng)電路。也可利用L298N電機(jī)驅(qū)動(dòng)芯片實(shí)現(xiàn)直流電機(jī)驅(qū)動(dòng)。

L298N芯片資料

恒壓恒流橋式2A驅(qū)動(dòng)芯片L298N ：L298是SGS公司的產(chǎn)品。比較常見的是15腳Mult iwatt封裝的L298N.內(nèi)部同樣包含4通道邏輯驅(qū)動(dòng)電路?？梢苑奖愕尿?qū)動(dòng)兩個(gè)直流電機(jī)或一個(gè)兩相步進(jìn)電機(jī)。

l298N芯片可以驅(qū)動(dòng)兩個(gè)二相電機(jī)。也可以驅(qū)動(dòng)一個(gè)四相電機(jī)。輸出電壓最高可達(dá)50V.可以直接通過電原來調(diào)節(jié)輸出電壓：可以直接用單片機(jī)的IO口提供信號(hào)：而且電路簡(jiǎn)單，使用比較方便。

L298N可接受標(biāo)準(zhǔn)TTL邏輯電平信號(hào)VSS，VSS可接4.5一7 V電壓。4腳VS接電源電壓，VS電壓范圍VIH為+2.5一46 V 輸出電流可達(dá)2.5A，可驅(qū)動(dòng)電感性負(fù)載。1腳和15腳下管的發(fā)射極分別單獨(dú)引出以便接入電流采樣電阻。形成電流傳感信號(hào)。L298可驅(qū)動(dòng)2個(gè)電動(dòng)機(jī)。OUT1，OUT2和OUT3，OUT4之間可分別接電動(dòng)機(jī)。本實(shí)驗(yàn)裝置我們選用驅(qū)動(dòng)一臺(tái)電動(dòng)機(jī)。5，7，10.12腳接輸入控制電平?？刂齐姍C(jī)的正反轉(zhuǎn)。EnA，EnB接控制使能端，控制電機(jī)的停轉(zhuǎn)。表1是L298N功能邏輯圖。

In3.In4的邏輯圖與表1相同。由表1可知EnA為低電平時(shí)。輸入電平對(duì)電機(jī)控制起作用，當(dāng)EnA為高電平，輸入電平為一高一低。電機(jī)正或反轉(zhuǎn)。同為低電平電機(jī)停止。同為高電平電機(jī)剎停。

下面是L298N的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖

用L298N實(shí)現(xiàn)控制直流電機(jī)正反轉(zhuǎn)和調(diào)速

int in1=13;

int in2=12;

int in3=11;

int in4=10;

//上面定義了板上的4個(gè)控制端，12一組，34一組

int speedPinA=6;

int speedPinB=5;

//上面定義了PWM引腳

void setup（）

{

pinMode（in1，OUTPUT）;

pinMode（in2，OUTPUT）;

pinMode（in3，OUTPUT）;

pinMode（in4，OUTPUT）;

//下面程序開始時(shí)讓控制端都為高電平，電機(jī)保持不動(dòng)。

digitalWrite（in1，HIGH）;

digitalWrite（in2，HIGH）;

digitalWrite（in3，HIGH）;

digitalWrite（in4，HIGH）;

}

void loop（）

{

//電機(jī)正轉(zhuǎn)

_mRight（in1，in2）;

_mRight（in3，in4）;

//讀入電位器的值，然后通過PWM輸出，控制電機(jī)轉(zhuǎn)速

int n=analogRead（A0）/4;

_mSetSpeed（speedPinA，n）;

_mSetSpeed（speedPinB，n）;

}

void _mRight（int pin1，int pin2）//電機(jī)右轉(zhuǎn)，電機(jī)到底是右轉(zhuǎn)還是左轉(zhuǎn)取決于電機(jī)端的接線和控制腳的順序

{

digitalWrite（pin1，HIGH）;

digitalWrite（pin2，LOW）;

}

void _mLeft（int pin1，int pin2）//同上

{

digitalWrite（pin1，LOW）;

digitalWrite（pin2，HIGH）;

}

void _mStop（int pin1，int pin2）//緊急制動(dòng)，實(shí)際就是將電機(jī)兩個(gè)端短接了

{

digitalWrite（pin1，HIGH）;

digitalWrite（pin2，HIGH）;

}

void _mSetSpeed（int pinPWM，int SpeedValue）//控制速度，實(shí)際上就是斷斷續(xù)續(xù)的控制298N的使能端，手抖的厲害的可以用個(gè)按鈕自己嘗試一下，估計(jì)也能實(shí)現(xiàn)對(duì)電機(jī)速度的控制，O（∩_∩）O~

{

analogWrite（pinPWM，SpeedValue）;

}