较大的负载,比如电机,至于为什么要叫H桥(H-Bridge),两相步进电机因为长得比较像字母H,具体如下图所示;
这里有四个开关元器件Q1,Q2,Q3,Q4,另外还有一个直流电机M,D1,D2,D3,D4是MOS-FET的续流二极管;
下面以控制一个直流电机为例,对H桥的几种开关状态进行简单的介绍,其中正转和反转是人为规定的方向,实际工程中按照实际情况进行划分即可;
此时假设电机正转,这电流依次经过Q1,M,Q4,在图中使用黄色线段进行标注,具体如下图所示;
此时电机反转(与前面介绍的情况相反),这电流依次经过Q2,M,Q3,在图中使用黄色线段进行标注,具体如下图所示;
打开Q1,Q4上给它输入50%占空比的PWM波形,这样就达到了降低转速的效果,如果需要增加转速,则将输入PWM的占空比设置为;
这时候如果关闭Q1和Q4,直流电机内部可以等效成电感,也就是感性负载,电流不会突变,那么电流将继续保持原来的方向进行流动,这时候我们希望电机里的电流可以快速衰减;
种:关闭Q1和Q4,这时候电流仍然会通过反向续流二极管进行流动,此时短暂打开Q1和Q3从而达到快速衰减电流的目的;
第二种:准停止的时候,关闭Q1,打开Q2,这时候电流并不会衰减地很快,电流循环在Q2,M,Q4之间流动,通过MOS-FET的内阻将电能消耗掉;
实际使用的时候,用分立元件制作H桥是很麻烦的,市面上已经有很多比较常用的IC方案,比如常用的L293D、L298N、TA7257P、SN754410等。接上电源、电机,通过输入控制信号就可以驱动电机了;
下面是某宝上的L298N模块,比较常见,对于新手玩家非常友好,接线也十分简单;
如果电机电源电压高达12V,两相步进电机我们可以启用5V稳压器,并且5V引脚可以用作输出,例如给Arduino板供电。
但是,如果电动机电压大于12V,则必须断开跳线,因为这些电压会损坏板载5V稳压器。
在这种情况下,5V引脚将用作输入,因为我们需要将其连接到5V电源,以使IC正常工作。
我们在这里可以注意到,该IC的电压降约为2V。因此,如果使用12V电源,则电动机端子上的电压约为10V,这意味着我们将无法从12V直流电动机中获得速度。
这里使用Arduino为例,这是网上找的一个Demo整体的框架如下图所示;
在loop()中,我们先读取电位器值,然后将从中获得的值从0到1023变化,线%的占空比。
然后使用analogWrite()函数将PWM信号发送到L298N板的Enable引脚,该引脚实际上驱动电动机。
接下来,我们检查是否按下了按钮,如果是的线的状态反置,从而改变电动机的旋转方向。该按钮将用作切换按钮,每次按下该按钮都会改变电动机的旋转方向。
某宝上这种小车很多,如下图所示;主控可以换成51单片机或者STM32,当然Arduino也没问题,使用L298N就可以快速搭建一个小车了;
本文简单介绍了H桥的原理,并以直流电机为例简单介绍了驱动的状态,整体比较简单,适合新手玩家,后给出了基于Arduino和L298N的驱动示例,仅供参考,感兴趣可以去某宝逛逛,enjoy。
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