電機驅(qū)動器：H橋拓撲和方向控制

任何電子設(shè)備/機器中最常用的執(zhí)行器將是螺線管，氣動和液壓系統(tǒng)旁邊的電機。從手機內(nèi)部的簡單振動電機到CNC機床中的復(fù)雜步進電機，這些直流機床隨處可見。要使用微控制器或處理器控制電機，我們需要一種稱為電機驅(qū)動器或電機控制器的東西。根據(jù)電機類型和所需控制類型，電機驅(qū)動器的類型也會發(fā)生變化。在本文中，我們將僅關(guān)注直流電機以及如何使用具有最流行的H橋拓撲的電機驅(qū)動器來控制直流電機。這種技術(shù)將幫助我們驅(qū)動小型或大型直流電機，并控制其方向。

什么是電機驅(qū)動IC

電機驅(qū)動器IC是一種集成電路芯片，用作自主機器人和嵌入式電路中的電機控制裝置。電機驅(qū)動器無疑是使電機按照給定的指令或輸入(高和低)移動的東西。它監(jiān)聽來自控制器/處理器的低電壓，并控制需要高輸入電壓的實際電機。簡而言之，電機驅(qū)動IC根據(jù)從控制器接收的命令或指令來控制電機的方向。許多電機驅(qū)動器遵循不同的拓撲結(jié)構(gòu)，在本文中，我們將重點介紹電機驅(qū)動IC中使用的流行H橋拓撲。

為什么我們需要電機驅(qū)動IC

隨著世界每天都在見證新技術(shù)，自主機器人就是其中之一。我們在自主機器人中使用這些IC主要是為了控制它們。與電機不同，微處理器在低電平電壓/電流下工作。微控制器的工作電壓為5V或3.3V，但一個像樣的直流電機需要5V或12V才能工作。

電機驅(qū)動IC器 在這種情況下，如果我們想為電機供電，我們需要高電壓。但我們知道微處理器輸出很低，它無法從其I/ O引腳提供足夠的功率來驅(qū)動電機。為了將這種電壓/電流從微處理器提供給電機，我們需要在電機和控制器之間安裝該電機驅(qū)動IC

電機驅(qū)動器的工作原理

電機驅(qū)動器接收來自微處理器的信號，最終將轉(zhuǎn)換后的信號傳輸?shù)诫姍C。它有兩個電壓引腳(VCC1和VCC2)，其中一個用于打開電機驅(qū)動器，另一個引腳用于通過該電機IC將電壓施加到電機上。該電機IC將根據(jù)從微處理器接收的輸入波連續(xù)切換輸出信號。 小型IC發(fā)送它接收到的信號，但它不會改變信號的值。例如，如果微處理器向驅(qū)動IC發(fā)送高電平輸入(1)，則驅(qū)動IC將傳遞相同的高電平(1)，盡管它是一個輸出引腳。H橋電路如下圖所示。四個開關(guān)將形成"H"形，這四個開關(guān)用于使能/禁用電源。

電機驅(qū)動電路

順時針方向旋轉(zhuǎn)

現(xiàn)在，在第一種情況下，當(dāng)S1和S4開關(guān)關(guān)閉，S3和S2打開時，電壓將從S1開關(guān)傳遞到電機，然后傳遞到S4。因此，我們有一個完整的電路，允許電流通過S1和S4從V流向M。這種狀態(tài)在S1和S4開關(guān)條件下會短路。在這種情況下，電機將處于ON狀態(tài)，并且電機的方向?qū)㈨槙r針旋轉(zhuǎn)。

逆時針方向旋轉(zhuǎn)

進入"下一步"狀態(tài)，當(dāng)我們通過提供電壓輸入來啟用S3和S2時，S1和S4開關(guān)將關(guān)閉，電壓從S3和S2傳播。通過啟用兩個并聯(lián)開關(guān)，這也是一個正連接，但電機的旋轉(zhuǎn)將沿逆時針方向旋轉(zhuǎn)。

如何關(guān)閉電機(制動)

要關(guān)閉電機，我們可以關(guān)閉電壓源，也可以打開電機中的所有開關(guān)。請注意，您一次只能打開兩個并聯(lián)連接的交換機。而當(dāng)我們關(guān)閉S1和S3開關(guān)時，電機只會接收到來自兩側(cè)的正信號，沒有方向發(fā)送接地信號。結(jié)果，電機將進入"失速"狀態(tài)。電機旋轉(zhuǎn)的方向?qū)⒒谖覀兘o出的輸入以及我們在電路中打開的開關(guān)。

電機驅(qū)動IC的優(yōu)點

高級功能和更好的性能

該電路易于操作。因此，我們可以使用輸入輕松控制機器人。

它也可用于自主和商業(yè)機器人。

電機處理大電流。由于這種電流，IC被加熱，我們需要一個散熱器來減少加熱。

我們在該電路中使用4個電容器，以避免在一個方向上使用電機時電壓波動，以及當(dāng)我們采取相反方向時突然波動。這可以作為方向轉(zhuǎn)移器而不會丟失。

審核編輯：湯梓紅