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  • PWM控制電機(jī)轉(zhuǎn)速與電機(jī)正反轉(zhuǎn)的原理介紹
    • 發(fā)布時間:2022-12-22 16:09:30
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    PWM控制電機(jī)轉(zhuǎn)速與電機(jī)正反轉(zhuǎn)的原理介紹
    直流電機(jī)的調(diào)速原理
    我們可以做這樣的實驗,以24V直流電機(jī)為例,在電機(jī)兩端接上24V的直流電源,電機(jī)會以滿速轉(zhuǎn)動,如果將24V電壓降至2/3即16V,那么電機(jī)就會以滿速的2/3轉(zhuǎn)速運轉(zhuǎn)。由此可知,想要調(diào)節(jié)電機(jī)的轉(zhuǎn)速,只需要控制電機(jī)兩端的電壓即可。
    以三極管作為驅(qū)動器件驅(qū)動小功率的電機(jī),其電路原理圖如下圖所示。電機(jī)作為負(fù)載接在三極管的集電極上,基極由單片機(jī)控制。
    PWM 電機(jī) 轉(zhuǎn)速 正轉(zhuǎn) 反轉(zhuǎn)
    直流電機(jī)調(diào)速原理圖
    當(dāng)單片機(jī)輸出高電平時,三極管導(dǎo)通,使得電機(jī)得電,從而滿速運行;當(dāng)單片機(jī)輸出低電平時,三極管截止,電機(jī)兩端沒有電壓,電機(jī)停止轉(zhuǎn)動。那如何使電機(jī)兩端的電壓發(fā)生變化,進(jìn)而控制電機(jī)的轉(zhuǎn)速呢?
    只要單片機(jī)輸出占空比可調(diào)的方波,即PWM信號即可控制電機(jī)兩端的電壓發(fā)生變化,從而實現(xiàn)電機(jī)轉(zhuǎn)速的控制。
    PWM信號調(diào)速的原理
    所謂PWM,就是脈沖寬度調(diào)制技術(shù),其具有兩個很重要的參數(shù):頻率和占空比。頻率,就是周期的倒數(shù);占空比,就是高電平在一個周期內(nèi)所占的比例。
    PWM方波的示意圖如下圖所示。
    PWM 電機(jī) 轉(zhuǎn)速 正轉(zhuǎn) 反轉(zhuǎn)
    PWM的基本參數(shù)
    在上圖中,頻率F的值為1/(T1+T2),占空比D的值為T1/(T1+T2)。通過改變單位時間內(nèi)脈沖的個數(shù)可以實現(xiàn)調(diào)頻;通過改變占空比可以實現(xiàn)調(diào)壓。占空比越大,所得到的平均電壓也就越大,幅值也就越大;占空比越小,所得到的平均電壓也就越小,幅值也就越小。
    PWM調(diào)壓演示
    通過以上原理就可以知道,只要改變PWM信號的占空比,就可以改變直流電機(jī)兩端的平均電壓,從而實現(xiàn)直流電機(jī)的調(diào)速。
    前文說過,改變電機(jī)兩端的電源極性可以改變電機(jī)的轉(zhuǎn)速,那么電路如何實現(xiàn)電機(jī)的正反轉(zhuǎn)調(diào)速呢?這需要通過H橋電路來實現(xiàn)。
    H橋的電路原理如下圖所示。
    PWM 電機(jī) 轉(zhuǎn)速 正轉(zhuǎn) 反轉(zhuǎn)
    H橋驅(qū)動電機(jī)電路
    H橋電路由四個功率電子開關(guān)構(gòu)成,可以是晶體管也可以是MOS管。電子開關(guān)兩兩構(gòu)成橋臂,在同一時刻只要對角的兩個電子開關(guān)導(dǎo)通,另外兩個截止,且每個橋臂的上下管不能同時導(dǎo)通。通過這個電路就可以實現(xiàn)電機(jī)的正反轉(zhuǎn)調(diào)速。
    PWM如何實現(xiàn)電機(jī)的正轉(zhuǎn)調(diào)速
    要實現(xiàn)電機(jī)的正轉(zhuǎn)只需要做如下設(shè)置即可:
    A控制端:高電平,控制三極管Q4導(dǎo)通;
    B控制端:高電平,控制三極管Q3截止;
    C控制端:低電平,控制三極管Q1導(dǎo)通;
    D控制端:低電平,控制三極管Q2截止;
    通過以上操作,即實現(xiàn)三極管Q2和Q3截止,三極管Q1和Q4導(dǎo)通,電流的流向如下:
    VCC→Q1→電機(jī)→Q4→GND,實現(xiàn)了電機(jī)的正轉(zhuǎn)。
    PWM 電機(jī) 轉(zhuǎn)速 正轉(zhuǎn) 反轉(zhuǎn)
    H橋驅(qū)動電機(jī)正轉(zhuǎn)調(diào)速電路
    在這種情況下要實現(xiàn)電機(jī)轉(zhuǎn)速的調(diào)節(jié),只需要給Q4的基極加載PWM信號即可。
    PWM如何實現(xiàn)電機(jī)的反轉(zhuǎn)調(diào)速
    要實現(xiàn)電機(jī)的反轉(zhuǎn)只需要做如下設(shè)置即可:
    A控制端:低電平,控制三極管Q4截止;
    B控制端:低電平,控制三極管Q3導(dǎo)通;
    C控制端:高電平,控制三極管Q1截止;
    D控制端:高電平,控制三極管Q2導(dǎo)通;
    通過以上操作,即實現(xiàn)三極管Q1和Q4截止,三極管Q2和Q3導(dǎo)通,電流的流向如下:
    VCC→Q3→電機(jī)→Q2→GND,實現(xiàn)了電機(jī)的反轉(zhuǎn)。
    PWM 電機(jī) 轉(zhuǎn)速 正轉(zhuǎn) 反轉(zhuǎn)
    H橋驅(qū)動電機(jī)反轉(zhuǎn)調(diào)速電路
    在這種情況下要實現(xiàn)電機(jī)轉(zhuǎn)速的調(diào)節(jié),只需要給Q2的基極加載PWM信號即可。
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