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如何实现电机双向转数控制？这篇文章或许会给你一些启发
在一次聚会时，一个玩模型的好友让我帮忙给他的儿子改装遥控汽车（可以坐小孩的那种）。听他的描述，他自己做的小车是用继电器控制前进和后退的。速度始终处于定数状态，而电源也就使用4节1.5V的 电池。喜欢玩模型的他就想更换成功率更大的锂电池。同时，必须使用更大功率的电机。最终我答应帮他做一个，于是本文介绍的小制作诞生了。这个小制作在模型圈子里也称作可以正反旋转的“有刷电调”。 它有什么功能和作用？ 图1 它是一个可以控制电机转数的小制作，并且可以让电机在正和反两个方向上都能得到控制。当控制摇杆在中间时，电机将会处于停滞状态。如图1所示，这是这个制作的最小工作环境。 图1中最右面的是天地飞4通道 遥控器，左边发红光的是这个遥控器对应的接收机。锂电池在接收机上方，并且正在给电机控制器供电!电机控制器里有稳压芯片。可以把两三节串联的锂电池电压经过转换、稳压，转换成5V的电压供应给接收机。接收机的4个通道分别由右边4个摇杆控制。当你改变某个摇杆的位置时，对应通道的输出也会发生改变。程序通过读取连接在接收机那个通道的脉宽，相应改变PWM的高电平脉冲波长，来实现转数控制。程序不多仅仅有几十行（一页都不到），相信大家很容易读懂。有不完善的地方，还请大家自己修改了。 准备元器件 图2 制作所需元器件“全家福” 本制作使用的单片机仍然是8个引脚的ATtiny13单片机，图2中编号为11的零件。 其中的两个PMOS管正是实现电机正反转的主要部件，必不可少。 MOS管分为增强型和耗尽型，它们的最大区别在于默认的导通状态。增强型只有在“G”极有相对电压时才会导通。而耗尽型在“G”极没有相对电压时就已经处于导通状态。这次的制作使用的都是增强型MOS管，并且使用了PMOS和NMOS两种型号。PMOS在“G”极电压为0时导通，为“VCC”电压时截止。而NMOS在“G”极电压为0时截止，为“VCC”电压时导通。 下面是元器件清单表拿走不谢 制作过程详解 首先准备好合适大小的万用板，如果太大就剪裁一下。笔者怕麻烦就懒得弄了，你们可别向我学习！我先选择焊接容易的大器件。于是，第一步焊接好插针、插座和78M05（由于手头没有78M05，我用L7805CV替代） 图3 焊接稳压芯L7805CV片对应的4个电容，当时布局想得不是很周到，导致了电容间没有足够的空间分散开，看上去太“紧密”了些。 图4 本来是不用打孔的。由于我手头没有IN5819肖特基二极管，于是我使用了能够通过更高电流的IN5824。IN5824二极管的引脚可是比IN5819粗多了。这样，我就不得不先给万用板钻孔了。 图5 接下来可以焊接肖特基二极管和贴片的场效应管了，焊接好场效应管后，用过锡飞线的方法焊接大电流回路。 图6 焊接好剩下的电阻以及 舵机插头。最后，用4条绝缘导线连接4个MOS管的“G”极到单片机的引脚上。最后用螺丝刀把JST插头连接到2PIN的电气插座上。 休息下，别急着上电。用万用表测试一下焊接有没有短路或断路。等检查完毕，再下载程序，验证一下功能有没有问题（有示波器的话，可以查看一下单片机引脚的波形）。一切都OK的话，就可以用热熔胶固定容易折损的部位。好好地享受使用它的乐趣吧。 图7 制作到现在为止就大功告成了 为了让文章更有营养 我决定讲一下控制原理 控制原理解析 控制板通过标准的2.54mm舵机插头和接收机连接，接收来自接收机的信号，再去控制相应的电机旋转。因此要先判断接收机发出的信号才行。那么接收机输出的是怎样的信号呢？如果不清楚这个信号，怎么读取并处理呢？其实，接收机输出的信号是1～2ms脉宽的PWM（脉宽调制）波形，1~2ms的脉冲是高电平。而PWM信号每过20ms（50Hz）更新一下新的信号。这样，先通过读取接收机的信号脉冲宽度，再控制好相对应的电机的导通时间，就能控制转速了。 那么导通时间又是如何控制的呢？ 控制导通时间是通过软PWM实现的。软PWM是通过程序的方式实现高电平、低电平的持续时间。相对应的硬PWM就是单片机自带有PWM单元。只要程序向PWM单元的寄存器写入控制数据，PWM引脚就会自动输出波形。 ATtiny13有硬件PWM，为什么使用软PWM增加单片机的负担和编写程序的难度呢？ 最初，当我要驱动较大的电机时，MOS管发烫严重，很容易烧坏。后来经过查看资料，原来是我的PWM频率过高，使得MOS管处于放大状态的次数也增多。这样，很多功耗就消耗在MOS管上了。那么对于资源不怎么丰富的ATtiny13，如何降低它的频率又能读取接收机的信号呢？ 想了几天都没解决这个问题。后来心一狠，程序重新编写了。PWM不用硬件自带的了，用软件来实现。软PWM使得PWM的频率降低到200Hz左右（原来为37.5kHz）。程序写好后，电流较大的电机果然也能从容驱动，并且发热严重问题也得到了有效解决。 要实现电机转数的控制，实际就是功率输出的控制。单片机的PWM输出和场效应管的栅极（G）连接。在程序中，通过调整NMOS管的占空比，来实现功率的增加或减少。这相当于在重复的时间片段内，调整了输出的5V电压占用的时间比例。占用比例大了，做功的时间就长，电机转数自然就提升了。 上面说了那么多的PWM，那么什么是PWM呢？ PWM是英文“Pulse Width Modulation”的缩写，简称脉宽调制。它是利用微处理器的输出来对模拟电路进行控制的一种技术，广泛应用于测量、通信、功率控制与变换等许多领域。这次的小制作就用到了数据变换（摇杆的位置与脉冲的宽度相对应）和功率控制（脉冲的宽度和功率的大小相对应）。 下面是本制作的原理图，对于有电路基础的人应该很简单，我就不多讲了。 电路原理图
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发表于 2017-2-7 17:46:38
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