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在ROS学习平台中常常使用到的直流电机控制原理与驱动电路

时间:2023-10-04 08:43:30 来源:博亿堂byt98网址登陆 点击:1次

  在使用ROS机器人构建地图的过程中,需要在房间内自主运行,采集地图信息。这样的一个过程中需要控制电机的正反转,电机的转速,以适应机器人直行,转弯等动作。

  正反转控制原理有刷电机的正反转格外的简单,只需要交换电机供电线正负极,便能轻松实现电机正反转控制。在自动控制系统中,我们不可能手动去不停交换电机正负极供电顺序,需要用程序配合硬件电路去实现。

  如下图所示,使用4个功率管(可以为MOS管或者IGBT)搭建成桥式电路,在桥臂中心引出两根导线,连接到电机的供电引脚上。

  当使用单片机控制Q2,Q3导通,Q1,Q4截止时。电流经过过电源正极,经过Q3,电机线流到GND。假设这种状态时电机正转。

  当使用单片机控制Q1,Q4导通,Q2,Q3截止时。电流经过过电源正极,经过Q1,电机线流到GND。假设这种状态时电机反转。

  通过桥式电路的两种状态切换便可以轻轻松松实现电机正反转控制。对于有刷电机的正反转控制还能够正常的使用2个继电器简单实现,但是这样的形式不便于调速控制,这里就不介绍了。

  从公式中能够准确的看出电机转速n和供电电压成正比。所以通过改变电机供电电压能够达到到调速的目的。

  在电力电子中能够最终靠PWM波控制开关管导通与关闭来调制直流电压。并且调制电压满足关系Vout=D*Vin,式中D为PWM波的占空比,等于在一个PWM周期内高电平持续的时间与PWM周期的比值。

  调速方法:在进行晶体管控制时,可以再一次进行选择不同的三种斩波方式HPWM-LON,HON-LPWM,PWM-ON-PWM。我通常使用的为HPWM-LON方式即上管PWM,下管导通。

  H桥电路采用4颗大电流NMOS管,栅极100欧姆电阻起到抑制浪涌电流的作用,10K电阻组成栅源寄生电容泄放回路,栅极二极管提供一个低阻抗MOS管关断路径,加快MOS管关断。(电路中元件参数看结合实际PCB进行调整)

  半桥驱动电路,当MOS管栅源电压高于阈值电压时MOS管开始导通,IRF3710的阈值电压为4V。但是只是使用4V电压进行驱动MOS管时,MOS管Rds比较大,MOS管不能流过过大电流,如下图所示:

  从图中能够准确的看出,随着栅源电压的增大MOS管的通流能力也就随着增大。所以在驱动器设计过程中,我使用了12V电源作为MOS管的驱动,当MOS管导通时,MOS能够有很小的Rds,使MOS管有更大的通流能力。

  电路中C7作为自举电容,当驱动H桥电路中的上桥臂时,由于上桥MOS管源级踩在较高的电压上(24V),所以MOS管G极电压应该比源极高12V时才能够导通(Vgs=36V),这里利用电容两端电压不能突变的特性,半桥驱动芯片内部电路将MOS管栅极抬升至36V,此时MOS栅源电压满足导通条件。由于自举电容C7要一直地间隔进行充电,也就导致了此种电路PWM占空比不能够达到100%,在编程时需要非常注意。

  光偶隔离电路,使用光耦器件将驱动器与主控进行电气隔离,防止电机驱动器对主控制器的干扰。关键字:编辑:什么鱼 引用地址:在ROS学习平台中常常使用到的直流电机控制原理与驱动电路

  设计内容及要求 内容有: 1. 查找文献资料,学习直流电机控制的工作原理; 2. 转速控制管理系统方案设计 3. 硬件电路设计,绘制电路原理图和PCB图; 4. 设计软件,并调试 5. 综合调试,测试、分析误差原因 6. 撰写设计报告 要求: 1.矩阵键盘设定并显示转速,实时显示实际转速 2.按键控制电机起停、正反转 3.PWM转速闭环控制。 4.用lcd12864液晶屏显示相关联的内容 设计 参数 1.转速调节范围:1500转/分--3000转/分 2.测速误差 10% 制作完成的pid直流电机转速控制管理系统实物图: 51单片机源程序如下: #include reg51.h

  转速闭环控制源码(12864液晶显示) /

  电路功能与优势 本电路是一个由高功率开关MOSFET组成的 H电桥 ,MOSFET受低压逻辑信号控制,如图1所示。该电路为逻辑信号和高功率电桥提供了一个方便的接口。H电桥的高端和低端均使用低成本N沟道功率MOSFET。该电路还在控制侧与电源侧之间提供电流隔离。本电路能用于电机控制、带嵌入式控制接口的电源转换、照明、音频放大器和不间断电源(UPS)等应用中。 现代微处理器和微控制器一般为低功耗型,采用低电源电压工作。2.5 V CMOS逻辑输出的源电流和吸电流在μA到mA范围。为了驱动一个12 V切换、4 A峰值电流的H电桥,必须精心选择接口和电平转换器件,特别是要求低抖动时。 ADG787是一款低压CMOS器件,内置两个独立可

  Allegro MicroSystems,LLC宣布推出一款新型低电压双极步进或双直流电机驱动器IC。A3916器件专为低电压步进电机或双直流电机的脉冲宽度调制(PWM)控制而设计,每个通道的输出电流可达1A,工作电压范围为2.7至15V。Allegro该款全新电机驱动器IC主要面向办公室和工业自动化、零售点、3D打印、医疗、闭路电视、玩具市场以及其他使用单节锂离子电池或3AA电池的应用。   A3916集成了所有的电机控制功能,这中间还包括通过PWM固定关断时间来控制电机绕组中的峰值电流,该峰值电流值由外部电流检测电阻的阻值决定。单电源供电从而不需要外部LDO,集成式电荷泵只需要一个外部电容。诊断输出信号输出低有效,并能够通知用户过

  推动移动电话显示由单色转换为彩色的一个主要趋势是拍摄功能的集成。最初这些成像器件的分辨率相当有限,同时图像质量也不佳。但随技术的发展,分辨率由30万像素的VGA等级进展到100至200万级像素,并快速朝向300万像素以上的分辨率级迈进。在成像器件、处理器与软件不断得到改进后,消费者现在希望得到更多的数码相机功能,例如低照明情况下需要的闪光灯,甚至是自动对焦等。在这样的分辨率下,良好的画质输出以及图片与视频分享变得更实用,这些更高密度的CMOS成像器件需要从目标获得更多的反射光,因此逐步推动了集成闪光功能的需求。 1LED驱动设计的新要求 要将传统的氙气闪光灯放置到尺寸相当紧凑的手机 内对设计工程师来

  的设计 /

  在照明应用电子变换器实现中,成本制约因素驱动着技术的选择。除下文要介绍的创新的纵向智能功率(VIPower)解决方案外,市场上还存在另外两种不同的经典方法。 第一种方法是基于IC器件,与若干个外部无源器件一起,驱动两个高压(通常高于400V)功率MOS晶体管,实现一个半桥变换器。 第二种方法基于两个高压双极晶体管和大量的无源器件,但是只能实现前文提到的另外两个解决方案集成的具体功能中的部分功能。双极解决方案被用于成本极其低廉、性能中低的应用中。 相对于经典的方法,本文提出了一个创新的解决方案,它的成本有着非常强的竞争力,而且性能也可得到增强。 VK06TL采用意法半导体(ST)独有的智能功率VIP

  解决方案 /

  摘 要: 直流电机位置伺服系统是天然气发动机电子调速系统的关键组成部分。本文利用Freescale公司的MC9S12型单片机,结合电机位置反馈和电枢电流检测,研制出了数字式PWM型伺服驱动器。该驱动器充分的利用单片机的内嵌资源,实现了位置、速度和电流三闭环控制策略。 关键词: 天然气发动机 直流电机 位置伺服系统 三闭环控制 随着我们国家能源紧缺问题的日益严峻,在生产实践中逐步的提升能源利用率是大势所趋。然而我国西部的大部分油田任旧存在伴生天然气大量放空的现象。为此可以将伴生天然气经简单分离处理后直接驱动大功率天然气发动机工作,使其带动发电机发电并送入电网,来提升能源的综合利用率。因此这种天然气发动机及发电机组将具有十分广阔的

  位置伺服系统驱动器设计 /

  LED是冷光源,工作电压低、光效高,被认为是21世纪照明的新光源。然而,目前LED照明设备投有得到普及应用的核心问题有两个,一是价格偏高;二是控制电路不稳定导致LED寿命大幅度的降低。据统计,目前LED白光灯具出现的失效故障,70%左右是电源问题,20%左右是线路和结构问题,只有不到10%是LED单管的本身质量上的问题,所以电源管理方案的选择对于节能而言也举足轻重,这就要求在驱动电路设计中选择最合适的AC-DC驱动器。因此可靠、低成本的控制电路是LED照明推广普及的前提。 由LED的电学特性可知,LED的平均正向电流随着正向电压的增大呈现大幅度的线性增长,LED在正向导通后其正向电压的细小变动将引起LED电流的很大变化,

  引言 白炽灯泡可以发出各种各样的光线,但是在具体的应用中,通常只需要绿色、红色以及黄色光线——例如交通信号灯。若要使用白炽灯泡,则需要一个滤波器,这会浪费掉 60% 的光能,而 LED 则可以直接产生所需颜色的光线,并且在上电时,LED 几乎是瞬间发光,而白炽灯则需要 200ms的响应时间。因此,在刹车灯设计中采用了 LED。另外,LED 将作为光源在 DLP 视频应用中使用,以替代机械汇编 (mechanical assembly),其可进行高频率的切换。 LED的I-V 特性 图 1 显示了典型 InGaAlP LED(黄色和琥珀红)的正向电压特性。也可以把 LED 作为电压源与电阻串联

  分析 /

  13页

  设计

  及并联特性研究

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