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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:2023-10-18 18:59:15 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

  近十多年来,随着电力电子技术、微电子技术及现代控制理论向交流电气传动领域的渗透,变频交流调速已逐渐取代了过去的滑差调速、变极调速、直流调速等调速系统。几乎能说,有交流电动机的地方就有变频器的使用。其最主要的特点是具有高效率的驱动性能及良好的控制特性。 现在通用型的 变频器 一般来说包括以下几个部分:整流桥、逆变桥、中间直流电路、预充电电路、控制电路、驱动电路等。一台变频器的好坏,驱动电路起着至关重要的作用,现就来谈谈驱动电路常见的问题以及解决的办法。 造成驱动损坏的原因有各种各样的,一般来说出现的问题也无非是U,V,W三相无输出,或者输出不平衡,再或者输出平衡但是在低频的时候抖动,还有启动报警等等。当一台变频器大电容后

  愈行愈近的2011年,对于以欧洲为目标市场的车厂而言,意味着ECE R87实行的时限将至。早在2008年欧盟已经公告,自2011年2月开始,新型小轿车、小货车均需配备日行灯(DRL),其他货车、大巴也将在2012年8月7日起配备。奥迪旗下A8、R8以及A4系列均已配有LED日行灯,从著名汽车制造商积极跟进日行灯推广的行动来看,LED采用率最高,显然欧盟此举将进一步加速车用LED市场的增长。 尽管LED的价格相较于传统照明仍不够平民,但财大气粗的汽车行业并不差钱。作为高档奢侈品,汽车的灵魂就是品质。LED凭借长寿命、低功耗成功打入了汽车市场。 据美国能源部统计,LED的常规使用的寿命是传统光源的20~25倍,比卤素

  作为卤素灯低压照明的一种替换技术,LED照明日益流行。与卤素灯泡不同的是,LED没有效率低、可靠性差以及常规使用的寿命短等题目的困扰。本文描述了一种在直流照明系统中驱动大功率LED的新方法,这种解决方案能提供95%的效率、更长的常规使用的寿命,并能承受更高的电气和机械冲击。 在图1所示的电路中,ZXSC300系列DC-DC控制器驱动以降压模式工作的外部开关。表1列出了12V电源系统的材料清单。通过增加R2的值可提供更高的系统电压,例如,要得到24V的电压仅需将R2值改为2.2kΩ,同时电容C1也须有更高的额定电压,电路基本工作原理如下: 当Q1导通时,电流流过LED、电容C2和电感。当R1两真个压降达到Isense引脚的阈值电压时

  全球都在致力降低功耗,且势头愈来愈烈。许多国家/地区都要求家用电器(如图 1 所示)满足相关组织(如中国标准化研究院 (CNIS)、美国能源之星和德国蓝天使)制定的效率标准。为满足这些标准,慢慢的变多的系统模块设计人员在设计中放弃了简单且易用的单相交流感应电机,转而采用更节能的低压无刷直流 (BLDC) 电机。为实现更长的常规使用的寿命和更低的运行噪音,扫地机器人等小型家电的设计人员也转而在他们的许多系统中使用更先进的 BLDC 电机。同时,永磁技术的进步正不断简化 BLDC 电机的制造,在提供相同扭矩(负载)的同时减小系统尺寸,还能大大的提升效率和降低系统噪音。 图 1:常见家用电器 设计使用 BLDC 电机的系统具有挑战性,因为

  加速设计周期的 3 种方法 /

  高度集成的半导体产品不仅是消费类产品的潮流,同时也逐步渗透至电机控制应用。与此同时,无刷直流(BLDC)电机在汽车和医疗应用等众多市场中也呈现出相同态势,其所占市场占有率正逐渐超过其他各类电机。随着对BLDC电机需求的一直增长和相关电机技术的日渐成熟,BLDC电机控制管理系统的开发策略已逐渐从分立式电路发展成三个不同的类别。这三类主要方案划分为片上系统(SoC)、应用特定的标准产品(ASSP)和双芯片解决方案。 这三类主要方案均能减少应用所需的元件数并降低设计复杂度,因此正逐渐受到电机系统模块设计工程师的青睐。不过,每种策略都有其各自的优缺点。本文将论述这三种方案及其如何在设计的集成度和灵活性之间做出权衡。 图1:典型的分立

  高温或内部功耗产生的过多热量可能改变电子元件 的特性并导致其关机、在指定工作范围外工作,甚或发生故障。电源管理 器件(及其相关电路)经常会遇到这样一些问题,因为输入与负载之间的任何功耗都可能会导致器件发热,所以必须将热量从这一些器件中驱散出来,使其进入PCB 、附近的元器件或周围的空气。即使在传统高效的开关电源 中,当设计PCB和选择外部元器件时,也都一定要考虑散热问题。 设计电源管理电路时,在考察散热问题之前对热传递进行基本了解是很有帮助的。首先,热量是一种能量,会由于两个系统之间有温差而进行传输。热传递通过三种方式来进行:传导、对流和辐射。当高温器件接触到低温器件时,会发生传导。高振幅的高温原子与低温材料的原子碰撞,从而增加低

  热阻详细计算方法 /

  本LED驱动电路是由RT8458驱动芯片设计的,输入为90-264VAC的工频电源。输出为输出电流为恒定:200mA(可调)。相应的电压变化范围为:24-42V. 主电路结构:Buck变换器; 输入为:90-264VAC的工频电源; 输出为:输出电流为恒定:200mA(可调)。相应的电压变化范围为:24-42V; 输入功率因数大于0.9,输出效率 90%左右; 开关频率46kHz; 电路分析: 1 U2是一个整流装置。U2的输入为交流工频电,输出为直流,同时U2应当提供一定的功率因数校正功能。使得该LED驱动器的输入功率因数在0.9以上。 2 主电路是一个BUCK型DC/DC变换器。Q1为开关管,L3和C4为L

  恒流驱动电路设计:基于PT4115的LED驱动电路如图1所示,电路可采用Atmega8单片机作控制器,设置两个输入接口,电路的输入电压可以是直流也可以是交流,采用PWM信号加至PT4115的DIM端实现LED调光,设调光按钮。 图1 基于PT4115的LED驱动电路图 降低电路功耗的改进方案 欲减小电路反馈电阻的功耗,最直接的方法就是降低反馈电阻的阻值,在电流相同的情况下,根据电阻功耗公式可知:电阻阻值能降低多少比例,功耗亦能降低多少比例。但是,反馈电阻的阻值减小意味着反馈的电压值不足,电路将无法工作,因此就需要设计一个放大电路,在减小反馈电阻阻值的同时,保证反馈的电压大小不变。本文设计的放大电路为差分

  设计图 /

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