電機(jī)驅(qū)動(dòng)及控制模塊(共5頁)

1、精選優(yōu)質(zhì)文檔-傾情為你奉上3.3 電機(jī)驅(qū)動(dòng)及控制模塊3.3.1 電機(jī)特性小車前進(jìn)的動(dòng)力是通過直流電機(jī)來驅(qū)動(dòng)的，直流電機(jī)是最早出現(xiàn)的電動(dòng)機(jī)，也是最早能實(shí)現(xiàn)調(diào)速的電動(dòng)機(jī)。長期以來，直流電動(dòng)機(jī)一直占據(jù)著調(diào)速控制的統(tǒng)治地位。它具有良圖7 主、從單片機(jī)小系統(tǒng)應(yīng)用電路好的線性調(diào)速特性，簡單的控制性能，較高的效率，優(yōu)異的動(dòng)態(tài)特性。系統(tǒng)選用的大谷基礎(chǔ)車的260馬達(dá)作為驅(qū)動(dòng)電機(jī)。其額定電壓為3-12V，額定功率0.02KW，額定轉(zhuǎn)速3000r/min 。近年來，直流電動(dòng)機(jī)的結(jié)構(gòu)和控制方式都發(fā)生了很大變化，隨著計(jì)算機(jī)進(jìn)入控制領(lǐng)域，以及新型的電力電子功率元件的不斷出現(xiàn)，使采用全控制型的開關(guān)功率元件進(jìn)行脈沖調(diào)制（Pu

2、lse Width Modulation簡稱PWM）控制方式已經(jīng)成為主流，這種控制方式容易在單片機(jī)控制中實(shí)現(xiàn)。PWM技術(shù)的具體有點(diǎn)：調(diào)速范圍寬，可以使電機(jī)安全地工作在每分鐘幾轉(zhuǎn)到全速運(yùn)轉(zhuǎn)；效率高，電源能源損耗??；易于數(shù)字量控制；應(yīng)用廣泛，PWM技術(shù)不僅可以用在電機(jī)調(diào)速，還可以在直流電壓、交流變頻控制等領(lǐng)域有很大應(yīng)用。3.3.2電路設(shè)計(jì)本系統(tǒng)直流電機(jī)驅(qū)動(dòng)及控制模塊采用NEC公司電機(jī)控制ASSP芯片MMC-1以及雙H驅(qū)動(dòng)橋IC L298N芯片。MMC-1 為多通道兩相四線式步進(jìn)電機(jī)/直流電機(jī)控制芯片，通過 UART 或 SPI 串行接口，為主控 MCU 擴(kuò)展專用電機(jī)控制功能，可同時(shí)控制三路步進(jìn)電機(jī)

3、或直流電機(jī)。主要功能特點(diǎn)（直流電機(jī)控制部分）如下：（1）三通道步進(jìn)電機(jī)或直流電機(jī)控制，電機(jī)類型可以自由配置（2）主控 MCU 通過 UART 或者 SPI 串型接口控制（3）直流電機(jī)的正反轉(zhuǎn)控制（4）直流電機(jī)的速度控制 256 檔（5）過電流檢測功能（6）兩通道、三通道同步功能（7）睡眠模式（8）供電電壓：Vdd=2.7V5.5V芯片的封裝如圖8所示 圖8 MMC-1芯片外部引腳封裝圖通過單片機(jī)的TXD和RXD口分別與芯片的13(TXD/SO)管腳和14(RXD/SI)管腳進(jìn)行數(shù)據(jù)通信，實(shí)現(xiàn)單片機(jī)對芯片的各個(gè)功能模塊的設(shè)置。8(USRT/SPI)管腳為串行通訊模式選擇，高電平為UART模式，低

4、電平為SPI模式，本系統(tǒng)中使用UART模式，故使8管腳直接接電源正極。MMC-1芯片的1管腳（CH1SEN）、30管腳（CH2SEN）和29管腳（CH3SEN）分別為3個(gè)電機(jī)通道的過流檢測端，若不使用可通過10K電阻接地。6（RESET）為MMC-1復(fù)位管腳，低電平有效。故本系統(tǒng)中把該端接高電平（電源正極串接一個(gè)10K電阻后接入該端）。電源端Vdd=2.7V-5.5V。9(SLEEP)管腳若輸入邏輯低電平，MMC-1進(jìn)入睡眠模式，本系統(tǒng)中無需使用該功能，把該管腳直接接電源正極。每一路直流電機(jī)需要CHnDCPWM和CHnDCDIR兩個(gè)引腳（n=13），CHnDCPWM用于PWM輸出，CHnDCD

5、IR用于指定電機(jī)的轉(zhuǎn)向，外接一個(gè)全橋驅(qū)動(dòng)芯片就可以控制直流電機(jī)工作。輸出頻率固定16KHz，通過調(diào)節(jié)占空比控制電機(jī)轉(zhuǎn)速。本系統(tǒng)使用通道1和通道2分別控制2個(gè)直流電機(jī)。如圖9所示。圖9 MMC-1控制直流電機(jī)應(yīng)用電路 圖10 L298芯片管腳封裝圖雙H橋驅(qū)動(dòng)芯片L298內(nèi)包含4通道邏輯驅(qū)動(dòng)電路。是一種二相和四相電機(jī)的專用驅(qū)動(dòng)器，即2個(gè)H-Bridge的高電壓大電流雙全橋式驅(qū)動(dòng)器，接收標(biāo)準(zhǔn)的TTL邏輯準(zhǔn)位信號，可以驅(qū)動(dòng)46V、2A以下的直流電機(jī)，且可以直接透過電源調(diào)節(jié)輸出電壓。L298的芯片的管腳封裝如圖10所示。1腳和15腳可單獨(dú)引出連接電流采樣電阻器，形成電流傳感器，在本系統(tǒng)中未用到，因此直接

6、接地，防止干擾。L298可以驅(qū)動(dòng)兩個(gè)電極，OUT1、OUT2、和OUT3、OUT4之間分別接2個(gè)電動(dòng)機(jī)。5、7、10、12腳接輸入控制電平，控制電機(jī)的正反轉(zhuǎn)。ENA，ENB，接控制使能端，控制電機(jī)的停轉(zhuǎn)，電機(jī)的轉(zhuǎn)速控制也是通過L298的這兩個(gè)引腳（即ENA和ENB）來實(shí)現(xiàn)的。當(dāng)ENA(ENB)為邏輯1，電機(jī)可以運(yùn)轉(zhuǎn)，當(dāng)ENA(ENB)為邏輯0，電機(jī)停止運(yùn)轉(zhuǎn)。當(dāng)ENA(ENB)引腳輸入的是PWM信號，由于PWM信號有一定的頻率，因此電機(jī)的啟停狀態(tài)都是在瞬間完成的。但是由于電機(jī)的物理特性及電機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)的慣性的原因。電機(jī)不可能在瞬間完成啟動(dòng)與停止。因此，之歌時(shí)候可以等效的把加到電機(jī)兩端的點(diǎn)啊等于VDD除以這個(gè)PWM波形的占空比。占空比越大，電機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)地越快，占空比越小，電機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)地越慢，這樣，我們只要調(diào)節(jié)輸入到ENA(ENB)的PWM波形的占空比，就可以輕松地條件電機(jī)的轉(zhuǎn)速。因此，結(jié)合MMC-1和L298，電機(jī)驅(qū)動(dòng)及控制模塊的電路如圖7所示。其中八個(gè)續(xù)流二極管防止電機(jī)線圈在突然斷電時(shí)產(chǎn)