日期：2022-08-26 11:49:05瀏覽量：35865
雙軸減速電機的控制非常簡單，性能優(yōu)異，直流電源也很容易實現(xiàn)。本文主要介紹了雙軸減速電機的驅(qū)動和控制。電動小車的整體運行性能首先取決于其電池系統(tǒng)和電機驅(qū)動系統(tǒng)。電動小車的驅(qū)動系統(tǒng)通常由控制器控制.三個主要部件：功率轉(zhuǎn)換器和雙軸減速電機。
電動小車的驅(qū)動不僅要求電機驅(qū)動系統(tǒng)具有高扭矩重量比.寬調(diào)速范圍.可靠性高，電機的扭矩-轉(zhuǎn)速特性受電源功率的影響，這就要求驅(qū)動具有盡可能寬的高效率區(qū)域。我們使用的電機一般是雙軸減速電機，主要使用永磁雙軸減速電機.三種伺服電機和步進電機。
雙軸減速電機
1．H橋式驅(qū)動電路
H型全橋式電路是雙軸減速電機驅(qū)動電路中應(yīng)用最廣泛的一種，這種驅(qū)動電路可以很容易地實現(xiàn)。
雙軸減速電機的四象限運行對應(yīng)于正向旋轉(zhuǎn).正轉(zhuǎn)制動.反轉(zhuǎn).反轉(zhuǎn)制動。減速電機基本原理圖如1所示。
全橋驅(qū)動電路的四個開關(guān)管都處于斬波狀態(tài)，S1.S2為一組，S3.S4為另一組，兩組狀態(tài)互補，一組導(dǎo)通則另一組必須關(guān)閉。S1.S2導(dǎo)通時，S3.S4關(guān)閉時，電機兩端增加正向電壓，可實現(xiàn)電機的正向或反向制動；當(dāng)S3.S4導(dǎo)通時，S1.S2關(guān)斷，電機兩端為反向電壓，電機反轉(zhuǎn)或正轉(zhuǎn)制動。
在汽車運動的過程中，我們應(yīng)該不斷地在四個象限之間切換雙軸減速電機，即在正向和反向之間切換，即S1.S2導(dǎo)通且S3.S4關(guān)斷，到S1.S2關(guān)斷且S3.S4導(dǎo)通，這兩種狀態(tài)之間的轉(zhuǎn)換。在這種情況下，理論上需要兩組控制信號完全互補。然而，由于實際開關(guān)設(shè)備存在開關(guān)時間，絕對互補的控制邏輯將不可避免地導(dǎo)致上下橋臂直接短路。例如，在關(guān)閉上橋臂的過程中，下橋臂被引導(dǎo)。這個過程可以用圖2來解釋。
因此，為了避免直接短路，確保開關(guān)管動作之間的協(xié)同和同步，理論上兩組控制信號需要相反的邏輯關(guān)系，但實際上必須有足夠的死區(qū)時間，可以通過硬件實現(xiàn)校正過程，即在兩組控制信號之間增加延遲，也可以通過軟件實現(xiàn)（具體方法見下文）。
驅(qū)動電流不僅可以通過主開關(guān)管循環(huán)，還可以通過連續(xù)流二極管循環(huán)。當(dāng)電機處于制動狀態(tài)時，電機將在發(fā)電狀態(tài)下工作，轉(zhuǎn)子電流必須通過連續(xù)流二極管循環(huán)，否則電機將在嚴(yán)重情況下發(fā)熱和燃燒。
開關(guān)管的選擇對驅(qū)動電路有很大的影響，開關(guān)管的選擇應(yīng)遵循以下原則：
(1)由于驅(qū)動電路是功率輸出，要求開關(guān)管輸出功率大；
(2)開關(guān)管的開關(guān)時間應(yīng)盡可能?。?
(3)小車使用的電源電壓不高，所以開關(guān)管的飽和壓降應(yīng)盡可能低。
在實際生產(chǎn)中，我們選擇了大功率達林頓管TIP122或場效應(yīng)管IRF530，效果還不錯。為了簡化電路，建議使用集成橋式電路的電機專用驅(qū)動芯片，如L298.LMD18200，性能穩(wěn)定可靠。
由于雙軸減速電機在正常運行過程中對電源的干擾很大，如果只使用一組電源，會影響單片機的正常運行，所以我們選擇雙電源供電。V向單片機和控制電路供電，另一組9V向電機供電。光耦合用于控制部分和電機驅(qū)動部分之間的分離，以免影響控制部分電源的質(zhì)量，并在達林頓管的基極上增加一個三極管驅(qū)動器，為達林頓管提供足夠大的基極電流。如圖3所示TIP122驅(qū)動電機電路，IOB8口為“0”，IOB9口輸入PWM波浪時，電機通過變化向前旋轉(zhuǎn)PWM電機的速度可以通過占空比來調(diào)節(jié)。而且當(dāng)時。IOB9口為“0”，IOB8口輸入PWM波時，電機反轉(zhuǎn)，同樣
樣通過改變PWM調(diào)節(jié)電機速度的占空比。
圖4為專用芯片，內(nèi)部集成有兩個橋式電路L由298組成的電機驅(qū)動電路。驅(qū)動芯片L298是驅(qū)動二相和四相步進電機的特殊芯片。我們使用其內(nèi)部橋式電路來驅(qū)動雙軸減速電機。這種方法有一系列的優(yōu)點。PWM波用于控制電機的速度，而另外兩個波用于控制I/O端口可以控制電機的正反轉(zhuǎn)，控制相對簡單，電路也很簡單。一個芯片包含8個功率管，這簡化了電路的復(fù)雜性，如圖所示。IOB10.IOB11控制第一個電機的方向，IOB8輸入的PWM控制第一個電機的速度，IOB12.IOB13控制第二個電機的方向，IOB9輸入PWM控制第二個雙軸減速電機的速度。
LMD18200是美國國家半導(dǎo)體公司推出的雙軸減速電機驅(qū)動的H橋組件，集成在同一芯片上CMOS控制電路和DMOS功率裝置，這種芯片的瞬時驅(qū)動電流可以達到6A，正常工作電流可達3A，有很強的駕駛能力，沒有“shot-through電流，而且這種芯片還有一個過流保護測量電路，只需要在LMD通過測量18200的8英尺輸出端的電壓與給定電壓進行比較，可以保護電路過流，從而實現(xiàn)電路的過流保護功能。LMD由1820組成的電機驅(qū)動電路如圖5所示。
LMD18200的5腳為PWM通過更改波輸入端PWM空間比可以調(diào)節(jié)電機的速度，改變3英尺的高電平可以控制電機的正反轉(zhuǎn)。該電路與上述驅(qū)動電路相比具有明顯的優(yōu)勢，驅(qū)動功率大，穩(wěn)定性好，實現(xiàn)方便，安全可靠.
