文章目录
- 前言
- 第一部分:电机
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- 1.按照工作电源分类
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- [直流电机 交流电机](#直流电机 交流电机)
- 2.按照结构原理分类
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- [同步电机 异步电机 有刷电机 无刷电机](#同步电机 异步电机 有刷电机 无刷电机)
- 3.按照电机的使用目的
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- [驱动电机 执行电机 直驱电机](#驱动电机 执行电机 直驱电机)
- 编码器
- 额外小知识:
- 第二部分：PWM
- 舵机
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- 舵机按转动角度分
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- 1.小角度舵机（0-90°）
- 2.中角度舵机（0-180°）
- [3. 大角度舵机（0-360°）](#3. 大角度舵机（0-360°）)
- 舵机按控制方式分
- 总结
前言
本文简单介绍了电机、舵机以及使用PWM来控制电机转速、舵机转动角度等知识
第一部分:电机
1.按照工作电源分类
直流电机 交流电机
直流电机：使用直流电源的电机
特点：具有良好的启动和调速性能，适用于频繁启动、制动和调速的场合
交流电机：使用交流电源的电机（可分为同步电机、异步电机）
特点：结构简单、维护方便、效率高，广泛用于工业和家庭电器中
2.按照结构原理分类
同步电机 异步电机 有刷电机 无刷电机
- 同步电机
定义：同步电机的转速与电源频率成正比，其转子转速与定子旋转磁场同步。
特点：转速稳定，适用于需要恒速运转的场合，如发电设备和某些工业机械。 - 异步电机
定义：异步电机的转速低于旋转磁场的同步转速，转子与定子磁场之间存在相对运动。
特点：结构简单，成本低，广泛应用于各种中小型机械设备。 - 有刷电机
定义：有刷电机是指电机内部有换向器和电刷的电机。
特点：成本低，控制简单，但电刷和换向器易磨损，维护需求较高。 - 无刷电机
定义：无刷电机去掉了换向器和电刷，采用电子换向。
特点：效率高，寿命长，维护少，但控制电路较为复杂。
3.按照电机的使用目的
驱动电机 执行电机 直驱电机
- 驱动电机
定义：驱动电机主要用于提供持续的动力输出。
应用：
减速电机：用于大型设备和机构，通过减速增扭，提供较大的输出转矩。
调速电机：用于小型设备和机构，能够根据需要调整转速。 - 执行电机
定义：执行电机用于精确的位置和速度控制，通常需要高精度的反馈系统。
应用：
步进电机：适用于不需要高精度位置控制的应用，如打印机、雕刻机。
伺服电机：带有编码器反馈，适用于需要高精度位置、速度控制的应用，如机器人、数控机床。 - 直驱电机
定义：直驱电机直接与负载连接，无需传动机构，减少了能量损失和噪音。
应用：
DD电机（直接驱动电机）：用于精密定位和高速运动控制，如硬盘驱动器。
直线电机：将旋转运动转换为直线运动，用于高速、高精度直线运动控制，如磁悬浮列车、直线电机驱动平台。
编码器
编码器：来实现电机转速的反馈
额外小知识:
- 有些设备的工作与否，不仅仅取决于电流的大小还取决于电流的方向
- 通电导体产生磁性，形成电磁铁
- 旋转的力矩成为扭矩，扭矩越大转速越快，增加电磁铁的磁力可以增加扭矩，增加线圈的数量可以增加电磁铁的磁力或者增加电流强度
- 直流电机一般需要几百毫安的电流，但是GPIO口一般只能提供几毫安的电流。电机转动还有反电动势，如果进入芯片中会烧坏芯片通常使用电机驱动芯片来控制电机转动
- 通过电机驱动芯片可以实现，电机正转、反转、刹车、滑行状态
- 电机驱动芯片PWM控制电机转速的实现，存在控制低电平、高电平两种，区别在于控制低电平的占比（制动快）、控制高电平的占比（制动慢）
第二部分：PWM
pwm：脉冲宽度调制
1.实质
利用微处理器的数字输出对模拟电路的波形输出进行控制
2.面积等效原理
冲量相等，形状不同的窄脉冲，加载具有惯性的环节上，其效果基本相同
（面积的含义：电压与时间的乘积）（实现方波i与正弦波等效）
占空比：PWM波一个周期内高电平占比
面积等效原理的应用：输出等于输入乘以占空比（高电平电压保持不变，通过调整占空比，实现输出电压不同）
3.实例
直流有刷电机的控制：通过改变电机的正负极实现正转、反转
通过PWM来控制电压进而控制直流有刷电机的转速（因为直流电机，通的电压越大，转速越快）
工程上通过H桥电路来控制电机转动（通过MOS管的通断来实现电机的正转反转）
舵机
舵机按转动角度分
1.小角度舵机（0-90°）
2.中角度舵机（0-180°）
3. 大角度舵机（0-360°）
舵机按控制方式分
1.数字舵机
只需要发送一次控制信号，就可以使舵机固定到相应的角度
2.模拟舵机
需要不断地发送pwm信号来使其固定到相应的角度
注意：
使用舵机时先进行舵机分类，查询确定要求的PWM周期大小以及驱动原理
单片机程序语句执行速度远快于舵机转动，所以需要适当的延迟函数，避免舵机损坏
总结
以上就是今天要讲的内容，本文仅仅简单介绍了电机、舵机以及使用PWM来控制电机转速、舵机转动角度等知识