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反转直流电机的方向

时间:2018-11-19   来源:vr赛车电子  编辑:热敏电阻厂家  浏览:

  虽然用单个晶体管控制DC电动机的速度具有许多优点,但它也有一个主要缺点,旋转方向总是相同的,它是一个“单向”电路。在许多应用中,vr赛车需要在前后两个方向上操作电机。

  要控制直流电机的方向,必须反转施加到电机连接的直流电源的极性,使其轴向相反方向旋转。控制直流电机旋转方向的一种非常简单且廉价的方法是使用以下列方式布置的不同开关:

  直流电机方向控制

  第一个电路使用单个双刀双掷(DPDT)开关来控制电机连接的极性。通过切换触点,电机端子的电源反转,电机反转方向。第二个电路稍微复杂一些,使用四个以“H”配置排列的单刀单掷(SPST)开关。

  机械开关布置成开关对,并且必须以特定组合操作以操作或停止DC电动机。例如,开关组合A + D控制正向旋转,而开关B + C控制反向旋转,如图所示。开关组合A + B或C + D使电动机端子短路,导致其快速制动。然而,以这种方式使用开关具有危险,因为操作开关A + C或B + D一起会使电源短路。

  虽然上面的两个电路对于大多数小型直流电机应用都能很好地工作,但vr赛车是否真的想要操作不同的机械开关组合来反转电机的方向,NO!。vr赛车可以更换一套机电继电器的手动开关,并有一个正向反向按钮或开关,甚至可以使用固态CMOS 4066B四边形双向开关。

  但另一种实现电机双向控制(以及速度)的非常好的方法是将电机连接到晶体管H桥型电路装置,如下所示。

  基本双向H桥电路

  上面的H桥电路之所以如此命名,是因为四个开关的基本配置,电子机械继电器或晶体管类似于字母“H”,电机位于中心杆上。晶体管或MOSFET H桥可能是最常用的双向直流电机控制电路之一。它在每个分支中使用NPN和PNP的 “互补晶体管对” ,晶体管成对地一起切换以控制电动机。

  控制输入A在一个方向上操作电动机,即正向旋转,而输入B在另一个方向上操作电动机,即反向旋转。然后通过在它们的“对角线对”中切换晶体管“ON”或“OFF”导致电动机的方向控制。

  例如,当晶体管TR1为“ON”且晶体管TR2为“OFF”时,A点连接到电源电压(+ Vcc),如果晶体管TR3为“OFF”且晶体管TR4为“ON”,则B点连接到0伏(GND)。然后,电动机将在一个方向上旋转,该方向对应于电动机端子A为正,电动机端子B为负。

  如果切换状态被颠倒,使得TR1是“OFF”,TR2是“ON”,TR3为“ON”和TR4为“OFF”时,电机电流现在将流在相反的方向使电机在相反的转动方向。

  然后,通过向输入A和B施加相反的逻辑电平“1”或“0”,可以如下控制电动机旋转方向。
  输入A.输入B.电机功能TR1和TR4TR2和TR3 00电机停止(OFF)10电机向前旋转01电机反转11不允许

 
输入A. 输入B. 电机功能
TR1和TR4 TR2和TR3  
0 0 电机停止(OFF)
1 0 电机向前旋转
0 1 电机反转
1 1 不允许

  重要的是不允许其他输入组合,因为这可能导致电源短路,即晶体管TR1和TR2同时切换为“ON”(fuse = bang!)。

  与如上所述的单向DC电动机控制一样,也可以使用脉冲宽度调制或PWM来控制电动机的转速。然后通过将H桥切换与PWM控制相结合,可以精确地控制电动机的方向和速度。

  商用现货解码器IC,如SN754410四极H桥IC或具有2个H桥的L298N,内置所有必要的控制和安全逻辑,专为H桥双向电机控制电路而设计。

 

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