什么是电机驱动器以及如何选择合适的驱动器？

什么是电机驱动器？ 如果您想使用 Arduino 控制电机，则需要使用电机驱动器。但是什么是电机驱动器，如何选择合适的呢？

在本文中，我们将回答这些问题以及更多问题！我们将讨论可用的电机驱动器类型、每种类型的功能以及如何为您的项目选择合适的驱动器。因此，请继续阅读以了解您需要了解的有关电机驱动器的所有信息！

什么是电机驱动器？

行星齿轮直流电机

电机驱动器是一种控制电动机速度和方向的电子设备。您可以使用电机驱动器来控制小型电机，例如玩具、遥控汽车或机器人。此外，您还可以使用它来控制工业应用中的大型电机。

是否需要电机驱动器？

使用电机驱动器的主要原因是保护微控制器免受驱动电机所需的大电流的影响。如果你试图将电机直接连接到微控制器，流过微控制器的电流会损坏它。

使用电机驱动器的另一个原因是它可以提供比微控制器更多的功率。因此，这对于需要移动重物或驱动需要大量功率的电机的应用非常有用。

电机驱动器的工作原理是什么？

电机驱动器 IC 是功率放大器。此外，它还从微控制器获取低功率信号并将其放大以提供足够的功率来驱动电机。

此外，大多数电机驱动器还具有针对过流和过热等问题的内置保护。这可以保护微控制器和电机驱动器本身。

如何停止电机（制动）

当您想停止电机时，您有两种选择：

– 滑行：

这是当您从电机上断开电源时。缺点是电机会继续旋转一段时间，可能会损坏自身或附着的任何东西。

——刹车：

这是当您以相反的方向向电机供电时。这将导致电机几乎立即停止。

但是，这样做的缺点是它会给电机带来很大的压力并可能损坏它。

您选择哪一种取决于您的应用程序。如果需要快速停止电机，则应使用制动。如果您不介意断电后电机旋转一段时间，则可以使用滑行。

一种思考方式是：如果你骑着自行车下山，你会想滑行。但是如果你骑着自行车上山，你会想要刹车。

要考虑的另一件事是您使用的是哪种电机。如果您使用的是有刷直流电机，那么您将需要一个可以处理这些电机所需的高电流的电机驱动器。如果您使用的是步进电机，则需要一个可以微步的电机驱动器。

电机驱动器的种类

电机驱动器主要有两种类型：有刷和无刷。

有刷电机驱动器通常适用于 RC 玩具等低功率应用。此外，它们也更易于使用，因为它们不需要任何特殊的传感器或控制器。

无刷电机驱动器在无人机和电动汽车等高功率应用中很常见。此外，它们使用起来更复杂，因为它们需要特殊的传感器和控制器。

除了有刷和无刷，我们还有以下几种：

直流电机驱动器

直流电机

来源：维基共享资源

直流电机是最常见的电机类型。它们在从风扇到硬盘的所有事物中都很常见。此外，您还可以使用直流电机来控制速度和方向。

伺服电机驱动器

伺服驱动器

来源：维基共享资源

伺服电机适用于机器人、数控机床等需要精确控制的应用。

此外，您还可以使用伺服电机来控制其位置、速度和扭矩。

步进电机驱动器

步进电机

来源：维基共享资源

步进电机驱动器是一种将电能转换为机械能的电动机。你可以用它们来控制速度和方向。

此外，它们还适用于需要精确定位的应用，例如打印机和扫描仪。此外，您还可以使用它们来控制步速和方向。

其他类型：

除了上述类型，还有其他类型的电动机，如

数字步进驱动器

Digital Stepper Driver是一种电机驱动器，利用数字信号来控制步进电机。

闭环步进驱动器

闭环步进驱动器是一种使用反馈来控制步进电机的电机驱动器。

模拟步进驱动器

模拟步进驱动器是一种使用模拟信号对其进行控制的电机驱动器。

集成步进驱动器

集成电机驱动器是一种结合了电机驱动器和微控制器功能的电机驱动器。而这种类型的电机驱动器通常适用于机器人应用。

BLDC 电机驱动器

BLDC 电机是无刷直流电机。并且在要求高扭矩和低噪音的应用中很常见，例如电脑硬盘和电动汽车。

BLDC 电机驱动器已习惯于控制速度和方向。

直流电机驱动电路

在本节中，我们将学习一些直流电机驱动电路。

使用晶体管的直流电机驱动电路

直流电机驱动电路

这是一个基本的直流电机驱动电路。此外，它使用直流电机、电阻器和功率晶体管（D880）运行。

H桥电路

H 桥电路

H桥电路用于控制直流电机的速度和方向。此外，您还可以在需要双向驱动直流电机的应用中使用该电路。

此外，您可以在机器人应用程序中使用它。比如改变机器人的方向。

电机驱动芯片

电机驱动器 IC 是一种专用 IC，您可以使用它来控制电机。此外，电机驱动器 IC 可用于控制直流电机、伺服电机和步进电机。

最常见的电机驱动IC如下：

– L293D

L293D是一种H桥驱动IC。并且可以用来驱动继电器、螺线管、直流、双极步进电机等感性负载。

– L298N

L298N也是一种H桥驱动IC。用于驱动直流电机、步进电机、执行器等。

– A4988

– DRV8825

DRV8825 是一款微步进驱动器 IC，带有内置转换器，便于操作。此外，您还可以使用DRV8825驱动双极步进电机。

电机驱动功能

电机驱动IC的功能包括：

– 为电机供电

– 控制电机的速度和方向

– 制动电机

– 保护电机免受过电流损坏

– 提供限流功能

电机驱动器的应用

现在我们已经了解了电机驱动器是什么以及它们的作用，让我们来看看一些最常见的应用。

最常见的应用之一是遥控玩具。电机驱动器对来自微控制器的信号进行放大，从而控制玩具中的电机。

另一个常见的应用是硬盘驱动器。这里的电机驱动器控制旋转磁盘的主轴电机。

不同类型的计算机驱动器

在打印机中，电机驱动器同时控制进纸电机和打印头托架电机。

最后，在自动化装配机中，电机驱动器再次控制各种电机，包括传送带电机和夹臂电机。

电机驱动器 IC 优势

以下是优点：

– 首先，它可以提供比微控制器更多的功率。

– 然后，它具有内置的过流和过温保护。

– 最后，它节省了空间，因为它将放大器和电机驱动器合并到一个 IC 中。

电机驱动IC的缺点：

– 首先，它们可能很昂贵。

– 另外，您需要注意电压和电流额定值。

– 此外，有些 IC 可能难以使用。

既然您知道什么是电机驱动器，那么您需要为您的项目选择合适的驱动器。这可能很棘手，因为那里有很多不同类型的电机驱动器。

如何选择合适的电机驱动器

以下是选择电机驱动器时要考虑的重要因素：

– 您使用的电机类型（有刷或无刷）

首先，您需要确认您使用的是有刷电机还是无刷电机。

如果您不确定使用哪种类型的电机，请查看数据表。

– 电机电压

选择电机驱动器时，请务必考虑额定电压、逻辑电平以及特性和功能。

选择适合您的电机电压、可以处理微控制器的逻辑电平并具有您需要的特性和功能的电机驱动器。

在电压方面，大多数电机驱动器都可以处理一系列电压。例如，L293D 可以处理 +36V 至 -36V 之间的电压。但是，重要的是要确保您使用的电压在电机驱动器的指定限制范围内。如果超过最大电压，可能会损坏电机驱动器。

电机驱动器的额定电压很重要。大多数电机驱动器可以在大约 0.65V 和 36V 之间的电压下工作。

电机驱动器的特性和功能也很重要。因此，请选择具有您应用所需特性和功能的电机驱动器。

– 电机的电流额定值

选择能够处理电机将消耗的电流量的电机驱动器至关重要。如果您选择的驱动器功率不够，它会过热并可能损坏您的电机。如果您选择的驱动程序太强大，您将浪费金钱购买您永远不会使用的多余功能。

这是电机驱动器可以提供给电机的电流量。如果您使用需要大量电流的大型电机，则需要使用具有高额定电流的电机驱动器。例如，L293D 每通道可提供高达 600mA 的电流。

-接口

在选择电机驱动器时，还需要考虑控制接口。相比之下，最常见的接口是 H 桥。这种类型的界面可以让您控制电机的方向和速度。

其他接口包括 L293D、L298N 和 TB6612FNG。这些接口提供不同的特性和功能。

如果您使用带有微控制器的电机驱动器，您还需要考虑接口的逻辑电平。大多数微控制器使用 TTL 逻辑，这与许多电机驱动器不兼容。

如果要使用带电机驱动器的 TTL 微控制器，则需要使用逻辑电平转换器。

– 你需要的扭矩量

虽然您还需要考虑扭矩，但您必须查看失速扭矩。这是保持电机不动所需的扭矩。

保持扭矩是您克服负载阻力所需要的。如果您需要移动重负载，则需要具有高保持扭矩的电机。

– 您需要电机旋转的速度

此外，还应考虑电机的转速。您需要选择能够提供以您需要的速度旋转电机所需的功率的电机驱动器。

– 电机的尺寸和重量

这也是一个重要的考虑因素，因为您需要确保您的电机驱动器能够承受电机的重量和尺寸。

– 电机的使用环境（室内或室外）

考虑这一点很重要，因为不同的电机驱动器是为不同的环境设计的。如果您打算在户外使用电机，则需要防风雨的电机驱动器。

——你愿意花的钱数

选择电机驱动器时不要忘记考虑价格。选择经济实惠且在您的预算范围内的电机驱动器。

选择电机驱动器时，需要考虑接口类型、额定电压和逻辑电平。此外，您还需要考虑电机驱动器的特性和功能。无论如何，请选择最适合您应用的电机驱动器。

什么是 H 桥？

H桥是一种开关电路，包括两对晶体管作为开关。直流电机的反向和正向操作由开关控制。大多数控制器都是以这种形式设计的。

同样，当打开两个晶体管时，电机将沿一个方向旋转。当两个晶体管都关闭时，电机将不会运行。晶体管对可以同时开启，也可以一对开启另一对关闭，也可以同时关闭。

这将导致电机向另一个方向旋转。通过调整每个晶体管的导通时间来提高或降低电机的速度。

总结

电机驱动器是可以控制步进或直流电机的 IC。相比之下，有许多不同类型的电机驱动器，每种都有自己的优点和缺点。一些常见的电机驱动 IC 包括 L298N、DRV8825 和 TB6612FNG。

选择电机驱动器时，需要考虑电机的电压和电流要求，以及芯片允许的最大功耗。此外，您还需要确保驱动器能够处理您的电机所需的开关频率。

大多数标准 MCU 无法直接驱动大功率电机，因此如果要控制大功率直流或步进电机，则需要使用电机驱动器。