機器人教程3：直流電機驅動(dòng)及L298N模塊

2、設計中的三個(gè)關(guān)注點(diǎn)

3、H橋電路

4、驅動(dòng)芯片選擇時(shí)考慮的問(wèn)題

5、L298芯片及驅動(dòng)模塊

6、電機正反轉程序

7、雙電機差速轉向的原理

8、利用差速實(shí)現小原原地打轉程序

1、直流電機簡(jiǎn)介

直流電機是智能小車(chē)及機器人制作必不可少的組成部分，它主要作用是為系統提供必須的驅動(dòng)力，用以實(shí)現其各種運動(dòng)。目前市面的直流電機主要分為普通電機和帶動(dòng)齒輪傳動(dòng)機構的直流減速電機。如圖1和圖2所示。

圖1日本馬步奇高速電機RS380圖2 N20減速直流電機

對于不太追求速度的場(chǎng)合應優(yōu)先選用減速直流電機，如足球機器和滅火機器人等追求功能而對速度要求不高的場(chǎng)合，如圖3，此車(chē)的傳動(dòng)比通常為幾十到幾百左右。一般對同一型號的減速電機，廠(chǎng)家都會(huì )提供多種傳動(dòng)比的產(chǎn)品提供給用戶(hù)，應根據需要加以選擇。

圖3普通減速電機應用

而對于普通直流電機，由于轉速比較高，具體應用時(shí)應加齒輪傳動(dòng)機構，當然也可以直接選擇減速直流電機，但如果對于一些速度要求比較高的應用，如飛思卡爾智能車(chē)車(chē)模，由于該比賽屬于競速賽，對速度要求比較高，市面上一般很難找到合適的減速電機，此時(shí)就需要自己設計減速機構，如圖4為飛思卡爾的電機和減速機構圖，此傳動(dòng)機構傳動(dòng)比為1：10左右，使得小車(chē)在空載的情況下可達到上千轉。

圖4飛思卡爾智能車(chē)B車(chē)模

無(wú)論是普通直流電機還是減速電機，其電機部分目前基本都是無(wú)刷直流電機，關(guān)于什么叫無(wú)電機以及內部結構如何，這里我們不去深究，下面重點(diǎn)介紹一下直流電機在實(shí)際使用過(guò)程在硬件的設計及軟件的編寫(xiě)中應當關(guān)注的三個(gè)方面，這里的前提是你已經(jīng)根據需要選擇好了合適傳動(dòng)比的電機。

2、設計中的三個(gè)關(guān)注點(diǎn)

1）如何增大驅動(dòng)

2）如何實(shí)現換向

3）如何實(shí)現調速

對于第一個(gè)問(wèn)題，主要原因是電機屬于大功率的器件，而單片機的I/O口所提供的電流往往十萬(wàn)有限，所以必須外加驅動(dòng)電路，比如說(shuō)由三極管組成放大電路。

對于第二個(gè)問(wèn)題，直流電機的方向改變需要改變電機的極性，即正負反接，但目前大多數機器人制作中使用的是直流無(wú)刷電機，由于沒(méi)有電刷，而供電電源通常又為單電源，所以需要設計一個(gè)電子開(kāi)關(guān)以實(shí)現換向功能。

對于第三個(gè)問(wèn)題，機器人是一個(gè)需適應不同環(huán)境的智能體，其運動(dòng)速度需要不斷的改變，此時(shí)就需要想法設計相應電路以實(shí)現調速度。

上面的三個(gè)問(wèn)題是電機控制中必須要考慮的問(wèn)題，可以通過(guò)硬件的方法實(shí)現，也可以通過(guò)軟件的方法實(shí)現，當然也可以采取硬軟結合的方法解決。目前比較通用的方法是，設計H橋電路和利用單片機產(chǎn)生PWM波信號。

H橋電路是用硬件的方法設計一個(gè)電路，它可以解決前面兩個(gè)問(wèn)題。而第三個(gè)問(wèn)題速度的調節則是通過(guò)軟件的方法，利用單片機I/O口生產(chǎn)PWM波信號加以實(shí)現。