直流电机如何控制正反转电路?图解分析
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一般而言,电路图都是由热继电器,保险,交流接触器,按钮开关,时间继电器,行程开关等等元器件构成,要首先认识这些元器件,明白元器件在电路中的作用。例如:热继电器在电路中主要起到过载保护作用,熔断器主要起到短路保护作用。交流接触器起到小电流控制大电流,间接控制电路的运行等等。电路图都是电气元器件的符号通过导线连接而成的,这是作图看图的国际标准规范。
例如:KM~交流接触器。SB1,SB2按钮,FR热继电器,KT时间继电器,FU电路熔断器等等,这些常用的基本电路元器件符号要熟悉。
一般而言,任何的电路元器件都有其结构和动作原理。熟悉和掌握元器件的使用方法是十分必要的!例:交流接触器动作吸合时,相应的主触点由常开~闭合,辅助触电常开点~闭合,常闭点~断开。
热继电器一般装在主回路中进行设备的过载保护,但是辅助触点需要接到控制回路中来通断电路。
直流电机只有两根电源线,直流电机的两根电源线是不分正负极的,假设两根电源线代号分别为A、B。当A线接正极,B线接负极时,电机正转(反转);那么当当B线接正极,A线接负极时,电机反转(正转)。也就是说只要将两根电源线的正负极调换,即可实现直流电机正反转。
实现直流电机正反转的方法有很多,其目的是改变电机的正负极电源输入。下面介绍几种方法:
(1)若手动控制,可采用机械开关实现电机正反转,一个双刀双掷开关就可以搞定,接线简单,接线方法如下:
当开关往上拨时,直流电机A极接VCC,B极接GND,电机正转(反转);
当开关往下拨时,直流电机B极接VCC,A极接GND,电机反转(正转)。
(2)使用一个双路的继电器实现直流电机正反转,其原理和方法1类似,其不同的是采用继电器作为开关,可以实现编程自动控制。
当继电器不工作时,直流电机A极接VCC,B极接GND,电机正转(反转);
当继电器接通时,直流电机B极接VCC,A极接GND,电机反转(正转)。
(3)使用晶体管实现直流电机正反转控制,其原理如下图所示,通过控制输入口P00的高低电平来实现电机正反转,当P00为低电平时,Q4截止,Q3导通,Q1和Q6导通,Q2和Q5截止,直流电机左端为正极,右端为负极,电机正转(反转);当P00为高电平时,Q4导通,Q3截止,Q2和Q5导通,Q1和Q6截止,,直流电机左端为负极,右端为正极极,电机反转(正转)。
直流电机是一种最基本的电动机类型之一,其速度和方向可以通过控制电流来实现。直流电机常常作为工业控制系统的主要组成部分,其他领域也广泛应用。
直流电机控制的基本方法包括以下几种:
1. 电压控制:改变电机的电源电压来改变电机的速度和转矩。此法简单易行,但电机负载变化时,电机速度会随之改变。
2. 电流控制:改变电机的电流来改变电机的输出转矩,从而控制电机的速度。此法能够保持稳定的输出转矩,但由于电机本身的寄生电感和电阻影响,需要使用反馈回路来控制电机电流。
3. 脉宽调制(PWM)控制:通过改变电源电压的占空比(即每个周期中电平高低时间之比)来改变电机的平均电压,并从而控制电机的速度和转矩。
4. 位置控制:通过使用闭环反馈控制器,测量电机轴的位置(如编码器)并将此信息反馈到控制系统来控制电机的速度和位置。此法适用于机器人、CNC机床等需要精确控制位置的应用。
总之,不同的控制方法适用于不同的应用领域,选择最适合的控制方式能够提高效率、节省能源和延长电机寿命。微型直流电机在日常生生活中应用广泛,如电动螺丝刀、电动玩具汽车、电动牙刷、剃须刀、美容仪等都会用到微型直流电机,直流电机能通过把电能转化为机械能来驱动电子产品运转。在微型直流电机应用中,有的产品需要对直流电机转速控制调节,有的需要正反转,它人是如何实现这些控制的呢?下面我们来了解微型直流电机的转速调节与正反转原理。
直流电机连接上直流电源之后,便会开始转动,电源反接便会反向转动,这些都是基本常识,但是在微型直流电机应用中,需要直流电机在不同的转速下工作,这样该如何操作?
首先,我们先了解微型直流电机的调速原理,以12V微型直流电机为例,我们在直流电机上接入12V的直流电,电机便会满速度转动,在以前的文章中我们提过,电压越大转速就会越快,反之就会越慢,同理,我们如果将12V的电压降至6V,那么直流电机就会已1/2的速度运转(例如:12V转速为7000转,那么6V为4500转)。所以想要控制直流电机的转速只需要控制电压即可
我们把三极管做为驱动器来驱动微型直流电机,那么,微型电机作为负载接在三极管的集电极上,基极由单片机控制。如图2所示(M代表电机)
当三极管导通,电压输出高时,直流电机通电时,便高速运转,当输出电压低时,三极管便会截止,直流电机两端就没有电压,电机便会停止转动。我们可以利用PWM信号即可控制直流电机电压,可实现控制直流电机的转速。
PWM:脉冲宽度调制技术,频率与占空比是非常重要的两个参数。
频率:周期的倒数;
占空比:高电压在一个周期内所占的比例。
从图3中可以看出,频率(F)的值为1/(T1+T2),占空比(D)的值为T1/(T1+T2),可以通过改变脉冲个数调频,改变占空比来调压。因为占空比越大,平均电压也会越大,幅度也越大,同理,占空比越小,所得到的平均电压就越小,幅度也越就会越小。
所以我们只要改变PWM的占空比就能改变微型直流电机两端的平均电压,这样就实现了对直流电机的调速。
除了调速之外,像汽车玩具、电动螺丝刀等工具需要进行正反转调速,前面提过直流电机线路反接就可进行反转,但是在实际应用中,就需要通过H桥电路的方法来实现正反转调速。电路原理如图4所示 .
从上图中可以看到,H桥电路是由4个功率电子开关组成(可以为晶体管或MOS管),电子开关两两构成桥臂,在同一时间,只要对角的两个电子开关导通另外两个截止,且每个桥臂的上下管不能同时导通。通过这个电路就可以实现电机的正反转调速。
如果要实现直流电机正反转调速,需要设置
A控制端:高电平,控制三极管R4导通;
B控制端:高电平,控制三极管R3截止;
C控制端:低电平,控制三极管R1导通;
D控制端:低电平,控制三极管R2截止。
通过以上操作,即实现三极管R2和R3截止,三极管R1和R4导通,电流的流向为:VCC→R1→直流电机→R4→GND,实现直流电机的正转,如图5所示。