Arduino电机芯片分类与驱动

Arduino电机芯片分类与驱动:(将电能转为各种机械能)

前言：
常用的是直流电机，因其良好的调速性能在电力拖动中得到了很好的应用。
驱动电机系统由驱动电机、驱动电机控制器(MCU)构成，通过高低压线束、冷却管路与整车其他系统连接(MCU主要依靠电流传感器、电压传感器、温度传感器来进行电机运行状态的监测)
1.电机驱动芯片的选择：
方案一： 采用 L298N
L298N 是一种双全桥步进电机专用驱动芯片( Dual Full-Bridge Driver ) ， 内部包含 4 信道逻辑驱动电路， 是专门针对于二相和四相步进电机的一款驱动器， 它能够在
同一时间调动两个二相或者一个四相的步进电机， 它的内部有两个 H-Bridge 的高电压、 大电流双全桥式驱动器， 用来接收标准 TTL 逻辑准位信号， 能够调动 46V、 2A 以下的步进电机， 且可以直接透过电源来调节输出电压； 它还能够识别单片机 IO 端口传来的模拟信号， 但 IO端口在智能小车中较为少见， 不过这一芯片的优点是造价低廉。
方案二： 采用 LG9110
LG9110 对电路的集成度更高， 将各个电路集中在一个芯片上， 能够减少外部元件比例， 减少造价。 另外这种芯片有两个通道可以进行输入， 且两个输出端都能保持 750-800mA 较大电流通过， 峰值电流能力可达 1.5-2.0A， 从而保证了驱动能力， 提供更高的工作效率。 而它所具有的低输出饱和压降以及内置钳位二极管释放
感性负载的反向冲击电流的功能， 又保证了在使用中安全性。 因此，
这种芯片作为集成电路器件已经普遍被用在玩具汽车电机驱动、 步进
电机驱动以及开关功率管等电路上。
第二种芯片在驱动能力上、 造价上， 还是使用的难易程度上都表现较为优秀
2. 电机驱动模块（以LG9110为例）
电机驱动能让小车实现的动作有前行、 倒退、 向左向右转和停止。 我们在设计程序时， 为了使小车更加智能化， 把前行、 倒退、 向左向右转和停止这些动作指令分别写成了函数， 这样每个子单元的工作只要运行相应的函数就能够实现。 这样做就节省了很大的程序空间。 比如说， 在写入左转函数时， 为了让小车实现左转的动作，仅给 P0.0-0.3赋值 0010 就能实现， 其他前行、 后退等动作只要改变对应的赋值就可以完成动作。 不过为了保险起见， 减少失误， 我们可再写入延迟函数， 防止指令执行过于迅速损害电机。
直流电机已经普遍应用于遥控车， 它有 2 个控制端口， 能够根据接收的电平的异同来调整电机的工作。

P0.0~P0.3 电平的水平会影响直流电机M1、 M2 的转向， 单片机就是通过调控这几个引脚的电平水平来调控电机的转向。引脚的电平为 1010 时，M1、M2 正转， 使小车往前走； 引脚电平为 0101 时，M1、M2 反转， 使小车向后走； 引脚电平为 1001 或 0110 时， M1 和M2一个正转一个反转， 使得小车能够向左向走。然而只以单片机输出的电压来带动小车形势是完全不够的， 其电压太小， 不足以带动小车持续运行，因此我们选取了一种合适的电动机芯片来弥补这个不足。 L9110 芯片在性能上表现秀， 且造价不贵， 又能够很好地兼顾到小车本身的重量和电压等其他要求。

L9110特点：
■ 低静态工作电流；
■ 宽电源电压范围 2.5V-12V；
■ 每通道具有 800mA 连续电流输出能力；
■ 较低的饱和压降；
■ TTL/CMOS 输出电平兼容， 可直接连接 CPU；
■ 输出内置钳位二极管， 适用于感性负载；
■ 控制和驱动集成于单片 IC 之中；
■ 具备管脚高压保护功能；
2 个输出脚与电机两极相连， 2 个输入脚与单片机
相连， 它们共同协作调控电机工作。

3.L298N基本参数:
类型 : 全桥
输入类型 : 非反相
输出数 :4
电流-输出/通道 :2A
电流-峰值输出 :3A
电源电压 :4.5 V ~ 46 V
工作温度 :-25°C ~ 130°C
安装类型 : 通孔
封装/外壳 :Multiwatt-15(垂直，弯曲和错列引线)
供应商设备封装 :15-Multiwatt
包装 :管件
器件型号 L298N
制造商 STMicroelectronics
产品型号 Motion Motor Control
L298N 是一种双H桥电机驱动芯片，其中每个H桥可以提供2A的电流，功率部分的供电电压范围是2.5-48v，逻辑部分5v供电，接受5vTTL电平。一般情况下，功率部分的电压应大于6V否则芯片可能不能正常工作。
4.半桥和全桥电路的区别：
半桥电路是两个三极管或MOS管组成的振荡，
全桥电路是四个三极管或MOS管组成的振荡。
全桥电路不容易产生泻流，而半桥电路在振荡转换之间容易泻有电流使波形变坏，产生干扰。
半桥电路成本底，电路容易形成，全桥电路成本高，电路相对复杂。
5.Arduino 直流电机类型
DC motor 直流电机
Servo motor 伺服电机
Stepper motor 步进电机
直流电机（DC—Direct Current motor）通常只有两个引线，一个正极和一个负极。如果将这两根引线直接连接到电池，电机将旋转。如果切换引线，电机将以相反的方向旋转。
步进电机是无刷同步电机，它将完整的旋转分成多个步骤。与无刷直流电机不同，当向其施加固定的直流电压时，它将连续旋转，步进电机以不连续的步进角旋转。因此，步进电机被制造成具有每转12，24，72，144，180和200的步长，从而产生每步30°，15°，5°，2.5°，2°和1.8°的步进角。步进电机可以有或没有反馈控制。