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直流电机原理及实现方法

2019-01-18 09:01
云创硬见
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直流电机工作原理

直流电机是指能将直流电能转换成机械能(直流电动机)或将机械能转换成直流电能(直流发电机)的旋转电机。它是能实现直流电能和机械能互相转换的电机。

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现行的直流电机都是旋转电枢式的,主要由转子、定子组成。定子包括主磁极、换向磁极、电刷装置、机座和端盖组成;转子上有电枢铁芯、电枢绕组、换向器、转轴、轴承。顾名思义,定子就是装在那不动的部分,产生固定的磁场;转子,是旋转的部分,产生变换极性的磁场。这是分析直流电机的物理模型图。其中,固定部分有磁铁,这里称作主磁极;固定部分还有电刷。转动部分有环形铁芯和绕在环形铁芯上的绕组。

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通电导体周围存在磁场,受到安培力(通电导线在磁场中受到的作用力)的作用,由于通过的是直流电,产生了与主磁极相反的极性,所以导体向一个方向移动。电动机转子受力转过180度时,电机电刷自动转换电流方向,使转子持续旋转。结合玩过的磁铁,同极性会相斥,异极性相吸,就好理解了。这就是直流电机的基本工作原理。

实现方法

电机是电流驱动的元件,需要大电流通过。传统单片机的IO输出口的输出电流一般为10ma左右,现在的单片机一般20-25ma,但多个IO口加起来总电流有限制,根有的不能超200ma,有的不能超400ma。拿额定电压12V,额定功率25W的直流电机来说,需要的工作电流就是2A,也就是2000ma。单片机的IO口的驱动能力是远远不够的。所以需要借助驱动装置来控制电机。这里我们选用的是ULN2003,是高耐压、大电流、内部由七个硅NPN达林顿管组成的驱动芯片。在这里,只需知道ULN2003这个芯片能放大单片机IO口输出的电流,单片机想要驱动电机,必须借助像ULN2003这样的驱动的作用。

直流电机只有两个端子,接线很简单。简单来说,一端接电源的正极,另一端接负极,就会旋转;如果想让电机向相反的方向旋转只需调换一下正负极就行了。与单片机连接原理图如下:

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