方案三:直流电机
直流电机能够进行完成直流电能和机械能之间的相互转化,控制方法较为简单,能够直接通过控制电压的高低来控制电机的转速,这也就导致了直流电机的调速相较于之前两种会相对简单,同时直流电机的转矩比较大。
综上所述,虽然直流电机的成本较高,但是更加符合机器人系统,所以在设计时使用方案三的直流电机。
2。4 电机驱动模块
方案一:电机驱动芯片L298N
L298N是一种电机驱动芯片,它具有十五个引脚,并且具有电压高电流大的特点,工作电压范围为4。8伏特到46伏特,其输出电流的瞬间峰值可以高达三安培,持续工作电流则为两安培,额定功率为25W,并且该芯片接受标准TTL输入,但是使用该芯片需要通过两个电源分别给电机和单片机供电,非常麻烦,因此这里不使用此方案。
方案二:电机驱动芯片L293D论文网
L293D是常用的十六引脚电机驱动芯片,提供双向驱动电流高达600毫安,工作电压范围为4。5伏特到36伏特,兼容所有的TTL输出,当输入电平为高电平信号时,则相关驱动器被启用,同时他们的输出处于活动状态;反之,当输入电平为低电平信号时,相关驱动器被停止,同时输出也被关闭。
综上所述,由于使用了直流电机,故必须搭载电机驱动,在此设计中使用L293D驱动芯片。
2。5 直流调速系统
方案一:旋转交流系统
该系统采用通过交流发电机拖动直流电动机的方法来实现变流,让发电机给需要调速的直流电动机供电,通过调节发电机的励磁电流就可以使得发电机的输出电压发生改变,这样就可以达到调节电动机的转速的目的,输出电压的极性和电动机的转向的变化都是有规律的,它们都随着励磁电流的方向改变而改变,所以该系统是一个非常容易达到可逆运行效果的系统,但是该系统需要的设备繁杂,且体积都很大,费用高昂,从而造成了其效率低下,维护很不方便的状况,此外该系统技术相较于其他系统非常的落后,因此该系统并不适合作为本设计的变速系统。
方案二:静止可控整流器
静止可控整流器,也称V-M系统,它是现如今进行直流调速的主要模式之一。它可以是各种相数,也可以是各种类型,可以实现平滑调速,但由于它的材质是可控硅,而可控硅具有单向导电性,使得系统由于电流不被允许反向流动而导致可逆运行并不是那么的容易被实现,而且它的运行条件十分苛刻,维护运行也十分困难,并且当系统在低速运行状态下,系统的功率因数很低,同时产生的较大的谐波电流会造成附近用电设备的损坏,所以在本设计中并不采用该系统作为本设计的调速系统。
方案三:脉宽调速系统
脉冲宽度调制,又称PWM,它通过控制逆变电路开关器件的通断,从而在输出端得到幅值相等的一系列脉冲,将这些脉冲来代替所需要的波形来使用,对各脉冲的宽度要按照相应的规则进行一定的调制,既可以通过改变逆变电路输出电压,也可以通过改变输出频率来达到调制脉冲宽度的效果。通常在保持脉冲周期不变的前提下,只通过改变脉冲宽度来进行直流调速。
综上所述,在本设计中,我选择PWM即第三种调速方案作为本次设计的调速机制,因为它同前两种调速系统相比,PWM调速系统有很多显著的优势。一是PWM拥有较高的开关频率,所以只需单单依靠电枢电感的滤波作用就可以获得到较小脉动的直流电流,而且电枢电流也很容易就能够进行连续,从而使得系统可以平稳的低速运行,且调速范围较之前两种系统都要更加宽泛,在相同的平均电流下,设备的损耗等都会相对比较小;二是PWM系统有着良好的快速响应能力,以及很强的动态抗干扰能力;三是PWM系统的相关电子器件只工作在开关状态,主电路只有很小一部分的损耗,工作的效率会显著提高。