文章出現的商品僅為示意,不做購買推薦!!! 很多剛入門電機驅動控制的嵌入式新手,往往會不知道購買什么樣的電機來匹配他們的開發(fā)板或是項目,為此,筆者特意整理了一篇文章,從購買電機玩和學習的角度來做一些專業(yè)有趣的分享。
雖然自己曾買過用過各類電機無數,但是在 “已買到寶貝”里挑點好用的給大家分享,也絕非易事,不如我們先認識他們,這樣才能更好的立解自己需要什么,或者手頭上什么樣的電機是自己可用的。先從直流有刷電機講起,建議不要跳著看,很多內容是相通的哦!
一、直流有刷電機選擇推薦
1)玩具級:淘寶上這類電機很多,如果只是求個響動,可以花費不到1元錢,就能買經典的130、R300等各種型號的電機:
2)工具級:想買來做個手電鉆、小電磨,或者其他動力用的,像萬寶、德昌的310、370、775這種是首選,質量好,結實耐用。如果不是鉆、磨這種高速要求的,要扭力大的,可選用帶減速器的。
3)小車、機器人~簡單用:直流有刷電機的轉速一般都比較高,這種應用,一般都選用帶減速器的。TT電機、N20電機,首選。要功率、扭力大一點的,310、370電機+減速器的,也可以。
TT電機,質量差異較大,一分錢一分貨,看用戶需求。便宜的1塊多錢,130電機+塑料減速齒輪,學習也能用。
N20電機款式也較多,主要注意減速比,看是否合適自己的應用。一般1元左右的二手,會有點生銹,學習不影響,質量都還可以。新的通常會貴不少,學習不合算。
4)小車、機器人~高級用:這種一般需要帶編碼器的電機。TT電機、N20電機也有帶編碼器的,但感覺性價比不高,不如直接買370的帶編碼器的電機。
5)直流電機的接線與運轉:使用這類電機,只需要把電機線連接到直流有刷電機驅動板的A、B端(可能需要燒錄直流電機程序),上電即可運轉。?這里,特別強調一個常識:不管是有刷、步進還是無刷電機,他們的工作電壓范圍都是挺寬的,像上圖玩具級的那個,寫的3V,但你接到5V上,也沒有問題,只是轉得更快了一點。甚至你要接到12V供電的板子,也是可以的,只是此時PWM占空比最好設置低一點(30%~40%)。當然,如果你買到一個24V的電機,接到了咱們12V供電的板子,也是可以運轉的,只是最高轉速只有額定24V時的一半。
上面我們說的775、310、330(電機)這些數字,一般代表的是電機的直徑尺寸。
二、直流無刷電機選擇推薦
市場上常見的二手的無刷直流電機(BLDC)、永磁同步電機(PMSM)大概可以分為以下三大類:
1)帶霍爾(HALL)傳感器的BLDC電機:二手市場上,帶霍爾傳感器的BLDC電機不是太多。但是,咱們真正要學習BLDC驅動 ,最好還是從有傳感器的開始,這樣基礎打得扎實?。ㄗ⒁鈩e買成內置驅動板的了,不方便學習?。┰缙跓o葉風扇電機。質量很好,不管是有傳感器控制,還是無傳感器控制的方式,都很容易轉起來,學習首推!注意:市場上通常有2款,一款是105V的,一款是310V的。要買105V的,這樣在24V、36V下,就可以獲得1~2千轉的轉速了。學習足夠用。如果買成310V的,則最少需要48V、60V的供電,才較好用,也不利于學習無感控制部分。
2)風機類的BLDC:如果是有一定開發(fā)經驗的,想深入學習BLDC的高級控制(PID控制)等,推薦風機類的BLDC,這個加減載方便(控制進風口即可),很容易看得到閉環(huán)控制的效果。風機類的BLDC,帶霍爾傳感器的,不是太多見,所以價格都相對高一點。以下圖片僅供參考。如果可以接受新的,寧波產的風機還不錯。
3)設備拆機的BLDC:像一些設備拆機的或工業(yè)上拆機的BLDC,由于貨源不穩(wěn)定,資料不多,接線端子不好找,接線定義不明確等原因,對初學者不太友好。
盡管有些價格挺低,也不是太推薦。如以下幾款:
3)不帶霍爾傳感器的BLDC電機:當我們學會有傳感器的BLDC控制后,就可以嘗試無傳感器的控制了。但是,不用著急買新電機,可以先把有傳感 器的電機的HALL線取掉,只接3相線,嘗試著進行無傳感器的控制。能控制好后,再根據自己的需求,進行行業(yè)應用的無感電機控制學習。這個類別的BLDC,是目前二手市場上的主流,品種繁多。主要有以下品類:
4)航模類(0.8~2萬轉):這類電機很多,價格與重量(功率)成正比,從幾元到幾十幾百元都有。對初學者為說,一個幾元錢的航模電機,就可以先用起來了。特別注意:新手一定要注意以下安全要點?。?)開始學習時,不要接槳葉片,先空載轉好。(2)接槳葉片時,一定要注意方向!不然很容易飛出來傷人。建議開始先拿個紙箱什么的,罩起來測試。(3)不要用鋰電池作為供電電源,要用直流穩(wěn)壓電源,并設定到合適的限流值(一般3~5A)。
補充:電機的KV值KV值,全稱為“轉速/電壓”值(或“速度常數”),是衡量無刷電機性能的重要指標。它表示電機每增加1V電壓時,電機空轉轉速每分鐘增加的次數。簡而言之,KV值就是電機轉速與輸入電壓之間的比例系數。
KV值的計算公式為:電機的轉速(空載)=KV值×電壓。例如,一個KV值為1000的電機,在10V電壓下,其空轉轉速為10000轉/分鐘(1000×10=10000)。轉速與KV值:KV值越大,表示電機的內阻越小,電流越大,從而在相同電壓下轉速越快。因此,高KV值的電機適合需要高轉速的應用場景。
扭力與KV值:KV值并非越高越好。因為電機的扭力與KV值成反比,即KV值越高,扭力越小;KV值越低,扭力越大。因此,在選擇電機時,需要根據具體應用需求來平衡轉速和扭力。
航模電機匹配槳葉:通常,高KV值的電機適合配小的高速槳,而低KV值的電機則適合配大的低速槳。這是因為高轉速的電機需要較小的槳來保持足夠的扭力輸出,而低轉速的電機則需要較大的槳來產生足夠的推力。
5)硬盤電機、光盤電機等(幾千到1萬多轉):這類電機的特點是特別便宜,但是不太建議真正想深入學習無刷電機的朋友使用。因為只是轉起來,太簡單了,很難深入到應用場景與價值。
6)吸塵器、掃地機、風機用電機(2~10萬轉):
這一類電機轉速高,電流大,比較難控制,不建議新手購買學習。
7)高速風筒電機(6~13萬轉):
這一類電機轉速高,電流大,比較難控制,不建議新手購買學習。
建議買新的廠家出廠就是低壓的成品(7~12V)的,大概30~40元。質量有保底,少走彎路。時間是最寶貴的!
像這類,如果是高壓220V的,盡管便宜,但不推薦。需要自己改裝?;ㄙM不少時間。而且不好轉起來。
8)電動車、工業(yè)用電機或特殊的汽車用(BLDC/PMSM):這一類電機行業(yè)性比較強,適合有特定需求的用戶采購學習,不建議新手購買學習。
三、步進電機選擇推薦
1)二相五線的步進電機
這種電機把公共端接出來,很適合單片機直接控制。常用在小家電(電茶爐進水擺頭)、風扇擺頭、空調上下擺風等。推薦初學者使用這種電機學習。網上找得到的單片機直接控制的程序和教程,都是接此類電機的。
2)二相四線的步進電機
這種電機,一般不會使用單片機直接控制,都是使用步進電機驅動專用芯片控制。單片機給驅動芯片發(fā)脈沖及方向指令。步進驅動芯片具有細分、電流控制等高級功能。理論上,使用單片機直接控制,也可以達到步進電機驅動芯片控制的效果,但是在常用領域,性價比不高。故此,網上找不到現成的單片機直接控制的程序。我們首創(chuàng)了一個DEMO,供愛好者學習參考。
四、開發(fā)板驅動板的選擇
--簡介CW32 MCD
市面上各類不錯的開發(fā)板有很多,在此不做推薦,有資料跟著一步一步好好學才是最重要的。
筆者今天寫這篇文章,一次性介紹了三大類電機。而在CW32生態(tài)社區(qū)最新發(fā)布開源的CW32L010 Motor Driver Control的電機驅動開發(fā)板就支持這三大類電機控制。同時配套有開源的軟件例程。
開源資料鏈接:https://dwi41yhz703.feishu.cn/docx/A3hCd6gBkoi15LxE8NWcy3UknRg
注意:這個板子建議工作電壓:DC 5~16.8V(極限:3.6V~20V)對應鋰電池為:1S~5S。但是,新手請用3A以內的穩(wěn)壓電源來學習調試,嚴禁使用鋰電池作為供電電源。不然程序寫錯,上、下橋直通,板子就燒了!
很多初學者拿到開發(fā)板后,由于對電機的相關知識不熟悉,因而常常詢問可使用的電機,所以有了今天這篇文章,希望能對你有所幫助,也歡迎大家留言交流。
寫在最后:電機控制應用是一個綜合性很強的技術。如果您對此感興趣,可以參加我們CW32生態(tài)社區(qū)舉辦的免費的!!!電機控制應用專題培訓直播分享干貨知識~解答開發(fā)疑慮~各種獎品福利~掃碼報名,可進群領取電機控制資料!