直流有刷电机驱动原理图设计(一)
来源:极速体育吧 发布时间:2023-11-27 11:25:27大家好,今天我们开始对直流电机驱动器项目进行原理图的设计,我们按照上次给大家伙儿一起来分享的项目
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大家好,今天我们开始对直流电机驱动器项目进行原理图的设计,我们按照上次给大家伙儿一起来分享的项目需求分析来着手,根据功能划分来设计各自对应的电路模块。
大家看到上面要实现的4个功能,这些功能的实现都需要出示电源。所以我们应该设计一个电源模块,这个模块可以给单片机进行供电、给电机进行供电。
那么通过上次的分享,我们已经确定了Vbus电压为5V,所以整个电源模块的输入电压我们就可以定为5V,这样只需要通过一个线性电源就可以得到单片机的供电电压。
5V的输入,我们可以使用一个3.96mm间距的2pin的接线端子输入,那么为了给后级提供能量,一般我们在电源输入处会加一个大的电容,这个大电容的选型主要考虑容值和耐压,关于容值一般我们可以通过经验法来选择,可以通过示波器观察纹波来进行电容容值的调整,调整的依据为:若纹波大,则加大电容的容值,若纹波小则可以减小电容的容值。具体调整到项目要求的纹波范围内即可。当然电容容值大肯定纹波小,能满足要求,但是可能价格就会偏贵,所以需要合理的选择电容的容值,当然有时候也需要考虑库存、通用品,如果自己公司库存有合适的电容也可以直接拿来用,或者有些电容容值可能偏大,但是属于通用品,这样价格也会便宜些,所以电容的选取不是一成不变的,大家心里要清楚。
关于耐压的选取,一般可以考虑电源结点处电压的1.5倍-2倍之间,同样耐压的选取也需要结合上面提到的库存和通用品考虑,在这两个条件不满足的前提下,再使用我们讲的选取方法进行选择。
然后大电容旁边一般都会并联一个容值为104的瓷片电容,用于滤除高频干扰,这样就可以得到对应的电路图了。
接下来,需要选择一个线V给单片机进行供电,这个线性电源芯片可以选用常用的AMS1117-3.3V,同样输出的3.3V后面带有负载,所以3.3V也需要增加一个大的储能电容和小的瓷片电容。
然后我们可以加一个电源指示灯,用于电源供电指示。最终的电源模块的电路图如下图所示:
这样电源模块对应的电路就设计好了。然后需要用单片机来实现相关功能的控制,所以就要设计单片机最小系统模块了。根据上次我们选用单片机型号STM32030F4P6,则可以设计出如下图所示的最小系统:
大家看上面的图,对于单片机的供电,我们一般都会采用一个大电容和一个小电容,同样大电容作为储能电容,小电容作为滤波电容,大电容的选型一般容值在10uF即可,当然有的单片机会在手册中给出具体的电容容值参数,我们也可以参考手册进行选取。
然后,单片机的复位引脚的线电容,那么,我们说上电外部复位的话,需要复位引脚为低,这样的接法能否保证单片机上电复位引脚为低呢?那么,为了了解这个问题,我们就要查看单片机的数据手册了。
大家可以看到上图中有一个Rpu上拉电阻,这样当单片机上电时会从VDD出发经过电路Rpu对外面的0.1uF电容进行充电,那么0.1uF电容充电时,等效于短路,所以此时复位引脚就变为低电平了,此时单片机就实现了外部复位,随着电容充电的进行,电容充满之后,复位引脚就是高电平,此时就完成了整个外部复位过程。
然后,我们再来看图中的BOOT0引脚,这个引脚可以配置单片机初始上电时启动的方式,一般我们都是默认从Flash启动,所以这个引脚我们下拉到低电平即可。
那么以上就是单片机最小系统模块的设计讲解,接下来我们要实现LED灯的控制,所以需要使用一个单片机的IO口来控制LED灯,对应的电路如下图所示:
接下来,要实现电机调速的话,我们在讲项目需求分析的时候讲过可以通过电位器的方式调整,电位器的话属于模拟量,所以我们需要将电位器接到单片机的AD引脚,具体电路如下图所示:
然后,我们需要对电压进行采集,用于电压保护,而Vbus电压是5V,我们单片机的供电电压是3.3V,所以我们需要对Vbus电压进行分压,分压的话,可以选用两个电阻来实现。
那么具体分压的电压选多少合适呢?这里需要给大家强调一下,一般将分压电压设在单片机的供电电压的一半为宜,那么如果电压小了会有什么影响呢?如果电压小了可能会导致分辨率不够。
如果电压过大呢?是不是当电压波动的时候,分压的电压会超过单片机的供电电压啊?这样是不是可能损坏单片机啊?因此电压选择在中间位置是最佳方式。这样就能够获得下图所示的电压采样电路。
然后,我们再来说下图中D5二极管的作用,它是用来保护单片机引脚使用的,怎么实现这个保护功能呢?
我们来看下,图中D5的负极接了3.3V,那么我们说一个二极管的导通是不是当正极大于负极0.7V(假设二极管导通电压为0.7V)时,二极管就导通了,这样二极管两端是不是就是0.7V的压降,这样负极是3.3V的线V的线V的单片机是可以承受的,所以这样就实现了单片机引脚的保护功能。
接下来,使用单片机的话,我们需要将我们编写好的程序下载到单片机中,所以要有对应的下载电路。下载和仿真这款单片机使用的是SWD协议,所以我们只需要按照协议将接口引出即可,对应的电路如下图所示:
那么根据我们罗列的项目功能,还有H桥电机控制模块电路还没有设计,这部分的设计在下次文章中再给大家进行详细分析,最后给大家先贴下本项目的最终原理图,供大家学习参考。