文章出現(xiàn)的商品僅為示意,不做購(gòu)買(mǎi)推薦!!!
很多剛?cè)腴T(mén)電機(jī)驅(qū)動(dòng)控制的嵌入式新手,往往會(huì)不知道購(gòu)買(mǎi)什么樣的電機(jī)來(lái)匹配他們的開(kāi)發(fā)板或是項(xiàng)目,為此,筆者特意整理了一篇文章,從購(gòu)買(mǎi)電機(jī)玩和學(xué)習(xí)的角度來(lái)做一些專(zhuān)業(yè)有趣的分享。
不妨先看看筆者近20年來(lái)買(mǎi)過(guò)的電機(jī):
(某寶隨便截一下圖,上百單,笑)
雖然自己曾買(mǎi)過(guò)用過(guò)各類(lèi)電機(jī)無(wú)數(shù),但是在 “已買(mǎi)到寶貝”里挑點(diǎn)好用的給大家分享,也絕非易事,不如我們先認(rèn)識(shí)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(jī)是自己可用的。
先從直流有刷電機(jī)講起,建議不要跳著看,很多內(nèi)容是相通的哦!
一、直流有刷電機(jī)選擇推薦
1)玩具級(jí):
淘寶上這類(lèi)電機(jī)很多,如果只是求個(gè)響動(dòng),可以花費(fèi)不到1元錢(qián),就能買(mǎi)經(jīng)典的130、R300等各種型號(hào)的電機(jī):
2)工具級(jí):
想買(mǎi)來(lái)做個(gè)手電鉆、小電磨,或者其他動(dòng)力用的,像萬(wàn)寶、德昌的310、370、775這種是首選,質(zhì)量好,結(jié)實(shí)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(chē)、機(jī)器人~簡(jiǎn)單用:
直流有刷電機(jī)的轉(zhuǎn)速一般都比較高,這種應(yīng)用,一般都選用帶減速器的。
TT電機(jī)、N20電機(jī),首選。
要功率、扭力大一點(diǎn)的,310、370電機(jī)+減速器的,也可以。
TT電機(jī),質(zhì)量差異較大,一分錢(qián)一分貨,看用戶(hù)需求。便宜的1塊多錢(qián),130電機(jī)+塑料減速齒輪,學(xué)習(xí)也能用。
N20電機(jī)款式也較多,主要注意減速比,看是否合適自己的應(yīng)用。一般1元左右的二手,會(huì)有點(diǎn)生銹,學(xué)習(xí)不影響,質(zhì)量都還可以。新的通常會(huì)貴不少,學(xué)習(xí)不合算。
4)小車(chē)、機(jī)器人~高級(jí)用:
這種一般需要帶編碼器的電機(jī)。TT電機(jī)、N20電機(jī)也有帶編碼器的,但感覺(jué)性?xún)r(jià)比不高,不如直接買(mǎi)370的帶編碼器的電機(jī)。
5)直流電機(jī)的接線與運(yùn)轉(zhuǎn):
使用這類(lèi)電機(jī),只需要把電機(jī)線連接到直流有刷電機(jī)驅(qū)動(dòng)板的A、B端(可能需要燒錄直流電機(jī)程序),上電即可運(yùn)轉(zhuǎn)。
這里,特別強(qiáng)調(diào)一個(gè)常識(shí):不管是有刷、步進(jìn)還是無(wú)刷電機(jī),他們的工作電壓范圍都是挺寬的,像上圖玩具級(jí)的那個(gè),寫(xiě)的3V,但你接到5V上,也沒(méi)有問(wèn)題,只是轉(zhuǎn)得更快了一點(diǎn)。甚至你要接到12V供電的板子,也是可以的,只是此時(shí)PWM占空比最好設(shè)置低一點(diǎn)(30%~40%)。
當(dāng)然,如果你買(mǎi)到一個(gè)24V的電機(jī),接到了咱們12V供電的板子,也是可以運(yùn)轉(zhuǎn)的,只是最高轉(zhuǎn)速只有額定24V時(shí)的一半。
上面我們說(shuō)的775、310、330(電機(jī))這些數(shù)字,一般代表的是電機(jī)的直徑尺寸。
二、直流無(wú)刷電機(jī)選擇推薦
市場(chǎng)上常見(jiàn)的二手的無(wú)刷直流電機(jī)(BLDC)、永磁同步電機(jī)(PMSM)大概可以分為以下三大類(lèi):
1)帶霍爾(HALL)傳感器的BLDC電機(jī):
二手市場(chǎng)上,帶霍爾傳感器的BLDC電機(jī)不是太多。但是,咱們真正要學(xué)習(xí)BLDC驅(qū)動(dòng) ,最好還是從有傳感器的開(kāi)始,這樣基礎(chǔ)打得扎實(shí)!
(注意別買(mǎi)成內(nèi)置驅(qū)動(dòng)板的了,不方便學(xué)習(xí)!)
早期無(wú)葉風(fēng)扇電機(jī)。質(zhì)量很好,不管是有傳感器控制,還是無(wú)傳感器控制的方式,都很容易轉(zhuǎn)起來(lái),學(xué)習(xí)首推!
注意:市場(chǎng)上通常有2款,一款是105V的,一款是310V的。
要買(mǎi)105V的,這樣在24V、36V下,就可以獲得1~2千轉(zhuǎn)的轉(zhuǎn)速了。學(xué)習(xí)足夠用。
如果買(mǎi)成310V的,則最少需要48V、60V的供電,才較好用,也不利于學(xué)習(xí)無(wú)感控制部分。
2)風(fēng)機(jī)類(lèi)的BLDC:
如果是有一定開(kāi)發(fā)經(jīng)驗(yàn)的,想深入學(xué)習(xí)BLDC的高級(jí)控制(PID控制)等,推薦風(fēng)機(jī)類(lèi)的BLDC,這個(gè)加減載方便(控制進(jìn)風(fēng)口即可),很容易看得到閉環(huán)控制的效果。
風(fēng)機(jī)類(lèi)的BLDC,帶霍爾傳感器的,不是太多見(jiàn),所以?xún)r(jià)格都相對(duì)高一點(diǎn)。以下圖片僅供參考。
如果可以接受新的,寧波產(chǎn)的風(fēng)機(jī)還不錯(cuò)。
3)設(shè)備拆機(jī)的BLDC:
像一些設(shè)備拆機(jī)的或工業(yè)上拆機(jī)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(duì)初學(xué)者不太友好。盡管有些價(jià)格挺低,也不是太推薦。
如以下幾款:
4)不帶霍爾傳感器的BLDC電機(jī):
當(dāng)我們學(xué)會(huì)有傳感器的BLDC控制后,就可以嘗試無(wú)傳感器的控制了。
但是,不用著急買(mǎi)新電機(jī),可以先把有傳感 器的電機(jī)的HALL線取掉,只接3相線,嘗試著進(jìn)行無(wú)傳感器的控制。能控制好后,再根據(jù)自己的需求,進(jìn)行行業(yè)應(yīng)用的無(wú)感電機(jī)控制學(xué)習(xí)。
這個(gè)類(lèi)別的BLDC,是目前二手市場(chǎng)上的主流,品種繁多。
主要有以下品類(lèi):
5)航模類(lèi)(0.8~2萬(wàn)轉(zhuǎn)):
這類(lèi)電機(jī)很多,價(jià)格與重量(功率)成正比,從幾元到幾十幾百元都有。對(duì)初學(xué)者為說(shuō),一個(gè)幾元錢(qián)的航模電機(jī),就可以先用起來(lái)了。
特別注意:新手一定要注意以下安全要點(diǎn)!
(1)開(kāi)始學(xué)習(xí)時(shí),不要接槳葉片,先空載轉(zhuǎn)好。
(2)接槳葉片時(shí),一定要注意方向!不然很容易飛出來(lái)傷人。建議開(kāi)始先拿個(gè)紙箱什么的,罩起來(lái)測(cè)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(shè)定到合適的限流值(一般3~5A)。
補(bǔ)充:電機(jī)的KV值
KV值,全稱(chēng)為“轉(zhuǎn)速/電壓”值(或“速度常數(shù)”),是衡量無(wú)刷電機(jī)性能的重要指標(biāo)。它表示電機(jī)每增加1V電壓時(shí),電機(jī)空轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)速每分鐘增加的次數(shù)。簡(jiǎn)而言之,KV值就是電機(jī)轉(zhuǎn)速與輸入電壓之間的比例系數(shù)。
KV值的計(jì)算公式為:電機(jī)的轉(zhuǎn)速(空載)=KV值×電壓。例如,一個(gè)KV值為1000的電機(jī),在10V電壓下,其空轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)速為10000轉(zhuǎn)/分鐘(1000×10=10000)。
轉(zhuǎn)速與KV值:KV值越大,表示電機(jī)的內(nèi)阻越小,電流越大,從而在相同電壓下轉(zhuǎn)速越快。因此,高KV值的電機(jī)適合需要高轉(zhuǎn)速的應(yīng)用場(chǎng)景。
扭力與KV值:KV值并非越高越好。因?yàn)殡姍C(jī)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(jī)時(shí),需要根據(jù)具體應(yīng)用需求來(lái)平衡轉(zhuǎn)速和扭力。
航模電機(jī)匹配槳葉:通常,高KV值的電機(jī)適合配小的高速槳,而低KV值的電機(jī)則適合配大的低速槳。這是因?yàn)楦咿D(zhuǎn)速的電機(jī)需要較小的槳來(lái)保持足夠的扭力輸出,而低轉(zhuǎn)速的電機(jī)則需要較大的槳來(lái)產(chǎn)生足夠的推力。
6)硬盤(pán)電機(jī)、光盤(pán)電機(jī)等(幾千到1萬(wàn)多轉(zhuǎn)):
這類(lèi)電機(jī)的特點(diǎn)是特別便宜,但是不太建議真正想深入學(xué)習(xí)無(wú)刷電機(jī)的朋友使用。因?yàn)橹皇寝D(zhuǎn)起來(lái),太簡(jiǎn)單了,很難深入到應(yīng)用場(chǎng)景與價(jià)值。
7)吸塵器、掃地機(jī)、風(fēng)機(jī)用電機(jī)(2~10萬(wàn)轉(zhuǎn)):
這一類(lèi)電機(jī)轉(zhuǎn)速高,電流大,比較難控制,不建議新手購(gòu)買(mǎi)學(xué)習(xí)。
8)高速風(fēng)筒電機(jī)(6~13萬(wàn)轉(zhuǎn)):
這一類(lèi)電機(jī)轉(zhuǎn)速高,電流大,比較難控制,不建議新手購(gòu)買(mǎi)學(xué)習(xí)。
建議買(mǎi)新的廠家出廠就是低壓的成品(7~12V)的,大概30~40元。質(zhì)量有保底,少走彎路。時(shí)間是最寶貴的!
像這類(lèi),如果是高壓220V的,盡管便宜,但不推薦。需要自己改裝。花費(fèi)不少時(shí)間。而且不好轉(zhuǎn)起來(lái)。
9)電動(dòng)車(chē)、工業(yè)用電機(jī)或特殊的汽車(chē)用(BLDC/PMSM):
這一類(lèi)電機(jī)行業(yè)性比較強(qiáng),適合有特定需求的用戶(hù)采購(gòu)學(xué)習(xí),不建議新手購(gòu)買(mǎi)學(xué)習(xí)。
三、步進(jìn)電機(jī)選擇推薦
網(wǎng)上適合初學(xué)者用步進(jìn)電機(jī),分2類(lèi)
1)二相五線的步進(jìn)電機(jī)
這種電機(jī)把公共端接出來(lái),很適合單片機(jī)直接控制。常用在小家電(電茶爐進(jìn)水?dāng)[頭)、風(fēng)扇擺頭、空調(diào)上下擺風(fēng)等。
推薦初學(xué)者使用這種電機(jī)學(xué)習(xí)。網(wǎng)上找得到的單片機(jī)直接控制的程序和教程,都是接此類(lèi)電機(jī)的。
2)二相四線的步進(jìn)電機(jī)
這種電機(jī),一般不會(huì)使用單片機(jī)直接控制,都是使用步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)專(zhuān)用芯片控制。單片機(jī)給驅(qū)動(dòng)芯片發(fā)脈沖及方向指令。
步進(jìn)驅(qū)動(dòng)芯片具有細(xì)分、電流控制等高級(jí)功能。
理論上,使用單片機(jī)直接控制,也可以達(dá)到步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)芯片控制的效果,但是在常用領(lǐng)域,性?xún)r(jià)比不高。故此,網(wǎng)上找不到現(xiàn)成的單片機(jī)直接控制的程序。我們首創(chuàng)了一個(gè)DEMO,供愛(ài)好者學(xué)習(xí)參考。
四、開(kāi)發(fā)板驅(qū)動(dòng)板的選擇
--簡(jiǎn)介CW32 MCD
市面上各類(lèi)不錯(cuò)的開(kāi)發(fā)板有很多,在此不做推薦,有資料跟著一步一步好好學(xué)才是最重要的。
筆者今天寫(xiě)這篇文章,一次性介紹了三大類(lèi)電機(jī)。
而在CW32生態(tài)社區(qū)最新發(fā)布開(kāi)源的CW32L010 Motor Driver Control的電機(jī)驅(qū)動(dòng)開(kāi)發(fā)板就支持這三大類(lèi)電機(jī)控制。同時(shí)配套有開(kāi)源的軟件例程。
開(kāi)源資料鏈接:
https://dwi41yhz703.feishu.cn/docx/A3hCd6gBkoi15LxE8NWcy3UknRg
注意:這個(gè)板子建議工作電壓:DC 5~16.8V(極限:3.6V~20V)對(duì)應(yīng)鋰電池為:1S~5S。但是,新手請(qǐng)用3A以?xún)?nèi)的穩(wěn)壓電源來(lái)學(xué)習(xí)調(diào)試,嚴(yán)禁使用鋰電池作為供電電源。不然程序?qū)戝e(cuò),上、下橋直通,板子就燒了!
很多初學(xué)者拿到開(kāi)發(fā)板后,由于對(duì)電機(jī)的相關(guān)知識(shí)不熟悉,因而常常詢(xún)問(wèn)可使用的電機(jī),所以有了今天這篇文章,希望能對(duì)你有所幫助,也歡迎大家留言交流。
寫(xiě)在最后:
電機(jī)控制應(yīng)用是一個(gè)綜合性很強(qiáng)的技術(shù)。
如果您對(duì)此感興趣,
可以參加我們CW32生態(tài)社區(qū)舉辦的
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電機(jī)控制應(yīng)用專(zhuān)題培訓(xùn)直播
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審核編輯 黃宇
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