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测电机转速的仪器(测电机转速的转速表)

  (本文摘自21ic论坛,是21ic网友justtest111关于自己做直流电机驱动板的项目总结,内有大量网友的支招,欢迎阅读原文)

  楼主(21ic网友justtest111)是一本二流学校的研究生,学的是电子与通信工程。今年6月份大导师把我叫到办公室给了我一个任务——做直流电机的驱动板。当时我就懵了,“这个和我的专业有关系么?”,“没关系,就是个小项目。” “噢噢,好的。” 就这样,我就接下了研究生以来的第一个项目。

  经过几个月的煎熬,前几天终于完成了,在这里要特别感谢这个论坛,做的过程中在论坛上提了很多问题,得到了坛友的热情帮助,特别是@maychang 和@chunyang 两位版主,先感谢一下!

  接下来说正题,小半年过去了,也没有一个好好总结,借此机会准备把这一阵子做过的东西梳理一下,总结一下,可能会有些乱套,楼主尽量有点逻辑……

  首先,任务要求:做一个直流有刷电机驱动板,工作电压24V,工作电流最大20A,要有保护功能,要有外部使能引脚,要能调速,要稳定。

  做电机驱动,最先想到的就是PWM调速,但是大导师紧接着就跟我说,咱们不用PWM(后来还是用了,原因后面说明),那个容易受到干扰,电机工作环境比较复杂,加上电机的干扰容易让PWM信号发生器死机,另外用PWM担心最后验收的时候EMC测试过不去。于是我就蒙圈了,那应该用什么呢?大导师指了一条路,你可以控制MOS管的导通沟道,从而调节电流,从而调速!我一想好有道理!然后就去写方案了。

  >>>第一版方案<<<

  通过VCO输出脉冲控制计数器加/减,同时计数器输出结果做为D/A转换器的输入,实现将数字量转换为模拟量,最后D/A输出经过驱动电路放大后就可以调节mos管的导通沟道,从而控制直流电机。电机转速实时反馈到电脑中,电脑通过比较当前转速与目的转速后,调整计数器计数方式(增或减),并通过控制VCO的输出脉冲个数就可以实现对输出电压的控制,继而达到控制电机转速的要求。设计图如图1。

  大导师来了……今天先到这,明天继续把东西写完……

测电机转速的仪器(测电机转速的转速表)

  接上文,刚刚回来一看就有大神说出了这个电路的问题,散热!这个也是最终放弃这种方案的原因,在电机低速转的过程中,mos管由于没有完全导通,会严重发热,楼主最先加散热片,结果烫手;后来换上制冷片,结果还是烫手,然后发现制冷片的效果还没有散热片好,制冷片虽然温度很低但是mos管依然很热。最后丧心病狂的楼主加了一个大散热片又在散热片上加了两个风扇不停地吹才勉强可以。

  但是这都是后来的事了,在方案一提出之后,需求方跟我说他们没有反馈电路,不需要对电机转速的精确控制。他们的目的是,输入0-5V的控制信号,能够改变转速就可以了。于是问题就简单了,楼主直接把控制信号放大,驱动mos管就可以了。然后画板、测试,接下来的就是一开始说的那样,每次实验必烫手,mos管烧了多少个我已经数不过来了。

  测试的过程也比较曲折:mos管的位置从电源和电机之间,改成在电机和地之间;mos管换成功率型mos管,降低开启电压;在21IC发了好几个帖子,找大神……经过不懈的努力,最终的驱动板也是出来了,不过体积超大,大到惨不忍睹,图2仅仅是驱动板的mos管和散热器部分,用了4个功率mos管并联分流,下面四个黄金电阻是为了均流的,保证每路mos管流过的电流大致相同。

  当我拿着这个去需求方的场子里做实验的时候(学校的电机没有那么大的,之前是拿1欧电阻做的负载),人家跟我说:“我们装驱动板的地方是封闭的……封闭的…闭的………”由于散热问题无法解决,因此这个方案最终没有通过,还是选择了PWM调速,所以明天开始总结pwm调速板的制作调试过程。

  写到这,我发现3个月的制作调试仅仅用几百个字就能说完了,挺后悔当时没有写调试记录的习惯,等到过后想要分享都不知道说点什么,只是流水账的说事,希望看到的坛友能吸取这个教训,做好文字记录。

  >>>第二版方案<<<

  言归正传,在确定了调节mos管导通沟道调速的方案不行之后,楼主又回到了pwm调速上。说实话,当时真的是有种如释重负的感觉,终于不用担心烫手了。方案很快就定了:pwm信号用MSP430G2553产生,选型原因,有基础,便宜,外设资源够用;驱动形式选择半桥驱动,因为人家没有要求倒着转;保护电路不用变,之前的效果就挺好,电路图稍后贴出来;最后就是半桥的驱动了,楼主这回直接奔着半桥驱动芯片去了,因为现在这种芯片简直太多,而且控制时不用担心死区时间,比较安全。最常间的就是做智能小车时的那个驱动芯片LM2980,还有的驱动芯片干脆把mos管都做进去了,对于小电机的调速十分方便。

  在调研了几天之后,选择了TI的DRV8701全桥栅极驱动器作为半桥电路的驱动芯片,原因:工作电压区域广,保护功能丰富,驱动能力强,有官方的参考电路和程序。

  好吧,我承认主要是因为有电路和程序……驱动芯片的pdf和参考电路的pdf楼主传上来了,有兴趣的可以看看,挺实用的小芯片。

  接下来就是画板子,发板子,这回除了DRV8701芯片封装画错了之外一切还算顺利(坛友们画封装的时候一定要好好看看芯片上1引脚的位置,特别是有的芯片上是顶视图,有的芯片上是底视图,一定要分清楚!楼主的50块钱就是这么白扔了的)。有一点需要注意的就是由于msp430G2553采用的是SBW两线制的下载口,复位引脚上的复位电容不能太大,不要超过102,要不然会提示下载失败。

  在这里突然想到一个问题顺便提出来:在我把JTAG下载器连在板子上时,单片机上电会复位,但是把JTAG去掉之后单片机上电就不会自动复位,必须手动按下复位键单片机才能正确执行内部程序,我把复位电容换成104的之后也没有解决问题,不知道大家有什么想法。

  在改好之后第二块板在实验室成功驱动起了24V,2.5A的小风扇,调速和保护电路都表现不错,然后我又一次的去了人家的公司,但,结果是完全的失败,上了人家的电机之后根本不转,只有蜂鸣声,那的人还一直用手在风扇那试,说没风啊,没风啊,场面一度非常尴尬。而且对我的态度都变了,上一次去人家那人家还管午饭,这回人家直接说你先回吧……

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测电机转速的仪器(测电机转速的转速表)

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