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【ROS2机器人入门到实战】从H桥说起-电机驱动原理介绍

时间:2023-09-07 15:35:52浏览次数:39  
标签:控制 入门 电机 机器人 电路 电压 我们 ROS2


2.从H桥说起-电机驱动原理介绍

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你好,我是小鱼,本节我们尝试通过代码让机器人上的电机动起来。

一、电机驱动原理介绍

正式编写代码前,我们先了解下电机驱动的原理,以便于我们了解我们如何才能通过代码控制电机的转速和正反转。

1.1 H桥电路

让电机动起来只需要通电就行,比如我们用的额定电压为12V 130RPM的电机,当给到12V的电压时可以达到额定转速130转/分,但如果我们给8V的电压,此时电机依然可以转动,但转速就相对较低。

只是转起来还不行,要想控制机器人前进后退,左转右转,我们还需要控制轮子的转的方向,想要控制转速我们则需要控制给到电机的电压。

H桥(H-Bridge)电路可以帮我们实现上面两个功能,之所以叫H桥,因为这个电路长的像H。通过该电路可以将电源电压正向或反向地施加到电动机上,从而实现正向、反向转动和制动等功能。

【ROS2机器人入门到实战】从H桥说起-电机驱动原理介绍_ROS2

该电路由四个独立开关管(MOSFET)组成,在H桥电路中,两个开关管组成一对,如上图所示。当我们接通Q1和Q4,关闭Q3和Q2时,电源电压正向施加到电动机上,使其正向转动。

【ROS2机器人入门到实战】从H桥说起-电机驱动原理介绍_ROS2_02

我们关闭Q1和Q4,接通Q2和Q3时,电源电压反向施加到电动机上,使其反向转动。

【ROS2机器人入门到实战】从H桥说起-电机驱动原理介绍_电机驱动_03

在制动时,同时关闭四个开关管,这样电动机会在短时间内停止转动。另外,通过之前介绍的在PWM(脉宽调制)控制下,可以通过改变开关管的开关时间比例,就可以实现电动机的速度控制。

1.2 原理图

看完H桥电路原理,我们来讲讲在FishBot主控板上如何搭载的该电路的。在开发板上我们采用了一款H桥电路芯片DRV8833来实现电机的驱动。

【ROS2机器人入门到实战】从H桥说起-电机驱动原理介绍_电机驱动原理_04

该电路原理图如上图所示,我们通过AIN1(IO23)的高低电平控制H桥中Q1和Q4的开关,通过AIN2(IO22)控制Q2和Q3的开关,所以我们在程序中通过控制AIN1和AIN2的高低电平变化就可以完成对电机正反转的控制。


标签:控制,入门,电机,机器人,电路,电压,我们,ROS2
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