智能車基礎(chǔ)可是控制電機(jī)呀！如何設(shè)置頻率，如何控制車的加速，減速，正反轉(zhuǎn)狀態(tài)~。是這篇文章要弄明白的

直流電機(jī)

對(duì)于普通的直流（有刷）電機(jī)，在其兩個(gè)電極上接上合適的直流電源后，電機(jī)就可以滿速轉(zhuǎn)動(dòng)，電源反接后，電機(jī)就反向轉(zhuǎn)動(dòng)。實(shí)際情況是我們要能控制電機(jī)的正反轉(zhuǎn)，停止等狀態(tài)以及電機(jī)的轉(zhuǎn)速。

直流有刷電機(jī)是內(nèi)含電刷裝置的將直流電能轉(zhuǎn)換成機(jī)械能(直流電動(dòng)機(jī))或?qū)C(jī)械能轉(zhuǎn)換成直流電能(直流發(fā)電機(jī))的旋轉(zhuǎn)電機(jī)。區(qū)別于直流無刷電機(jī)，電刷裝置是用來引入或引出直流電壓和直流電流的。

直流電機(jī)正反轉(zhuǎn)及停止?fàn)顟B(tài)

當(dāng)單片機(jī)輸出高電平時(shí)，電機(jī)得電，從而滿速運(yùn)行；當(dāng)單片機(jī)輸出低電平時(shí)，電機(jī)兩端沒有電壓，電機(jī)停止轉(zhuǎn)動(dòng)。
那如何使電機(jī)兩端的電壓發(fā)生變化，進(jìn)而控制電機(jī)的轉(zhuǎn)速呢？只要單片機(jī)輸出占空比可調(diào)的方波，即PWM信號(hào)即可控制電機(jī)兩端的電壓發(fā)生變化，從而實(shí)現(xiàn)電機(jī)轉(zhuǎn)速的控制。

VCC（1）→信號(hào)1→電機(jī)→信號(hào)2→GND（0），實(shí)現(xiàn)了電機(jī)的正轉(zhuǎn)。
GND（0）→信號(hào)1→電機(jī)→信號(hào)2→VCC（1），實(shí)現(xiàn)了電機(jī)的反轉(zhuǎn)。
GND（0）→電機(jī)→ GND（0），停轉(zhuǎn)
VCC（1）→電機(jī)→ VCC（1），停轉(zhuǎn)
阻值小（PWM占空比大，平均電壓大），轉(zhuǎn)的快
阻值大（PWM占空比小，平均電壓?。D(zhuǎn)的慢
PS：0和1代表低電平和高電平，PWM后面詳細(xì)說明。

直流電機(jī)調(diào)速原理

可以通過改變電壓來控制電機(jī)速度。

例如使用12V直流電機(jī)時(shí)候，給12V的電就滿速轉(zhuǎn)，給5V的電就是5/12的速度轉(zhuǎn)

只要單片機(jī)輸出占空比可調(diào)的方波，即PWM信號(hào)即可控制電機(jī)兩端的電壓發(fā)生變化，從而實(shí)現(xiàn)電機(jī)轉(zhuǎn)速的控制。

PWM輸出的信號(hào)可以看成電壓，而不是實(shí)際的電壓，要注意！！

PWM

上面說了，我們會(huì)用PWM調(diào)速，那么PWM是啥。

PWM(Pulse Width Modulation)控制——脈沖寬度調(diào)制技術(shù)，通過對(duì)一系列脈沖的寬度進(jìn)行調(diào)制，來等效地獲得所需要波形(含形狀和幅值)。其具有兩個(gè)很重要的參數(shù)：頻率和占空比。

頻率

就是周期的倒數(shù)，單位Hz(赫茲)

周期=1/頻率 100HZ就是10ms一個(gè)周期

如果設(shè)置的頻率為100Hz，就是說也就是說一個(gè)周期是10ms 那么一秒鐘就有 100次PWM周期

占空比

就是高電平在一個(gè)周期內(nèi)所占的比例,單位 %（百分之）

直接看PWM方波的示意圖，會(huì)比較容易理解。

首先看周期和脈寬表示:

脈寬（時(shí)間）:高電平時(shí)間
周期：一個(gè)脈沖信號(hào)的時(shí)間
（從幅度開始到下一個(gè)幅度前結(jié)束，高電平（脈寬）時(shí)間+低電平時(shí)間）

占空比和電壓的關(guān)系

在上圖中，頻率F的值為1/(T1 T2)，占空比D的值為T1/(T1 T2)。通過改變單位時(shí)間內(nèi)脈沖的個(gè)數(shù)可以實(shí)現(xiàn)調(diào)頻；通過改變占空比可以實(shí)現(xiàn)調(diào)壓。

占空比越大，所得到的平均電壓也就越大，幅值也就越大；占空比越小，所得到的平均電壓也就越小，幅值也就越小。

上圖平均電壓我們可以轉(zhuǎn)化一下。即5V*20%+0V*80%=1V

如果是12V電機(jī)，占空比為30%，可以自行算平均電壓了哦12V*30%+0V*70%=3.6V

注意：是相當(dāng)于電壓，實(shí)際還是信號(hào)

PWM對(duì)電機(jī)轉(zhuǎn)速的控制

通過以上原理就可以知道，只要改變PWM信號(hào)的占空比，就可以改變直流電機(jī)兩端的平均電壓，從而實(shí)現(xiàn)直流電機(jī)的調(diào)速。

對(duì)于直流電機(jī)來講，電機(jī)輸出端引腳是高電平電機(jī)就可以轉(zhuǎn)動(dòng)，當(dāng)輸出端高電平時(shí)，電機(jī)會(huì)轉(zhuǎn)動(dòng)，但速度是一點(diǎn)一點(diǎn)提升的，在高電平突然轉(zhuǎn)向低電平時(shí)，電機(jī)由于電感有防止電流突變的作用是不會(huì)停止的，會(huì)保持這原有的轉(zhuǎn)速，以此往復(fù)，電機(jī)的轉(zhuǎn)速就是周期內(nèi)輸出的平均電壓值，所以實(shí)質(zhì)上我們調(diào)速是將電機(jī)處于一種，似停非停，似全速轉(zhuǎn)動(dòng)又非全速轉(zhuǎn)動(dòng)的狀態(tài)，那么在一個(gè)周期的平均速度就是我們占空比調(diào)出來的速度了。

在電機(jī)控制中，電壓越大，電機(jī)轉(zhuǎn)速越快，而通過PWM輸出不同的模擬電壓，便可以使電機(jī)達(dá)到不同的輸出轉(zhuǎn)速當(dāng)然，在電機(jī)控制中，不同的電機(jī)都有其適應(yīng)的頻率 頻率太低會(huì)導(dǎo)致運(yùn)動(dòng)不穩(wěn)定，如果頻率剛好在人耳聽覺范圍，有時(shí)還會(huì)聽到呼嘯聲。

電機(jī)頻率在 6-16kHZ之間為好

電機(jī)轉(zhuǎn)數(shù)與頻率的關(guān)系

那我們?cè)诰W(wǎng)上買的這種小型直流電機(jī)都給了轉(zhuǎn)速，可是我們和開發(fā)板聯(lián)合使用前要先設(shè)置頻率，這個(gè)頻率根據(jù)什么來設(shè)置呢？

比如我在某寶上看到的電機(jī)信息如下

我現(xiàn)在選擇12V 300轉(zhuǎn)的電機(jī)，我頻率要怎么設(shè)置。（這里為理論，后續(xù)要自己做調(diào)整。）

有公式哦-

電機(jī)轉(zhuǎn)速與頻率公式：n=60f/p
n——電機(jī)轉(zhuǎn)速
60——每分鐘（秒）
f——電源頻率
p——極對(duì)數(shù)（我們用在創(chuàng)客中的這種小馬達(dá)默認(rèn)為1也就是3000）

轉(zhuǎn)換一下就可以通過轉(zhuǎn)速求我們應(yīng)設(shè)置的頻率了

 f=np/60
我們之前選的300轉(zhuǎn)，可以求我們應(yīng)設(shè)置的頻率了

f=300*3000/60
f=900000/60
f=15000Hz

注意：以上都為理論值，實(shí)際情況可能會(huì)很復(fù)雜，比如電壓（這里是按照給的電壓來算的，實(shí)際可能提供不了這么高的電壓。），使用的驅(qū)動(dòng)芯片之類的。這里只是做一個(gè)參考，因?yàn)閷?shí)戰(zhàn)發(fā)現(xiàn)，按需調(diào)整頻率是個(gè)細(xì)活！——頻率太高電機(jī)可能反應(yīng)不過來，低了又驅(qū)動(dòng)不起來。謹(jǐn)以此參考，后續(xù)需要朋友們慢慢去調(diào)試。！

參考資料
《第19講-直流電機(jī)之PWM控制》https://www.bilibili.com/video/BV1YZ4y1G7XF?spm_id_from=333.337.search-card.all.click
《PWM是如何調(diào)節(jié)直流電機(jī)轉(zhuǎn)速的？電機(jī)正反轉(zhuǎn)的原理又是怎樣的？》https://www.360kuai.com/pc/96a3f78ab739d0fc9?cota=3&kuai_so=1&sign=360_57c3bbd1&refer_scene=so_1
《PWM原理 PWM頻率與占空比詳解》
https://blog.csdn.net/as480133937/article/details/103439546/
《 pwm對(duì)電機(jī)的影響》
https://blog.csdn.net/zhuimeng_ruili/article/details/117432812
《 電機(jī)轉(zhuǎn)速和頻率關(guān)系》
https://wenku.so.com/d/41088974a04a3c07960a9406fa90ce90文章來源地址http://www.zghlxwxcb.cn/news/detail-800899.html

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