文章出现的商品仅为示意,不做购买推荐!!! 很多刚入门电机驱动控制的嵌入式新手,往往会不知道购买什么样的电机来匹配他们的开发板或是项目,为此,笔者特意整理了一篇文章,从购买电机玩和学习的角度来做一些专业有趣的分享。
虽然自己曾买过用过各类电机无数,但是在 “已买到宝贝”里挑点好用的给大家分享,也绝非易事,不如我们先认识他们,这样才能更好的立解自己需要什么,或者手头上什么样的电机是自己可用的。先从直流有刷电机讲起,建议不要跳着看,很多内容是相通的哦!
一、直流有刷电机选择推荐
1)玩具级:淘宝上这类电机很多,如果只是求个响动,可以花费不到1元钱,就能买经典的130、R300等各种型号的电机:
2)工具级:想买来做个手电钻、小电磨,或者其他动力用的,像万宝、德昌的310、370、775这种是首选,质量好,结实耐用。如果不是钻、磨这种高速要求的,要扭力大的,可选用带减速器的。
3)小车、机器人~简单用:直流有刷电机的转速一般都比较高,这种应用,一般都选用带减速器的。TT电机、N20电机,首选。要功率、扭力大一点的,310、370电机+减速器的,也可以。
TT电机,质量差异较大,一分钱一分货,看用户需求。便宜的1块多钱,130电机+塑料减速齿轮,学习也能用。
N20电机款式也较多,主要注意减速比,看是否合适自己的应用。一般1元左右的二手,会有点生锈,学习不影响,质量都还可以。新的通常会贵不少,学习不合算。
4)小车、机器人~高级用:这种一般需要带编码器的电机。TT电机、N20电机也有带编码器的,但感觉性价比不高,不如直接买370的带编码器的电机。
5)直流电机的接线与运转:使用这类电机,只需要把电机线连接到直流有刷电机驱动板的A、B端(可能需要烧录直流电机程序),上电即可运转。 这里,特别强调一个常识:不管是有刷、步进还是无刷电机,他们的工作电压范围都是挺宽的,像上图玩具级的那个,写的3V,但你接到5V上,也没有问题,只是转得更快了一点。甚至你要接到12V供电的板子,也是可以的,只是此时PWM占空比最好设置低一点(30%~40%)。当然,如果你买到一个24V的电机,接到了咱们12V供电的板子,也是可以运转的,只是最高转速只有额定24V时的一半。
上面我们说的775、310、330(电机)这些数字,一般代表的是电机的直径尺寸。
二、直流无刷电机选择推荐
市场上常见的二手的无刷直流电机(BLDC)、永磁同步电机(PMSM)大概可以分为以下三大类:
1)带霍尔(HALL)传感器的BLDC电机:二手市场上,带霍尔传感器的BLDC电机不是太多。但是,咱们真正要学习BLDC驱动 ,最好还是从有传感器的开始,这样基础打得扎实!(注意别买成内置驱动板的了,不方便学习!)早期无叶风扇电机。质量很好,不管是有传感器控制,还是无传感器控制的方式,都很容易转起来,学习首推!注意:市场上通常有2款,一款是105V的,一款是310V的。要买105V的,这样在24V、36V下,就可以获得1~2千转的转速了。学习足够用。如果买成310V的,则最少需要48V、60V的供电,才较好用,也不利于学习无感控制部分。
2)风机类的BLDC:如果是有一定开发经验的,想深入学习BLDC的高级控制(PID控制)等,推荐风机类的BLDC,这个加减载方便(控制进风口即可),很容易看得到闭环控制的效果。风机类的BLDC,带霍尔传感器的,不是太多见,所以价格都相对高一点。以下图片仅供参考。如果可以接受新的,宁波产的风机还不错。
3)设备拆机的BLDC:像一些设备拆机的或工业上拆机的BLDC,由于货源不稳定,资料不多,接线端子不好找,接线定义不明确等原因,对初学者不太友好。
尽管有些价格挺低,也不是太推荐。如以下几款:
3)不带霍尔传感器的BLDC电机:当我们学会有传感器的BLDC控制后,就可以尝试无传感器的控制了。但是,不用着急买新电机,可以先把有传感 器的电机的HALL线取掉,只接3相线,尝试着进行无传感器的控制。能控制好后,再根据自己的需求,进行行业应用的无感电机控制学习。这个类别的BLDC,是目前二手市场上的主流,品种繁多。主要有以下品类:
4)航模类(0.8~2万转):这类电机很多,价格与重量(功率)成正比,从几元到几十几百元都有。对初学者为说,一个几元钱的航模电机,就可以先用起来了。特别注意:新手一定要注意以下安全要点!(1)开始学习时,不要接桨叶片,先空载转好。(2)接桨叶片时,一定要注意方向!不然很容易飞出来伤人。建议开始先拿个纸箱什么的,罩起来测试。(3)不要用锂电池作为供电电源,要用直流稳压电源,并设定到合适的限流值(一般3~5A)。
补充:电机的KV值KV值,全称为“转速/电压”值(或“速度常数”),是衡量无刷电机性能的重要指标。它表示电机每增加1V电压时,电机空转转速每分钟增加的次数。简而言之,KV值就是电机转速与输入电压之间的比例系数。
KV值的计算公式为:电机的转速(空载)=KV值×电压。例如,一个KV值为1000的电机,在10V电压下,其空转转速为10000转/分钟(1000×10=10000)。转速与KV值:KV值越大,表示电机的内阻越小,电流越大,从而在相同电压下转速越快。因此,高KV值的电机适合需要高转速的应用场景。
扭力与KV值:KV值并非越高越好。因为电机的扭力与KV值成反比,即KV值越高,扭力越小;KV值越低,扭力越大。因此,在选择电机时,需要根据具体应用需求来平衡转速和扭力。
航模电机匹配桨叶:通常,高KV值的电机适合配小的高速桨,而低KV值的电机则适合配大的低速桨。这是因为高转速的电机需要较小的桨来保持足够的扭力输出,而低转速的电机则需要较大的桨来产生足够的推力。
5)硬盘电机、光盘电机等(几千到1万多转):这类电机的特点是特别便宜,但是不太建议真正想深入学习无刷电机的朋友使用。因为只是转起来,太简单了,很难深入到应用场景与价值。
6)吸尘器、扫地机、风机用电机(2~10万转):
这一类电机转速高,电流大,比较难控制,不建议新手购买学习。
7)高速风筒电机(6~13万转):
这一类电机转速高,电流大,比较难控制,不建议新手购买学习。
建议买新的厂家出厂就是低压的成品(7~12V)的,大概30~40元。质量有保底,少走弯路。时间是最宝贵的!
像这类,如果是高压220V的,尽管便宜,但不推荐。需要自己改装。花费不少时间。而且不好转起来。
8)电动车、工业用电机或特殊的汽车用(BLDC/PMSM):这一类电机行业性比较强,适合有特定需求的用户采购学习,不建议新手购买学习。
三、步进电机选择推荐
1)二相五线的步进电机
这种电机把公共端接出来,很适合单片机直接控制。常用在小家电(电茶炉进水摆头)、风扇摆头、空调上下摆风等。推荐初学者使用这种电机学习。网上找得到的单片机直接控制的程序和教程,都是接此类电机的。
2)二相四线的步进电机
这种电机,一般不会使用单片机直接控制,都是使用步进电机驱动专用芯片控制。单片机给驱动芯片发脉冲及方向指令。步进驱动芯片具有细分、电流控制等高级功能。理论上,使用单片机直接控制,也可以达到步进电机驱动芯片控制的效果,但是在常用领域,性价比不高。故此,网上找不到现成的单片机直接控制的程序。我们首创了一个DEMO,供爱好者学习参考。
四、开发板驱动板的选择
--简介CW32 MCD
市面上各类不错的开发板有很多,在此不做推荐,有资料跟着一步一步好好学才是最重要的。
笔者今天写这篇文章,一次性介绍了三大类电机。而在CW32生态社区最新发布开源的CW32L010 Motor Driver Control的电机驱动开发板就支持这三大类电机控制。同时配套有开源的软件例程。
开源资料链接:https://dwi41yhz703.feishu.cn/docx/A3hCd6gBkoi15LxE8NWcy3UknRg
注意:这个板子建议工作电压:DC 5~16.8V(极限:3.6V~20V)对应锂电池为:1S~5S。但是,新手请用3A以内的稳压电源来学习调试,严禁使用锂电池作为供电电源。不然程序写错,上、下桥直通,板子就烧了!
很多初学者拿到开发板后,由于对电机的相关知识不熟悉,因而常常询问可使用的电机,所以有了今天这篇文章,希望能对你有所帮助,也欢迎大家留言交流。
写在最后:电机控制应用是一个综合性很强的技术。如果您对此感兴趣,可以参加我们CW32生态社区举办的免费的!!!电机控制应用专题培训直播分享干货知识~解答开发疑虑~各种奖品福利~扫码报名,可进群领取电机控制资料!