PIC微控制器為有刷直流電機控制提供了2種經濟有效的方法

在控制有刷直流電機的速度時，使用PIC微控制器有兩種經濟有效的方法：光學編碼器和反電動勢。工業(yè)運動控制器通過微控制器和速度算法為旋轉機器提供精確的速度和精度。從電動車窗到臺式電動機械臂的各種機電一體化應用需要電機控制。市場上有各種直流電機，有刷直流電機需要不太復雜的電子控制裝置來運行。在控制有刷直流電機的速度時，使用PIC微控制器有兩種經濟有效的方法：光學編碼器和反電動勢。

有刷直流電機結構

有刷直流電動機是使用換向的電動旋轉機器，或者是通過機電部件的各個繞組切換直流電流的方法。執(zhí)行換向的內部物理部件是換向器。換向器是一個圓柱體，包裹著多個金屬接觸段，連接在旋轉電機的電樞上。刷子或軟碳基電觸點接觸換向器。電樞上的繞組連接到換向器的多個金屬接觸段。通過光學編碼器和PIC單片機可以輕松測量有刷直流電機的速度。

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使用光學編碼器測量電機速度

光學編碼器和PIC單片機提供了一種測量有刷直流電機速度的簡單方法。為實現此速度測量功能，PIC單片機的捕捉比較(CCP)和脈沖寬度調制(PWM)模塊可用于操作有刷直流電機。光學編碼器或中斷器向開槽盤提供高速數字信號(脈沖)，允許光線通過它。開槽盤安裝在有刷直流電機的軸上。PIC單片機的Timer1模塊將測量光編碼器的串行脈沖反饋。使用此串行數字信號，有刷直流電機的速度通過測量光學編碼器脈沖之間的時間來確定。

通過將示波器連接到光學編碼器的輸出信號引腳，可以查看這些脈沖。

這是使用PICDEM機電一體化開發(fā)板查看光學編碼器產生的數字信號的實驗室設置。

示波器測量設置顯示光學編碼器傳感器產生以下串行脈沖。

除了提供跳線，接線和電路原理圖以及編程器外，PICDEM機電一體化開發(fā)板套件還包含九個動手實驗室的軟件。該軟件使用匯編語言代碼編寫，可以使用Microchip的MPLAB-X IDE工具輕松修改。光學編碼器實驗室的匯編代碼非常廣泛并且評論很好。以下匯編代碼子程序操作有刷直流電機。有刷直流電機由功率MOSFET半橋電路和兩個內部定時信號模塊操作。

由于電機的機械結構和未調節(jié)的電壓，反電動勢通常不如光學編碼器反饋精確。然而，在許多非關鍵應用中，精度在速度測量中不必非常精確。反電動勢比其他速度反饋機制更具成本效益，因為由電阻器和電容器組成的部件數量較少。電阻器和電容器組成一個低通濾波器，可以減小有刷直流電機換向器產生的小電壓瞬變或電噪聲。消除這種電瞬態(tài)對于微控制器進行的速度測量至關重要。PICDEM機電一體化開發(fā)板上的電位計提供輸入控制，用于調節(jié)有刷直流電機的速度。通過PIC16F917微控制器的PWM模塊實現平滑的線性速度提升。功率MOSFET半橋驅動器電路使用PIC單片機的PWM模塊高效且有效地操作有刷直流電機。

反電動勢法

另一種速度測量和控制有刷直流電動機的方法是反電動勢(EMF)。通過機械地轉動有刷直流電動機的軸來完成發(fā)電機操作。在有刷直流電機的引線上存在小電壓。當有刷直流電機運行且輸出電壓短時間消除時，慣性產生的電壓將與其速度成比例。該電壓是反電動勢。

在觀察電動機速度控制操作時，沒有明顯的差異。比較兩個信號波形，光學編碼器方法提供了一種清潔的方法來測量有刷直流電機的速度。有關有刷直流電機，參考設計和開發(fā)套件的更多信息，請訪問Microchip的電機控制和驅動器網站

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