直流减速电机的控制原理
直流减速电机的控制原理
我们知道电机一般分为电动机和发电机，电动机是将电能转化成机械能的装置，发电机是将即机械能转化成电能的装置，电机运行原理都是基于法拉第电磁感应定律的。电机进行能量转换时，必须具备能作相对运动的两大部件：
建立励磁磁场的部件，
感生电动势并流过工作电流的被感应部件。
这两个部件中，静止的称为定子，作旋转运动的称为转子。电磁转矩由气隙中励磁磁场与被感应部件中电流所建立的磁场相互作用产生。通过电磁转矩的作用，发电机从机械系统吸收机械功率，电动机向机械系统输出机械功率。建立上述两个磁场的方式不同，就形成了不同种类的电机。今天我们要说的就是在创客领域或是科技DIY制作中或是一些常规项目中被普遍用到的直流电动机，习惯被称为直流电机或者电机。
直流电机的内部结构
它的固定部分(定子)上，装设了一对直流励磁的静止的主磁极N和S，在旋转部分(转子)上装设电枢铁心。定子与转子之间有一气隙。在电枢铁心上放置了由A和X两根导体连成的电枢线圈，线圈的首端和末端分别连到两个圆弧形的铜片上，此铜片称为换向片。换向片之间互相绝缘，由换向片构成的整体称为换向器。换向器固定在转轴上，换向片与转轴之间亦互相绝缘。在换向片上放置着一对固定不动的电刷B1和B2，当电枢旋转时，电枢线圈通过换向片和电刷与外电路接通。
直流电机的运行原理
假如使用单片机来控制额定输入电压为5v的电机，有这样一个现象：给电机的两根线直接接上电源，电机就运动起来了，然后将两根线反着接，电机将会反转。这是为什么呢?
上面说的这个现象也是很好解释的，看图：
假如给两个电刷加上直流电源，则有直流电流从电刷 A 流入，经过线圈abcd，从电刷 B 流出，根据电磁感应知识，载流导体ab和cd将受到安培力的作用，其方向可由左手定则判定，两段导体受到的力形成了一个转矩，使得转子逆时针转动。注意，外加的电源是直流的，但由于电刷和换向片的作用，在线圈中流过的电流是交流的，其产生的转矩的方向却是不变的。假如这个转动的方向我们规定为正方向，那么当我们对调vcc和gnd的时候，出现的反转，也就很好解释了，其实就是导体棒受到的安培力的方向不同罢了。
原理就简单的说这么多了。
对于直流电机，其实我们使用控制器来控制，其实只关心两个东西：
怎么调速?
怎么控制转动的方向?
下面我们就来具体说说。
直流电机的调速和方向
方向的控制是电机的控制核心点之一，我们为了实现正转和反转我们不可能去频繁的调换VCC和GND，这肯定是不现实的，那么有没有一种电路来帮我们来实现这个功能的呢?答案是肯定的，这种典型的电机驱动电路被称作"H桥"驱动电路。它即可以控制电机的转动方向，又可以进行调速。还有一个原因，我们知道普通的单片机的IO的驱动能力是不足的，可能 驱动个led 、蜂鸣器啥的还可以，但是像电机这种就不行了，为了驱动大功率负载，我们就必须借助一些其他的电子元器件，这就是在硬件领域最重要的开关管三极管，以此达到小电流控制大电流的目的。不过三极管的驱动能力还是比较弱的，能允许通过的最大电流仅为800mA，只适合做一些玩具类小车的驱动，想要驱动更大功率的电机，就要把三极管换成工作电流更大的MOS管了。
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