L298N 电机驱动模块功能分析及方法步骤
0赞L298N 电机驱动模块功能分析及方法步骤:
功能分析:
智能电机控制模块能够完成以下功能: 1)全压起动 ,用这种方式起动时模块相当于一个开关,输入端电压直接加到电机上,时间为0.2s。 2)电压斜坡起动,系统首先加一个电压us到电机上,用于克服静摩擦转矩之后,电压线性上升,从us增加到最大电压umax。此时,加到电动机端子上的电压等于电网输入电压。us由用户设定,可供用户选择的电压为 80v~300v。ts由用户设定,可以在1s~90s中选择。这种起动方式的特点是起动平稳,可减少起动电流对电网的冲击,同时大大减轻起动力矩对负载带来的机械振动。 3)电压阶跃起动,这种起动方式就是加一个电压uk到电机上,电压uk保持不变,持续tk秒钟以后,电机起动结束,再把电网电压umax加到电机上。uk可由用户自己调整,其范围为100v~300v;tk也由用户自己调整,其范围为1s~90s。 4) 限流起动 。这种起动方式是由用户设定一电流值ik,在整个起动过程中,实际电流不超过设定值ik。ik由用户根据实际负载大小自己设定。ik的选择范围根据模块型号而定。我们这次演示的模块范围是0~350a。 限流起动可以使大惯性负载以最小电流被起动加速,可以用来设置电流上限,满足电网容量在有限场合的使用。这种起动方式特别适合于恒转矩负载。 5)软停车 ,与直接停车相比,加到电机上的电压不是立即降下来,而是由最高电压逐渐下降,经过时间tp后降为0v。其下降时间tp由用户设定,范围是0s~90s。这种软停车可以大大减少管道设备中液体的冲击。 6)自由停车 7)节能运行 对于大摩擦负载,由于所需起动电流大,需要功率较大的电动机,而正常负载所需运行负载力矩比电动机额定转矩小得多,这就导致电动机轻载运行。对于间隙性负载,维持大电流的工作时间占整个周期很小的一部分,这会导致轻载有功损耗浪费,使运行功率因数大大降低。智能电机控制模块自动调节输出电压,使电机工作在最佳效率工作区,达到节能目的。 8)保护功能 共有3种保护功能:过流、过热及缺相保护。 在起动或者运行过程中,无论出现哪种故障,模块都会自动切断电机,同时控制板上的数码管会闪烁显示故障原因,待排除故障后,按复位键即可恢复正常。
方法步骤:
1
L298N的实质是什么呢?
其实,我们不妨将它视为四个单刀双掷开关。我们通过单片机(此类DIY作品常用Arduino单片机)发出的各种电平信号的组合,其实就是对这四个开关的操作。
2
拿到一款陌生的芯片,我们需要了解它的各引脚的定义。我们常见的这款体型巨大的芯片采用Multiwatt15封装,共引出15个引脚。其实还有带20个引脚的贴装式L298P(PowerSO20封装)。二者功能并无实质区别,仅为封装形式不同而已。下面仅以直插式L298N为例介绍引脚定义。
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我们借助alldatasheet.com网站上提供的意法半导体L298N官方数据手册,找到了这样一张图,图中一些名词,解释于下:
Current sensing:电流感应。A相和B相中流过的电流都分别会从这里流出到负极,因此,我们可以在这里连接一个电流表,或者一个电流采样电阻,用于监测L298N两相中实时流过的电流
Output:输出。1、2对应的是A相的两个输出,即图中S0A和S1A。3、4对应的是B相的两个输出,即图中S0B和S1B。可以接电机。当然,不过不考虑成本,也可以用来接LED、蜂鸣器等各种小电流器件。
Input:输入。Input的电平(0或1)对应决定了相应编号的Output在L298N内部是与Vs相连还是与Gnd相连(Vs或Gnd。即S0A、S1A、S0B、S1B的电位。
Enable:使能。A相、B相各有一个使能。如果使能为高电平,则Output与Input状态保持相同,否则,Output的四个驱动三极管都将处于截止状态,可以认为Output不与任何端相连。
Logic Supply Voltage Vss:逻辑电压+。提供逻辑器件的电源,允许4.5-7V,建议为5V。通常在成模块上,Vs通过一个5V的稳压芯片产生5V电压供给Vss使用
Gnd:电压-。与电源负极相连或接地。
Supply Voltage Vs:驱动电压+。提供电机电源,此芯片最高允许46V的电压输入,最低不应低于Vin(输入高电平的电压)+2.4V。
(原创我写的)
图中给出了L298N的内部结构。值得简述的是三极管和与门的基本功能(限于篇幅,仅作概念性的简述)。
三极管B极为高电平时,电流将可以由C沿着箭头流向E,否则任何方向不存在电流。
与门的两个输入端均为高电平时,输出端为高电平,每一个小圈圈表示取反(0变1、1变0)。
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以这款红板驱动芯片为例(各大电子元器件网店均有售)。
我已经将各部分功能标注出来。
值得注意的是,它已经内置的5V供电,所以不必从外面再接5V输入。届时5V端子将成为5V输出,为了保证L298N供电的稳定性(供电不足可能引起L298N的烧毁),不建议使用此5V供电作为单片机的电源。