直流電機如何控制正反轉(zhuǎn)電路？圖解分析

一般而言，電路圖都是由熱繼電器，保險，交流接觸器，按鈕開關(guān)，時間繼電器，行程開關(guān)等等元器件構(gòu)成，要首先認(rèn)識這些元器件，明白元器件在電路中的作用。例如：熱繼電器在電路中主要起到過載保護(hù)作用，熔斷器主要起到短路保護(hù)作用。交流接觸器起到小電流控制大電流，間接控制電路的運行等等。電路圖都是電氣元器件的符號通過導(dǎo)線連接而成的，這是作圖看圖的國際標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范。

例如：KM～交流接觸器。SB1，SB2按鈕，F(xiàn)R熱繼電器，KT時間繼電器，F(xiàn)U電路熔斷器等等，這些常用的基本電路元器件符號要熟悉。

一般而言，任何的電路元器件都有其結(jié)構(gòu)和動作原理。熟悉和掌握元器件的使用方法是十分必要的!例：交流接觸器動作吸合時，相應(yīng)的主觸點由常開～閉合，輔助觸電常開點～閉合，常閉點～斷開。

熱繼電器一般裝在主回路中進(jìn)行設(shè)備的過載保護(hù)，但是輔助觸點需要接到控制回路中來通斷電路。

直流電機只有兩根電源線，直流電機的兩根電源線是不分正負(fù)極的，假設(shè)兩根電源線代號分別為A、B。當(dāng)A線接正極，B線接負(fù)極時，電機正轉(zhuǎn)(反轉(zhuǎn));那么當(dāng)當(dāng)B線接正極，A線接負(fù)極時，電機反轉(zhuǎn)(正轉(zhuǎn))。也就是說只要將兩根電源線的正負(fù)極調(diào)換，即可實現(xiàn)直流電機正反轉(zhuǎn)。

實現(xiàn)直流電機正反轉(zhuǎn)的方法有很多，其目的是改變電機的正負(fù)極電源輸入。下面介紹幾種方法：

(1)若手動控制，可采用機械開關(guān)實現(xiàn)電機正反轉(zhuǎn)，一個雙刀雙擲開關(guān)就可以搞定，接線簡單，接線方法如下：

當(dāng)開關(guān)往上撥時，直流電機A極接VCC，B極接GND，電機正轉(zhuǎn)(反轉(zhuǎn));

當(dāng)開關(guān)往下?lián)軙r，直流電機B極接VCC，A極接GND，電機反轉(zhuǎn)(正轉(zhuǎn))。

(2)使用一個雙路的繼電器實現(xiàn)直流電機正反轉(zhuǎn)，其原理和方法1類似，其不同的是采用繼電器作為開關(guān)，可以實現(xiàn)編程自動控制。

當(dāng)繼電器不工作時，直流電機A極接VCC，B極接GND，電機正轉(zhuǎn)(反轉(zhuǎn));

當(dāng)繼電器接通時，直流電機B極接VCC，A極接GND，電機反轉(zhuǎn)(正轉(zhuǎn))。

(3)使用晶體管實現(xiàn)直流電機正反轉(zhuǎn)控制，其原理如下圖所示，通過控制輸入口P00的高低電平來實現(xiàn)電機正反轉(zhuǎn)，當(dāng)P00為低電平時，Q4截止，Q3導(dǎo)通，Q1和Q6導(dǎo)通，Q2和Q5截止，直流電機左端為正極，右端為負(fù)極，電機正轉(zhuǎn)(反轉(zhuǎn));當(dāng)P00為高電平時，Q4導(dǎo)通，Q3截止，Q2和Q5導(dǎo)通，Q1和Q6截止，，直流電機左端為負(fù)極，右端為正極極，電機反轉(zhuǎn)(正轉(zhuǎn))。

直流電機是一種最基本的電動機類型之一，其速度和方向可以通過控制電流來實現(xiàn)。直流電機常常作為工業(yè)控制系統(tǒng)的主要組成部分，其他領(lǐng)域也廣泛應(yīng)用。

直流電機控制的基本方法包括以下幾種：

1. 電壓控制：改變電機的電源電壓來改變電機的速度和轉(zhuǎn)矩。此法簡單易行，但電機負(fù)載變化時，電機速度會隨之改變。

2. 電流控制：改變電機的電流來改變電機的輸出轉(zhuǎn)矩，從而控制電機的速度。此法能夠保持穩(wěn)定的輸出轉(zhuǎn)矩，但由于電機本身的寄生電感和電阻影響，需要使用反饋回路來控制電機電流。

3. 脈寬調(diào)制(PWM)控制：通過改變電源電壓的占空比(即每個周期中電平高低時間之比)來改變電機的平均電壓，并從而控制電機的速度和轉(zhuǎn)矩。

4. 位置控制：通過使用閉環(huán)反饋控制器，測量電機軸的位置(如編碼器)并將此信息反饋到控制系統(tǒng)來控制電機的速度和位置。此法適用于機器人、CNC機床等需要精確控制位置的應(yīng)用。

總之，不同的控制方法適用于不同的應(yīng)用領(lǐng)域，選擇最適合的控制方式能夠提高效率、節(jié)省能源和延長電機壽命。微型直流電機在日常生生活中應(yīng)用廣泛，如電動螺絲刀、電動玩具汽車、電動牙刷、剃須刀、美容儀等都會用到微型直流電機，直流電機能通過把電能轉(zhuǎn)化為機械能來驅(qū)動電子產(chǎn)品運轉(zhuǎn)。在微型直流電機應(yīng)用中，有的產(chǎn)品需要對直流電機轉(zhuǎn)速控制調(diào)節(jié)，有的需要正反轉(zhuǎn)，它人是如何實現(xiàn)這些控制的呢?下面我們來了解微型直流電機的轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)與正反轉(zhuǎn)原理。

直流電機連接上直流電源之后，便會開始轉(zhuǎn)動，電源反接便會反向轉(zhuǎn)動，這些都是基本常識，但是在微型直流電機應(yīng)用中，需要直流電機在不同的轉(zhuǎn)速下工作，這樣該如何操作?

首先，我們先了解微型直流電機的調(diào)速原理，以12V微型直流電機為例，我們在直流電機上接入12V的直流電，電機便會滿速度轉(zhuǎn)動，在以前的文章中我們提過，電壓越大轉(zhuǎn)速就會越快，反之就會越慢，同理，我們?nèi)绻麑?2V的電壓降至6V，那么直流電機就會已1/2的速度運轉(zhuǎn)(例如：12V轉(zhuǎn)速為7000轉(zhuǎn)，那么6V為4500轉(zhuǎn))。所以想要控制直流電機的轉(zhuǎn)速只需要控制電壓即可

我們把三極管做為驅(qū)動器來驅(qū)動微型直流電機，那么，微型電機作為負(fù)載接在三極管的集電極上，基極由單片機控制。如圖2所示(M代表電機)

當(dāng)三極管導(dǎo)通，電壓輸出高時，直流電機通電時，便高速運轉(zhuǎn)，當(dāng)輸出電壓低時，三極管便會截止，直流電機兩端就沒有電壓，電機便會停止轉(zhuǎn)動。我們可以利用PWM信號即可控制直流電機電壓，可實現(xiàn)控制直流電機的轉(zhuǎn)速。

PWM：脈沖寬度調(diào)制技術(shù)，頻率與占空比是非常重要的兩個參數(shù)。

頻率：周期的倒數(shù);

占空比：高電壓在一個周期內(nèi)所占的比例。

從圖3中可以看出，頻率(F)的值為1/(T1+T2)，占空比(D)的值為T1/(T1+T2)，可以通過改變脈沖個數(shù)調(diào)頻，改變占空比來調(diào)壓。因為占空比越大，平均電壓也會越大，幅度也越大，同理，占空比越小，所得到的平均電壓就越小，幅度也越就會越小。

所以我們只要改變PWM的占空比就能改變微型直流電機兩端的平均電壓，這樣就實現(xiàn)了對直流電機的調(diào)速。

除了調(diào)速之外，像汽車玩具、電動螺絲刀等工具需要進(jìn)行正反轉(zhuǎn)調(diào)速，前面提過直流電機線路反接就可進(jìn)行反轉(zhuǎn)，但是在實際應(yīng)用中，就需要通過H橋電路的方法來實現(xiàn)正反轉(zhuǎn)調(diào)速。電路原理如圖4所示 .

從上圖中可以看到，H橋電路是由4個功率電子開關(guān)組成(可以為晶體管或MOS管)，電子開關(guān)兩兩構(gòu)成橋臂，在同一時間，只要對角的兩個電子開關(guān)導(dǎo)通另外兩個截止，且每個橋臂的上下管不能同時導(dǎo)通。通過這個電路就可以實現(xiàn)電機的正反轉(zhuǎn)調(diào)速。

如果要實現(xiàn)直流電機正反轉(zhuǎn)調(diào)速，需要設(shè)置

A控制端：高電平，控制三極管R4導(dǎo)通;

B控制端：高電平，控制三極管R3截止;

C控制端：低電平，控制三極管R1導(dǎo)通;

D控制端：低電平，控制三極管R2截止。

通過以上操作，即實現(xiàn)三極管R2和R3截止，三極管R1和R4導(dǎo)通，電流的流向為：VCC→R1→直流電機→R4→GND，實現(xiàn)直流電機的正轉(zhuǎn)，如圖5所示。