直流電機(jī)工作原理

直流電機(jī)是指能將直流電能轉(zhuǎn)換成機(jī)械能(直流電動(dòng)機(jī))或?qū)C(jī)械能轉(zhuǎn)換成直流電能(直流發(fā)電機(jī))的旋轉(zhuǎn)電機(jī)。它是能實(shí)現(xiàn)直流電能和機(jī)械能互相轉(zhuǎn)換的電機(jī)。

現(xiàn)行的直流電機(jī)都是旋轉(zhuǎn)電樞式的，主要由轉(zhuǎn)子、定子組成。定子包括主磁極、換向磁極、電刷裝置、機(jī)座和端蓋組成;轉(zhuǎn)子上有電樞鐵芯、電樞繞組、換向器、轉(zhuǎn)軸、軸承。顧名思義，定子就是裝在那不動(dòng)的部分，產(chǎn)生固定的磁場(chǎng);轉(zhuǎn)子，是旋轉(zhuǎn)的部分，產(chǎn)生變換極性的磁場(chǎng)。這是分析直流電機(jī)的物理模型圖。其中，固定部分有磁鐵，這里稱作主磁極;固定部分還有電刷。轉(zhuǎn)動(dòng)部分有環(huán)形鐵芯和繞在環(huán)形鐵芯上的繞組。

通電導(dǎo)體周圍存在磁場(chǎng)，受到安培力(通電導(dǎo)線在磁場(chǎng)中受到的作用力)的作用，由于通過(guò)的是直流電，產(chǎn)生了與主磁極相反的極性，所以導(dǎo)體向一個(gè)方向移動(dòng)。電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)子受力轉(zhuǎn)過(guò)180度時(shí)，電機(jī)電刷自動(dòng)轉(zhuǎn)換電流方向，使轉(zhuǎn)子持續(xù)旋轉(zhuǎn)。結(jié)合玩過(guò)的磁鐵，同極性會(huì)相斥，異極性相吸，就好理解了。這就是直流電機(jī)的基本工作原理。

實(shí)現(xiàn)方法

電機(jī)是電流驅(qū)動(dòng)的元件，需要大電流通過(guò)。傳統(tǒng)單片機(jī)的IO輸出口的輸出電流一般為10ma左右，現(xiàn)在的單片機(jī)一般20-25ma，但多個(gè)IO口加起來(lái)總電流有限制，根有的不能超200ma,有的不能超400ma。拿額定電壓12V，額定功率25W的直流電機(jī)來(lái)說(shuō)，需要的工作電流就是2A，也就是2000ma。單片機(jī)的IO口的驅(qū)動(dòng)能力是遠(yuǎn)遠(yuǎn)不夠的。所以需要借助驅(qū)動(dòng)裝置來(lái)控制電機(jī)。這里我們選用的是ULN2003,是高耐壓、大電流、內(nèi)部由七個(gè)硅NPN達(dá)林頓管組成的驅(qū)動(dòng)芯片。在這里，只需知道ULN2003這個(gè)芯片能放大單片機(jī)IO口輸出的電流，單片機(jī)想要驅(qū)動(dòng)電機(jī)，必須借助像ULN2003這樣的驅(qū)動(dòng)的作用。

直流電機(jī)只有兩個(gè)端子，接線很簡(jiǎn)單。簡(jiǎn)單來(lái)說(shuō)，一端接電源的正極，另一端接負(fù)極，就會(huì)旋轉(zhuǎn);如果想讓電機(jī)向相反的方向旋轉(zhuǎn)只需調(diào)換一下正負(fù)極就行了。與單片機(jī)連接原理圖如下: