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电机学习总结
电机开发板和电机驱动板
问：为什么需要电机驱动板？
答：因为单片机的IO口驱动能力达不到要求，输出电流最多也只能达到十几至几十毫安左右。而电机随便一个驱动电流就需要几安。单位不是一个量级。所以需要驱动板进行一个信号放大进行电机驱动。所以驱动电机需要电机开发板、直流有刷驱动板或步进电机驱动器或直流无刷驱动板。
下图分别为正点原子的直流有刷驱动板、步进电机驱动器以及直流无刷驱动板。
电机和驱动器
电机主要有：
直流有刷电机
直流无刷电机
舵机
步进电机
伺服电机
直流有刷电机（Brushed DC Motor）
简称BDC，直流有刷电机是内含电刷装置，将直流电能转换为机械能的电动机。
特点：
操控方便（电源正负极反接改变方向）、成本低廉等特点。
结构复杂，电刷和换向器之间有摩擦，导致换相时产生电火花易产生电磁干扰，故障多，维护工作量大，噪音大，寿命短。
主要应用场景：各类电动玩具、电动自行车、印刷机械等。
直流有刷电机原理：
略。建议查看正点原子教学。
直流无刷电机
简称BLDC，直流无刷电机是值无电刷和换向器的电机。
特点：
没有了碳刷结构，干扰小，噪音低，运转流畅，告诉，而且寿命更长。
控制叫为复杂，可以使用方波或者正弦波换相。
主要应用场景：四轴飞行器、汽车，工业工控，发动机等。
有刷电机驱动器
本质上是使用H桥电路进行驱动，核心电路H桥加上一些必要的外围电路，共同组成直流有刷电机的驱动器。H桥本身可作为集成电路使用，也可由分立元件构成。
集成电路形式的H桥一般用于中小功率需求的应用，或者是对电路面积有要求的场合。
分立元件形式的H桥一般用于大、超大功率需求的应用，主要由MOSFET或IGBT晶体管组成。
MCU的引脚是无法直接驱动MOS管等元件的，需要加上专用的MOS管驱动芯片。如直流有刷电机驱动芯片L298N，内部集成了两个H桥。
无刷电机驱动器
无刷电机也是使用H桥电路进行驱动的，只不过是电机的每一相都用一个半桥电路驱动，一个三相无刷电机总共需要三个半桥，而不像直流有刷电机驱动使用全桥电路。
H桥本身可作为集成电路使用，也可由分立元件构成。但因为无刷电机需要换相操作，就算是分立元件形式也只是把半桥电路给独立了出来。
步进电机
步进电机是一种把电脉冲信号转换为角位移或线位移的电动机。在空载低频时，一个脉冲就是一步，可以精准的控制旋转角度。
特点：
控制简单，低速扭矩大、速度取决于脉冲频率、角速度取决于脉冲个数等特点。
存在空载启动频率，不可高于该频率，否则就会丢步甚至堵转。
主要应用场景：3D打印机，绘图仪、数控机床等。
| 构造方式 | 特性 |
| 反应式 | 结构简单、成本低、步矩角小，可达1.2°。但动态性能差、效率低、发热大、可靠性难保证 |
| 永磁式 | 动态性能好、输出力矩大。但电机精度差，步矩角大（一般为7.5°或15°） |
| 混合式 | 动态性能好、输出力矩大，步矩角小。但结构复杂、成本相对较高 |
按照定子的绕组可分为二相、三相、五相等系列。主流是两相混合式步进电机（基本上占据整个市场）。
42、57、86步进电机，数字代表步进的尺寸。混合式步进电机一般都是正方形。如42步进电机外框尺寸为42mm*42mm。
步进电机驱动器
步进电机不能直接接到直流或交流电源上工作，必须接入专用的驱动器才能正常使用。
控制器将步进脉冲和方向信号发送到步进电机驱动器，驱动器将控制器发来的步进脉冲信号转换为激励步进电动机旋转所需的功率信号。
步进电机驱动器通常都带有细分功能，可以对步距角和电流进行细分，从而实现更精准的控制和更低的噪声震动。
伺服电机（servo motor）
伺服电机可以理解为绝对服从控制信号指挥的电机。永磁同步电机PMSM+伺服驱动器组成伺服系统。
特点：
可使控制速度、位置精度非常准确，效率高，寿命长。
驱动器可设置电机工作在转速、转矩、位置等模式。
价格昂贵，一套至少都是几千以上，控制较为复杂。
主要应用场景：自动化生产线，机器人，自动化工业设备等。
伺服电机驱动器
一种用来驱动和控制伺服电机的控制器，属于伺服系统的一部分。
伺服电机驱动器接收和放大来自控制系统的命令信号，并将电流传输给伺服电机，以产生与命令信号成比例的运动。这些命令信号通常对伺服电机的位置、速度和力矩等参数进行控制，实现高精度的传动系统定位。附在伺服电机上的传感器将电机的实际状态反馈给伺服驱动器，驱动器将实际电机状态与来自控制系统的命令状态进行比较。然后驱动器改变传给电机的电压、频率或脉冲宽度，以纠正任何偏离命令的状态。
舵机（Servo）
实际上可看作为伺服电机，主要由直流电机、减速齿轮组、角度传感器、控制电路组成。舵机分90°、180°、270°、360°，180°的舵机最为常见
特点：
一般而言旋转角度范围在0°~180°
闭环系统，可以反馈转动的角度信息
通过控制PWM脉冲占空比大小，指定输出轴的旋转角度
主要应用场景：飞机的舵面，机器人关节等。
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